JPH11266540A - 分散電源用インバータ装置による系統連系遮断方法 - Google Patents

分散電源用インバータ装置による系統連系遮断方法

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JPH11266540A
JPH11266540A JP10068574A JP6857498A JPH11266540A JP H11266540 A JPH11266540 A JP H11266540A JP 10068574 A JP10068574 A JP 10068574A JP 6857498 A JP6857498 A JP 6857498A JP H11266540 A JPH11266540 A JP H11266540A
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JP
Japan
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thyristor
distributed power
load
system voltage
power source
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JP10068574A
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Osamu Yoshida
修 吉田
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Nissin Electric Co Ltd
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Nissin Electric Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 系統事故時から負荷平準化用分散電源による
自立運転モードに移行するまでの系統電圧低下時間を極
力短くすることで、系統電圧低下から負荷を保護する機
能、信頼性を高める。 【解決手段】 系統正常時に系統電源1と負荷平準化用
分散電源5の間で電力の需給を行い、系統電圧低下時に
瞬時に系統連系をサイリスタスイッチ4で遮断して分散
電源5で負荷給電の自立運転をする分散電源用インバー
タ装置3において、系統電圧低下検出時に系統電圧基本
周波数の4倍以上の周波数の高調波電圧1サイクルのサ
イリスタ消弧信号Pbを得て、このサイリスタ消弧信号
Pbでサイリスタスイッチ4の一対のサイリスタ4' 、
4''の導通する側のサイリスタ電流を逆バイアスして強
制的に零にすることで、サイリスタスイッチ4を強制消
弧して自立運転モードに移行させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池や太陽電
池、電池電力貯蔵等の負荷平準化用分散電源を系統電源
に連系させ、系統事故時に負荷を保護するために瞬時に
系統を切り離して、分散電源の自立運転で負荷に電力を
供給する分散電源用インバータ装置における系統連系遮
断方法に関する。
【0002】
【従来の技術】系統電力が給電される負荷を系統事故等
による瞬時の系統電圧低下から保護するため、系統電圧
低下時に瞬時に系統を切り離して負荷平準化用分散電源
の自立運転で負荷に系統と同様の電力を供給する停電補
償機能を有する分散電源用インバータ装置の概要を、図
4及び図5に基づき説明する。
【0003】図4の分散電源用インバータ装置3は、燃
料電池等の負荷平準化用分散電源5と、分散電源5の直
流電圧を交流変換するインバータ6と、インバータ6を
制御する制御装置8を備える。インバータ装置3は、系
統電源1が正常なときは系統電源1と分散電源5の間で
電力の授受をする負荷平準化運転モードで動作し、系統
事故の系統電圧低下時に系統電源1と負荷2の間に接続
されたサイリスタスイッチ4を遮断して、分散電源5に
よる自立運転モードに移行する。制御装置8は、例えば
図5に示す回路でもってインバータ6を制御する。
【0004】系統正常時においては、系統電圧VS の電
圧低下を検出する電圧低下検出回路11が運転モード切
