JPH11341686A - 分散型電源システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】系統連系スイッチに、自己消弧能力を持たない
半導体素子を用いた場合でも、自己消弧能力を持つ半導
体素子を用いた場合に準じた遮断性能を得る。 【解決手段】電力系統１に対し系統連系スイッチ３を介
して接続した負荷２と並列に接続され、電力系統１と連
系運転を行なう電力変換器４と、その直流側に接続され
た充放電可能な直流電源５とから成る分散型電源システ
ムにおいて、系統連系スイッチ３を、自己消弧能力を持
たない半導体素子で構成し、系統連系スイッチ３が閉の
間は、電力系統１との連系点における電流を所望の値に
制御する手段と、系統連系スイッチ３が開の間は、負荷
２の電圧を所望の値に制御する手段と、電力系統１の異
常を検出し、系統連系スイッチ３に開放指令を与える手
段と、電力系統１の異常が検出されると、系統連系スイ
ッチ３に流れる電流値を減少させるように電力変換器４
の電流を変化させる手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力系統に対し系
統連系スイッチを介して接続した負荷と並列に接続さ
れ、電力系統と連系運転を行なう電力変換器と、当該電
力変換器の直流側に接続された充放電可能な直流電源と
から構成される分散型電源システムに係り、特に系統連
系スイッチとして、過負荷耐量が大きく、安価で導通時
の損失が少ないサイリスタ等の自己消弧能力を持たない
半導体素子を用いた場合でも、自己消弧能力を持つ半導
体素子を用いた場合に準じた遮断性能を得て、高速に電
力系統を切り離すことができるようにした分散型電源シ
ステムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１３は、この種の従来の分散型電源シ
ステムの構成例を示す回路図である。図１３において、
電力系統１に対し、半導体素子で構成した系統連系スイ
ッチ３を介して負荷２が接続されている。

【０００３】また、負荷２と並列に電力変換器４が接続
され、さらに電力変換器４の直流側には、充放電可能な
直流電源５が接続されている。電力系統１が正常である
場合、系統連系スイッチ３は導通しており、負荷２に対
して電力の供給を行なう。また、これと同時に、電力変
換器４は、直流電源５の充電・放電動作を行なう。

【０００４】この時、変換器電流検出器６の出力が電流
基準値発生回路７により設定された電流値に保たれるよ
うに、変換器制御回路８は電力変換器４の出力すべき電
圧を決定する。この変換器制御回路８の出力は、ゲート
ドライブ回路９に入力され、発生したＰＷＭ信号により
電力変換器４を動作させて、直流電源５を充電または放
電する。この状態を、連系運転モードと称する。

【０００５】一方、電力系統１に電圧低下や停電等の異
常が発生した場合、系統連系スイッチ３はオフされ、負
荷２には直流電源５から電力変換器４を通じて電力を供
給する。

【０００６】この時、変換器制御回路８は、負荷電圧検
出器１０の出力が電圧基準値発生回路１１により設定さ
れた電圧値に保たれるような電圧指令値を、電力変換器
４に与える。この状態を、自立運転モードと称する。

【０００７】本分散型電源システムが連系運転モードに
ある際に、電力系統１に異常が発生してから、系統電圧
異常検出器１２が電力系統１の異常を検出して、当該検
出信号が連系スイッチ制御回路１３に入力されて系統連
系スイッチ３をオフして、自立運転モードに移行するま
での切換えに要する時間は、負荷２に影響を与えない範
囲内に抑える必要がある。

【０００８】そして、それほど高速に切換えを行なう必
要がない用途では、系統連系スイッチ３には、例えば図
１４（ａ）に構成例を示すような、サイリスタ等の自己
消弧能力を持たないが、安価で過負荷耐量が大きい半導
体素子が用いられる。

【０００９】また、高速に切換えを行なう必要がある用
途においては、系統連系スイッチ３としては、例えば図
１４（ｂ）に構成例を示すような、静電誘導型半導体素
子（以下、ＩＧＢＴと略称する）等に代表される自己消
弧能力を持つ半導体素子が用いられる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、本分散型電
源システムが連系運転モードにある場合に、電力系統１
の異常を検知し、速やかに電力系統１を切り離して自立
運転モードに移行させる時、系統連系スイッチ３とし
て、サイリスタ等の自己消弧能力を持たない半導体素子
を用いた場合、半導体素子の過負荷耐量が大きいことか
ら、ＩＧＢＴ等の自己消弧能力を持つ半導体素子を使用
する場合と比較して、小容量の半導体素子で済む。ま
た、半導体素子のそのものも安価であり、半導体素子の
導通時の損失も少ないという利点を有する。

【００１１】しかしながら、系統電圧異常検出器１２が
電力系統１の異常を検知した後、系統連系スイッチ３を
構成する半導体素子を流れる電流が自然に零にならない
と、電力系統１の切り離しができないことから、電力系
統１の異常を検知してから自立運転モードへ移行する間
には、最大で電源周波数の半周期分の時間がかかるとい
う問題点がある。

【００１２】一方、系統連系スイッチ３として、ＩＧＢ
Ｔ等の自己消弧能力を持つ半導体素子を用いれば、系統
電圧異常検出器１２が異常を検出したら、瞬時に電力系
統１を切り離すことができることから、高速に自立運転
モードヘ移行することが可能となる。

【００１３】しかしながら、ＩＧＢＴ等の自己消弧能力
を持つ半導体素子は、過負荷耐量が小さく、負荷２に突
入電流等の過電流が流れる場合を考慮した時、サイリス
タ等の自己消弧能力を持たないが、過負荷耐量が大きい
半導体素子を用いる場合と比較して、大容量の半導体素
子を使用しなければならない。また、半導体素子そのも
のも高価であり、半導体素子の導通時の損失が大きいと
いう問題点がある。

