JPH11164483A - 電力設備用のインバータ運転装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバータの台数によらず、光信号通信によ
り小型かつ簡素，安価な構成で通信の信号遅延誤差等な
く各インバータを集中制御して並列運転する。 【解決手段】 メインコントローラ８に、光信号により
各インバータ１０と無線通信し，共通の運転制御信号を
光信号に変換して各インバータ１０に送信するコントロ
ーラ側の光無線通信用送受信部９を備え、各インバータ
１０にメインコントローラ８との無線通信により運転制
御信号の光信号を受光し，受光信号を電気信号に変換し
て運転制御信号を再生するインバータ側の光無線通信用
送受信部１１を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、１台のメインコン
トローラの制御により複数台のインバータを並列運転す
る電力設備用のインバータ運転装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、太陽光発電設備，電池電力貯蔵設
備等のインバータを用いた電力設備は、最も簡単には、
図４に示すように１台のコントローラ１と１台のインバ
ータ２とを備えて構築され、コントローラ１の送受信部
３とインバータ２の送受信部４とが電線又は光ファイバ
の制御信号ケーブル５により有線接続される。

【０００３】そして、コントローラ１から制御信号ケー
ブル５を介してインバータ２に電気信号又は光信号の有
線通信で運転制御信号が供給され、この運転制御信号に
よりインバータ２の静止型のＤＣ／ＡＣ変換器６が系統
との連系運転，自立運転等の指定された運転のモードで
動作し、ＤＣ／ＡＣ変換器６から負荷に例えば系統周波
数の交流電源が給電される。なお、図中の３ａ，４ａは
送信ブロック、３ｂ，４ｂは受信ブロックである。

【０００４】つぎに、この種電力設備において、複数台
のインバータを備えて並列運転する場合は、図５に示す
ように前記のコントローラ１の代わりに各インバータ２
を集中制御（一括制御）する１台のメインコントローラ
７が設けられ、メインコントローラ７の各送受信部３が
それぞれ制御信号ケーブル５を介して各インバータ２の
送受信部４に接続される。

【０００５】そして、メインコントローラ７から各制御
信号ケーブル５を介して各インバータ２に同一制御内容
の共通の運転制御信号が供給され、各インバータ２が同
期して並列運転される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記図５の従来装置の
場合、各制御信号ケーブル５が電線からなり、メインコ
ントローラ７と各インバータ２との有線通信が電気信号
で行われるときは、伝送される運転制御信号がノイズの
影響を受け易く、ノイズに対する制御の信頼性が低い問
題点がある。

【０００７】一方、各制御信号ケーブル５が光ファイバ
からなり、メインコントローラ７と各インバータ２との
有線通信が光信号で行われるときは、運転制御信号は前
記のノイズの影響を受けにくく、ノイズに対する制御の
信頼性の向上は図られるが、光ファイバは高価であり、
設備費が上昇し、インバータ２の台数が多くなる程高価
になる問題点がある。

【０００８】つぎに、有線通信を行う前記従来装置の場
合、メインコントローラ７にインバータ２毎の送受信部
３を設けなければならず、インバータ２の台数が多くな
る程、送受信部３の数が多くなり、メインコントローラ
７の回路ボードやコネクタ等の数が多くなってメインコ
ントローラ７が複雑化するとともに大型化し、高価にな
る問題点がある。

【０００９】また、インバータ２毎に制御信号ケーブル
５を要するため、インバータ２が多くなる程、制御信号
ケーブル５の本数が多くなってそれらの敷設作業等が煩
雑化する問題点もある。

【００１０】さらに、メインコントローラ７と各インバ
ータ２との有線通信路がインバータ２毎に異なるため、
メインコントローラ７と各インバータ２との間の信号遅
延誤差等による各インバータ２の運転タイミングのばら
つきを補償する回路等も必要になる。

【００１１】本発明は、インバータの台数によらず、光
信号通信により小型，簡素かつ安価な構成で運転タイミ
ングのずれ等なく各インバータを並列運転し得るように
することを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明の電力設備用のインバータ運転装置は、メ
インコントローラに、光信号により各インバータと無線
通信し，共通の運転制御信号を光信号に変換して各イン
バータに送信するコントローラ側の光無線通信用送受信
部を備え、各インバータに、メインコントローラとの無
線通信により前記運転制御信号の光信号を受光し，受光
信号を電気信号に変換して前記運転制御信号を再生する
インバータ側の光無線通信用送受信部を備える。

【００１３】したがって、メインコントローラから各イ
ンバータに光信号を用いた無線通信で運転制御信号が送
信され、この場合、光信号通信であるため、ノイズに強
く、しかも、無線通信で各インバータに同時に運転制御
信号が伝送されるため、信号遅延誤差が発生することも
ない。

【００１４】そして、光信号の無線の送受信部をメイン
コントローラにインバータ毎に設ける必要がなく、イン
バータの台数が多くなってもメインコントローラが複雑
化したり大型化することもない。また、従来装置のイン
バータ毎の制御信号ケーブルを設ける必要もない。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の１形態につき、図
１ないし図３を参照して説明する。図１において、８は
図５のメインコントローラ７の代わりに設けられた１台
のメインコントローラであり、このコントローラ８はコ
ントローラ側の光無線通信用送受信部９を備える。