換スイッチS1 、S3 をオンに、切換スイッチS2 をオ
フに保持し、系統電圧VS と位相を同期させたPLL回
路13からのタイミング信号で点弧パルス作成回路12
がサイリスタスイッチ点弧パルスPaを出力して、サイ
リスタスイッチ4が導通状態を保持する。この状態で、
インバータ6の出力電流を目標値にする充放電用電流指
令値IREF と変圧器7の連系インピーダンスjXの積△
Vと系統電圧VS を加算器16で加算した電圧指令値V
REF がインバータ6に出力されて、系統電源1と分散電
源5の間で充放電による電力の授受が行われる。即ち、
系統正常時は負荷平準化を目的として、夜間の軽負荷時
に系統電源1側から分散電源5側の電池の充電が行わ
れ、昼間の重負荷時に分散電源5側から系統電源1側に
放電が行われるように、充放電用電流指令値IREF が系
統電圧VS と同位相で制御される。この負荷平準化運転
で分散電源5を所有する電力需要家の契約電力のピーク
値が下げられて、電力需要家が消費する電力の基本料金
が下げられると共に、電気料金の低い深夜電力の利用が
可能となる。
【0005】系統事故で系統電圧VS が瞬時に低下した
とき、この瞬時の電圧低下を電圧低下検出回路11が検
出して運転モード切換スイッチS1 、S3 をオフに、切
換スイッチS2 をオンに切換え、点弧パルス作成回路1
2からの点弧パルスPaの出力を停止(ゲートブロッ
ク)し、サイリスタスイッチ4の遮断が後述するように
行われた後、PLL回路13と同期正弦波回路14、ゲ
イン回路15によるインバータ6の自立運転モードが実
行されて、負荷2に分散電源5による電力給電が継続さ
れる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】系統連系運転モードに
おいて系統側に事故が発生して系統電圧VS が瞬時に低
下した場合に、サイリスタスイッチ4を遮断せずにイン
バータ6を自立運転させると、インバータ6から系統側
の事故点に過電流が流れることがあるため、系統電圧低
下の瞬時にサイリスタスイッチ4を遮断して系統の切り
離しを行ってから、インバータ6を自立運転させる必要
がある。そこで、系統事故時に系統電圧低下を検出する
と、サイリスタスイッチ4の一対のサイリスタ4' 、
4''への点弧パルス出力を停止して、サイリスタ4' 、
4''のサイリスタ電流が自然に零になった時点でサイリ
スタ4' 、4''を消弧させ、サイリスタスイッチ4を遮
断するようにしている。
【0007】例えば図3に抵抗負荷に対する系統電圧V
S を示し、仮に系統電圧VS が立ち上がるときに系統事
故が発生したとすると、この系統事故点からサイリスタ
電流が零になるゼロクロス点でサイリスタスイッチ4が
遮断されて自立運転モードに移行する。そのため、系統
電圧VS の瞬時低下から自立運転モードに移行するまで
の時間tが一定せず、この時間tの最大値は系統事故が
ゼロクロス点かその極近傍で発生したときの系統基本周
波数の1/2サイクル時間である。従って、負荷2に
は、系統基本周波数の1/2サイクル時間でも系統電圧
低下の影響を受けないものが要求されるが、このような
負荷は少ない。実際、負荷の多くは系統電圧低下に敏感
なコンピュータや電磁機器類等であり、これら負荷は系
統基本周波数の1/2サイクルの系統電圧低下時間で機
能停止等の影響を受けることから、図4の分散電源用イ
ンバータ装置3の他に、負荷自体を系統電圧低下から保
護するための専用のUPS[無停電電源装置](図示せ
ず)を必要として、分散電源システム全体の大型化、高
コスト化を招いていた。
【0008】本発明の目的とするところは、系統電圧低
下時に極力短時間でサイリスタスイッチを遮断して、系
統電圧低下に敏感な負荷を専用UPSを使用することな
く保護することのできる分散電源用インバータ装置によ
る系統連系遮断方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、系統正常時に
負荷給電する系統電源と負荷平準化用分散電源の間で電
力の授受を行い、系統電圧低下時に瞬時に系統連系をサ
イリスタスイッチで遮断して、分散電源による負荷給電
の自立運転を行う分散電源用インバータ装置において、