【００１４】本発明の目的は、系統連系スイッチとし
て、過負荷耐量が大きく、安価で導通時の損失が少ない
サイリスタ等の自己消弧能力を持たない半導体素子を用
いた場合でも、ＩＧＢＴ等の自己消弧能力を持つ半導体
素子を用いた場合に準じた遮断性能を得て、高速に電力
系統を切り離して速やかに連系運転モードから自立運転
モードヘ移行することが可能な分散型電源システムを提
供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明では、電力系統に対し系統連系ス
イッチを介して接続した負荷と並列に接続され、電力系
統と連系運転を行なう電力変換器と、当該電力変換器の
直流側に接続された充放電可能な直流電源とから構成さ
れる分散型電源システムにおいて、系統連系スイッチ
を、自己消弧能力を持たない半導体素子で構成し、系統
連系スイッチが閉じている間は、電力系統との連系点に
おける電流を所望の値に制御する手段と、系統連系スイ
ッチが開いている間は、負荷の電圧を所望の値に制御す
る手段と、電力系統の異常を検出し、系統連系スイッチ
に開放指令を与える手段と、電力系統の異常が検出され
ると、系統連系スイッチに流れる電流値を減少させるよ
うに電力変換器の電流を変化させる手段とを備えてい
る。

【００１６】従って、請求項１の発明の分散型電源シス
テムにおいては、系統連系スイッチを遮断して電力系統
を切り離す場合に、系統連系スイッチに流れる電流を引
き取るように電力変換器の電流指令値を変化させて、系
統連系スイッチに流れる電流を零とし、電力系統の切り
離しを行なうことにより、系統連系スイッチをサイリス
タ等の自己消弧能力を持たない半導体素子で構成した場
合でも、ＩＧＢＴ等の自己消弧能力を持つ半導体素子を
用いた場合に準じた遮断性能を得ることが可能となり、
高速に電力系統を切り離すことができる。

【００１７】また、請求項２の発明では、上記請求項１
の発明の分散型電源システムにおいて、上記系統連系ス
イッチに流れる電流値を減少させるように電力変換器の
電流を変化させる手段を、系統連系スイッチに流れる電
流を検出する手段と、当該検出電流に基づいて、電力変
換器の電流値をある一定値の電流に制御する手段とから
構成している。

【００１８】従って、請求項２の発明の分散型電源シス
テムにおいては、上記請求項１の発明の分散型電源シス
テムにおいて、系統連系スイッチ遮断動作時の電流指令
値を、系統連系スイッチに流れ得る電流の絶対値に応じ
た正または負の固定値とすることにより、高速に系統連
系スイッチを流れる電流を零とし、電力系統の切り離し
を行なうことができる。

【００１９】さらに、請求項３の発明では、上記請求項
１の発明の分散型電源システムにおいて、上記系統連系
スイッチに流れる電流値を減少させるように電力変換器
の電流を変化させる手段を、負荷に流れる電流を検出す
る手段と、当該検出電流に基づいて、電力変換器の電流
値をある一定値の電流に制御する手段とから構成してい
る。

【００２０】従って、請求項３の発明の分散型電源シス
テムにおいては、上記請求項１の発明の分散型電源シス
テムにおいて、系統連系スイッチ遮断動作時の電流指令
値を、負荷に流れ得る電流の絶対値に応じた正または負
の固定値とすることにより、高速に系統連系スイッチを
流れる電流を零とし、電力系統の切り離しを行なうこと
ができる。

【００２１】一方、請求項４の発明では、電力系統に対
し系統連系スイッチを介して接続した負荷と並列に接続
され、電力系統と連系運転を行なう電力変換器と、当該
電力変換器の直流側に接続された充放電可能な直流電源
とから構成される分散型電源システムにおいて、系統連
系スイッチを、自己消弧能力を持たない半導体素子で構
成し、系統連系スイッチが閉じている間は、電力系統と
の連系点における電流を所望の値に制御する手段と、系
統連系スイッチが開いている間は、負荷の電圧を所望の
値に制御する手段と、電力系統の異常を検出し、系統連
系スイッチに開放指令を与える手段と、電力系統の異常
が検出されると、系統連系スイッチに流れる電流の遮断
を促進させるように電力変換器の電圧指令を発生する手
段とを備えている。

【００２２】従って、請求項４の発明の分散型電源シス
テムにおいては、系統連系スイッチを遮断して電力系統
を切り離す場合に、系統連系スイッチに流れる電流を減
衰させるような電圧を電力変換器に出力させることによ
って、系統連系スイッチに流れる電流を零とし、電力系
統の切り離しを行なうことにより、系統連系スイッチを
サイリスタ等の自己消弧能力を持たない半導体素子で構
成した場合でも、ＩＧＢＴ等の自己消弧能力を持つ半導
体素子を用いた場合に準じた遮断性能を得ることが可能
となり、高速に電力系統を切り離すことができる。

【００２３】また、請求項５の発明では、上記請求項４
の発明の分散型電源システムにおいて、電力変換器の電
流が過電流となったことを検出する手段と、電力変換器
の過電流が検出されると、当該電力変換器の電流を正ま
たは負の一定値に保つ手段とを付加している。

【００２４】従って、請求項５の発明の分散型電源シス
テムにおいては、上記請求項５の発明の分散型電源シス
テムにおいて、電力変換器の電流が過電流になった場合
には、電力変換器の出力し得る最大の電流値で電流制御
を行なうことにより、過電流による電力変換器の破損を
防止しつつ、高速に系統連系スイッチを流れる電流を零
とし、電力系統の切り離しを行なうことができる。

【００２５】さらに、請求項６の発明では、上記請求項
４の発明の分散型電源システムにおいて、電力変換器の
電流が過電流となったことを検出する手段と、電力変換
器の過電流が検出されると、当該電力変換器の電圧の極
性を反転させる手段とを付加している。

【００２６】従って、請求項６の発明の分散型電源シス
テムにおいては、上記請求項５の発明の分散型電源シス
テムにおいて、電力変換器の電流が過電流になった場合
には、一時的に出力電圧の極性を反転させて電力変換器
の電流を減衰させることにより、過電流による電力変換
器の破損を防止しつつ、高速に系統連系スイッチを流れ
る電流を零とし、電力系統の切り離しを行なうことがで
きる。