【００１６】１０は図７の各インバータ２に相当する複
数台のインバータであり、それぞれＤＣ／ＡＣ変換部６
及びインバータ側の光無線通信用送受信部１１を有す
る。

【００１７】そして、送受信部９，１１は例えば発光ダ
イオード構成の送信ブロック９ａ，１１ａと，フォトダ
イオード構成又はフォトトランジスタ構成の受信ブロッ
ク９ｂ，１１ｂとを備える。

【００１８】送信ブロック９ａ，１１ａは図２の送信ブ
ロック９ａの回路ブロック図に示す破線の送信ユニット
を１又は複数個有し、この送信ユニットはＣＭＯＳＩＣ
のインバータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの信号ドライバと
電源端子＋Ｂとの間に、発光ダイオード１３とプルアッ
プ抵抗１４とを直列に設けて形成される。

【００１９】また、受信ブロック９ｂ，１１ｂは図３の
受信ブロック９ｂの回路ブロック図に示す破線の受信ユ
ニットを１又は複数個有し、この受信ユニットは電源端
子＋Ｂとアースとの間に例えばフォトダイオード１５と
分圧抵抗１６とを直列に設け、その接続点にデカップリ
ング用のコンデンサ１７を接続して形成される。

【００２０】すなわち、メインコントローラ８と各イン
バータ１０との間で光信号を用いた無線通信を行う場
合、オン，オフ等の運転制御の種々の情報を符号化等し
て送受信するときは、最も簡単には、やりとりする光信
号が１種類（１波長）でよく、このとき、送信の符号
化，受信の符号化等の処理は必要になるが、前記の送信
ユニット，受信ユニットはそれぞれ１個設ければよく、
送信ブロック９ａ，１１ａ，受信ブロック９ｂ，１１ｂ
は簡素，安価になる。

【００２１】なお、メインコントローラ８から各インバ
ータ１０に送信される光信号を下りの光信号とし、各イ
ンバータ１０からメインコントローラ８に送信される光
信号を上りの光信号とすると、それらの混信を防止する
ため、少なくともそれらの光信号を下りと下りとで異な
る周波数に変調等する必要もあり、実際には、電気信号
の符号化，復号化だけでなく、光信号の変調，復調等の
処理も必要になる。

【００２２】一方、情報を符号化等することなく送受信
するときは、制御の種類等によってやりとりする光信号
の種類を変える必要があり、周波数スペクトル分布が異
なる複数の光信号の送，受信ユニットを要するが、前記
の符号化，復号化等の処理が不要で送受信及び制御の高
速化を図ることができる。

【００２３】そして、各インバータ１０の動作周波数等
を考慮すると、送信ブロック９ａ，１１ａ，受信ブロッ
ク９ｂ，１１ｂに複数の光信号の送，受信ユニットを設
け、メインコントローラ８と各インバータ１０との間で
やりとりする光信号の種類を制御の内容等に応じて変え
ることが実用的で好ましい。

【００２４】このとき、前記の変調，復調等を行うこと
なく混信の防止が図られ、容易に信頼性の高い多重通信
が行える利点もある。

【００２５】そして、メインコントローラ８は予め設定
された運転制御のプログラム，各インバータ１０との通
信内容等に基づき、各インバータ１０の共通の運転制御
信号をリアルタイムに形成し、この信号を送受信部９の
送信ブロック９ａにより赤外光又は可視光の下りの光信
号に変換して各インバータ１０に無線送信する。

【００２６】また、各インバータ１０は送受信部１１の
受信ブロック１１ｂにより、前記の下りの光信号を同時
に受光してそれぞれ電気信号に変換し、前記の共通の運
転制御信号を再生し、この信号に基づいてそれぞれのＤ
Ｃ／ＡＣ変換器６の動作を制御する。

【００２７】一方、各インバータ１０はそれぞれのＤＣ
／ＡＣ変換器６の動作監視等に基づき、現在の状態や制
御結果の返信，故障等の異常の報知信号を形成し、これ
らの信号をそれぞれの送受信部１１の送信ブロック１１
ａにより上りの光信号に変換してメインコントローラ８
に無線送信する。

【００２８】このとき、制御の内容等に応じて上りの光
信号の種類を変える構成であれば、上りの光信号につい
ても、光信号間の混信は発生しない。

【００２９】そして、無線通信によりメインコントロー
ラ８から各インバータ１０に光信号を無線送信するた
め、メインコントローラ８と各インバータ１０とを光フ
ァイバの制御信号ケーブルで結ぶ必要がなく、高価な光
ファイバ及びその敷設等が不要であり、しかも、インバ
ータ１０の台数によらず、メインコントローラ８に１台
の送受信部９を設ければよく、メインコントローラ８が
大型化等することがなく、小型，簡素かつ安価に形成す
ることができる。