系統電圧低下時に、系統電圧基本周波数の4倍以上の周
波数の高調波電圧1サイクルのサイリスタ消弧信号でサ
イリスタスイッチのサイリスタ電流を逆バイアスするこ
とで強制的に零にして、サイリスタスイッチを遮断する
ことにより、上記目的を達成するものである。
【0010】ここで、系統電圧低下時にサイリスタスイ
ッチのサイリスタ電流を逆バイアスするサイリスタ消弧
信号は、系統電圧基本周波数の4倍以上の周波数の高調
波であり、振幅がサイリスタスイッチの定格電流のピー
ク値以下の逆バイアス電圧である。このサイリスタ消弧
信号の1サイクル分をサイリスタスイッチの一対のサイ
リスタのゲートに逆バイアスすると、導通状態にあるサ
イリスタのサイリスタ電流が強制的に零にさせられてサ
イリスタが強制消弧され、これによりサイリスタ電流が
自然に零になるのを待つよりも高速で、安定した極短時
間でサイリスタスイッチが遮断される。この系統電圧低
下からサイリスタスイッチ遮断までの時間は、系統電圧
基本周波数の1/4サイクル以下の安定した短時間であ
り、このような短時間の系統電圧低下はほとんどの負荷
に対して影響が無くて、ほとんどの負荷に対して専用U
PSで保護する必要性が無くなる。
【0011】
【発明の実施の形態】図4及び図5のインバータ装置3
に適用した本発明実施装置例を、図1及び図2に示し説
明する。尚、図1及び図2の図4及び図5と同一又は相
当部分には同一符号を付して、説明は省略する。
【0012】図1のインバータ装置3は、系統正常時に
おいては図3と同様に負荷平準化運転モードで動作す
る。即ち、系統電圧VS の電圧低下を検出する電圧低下
検出回路11が運転モード切換スイッチS1 、S3 をオ
ンに保持し、PLL回路13からのタイミング信号で点
弧パルス作成回路12がサイリスタスイッチ点弧パルス
Paを出力してサイリスタスイッチ4が導通状態を保持
し、充放電用電流指令値IREF と系統電圧VS から得ら
れた電圧指令値VREF でインバータ6が制御されて系統
電源1と分散電源5の間で充放電による電力の授受が行
われる。この負荷平準化運転で分散電源5を所有する電
力需要家の契約電力のピーク値が下げられ、電力基本料
金が下げられる。
【0013】また、図1のインバータ装置3は、系統事
故で系統電圧が瞬時に低下した場合、この瞬時電圧低下
を電圧低下検出回路11が検出してサイリスタスイッチ
4の点弧パルスPaをブロックすると共に、図2に示す
ように充放電用電流指令値I REF を本発明特有のサイリ
スタ消弧信号Pbに切換えて、サイリスタ消弧信号Pb
でサイリスタスイッチ4を強制的に遮断して自立運転モ
ードに移行する。サイリスタ消弧信号Pbは、サイリス
タスイッチ4の一対のサイリスタ4' 、4''のサイリス
タ電流を強制的に零にして消弧させるもので、図3に示
すように系統電圧VS の基本周波数の4倍以上の周波数
の正弦波の1サイクル分であり、この1サイクルの正負
の振幅はサイリスタスイッチ4の定格電流のピーク値と
連系インピーダンスjXの積程度である。
【0014】系統の瞬時電圧低下時に充放電用電流指令
値IREF の運転モード切換スイッチS3 をオフし、サイ
リスタ消弧信号Pbの運転モード切換スイッチS4 をオ
ンにして充放電用電流指令値IREF をサイリスタ消弧信
号Pbに切換え、このサイリスタ消弧信号Pbをインバ
ータ6からサイリスタスイッチ4の一対のサイリスタ
4' 、4''に逆バイアス電圧として重畳させると、一対
のサイリスタ4' 、4''の導通している一方のサイリス
タ電流が1サイクルのサイリスタ消弧信号Pbのプラス
側或いはマイナス側で逆バイアスされて瞬時に強制的に
零にされ、消弧されてサイリスタスイッチ4が強制的に
遮断され、自立運転モードになって負荷2が系統電圧低
下から保護され、停電補償される。
【0015】以上のように1サイクルのサイリスタ消弧
信号Pbを一対のサイリスタ4' 、4''に重畳させるこ
とで、一対のサイリスタ4' 、4''のいずれが導通して
いるか、その極性はどうかを判断すること無く、サイリ
スタ消弧信号Pbの1サイクルの時間内でサイリスタス
イッチ4を遮断することができる。従って、サイリスタ