【００２７】また、請求項７の発明では、上記請求項４
の発明の分散型電源システムにおいて、電力変換器の電
流が過電流となったことを検出する手段と、電力変換器
の過電流が検出されると、当該電力変換器の電圧を零と
する手段とを付加している。

【００２８】従って、請求項７の発明の分散型電源シス
テムにおいては、上記請求項５の発明の分散型電源シス
テムにおいて、電力変換器の電流が過電流になった場合
には、一時的に電力変換器の出力電圧を零として電力変
換器の電流を減衰させることにより、過電流による電力
変換器の破損を防止しつつ、高速に系統連系スイッチを
流れる電流を零とし、電力系統の切り離しを行なうこと
ができる。

【００２９】さらに、請求項８の発明では、上記請求項
４の発明の分散型電源システムにおいて、上記系統連系
スイッチに流れる電流の遮断を促進させるように電力変
換器の電圧指令を発生する手段を、系統連系スイッチに
流れる電流を検出する手段と、当該検出電流に基づい
て、系統連系スイッチに流れる電流の空間ベクトルを演
算する手段と、当該空間ベクトルに基づいて、電力変換
器の電圧指令を演算する手段とから構成している。

【００３０】従って、請求項８の発明の分散型電源シス
テムにおいては、上記請求項４の発明の分散型電源シス
テムにおいて、系統連系スイッチを遮断して電力系統を
切り離す場合に、系統連系スイッチに流れる電流の空間
ベクトルに応じて電力変換器の出力電圧の空間べクトル
を決定することにより、高速に系統連系スイッチを流れ
る電流を零とし、電力系統の切り離しを行なうことがで
きる。

【００３１】以上により、電力系統の異常時に高速に電
力系統を切り離さなければならない用途においても、分
散型電源システムの系統連系スイッチとして、安価で過
負荷耐量の大きいサイリスタ等の自己消弧能力を持たな
い半導体素子を用いることができ、システム全体のコス
トを低減することが可能となる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。 （第１の実施の形態：請求項１に対応）図１は、本実施
の形態による分散型電源システムの構成例を示す回路図
であり、図１３と同一部分には同一符号を付してその説
明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【００３３】すなわち、本実施の形態の分散型電源シス
テムは、図１に示すように、図１３における系統連系ス
イッチ３を、例えばサイリスタ等の自己消弧能力を持た
ない半導体素子で構成し、また電力系統１と系統連系ス
イッチ３との間に、連系スイッチ電流検出器１４を設置
した構成としている。

【００３４】連系スイッチ電流検出器１４は、系統連系
スイッチ３に流れる電流を検出し、その出力を前記変換
器制御回路８へ入力する。さらに、変換器制御回路８
は、前記系統電圧異常検出器１２により電力系統１の異
常が検出されると、連系スイッチ電流検出器１４の出力
に基づいて、系統連系スイッチ３に流れる電流値を減少
させるように電力変換器４の電流を変化させる機能を備
えている。

【００３５】次に、以上のように構成した本実施の形態
の分散型電源システムの作用について説明する。なお、
前述した図１３と同一部分の作用についてはその説明を
省略し、ここでは異なる部分の作用についてのみ述べ
る。

【００３６】図１において、連系スイッチ電流検出器１
４では、系統連系スイッチ３に流れる電流を検出し、そ
の出力を変換器制御回路８へ入力する。次に、このよう
な状態で、系統電圧異常検出器１２が電力系統１の異常
を検出して、その検出信号が変換器制御回路８へ入力さ
れると、変換器制御回路８は、変換器電流検出器６の出
力を、電流基準値発生回路７からの信号に追従させるの
を止めて、連系スイッチ電流検出器１４の出力に応じ
て、電力変換器４の電流を増加または減少させるような
指令値を生成し、ゲートドライブ回路９へ入力する。

【００３７】具体的には、現在の電力変換器４の電流
に、連系スイッチ３を流れる電流分を上乗せした値とな
るように電力変換器４の電流を制御して、系統連系スイ
ッチ３を流れる電流を全て電力変換器４へ引き取ること
により、系統連系スイッチ３を流れる電流を速やかに零
として、電力系統１の切り離しを行なう。

【００３８】これにより、系統連系スイッチ３をサイリ
スタ等の自己消弧能力を持たない半導体素子で構成した
場合でも、ＩＧＢＴ等の自己消弧能力を持つ半導体素子
を用いた場合に準じた遮断性能を得ることが可能とな
り、高速に電力系統１を切り離すことができる。

【００３９】上述したように、本実施の形態の分散型電
源システムでは、系統連系スイッチ３を遮断して電力系
統１を切り離す場合に、系統連系スイッチ３に流れる電
流を引き取るように電力変換器４の電流指令値を変化さ
せて、系統連系スイッチ３に流れる電流を零とし、電力
系統１の切り離しを行なうようにしているので、系統連
系スイッチ３をサイリスタ等の自己消弧能力を持たない
半導体素子で構成した場合でも、ＩＧＢＴ等の自己消弧
能力を持つ半導体素子を用いた場合に準じた遮断性能を
得ることができ、高速に電力系統１を切り離すことが可
能となる。

【００４０】この結果、電力系統１の異常時に高速に電
力系統１を切り離さなければならない用途においても、
分散型電源システムの系統連系スイッチ３として、安価
で過負荷耐量の大きいサイリスタ等の自己消弧能力を持
たない半導体素子を用いることができ、システム全体の
コストを低減することができる。

【００４１】（第２の実施の形態：請求項２に対応）図
２は、本実施の形態による分散型電源システムの構成例
を示す回路図であり、図１と同一部分には同一符号を付
してその説明を省略し、ここでは異なる部分についての
み述べる。

【００４２】すなわち、本実施の形態の分散型電源シス
テムは、図２に示すように、図１における連系スイッチ
電流検出器１４の出力を、前記系統電圧異常検出器１２
の出力と共に、前記電流基準値発生回路７へ入力する構
成としている。