【００３０】また、光信号を通信媒体とするため、ノイ
ズに強く、電気信号を通信媒体とする場合に比して制御
の信頼性等が著しく向上する。

【００３１】さらに、メインコントローラ８からの下り
の光信号を各インバータ１０が伝送の遅延誤差等なく同
時に受信し、この受信に基づいて各インバータ１０がそ
れぞれのＤＣ／ＡＣ変換器６を同時に制御するため、各
インバータ１０が前記の遅延誤等の補償回路等を設ける
ことなく、精度よく同期して並列運転される。

【００３２】ところで、この実施の形態にあっては、制
御の信頼性等を一層向上するため、送受信部９，１１に
セルフテスト機能を備える。

【００３３】そして、各インバータ１０の運転前、メイ
ンコントローラ８の送信ブロック９ａが送信テストの光
信号を送信し、各インバータ１０は受信ブロック１１ｂ
により送信テストの光信号を受光すると、それぞれの送
受信部１１の回路状態をチェックし、正常であれば正常
の返信の光信号を送信ブロック１１ａから送信し、異常
があれば異常の返信の光信号を送信ブロック１１ａから
送信する。

【００３４】この正常又は異常の返信の光信号がメイン
コントローラ８の受信ブロック９ｂにより受光され、こ
の受光の結果に基づき、メインコントローラ８が各イン
バータ１０との通信状態をチェックして運転前にその結
果をモニタ画面等に表示する。

【００３５】つぎに、この実施の形態にあっては、図３
の送信ユニットの信号ドライバが、初段のインバータ１
２ａにインバータ１２ｂ，１２ｃの並列回路を縦列に接
続して形成され、インバータ１２ｂ，１２ｃの並列回路
によって発光ダイオード１３の通電電流が制御されるた
め、発光ダイオード１３の給電電力が例えばインバータ
１２ｂのみを設けた場合より増大し、光信号が十分な送
信電力で送信され、メインコントローラ８と各インバー
タ１０との無線通信可能な距離を十分に長くすることが
できる利点があり、また、例えばインバータ１２ｂ，１
２ｃのいずれか一方が故障して不通状態になっても通信
を続けることができ、通信の信頼性の一層の向上が図ら
れる利点もある。

【００３６】そして、光信号の信号形式や送受信部９，
１１の構成等は前記実施の形態の構成に限られるもので
はなく、例えば、送信ブロック９ａ，１１ａを発光ダイ
オード１３の代わりにいわゆるレーザダイオード（Ｌ
Ｄ）等を設けた送信ユニットにより形成してもよく、送
信ユニットのＣＭＯＳＩＣのインバータ１２ａ〜１２ｃ
の代わりにオープンコレクタのトランジスタ等を用いて
もよい。

【００３７】また、受光ブロック９ｂ，１１ｂは、受光
ユニットに市販の安価な赤外線コントロール用の受光モ
ジュール等を用いて安価に形成するようにしてもよい。
そして、本発明は、電力設備の種々のインバータの運転
制御に適用することができる。

【００３８】

【発明の効果】本発明は、以下に記載する効果を奏す
る。メインコントローラ８から各インバータ１０に光信
号を用いた無線通信で共通の運転制御信号が送信され、
この場合、光信号通信であるため、ノイズに強く、しか
も、無線通信で各インバータ１０に同時に運転制御信号
が伝送されるため、各インバータ１０に信号遅延誤差等
が生じることもない。

【００３９】そして、メインコントローラ８にインバー
タ１０毎に送受信部を設ける必要がなく、インバータ１
０の台数が多くなってもメインコントローラ８が複雑化
したり大型化することがない。しかも、従来装置の制御
信号ケーブルの敷設等が不要になる。

【００４０】そのため、小型，簡素かつ安価な構成で複
数台のインバータ１０を精度よく制御して並列運転する
ことができ、とくに、インバータ１０の台数が多くなる
程効果が大きく、インバータ１０を小容量の多数のイン
バータとすることにより、インバータ１０が大量生産さ
れてそのコストダウンが図れる利点も生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の１形態のブロック図である。

【図２】図１の送信ブロックを形成する送信ユニットの
結線図である。

【図３】図１の受信ブロックを形成する受信ユニットの
結線図である。

【図４】インバータを用いた電力設備の１例のブロック
図である。

【図５】従来装置のブロック図である。

【符号の説明】

８ メインコントローラ １０ インバータ ９ コントローラ側の光無線通信用送受信部 １１ インバータ側の光無線通信用送受信部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １台のメインコントローラから電力変換
   用の複数台のインバータに共通の運転制御信号を供給
   し、該運転制御信号により前記各インバータを並列運転
   する電力設備用のインバータ運転装置において、 前記メインコントローラに、 光信号により前記各インバータと無線通信し，前記運転
   制御信号を光信号に変換して前記各インバータに送信す
   るコントローラ側の光無線通信用送受信部を備え、 前記各インバータに、 前記メインコントローラとの前記無線通信により前記運
   転制御信号の光信号を受光し，受光信号を電気信号に変
   換して前記運転制御信号を再生するインバータ側の光無
   線通信用送受信部を備えたことを特徴とする電力設備用
   のインバータ運転装置。