消弧信号Pbが系統電圧VS の基本周波数の4倍の周波
数の正弦波(第4高調波)の1サイクルであるとする
と、系統瞬時電圧低下時からサイリスタスイッチ4が遮
断されるまでの最大時間は、系統基本周波数の1/4サ
イクル時間と従来の半分まで短縮される。また、サイリ
スタ消弧信号Pbが系統電圧VS の基本周波数の5倍の
周波数の正弦波(第5高調波)の1サイクルであると、
系統瞬時電圧低下時からサイリスタスイッチ4が遮断さ
れるまでの最大時間は、系統基本周波数の1/5サイク
ル時間となり、より短縮される。
【0016】負荷2が系統電圧低下に敏感のものでも、
系統基本周波数の1/4サイクル時間程度の電圧低下は
ほとんど問題ないことから、サイリスタ消弧信号Pbは
系統基本周波数の4倍かそれ以上であれば、負荷2のほ
とんどが系統瞬時電圧低下から保護され、停電補償が実
現される。
【0017】また、サイリスタ消弧信号Pbの振幅をサ
イリスタスイッチ4の定格電流値以上にすると、サイリ
スタ4' 、4''を破壊する可能性が大きくなるので、こ
の振幅はサイリスタスイッチ4の定格電流のピーク値と
連系インピーダンスjXの積程度に設定すれば、サイリ
スタ4' 、4''を破壊すること無く確実に強制消弧させ
ることができる。
【0018】また、サイリスタ消弧信号Pbを1サイク
ルでなくプラス或いはマイナスの半サイクルだけにし
て、一対のサイリスタ4' 、4''の導通する一方の極性
を判別して重畳しても消弧することができるが、極性判
別のための演算回路や時間を要するし、確実性に欠ける
ことから、サイリスタ消弧信号Pbは1サイクルが最適
である。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、系統事故の瞬時系統電
圧低下時に系統電圧基本周波数の4倍以上の周波数の高
調波の1サイクルのサイリスタ消弧信号をサイリスタス
イッチの一対のサイリスタに逆バイアスすることで、導
通状態にあるサイリスタのサイリスタ電流が強制的に零
にさせられてサイリスタスイッチが強制的に遮断される
ので、系統瞬時電圧低下から系統電圧基本周波数の1/
4サイクル以下の安定した短時間内でサイリスタスイッ
チが遮断でき、このようにサイリスタスイッチが遮断さ
れるまでの短時間内の系統電圧低下はほとんどの負荷で
問題が無くて、ほとんどの負荷に対して専用UPSで保
護する必要性が無くなり、負荷平準化用分散電源を有す
る需要家の設備負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法の実施装置例を示す系統と分散電源
用インバータ装置のブロック図
【図2】図1におけるインバータ制御装置のブロック図
【図3】本発明方法と従来方法によるサイリスタスイッ
チ遮断のタイミングを説明するための波形図
【図4】分散電源用インバータ装置と系統のブロック図
【図5】図4におけるインバータ制御装置のブロック図
【符号の説明】
1 系統電源 2 負荷 3 分散電源用インバータ装置 4 サイリスタスイッチ 5 分散電源 6 インバータ VS 系統電圧 Pb サイリスタ消弧信号

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 系統正常時に負荷給電する系統電源と負
    荷平準化用分散電源の間で電力の授受を行い、系統電圧
    低下時に瞬時に系統連系をサイリスタスイッチで遮断し
    て、分散電源による負荷給電の自立運転を行う分散電源
    用インバータ装置において、 系統電圧低下時に、系統電圧基本周波数の4倍以上の周
    波数の高調波電圧1サイクルのサイリスタ消弧信号でサ
    イリスタスイッチのサイリスタ電流を逆バイアスするこ
    とで強制的に零にして、サイリスタスイッチを遮断する
    ことを特徴とする分散電源用インバータ装置による系統
    連系遮断方法。
JP10068574A 1998-03-18 1998-03-18 分散電源用インバータ装置による系統連系遮断方法 Withdrawn JPH11266540A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Effective date: 20050607