【００４３】さらに、電流基準値発生回路７は、系統電
圧異常検出器１２により電力系統１の異常が検出される
と、連系スイッチ電流検出器１４の出力に基づいて、系
統連系スイッチ遮断動作時の電流指令値を、系統連系ス
イッチ３に流れ得る電流に応じた正または負の固定値と
する機能を備えている。

【００４４】次に、以上のように構成した本実施の形態
の分散型電源システムの作用について説明する。なお、
前述した図１と同一部分の作用についてはその説明を省
略し、ここでは異なる部分の作用についてのみ述べる。

【００４５】図２において、連系スイッチ電流検出器１
４では、系統連系スイッチ３に流れる電流を検出し、そ
の出力を系統電圧異常検出器１２の出力と共に、電流基
準値発生回路７へ入力する。

【００４６】次に、このような状態で、系統電圧異常検
出器１２が電力系統１の異常を検出して、その検出信号
が変換器制御回路８と同時に電流基準値発生回路７へ入
力されると、電流基準値発生回路７は、連系スイッチ電
流検出器１４の出力に応じて、正または負の一定の値を
出力する。この出力の極性は、負荷２に対して系統連系
スイッチ３の電流極性と同極性とし、その絶対値は系統
連系スイッチ３に流れ得る電流の最大値よりも大きくし
ておく。

【００４７】このようにすると、変換器制御回路８は、
系統連系スイッチ３を通じて負荷２に供給されている電
流よりも大きな電流を電力変換器４から流すような指令
値を出力し、この指令値に電力変換器４の出力電流が一
致するまでの間に系統連系スイッチ３に流れる電流は零
となるので、電力系統１の切り離しは完了する。

【００４８】図３は、系統電圧異常検出器１２の出力、
系統連系スイッチ３を流れる電流、電流基準値発生回路
７の出力、電力変換器４の出力電流の波形の一例を示す
図である。

【００４９】上述したように、本実施の形態の分散型電
源システムでは、前記第１の実施の形態の分散型電源シ
ステムにおいて、系統連系スイッチ遮断動作時の電流指
令値を、系統連系スイッチ３に流れ得る電流の絶対値に
応じた正または負の固定値とするようにしているので、
高速に系統連系スイッチ３を流れる電流を零とし、電力
系統１の切り離しを行なうことが可能となる。

【００５０】この結果、電力系統１の異常時に高速に電
力系統１を切り離さなければならない用途においても、
分散型電源システムの系統連系スイッチ３として、安価
で過負荷耐量の大きいサイリスタ等の自己消弧能力を持
たない半導体素子を用いることができ、システム全体の
コストを低減することができる。

【００５１】（第３の実施の形態：請求項３に対応）図
４は、本実施の形態による分散型電源システムの構成例
を示す回路図であり、図１と同一部分には同一符号を付
してその説明を省略し、ここでは異なる部分についての
み述べる。

【００５２】すなわち、本実施の形態の分散型電源シス
テムは、図４に示すように、図１における連系スイッチ
電流検出器１４を省略し、これに代えて、負荷２と系統
連系スイッチ３との間に、負荷電流検出器１５を設置し
た構成としている。

【００５３】負荷電流検出器１５は、負荷２に流れる電
流を検出し、その出力を、前記系統電圧異常検出器１２
の出力と共に、前記電流基準値発生回路７へ入力する。
さらに、電流基準値発生回路７は、系統電圧異常検出器
１２により電力系統１の異常が検出されると、負荷電流
検出器１５の出力に基づいて、系統連系スイッチ遮断動
作時の電流指令値を、負荷２に流れ得る電流に応じた正
または負の固定値とする機能を備えている。

【００５４】次に、以上のように構成した本実施の形態
の分散型電源システムの作用について説明する。なお、
前述した図１と同一部分の作用についてはその説明を省
略し、ここでは異なる部分の作用についてのみ述べる。

【００５５】図４において、負荷電流検出器１５では、
負荷２に流れる電流を検出し、その出力を系統電圧異常
検出器１２の出力と共に、電流基準値発生回路７へ入力
する。

【００５６】次に、このような状態で、系統電圧異常検
出器１２が電力系統１の異常を検出して、その検出信号
が変換器制御回路８と同時に電流基準値発生回路７へ入
力されると、電流基準値発生回路７は、負荷電流検出器
１５の出力の極性に応じて、正または負の一定の値を出
力する。この出力の極性は、負荷２に流れ込む電流極性
と同極性とし、その絶対値は負荷２に流れ得る電流の最
大値よりも大きくしておく。

【００５７】このようにすると、変換器制御回路８は、
系統連系スイッチ３を通じて負荷２に供給されている電
流よりも大きな電流を電力変換器４から流すような指令
値を出し、この指令値に電力変換器４の出力電流が一致
するまでの間に系統連系スイッチ３に流れる電流は零と
なるので、電力系統１の切り離しは完了する。

【００５８】図５は、系統電圧異常検出器１２の出力、
負荷２に流れる電流、電流基準値発生回路７の出力、電
力変換器４の出力電流、系統連系スイッチ３を流れる電
流の波形の一例を示す図である。

【００５９】上述したように、本実施の形態の分散型電
源システムでは、前記第１の実施の形態の分散型電源シ
ステムにおいて、系統連系スイッチ遮断動作時の電流指
令値を、負荷２に流れ得る電流の絶対値に応じた正また
は負の固定値とするようにしているので、高速に系統連
系スイッチ３を流れる電流を零とし、電力系統１の切り
離しを行なうことが可能となる。

【００６０】この結果、電力系統１の異常時に高速に電
力系統１を切り離さなければならない用途においても、
分散型電源システムの系統連系スイッチ３として、安価
で過負荷耐量の大きいサイリスタ等の自己消弧能力を持
たない半導体素子を用いることができ、システム全体の
コストを低減することができる。

【００６１】（第４の実施の形態：請求項４に対応）図
６は、本実施の形態による分散型電源システムの構成例
を示す回路図であり、図１と同一部分には同一符号を付
してその説明を省略し、ここでは異なる部分についての
み述べる。

【００６２】すなわち、本実施の形態の分散型電源シス
テムは、図６に示すように、図１に加えて、遮断時電圧
指令生成回路１６と、切換器１７とを備えた構成として
いる。

【００６３】遮断時電圧指令生成回路１６は、前記連系
スイッチ電流検出器１４の出力を入力とし、系統連系ス
イッチ３に流れる電流を減衰させるように、すなわち系
統連系スイッチ３に流れる電流の遮断を促進させるよう
に、電力変換器４の電圧指令を発生する。

【００６４】切換器１７は、変換器制御回路８の出力
と、遮断時電圧指令生成回路１６の出力と、系統電圧異
常検出器１２の出力とを入力とし、通常時は変換器制御
回路８の出力を、また系統電圧異常検出器１２により電
力系統１の異常が検出された時（系統連系スイッチ３の
遮断時）は遮断時電圧指令生成回路１６の出力を、ゲー
トドライブ回路９へそれぞれ切換え入力する。

【００６５】次に、以上のように構成した本実施の形態
の分散型電源システムの作用について説明する。なお、
前述した図１と同一部分の作用についてはその説明を省
略し、ここでは異なる部分の作用についてのみ述べる。

【００６６】図６において、連系スイッチ電流検出器１
４では、系統連系スイッチ３に流れる電流を検出し、そ
の出力を遮断時電圧指令生成回路１６へ入力する。遮断
時電圧指令生成回路１６では、連系スイッチ電流検出器
１４の出力を基に、系統連系スイッチ３に流れる電流を
減衰させるように、電力変換器４の電圧指令を発生す
る。

【００６７】次に、このような状態で、系統電圧異常検
出器１２が電力系統１の異常を検出して、その検出信号
が変換器制御回路８と同時に切換器１７へ入力される
と、切換器１７が動作して、遮断時電圧指令生成回路１
６により演算された系統連系スイッチ３に流れる電流を
減衰させるような電圧指令を、変換器制御回路８の出力
に代えてゲートドライブ回路９へ入力する。

【００６８】その結果、電力変換器４は、系統連系スイ
ッチ３の電流の遮断が促進されるような電圧を出力し
て、系統連系スイッチ３に流れる電流は減衰して零とな
り、電力系統１の切り離しは完了する。

【００６９】その後、切換器１７を元に戻して、再度、
変換器制御回路８の出力がゲートドライブ回路９へ入力
されるようにする。上述したように、本実施の形態の分
散型電源システムでは、系統連系スイッチ３を遮断して
電力系統１を切り離す場合に、系統連系スイッチ３に流
れる電流を減衰させるような電圧を電力変換器４に出力
させることによって、系統連系スイッチ３に流れる電流
を零とし、電力系統１の切り離しを行なうようにしてい
るので、系統連系スイッチ３をサイリスタ等の自己消弧
能力を持たない半導体素子で構成した場合でも、ＩＧＢ
Ｔ等の自己消弧能力を持つ半導体素子を用いた場合に準
じた遮断性能を得ることができ、高速に電力系統１を切
り離すことが可能となる。

【００７０】この結果、電力系統１の異常時に高速に電
力系統１を切り離さなければならない用途においても、
分散型電源システムの系統連系スイッチ３として、安価
で過負荷耐量の大きいサイリスタ等の自己消弧能力を持
たない半導体素子を用いることができ、システム全体の
コストを低減することができる。

【００７１】（第５の実施の形態：請求項５に対応）図
７は、本実施の形態による分散型電源システムの構成例
を示す回路図であり、図６と同一部分には同一符号を付
してその説明を省略し、ここでは異なる部分についての
み述べる。

【００７２】すなわち、本実施の形態の分散型電源シス
テムは、図７に示すように、図６に加えて、過電流検出
回路１９を備えた構成としている。過電流検出回路１９
は、前記電力変換器電流検出器６の出力に基づいて、電
力変換器４の電流が過電流となったことを検出し、その
出力を、前記電流基準値発生回路７へ入力すると共に、
前記切換器１７へ入力する。

【００７３】電流基準値発生回路７は、過電流検出回路
１９により電力変換器４の過電流が検出されると、当該
電力変換器４の電流を正または負の一定値に保つ機能を
備えている。

【００７４】切換器１７は、変換器制御回路８の出力
と、遮断時電圧指令生成回路１６の出力と、系統電圧異
常検出器１２の出力と、過電流検出回路１９の出力とを
入力とし、通常時、および過電流検出回路１９により電
力変換器４の過電流が検出された時は変換器制御回路８
の出力を、また系統電圧異常検出器１２により電力系統
１の異常が検出された時（系統連系スイッチ３の遮断
時）は遮断時電圧指令生成回路１６の出力を、ゲートド
ライブ回路９へそれぞれ切換え入力する。

【００７５】次に、以上のように構成した本実施の形態
の分散型電源システムの作用について説明する。なお、
前述した図６と同一部分の作用についてはその説明を省
略し、ここでは異なる部分の作用についてのみ述べる。

【００７６】図７において、変換器電流検出器６では、
電力変換器４の電流を検出し、その出力を過電流検出回
路１９へ入力する。過電流検出回路１９では、電力変換
器電流検出器６の出力を基に、電力変換器４の電流が過
電流となったことを検出し、その出力を、電流基準値発
生回路７、および切換器１７へ入力する。

【００７７】過電流検出回路１９が動作している期間
は、電流基準値発生回路７の出力は、電力変換器４に流
すことができる正または負の最大電流値で固定する。同
時に、過電流検出回路１９の出力により、切換器１７を
動作させて、一時的に変換器制御回路８の出力をゲート
ドライブ回路９へ入力する。

【００７８】その結果、電力変換器４の過電流時には、
電力変換器４の電流を電力変換器４に流すことができる
最大電流で固定して、電力変換器４が過電流に陥ること
を回避しつつ、系統連系スイッチ３の遮断動作を継続さ
せることができる。

【００７９】図８は、この時の系統電圧異常検出器１２
の出力、系統連系スイッチ３を流れる電流、遮断時電圧
指令生成回路１６の出力、電力変換器４の出力電流、過
電流検出回路１９の出力、電流基準値発生回路７の出力
の波形の一例を示す図である。

【００８０】上述したように、本実施の形態の分散型電
源システムでは、前記第４の実施の形態の分散型電源シ
ステムにおいて、電力系統１の切り離し動作時の系統側
・負荷側の回路条件によっては、電力変換器４に過大な
出力電流が流れる場合があるが、電力変換器４の電流が
過電流になった場合には、電力変換器４の出力し得る最
大の電流値で電流制御を行なうようにしているので、過
電流による電力変換器４の破損を防止しつつ、高速に系
統連系スイッチ３を流れる電流を零とし、電力系統１の
切り離しを行なうことが可能となる。

【００８１】この結果、電力系統１の異常時に高速に電
力系統１を切り離さなければならない用途においても、
分散型電源システムの系統連系スイッチ３として、安価
で過負荷耐量の大きいサイリスタ等の自己消弧能力を持
たない半導体素子を用いることができ、システム全体の
コストを低減することができる。

【００８２】（第６の実施の形態：請求項６に対応）図
９は、本実施の形態による分散型電源システムの構成例
を示す回路図であり、図６と同一部分には同一符号を付
してその説明を省略し、ここでは異なる部分についての
み述べる。

【００８３】すなわち、本実施の形態の分散型電源シス
テムは、図９に示すように、図６に加えて、過電流検出
回路１９を備えた構成としている。過電流検出回路１９
は、前記電力変換器電流検出器６の出力に基づいて、電
力変換器４の電流が過電流となったことを検出し、その
出力を、前記遮断時電圧指令生成回路１６へ入力する。

【００８４】遮断時電圧指令生成回路１６は、過電流検
出回路１９により電力変換器４の過電流が検出される
と、当該遮断時電圧指令生成回路１６の出力の極性を反
転させる。

【００８５】次に、以上のように構成した本実施の形態
の分散型電源システムの作用について説明する。なお、
前述した図６と同一部分の作用についてはその説明を省
略し、ここでは異なる部分の作用についてのみ述べる。

【００８６】図９において、変換器電流検出器６では、
電力変換器４の電流を検出し、その出力を過電流検出回
路１９へ入力する。過電流検出回路１９では、電力変換
器電流検出器６の出力を基に、電力変換器４の電流が過
電流となったことを検出し、その出力を、遮断時電圧指
令生成回路１６へ入力する。

【００８７】過電流検出回路１９が動作している期間
は、遮断時電圧指令生成回路１６の出力の極性を反転さ
せ、電力変換器４の出力電流を積極的に減衰させて過電
流状態を解消する。

【００８８】その後、過電流状態が解消したら、遮断時
電圧指令生成回路１６の出力を元に戻す。その結果、電
力変換器４の過電流時には、電力変換器４の電流を電力
変換器４が出力し得る最大電流付近に固定させるように
動作させ、電力変換器４の過電流状態を回避しつつ、系
統連系スイッチ３の遮断動作を継続させることができ
る。

【００８９】また、過電流検出回路１９の過電流検出レ
ベルと過電流解消レベルとの間に差をつけてヒステリシ
ス特性を持たせることにより、遮断時電圧指令生成回路
１６の出力が頻繁に変化することを防止することができ
る。

【００９０】図１０は、系統電圧異常検出器１２の出
力、系統連系スイッチ３を流れる電流、遮断時電圧指令
生成回路１６の出力、電力変換器４の出力電流、過電流
検出回路１９の出力の波形の一例を示す図である。

【００９１】上述したように、本実施の形態の分散型電
源システムでは、前記第４の実施の形態の分散型電源シ
ステムにおいて、電力系統１の切り離し動作時の系統側
・負荷側の回路条件によっては、電力変換器４に過大な
出力電流が流れる場合があるが、電力変換器４の電流が
過電流になった場合には、一時的に電力変換器４の出力
電圧の極性を反転させて電力変換器４の電流を減衰させ
るようにしているので、過電流による電力変換器４の破
損を防止しつつ、高速に系統連系スイッチ３を流れる電
流を零とし、電力系統１の切り離しを行なうことが可能
となる。

【００９２】この結果、電力系統１の異常時に高速に電
力系統１を切り離さなければならない用途においても、
分散型電源システムの系統連系スイッチ３として、安価
で過負荷耐量の大きいサイリスタ等の自己消弧能力を持
たない半導体素子を用いることができ、システム全体の
コストを低減することができる。

【００９３】（第７の実施の形態：請求項７に対応）図
９は、本実施の形態による分散型電源システムの構成例
を示す回路図であり、図６と同一部分には同一符号を付
してその説明を省略し、ここでは異なる部分についての
み述べる。

【００９４】すなわち、本実施の形態の分散型電源シス
テムは、図９に示すように、図６に加えて、過電流検出
回路１９を備えた構成としている。過電流検出回路１９
は、前記電力変換器電流検出器６の出力に基づいて、電
力変換器４の電流が過電流となったことを検出し、その
出力を、前記遮断時電圧指令生成回路１６へ入力する。

【００９５】遮断時電圧指令生成回路１６は、過電流検
出回路１９により電力変換器４の過電流が検出される
と、当該遮断時電圧指令生成回路１６の出力を零とす
る。次に、以上のように構成した本実施の形態の分散型
電源システムの作用について説明する。

【００９６】なお、前述した図６と同一部分の作用につ
いてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の作用に
ついてのみ述べる。図９において、変換器電流検出器６
では、電力変換器４の電流を検出し、その出力を過電流
検出回路１９へ入力する。

【００９７】過電流検出回路１９では、電力変換器電流
検出器６の出力を基に、電力変換器４の電流が過電流と
なったことを検出し、その出力を、遮断時電圧指令生成
回路１６へ入力する。

【００９８】過電流検出回路１９が動作している期間
は、遮断時電圧指令生成回路１６の出力を零とすること
で、電力変換器４の出力電圧を零とし、電力変換器４の
出力電流を自然減衰させて過電流状態を解消する。実際
には、電力変換器４の出力線間電圧が零となればよいの
で、電力変換器４の出力電圧を３相とも同一極性とする
ことで実現することができる。

【００９９】その後、過電流状態が解消したら、遮断時
電圧指令生成回路１６の出力を元に戻す。その結果、電
力変換器４の過電流時には、電力変換器４の電流を電力
変換器４が出力し得る最大電流付近に固定させるように
動作させ、電力変換器４の過電流状態を回避しつつ、系
統連系スイッチ３の遮断動作を継続させることができ
る。

【０１００】また、過電流検出回路１９の過電流検出レ
ベルと過電流解消レベルとの間に差をつけてヒステリシ
ス特性を持たせることにより、遮断時電圧指令生成回路
１６の出力が頻繁に変化することを防止することができ
る。

【０１０１】図１１は、系統電圧異常検出器１２の出
力、系統連系スイッチ３を流れる電流、遮断時電圧指令
生成回路１６の出力、電力変換器４の出力電流、過電流
検出回路１９の出力の波形の一例を示す図である。

【０１０２】上述したように、本実施の形態の分散型電
源システムでは、前記第４の実施の形態の分散型電源シ
ステムにおいて、電力系統１の切り離し動作時の系統側
・負荷側の回路条件によっては、電力変換器４に過大な
出力電流が流れる場合があるが、電力変換器４の電流が
過電流になった場合には、一時的に電力変換器４の出力
電圧を零として電力変換器４の電流を減衰させるように
しているので、過電流による電力変換器４の破損を防止
しつつ、高速に系統連系スイッチ３を流れる電流を零と
し、電力系統１の切り離しを行なうことが可能となる。

【０１０３】この結果、電力系統１の異常時に高速に電
力系統１を切り離さなければならない用途においても、
分散型電源システムの系統連系スイッチ３として、安価
で過負荷耐量の大きいサイリスタ等の自己消弧能力を持
たない半導体素子を用いることができ、システム全体の
コストを低減することができる。

【０１０４】（第８の実施の形態：請求項８に対応）図
１２は、本実施の形態による分散型電源システムの構成
例を示す回路図であり、図６と同一部分には同一符号を
付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について
のみ述べる。

【０１０５】すなわち、本実施の形態の分散型電源シス
テムは、図１２に示すように、図６における遮断時電圧
指令生成回路１６を省略し、これに代えて新たに、連系
スイッチ電流空間ベクトル判定回路２０と、遮断時スイ
ッチングパターン生成回路２１とを備えた構成としてい
る。

【０１０６】連系スイッチ電流空間ベクトル判定回路２
０は、前記連系スイッチ電流検出器１４の出力に基づい
て、系統連系スイッチ３に流れる電流の空間ベクトルを
演算する。

【０１０７】遮断時スイッチングパターン生成回路２１
は、連系スイッチ電流空間ベクトル判定回路２０の出力
に基づいて、電力変換器４の電圧指令を演算する。次
に、以上のように構成した本実施の形態の分散型電源シ
ステムの作用について説明する。

【０１０８】なお、前述した図６と同一部分の作用につ
いてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の作用に
ついてのみ述べる。図１２において、連系スイッチ電流
検出器１４では、系統連系スイッチ３に流れる電流を検
出し、その出力を連系スイッチ電流空間ベクトル判定回
路２０へ入力する。

【０１０９】連系スイッチ電流空間ベクトル判定回路２
０では、現時点での系統連系スイッチ３に流れる電流の
空間ベクトルの方向を求め、その出力を遮断時スイッチ
ングパターン生成回路２１へ入力する。

【０１１０】遮断時スイッチングパターン生成回路２１
では、連系スイッチ電流空間ベクトル判定回路２０の出
力を基に、連系スイッチ電流の空間ベクトルを零に近づ
けるように、電力変換器４の出力電圧べクトルの方向
（＝スイッチングの状態）を定める。

【０１１１】遮断動作期間中は、切換器１７が動作し
て、遮断時スイッチングパターン生成回路２１により演
算された電力変換器４の電圧指令を、変換器制御回路８
の出力に代えてゲートドライブ回路９へ入力する。

【０１１２】この場合、連系スイッチ電流ベクトルが逐
次計算され、それに応じて電力変換器４のスイッチング
状態も更新して、系統連系スイッチ３を流れる電流を速
やかに零として、電力系統１を切り離すことができる。

【０１１３】上述したように、本実施の形態の分散型電
源システムでは、前記第４の実施の形態の分散型電源シ
ステムにおいて、系統連系スイッチ３を遮断して電力系
統１を切り離す場合に、系統連系スイッチ３に流れる電
流の空間ベクトルに応じて電力変換器４の出力電圧の空
間べクトルを決定するようにしているので、高速に系統
連系スイッチ３を流れる電流を零とし、電力系統１の切
り離しを行なうことが可能となる。

【０１１４】この結果、電力系統１の異常時に高速に電
力系統１を切り離さなければならない用途においても、
分散型電源システムの系統連系スイッチ３として、安価
で過負荷耐量の大きいサイリスタ等の自己消弧能力を持
たない半導体素子を用いることができ、システム全体の
コストを低減することができる。

【０１１５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１乃至請求
項４、および請求項８の発明の分散型電源システムによ
れば、系統連系スイッチをサイリスタ等の自己消弧能力
を持たない半導体素子で構成した場合でも、ＩＧＢＴ等
の自己消弧能力を持つ半導体素子を用いた場合に準じた
遮断性能を得ることができ、高速に電力系統を切り離す
ことが可能となる。

【０１１６】また、請求項５乃至請求項７の発明の分散
型電源システムによれば、電力系統の切り離し動作時に
も、電力変換器の過電流状態を回避しつつ、高速な切り
離し動作を実現することが可能となる。

【０１１７】以上により、電力系統の異常時に高速に電
力系統を切り離さなければならない用途においても、分
散型電源システムの系統連系スイッチとして、安価で過
負荷耐量の大きいサイリスタ等の自己消弧能力を持たな
い半導体素子を用いることができ、システム全体のコス
トを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による分散型電源システムの第１の実施
の形態を示す回路図。

【図２】本発明による分散型電源システムの第２の実施
の形態を示す回路図。

【図３】同第２の実施の形態の分散型電源システムにお
ける作用を説明するための波形図。

【図４】本発明による分散型電源システムの第３の実施
の形態を示す回路図。

【図５】同第３の実施の形態の分散型電源システムにお
ける作用を説明するための波形図。

【図６】本発明による分散型電源システムの第４の実施
の形態を示す回路図。

【図７】本発明による分散型電源システムの第５の実施
の形態を示す回路図。

【図８】同第５の実施の形態の分散型電源システムにお
ける作用を説明するための波形図。

【図９】本発明による分散型電源システムの第６および
第７の実施の形態をそれぞれ示す回路図。

【図１０】同第６の実施の形態の分散型電源システムに
おける作用を説明するための波形図。

【図１１】同第７の実施の形態の分散型電源システムに
おける作用を説明するための波形図。

【図１２】本発明による分散型電源システムの第８の実
施の形態を示す回路図。

【図１３】従来の分散型電源システムの構成例を示す回
路図。

【図１４】系統連系スイッチの構成例を示す回路図。

【符号の説明】

１…電力系統、 ２…負荷、 ３…系統連系スイッチ、 ４…電力変換器、 ５…直流電源 ６…変換器電流検出器、 ７…電流基準値発生回路、 ８…変換器制御回路、 ９…ゲートドライブ回路、 １０…負荷電圧検出器、 １１…電圧指令値発生回路 １２…系統電圧異常検出器 １３…連系スイッチ制御回路、 １４…連系スイッチ電流検出器、 １５…負荷電流検出器、 １６…遮断時電圧指令生成回路、 １７…切換器、 １８…連系スイッチ電流極性判定回路、 １９…過電流検出回路、 ２０…連系スイッチ電流空間ベクトル判定回路、 ２１…遮断時スイッチングパターン生成回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲垣 克久 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 菊地 仁 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 韮沢 仁 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力系統に対し系統連系スイッチを介し
   て接続した負荷と並列に接続され、前記電力系統と連系
   運転を行なう電力変換器と、当該電力変換器の直流側に
   接続された充放電可能な直流電源とから構成される分散
   型電源システムにおいて、 前記系統連系スイッチを、自己消弧能力を持たない半導
   体素子で構成し、 前記系統連系スイッチが閉じている間は、前記電力系統
   との連系点における電流を所望の値に制御する手段と、 前記系統連系スイッチが開いている間は、前記負荷の電
   圧を所望の値に制御する手段と、 前記電力系統の異常を検出し、前記系統連系スイッチに
   開放指令を与える手段と、 前記電力系統の異常が検出されると、前記系統連系スイ
   ッチに流れる電流値を減少させるように前記電力変換器
   の電流を変化させる手段と、 を備えて成ることを特徴とする分散型電源システム。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載の分散型電源システ
   ムにおいて、 前記系統連系スイッチに流れる電流値を減少させるよう
   に電力変換器の電流を変化させる手段は、 前記系統連系スイッチに流れる電流を検出する手段と、
   当該検出電流に基づいて、前記電力変換器の電流値をあ
   る一定値の電流に制御する手段とから構成したことを特
   徴とする分散型電源システム。
3. 【請求項３】 前記請求項１に記載の分散型電源システ
   ムにおいて、 前記系統連系スイッチに流れる電流値を減少させるよう
   に電力変換器の電流を変化させる手段は、 前記負荷に流れる電流を検出する手段と、当該検出電流
   に基づいて、前記電力変換器の電流値をある一定値の電
   流に制御する手段とから構成したことを特徴とする分散
   型電源システム。
4. 【請求項４】 電力系統に対し系統連系スイッチを介し
   て接続した負荷と並列に接続され、前記電力系統と連系
   運転を行なう電力変換器と、当該電力変換器の直流側に
   接続された充放電可能な直流電源とから構成される分散
   型電源システムにおいて、 前記系統連系スイッチを、自己消弧能力を持たない半導
   体素子で構成し、 前記系統連系スイッチが閉じている間は、前記電力系統
   との連系点における電流を所望の値に制御する手段と、 前記系統連系スイッチが開いている間は、前記負荷の電
   圧を所望の値に制御する手段と、 前記電力系統の異常を検出し、前記系統連系スイッチに
   開放指令を与える手段と、 前記電力系統の異常が検出されると、前記系統連系スイ
   ッチに流れる電流の遮断を促進させるように前記電力変
   換器の電圧指令を発生する手段と、 を備えて成ることを特徴とする分散型電源システム。
5. 【請求項５】 前記請求項４に記載の分散型電源システ
   ムにおいて、 前記電力変換器の電流が過電流となったことを検出する
   手段と、 前記電力変換器の過電流が検出されると、当該電力変換
   器の電流を正または負の一定値に保つ手段と、 を付加したことを特徴とする分散型電源システム。
6. 【請求項６】 前記請求項４に記載の分散型電源システ
   ムにおいて、 前記電力変換器の電流が過電流となったことを検出する
   手段と、 前記電力変換器の過電流が検出されると、当該電力変換
   器の電圧の極性を反転させる手段と、 を付加したことを特徴とする分散型電源システム。
7. 【請求項７】 前記請求項４に記載の分散型電源システ
   ムにおいて、 前記電力変換器の電流が過電流となったことを検出する
   手段と、 前記電力変換器の過電流が検出されると、当該電力変換
   器の電圧を零とする手段と、 を付加したことを特徴とする分散型電源システム。
8. 【請求項８】 前記請求項４に記載の分散型電源システ
   ムにおいて、 前記系統連系スイッチに流れる電流の遮断を促進させる
   ように前記電力変換器の電圧指令を発生する手段は、 前記系統連系スイッチに流れる電流を検出する手段と、
   当該検出電流に基づいて、前記系統連系スイッチに流れ
   る電流の空間ベクトルを演算する手段と、当該空間ベク
   トルに基づいて、前記電力変換器の電圧指令を演算する
   手段とから構成したことを特徴とする分散型電源システ
   ム。