JP3255665B2

JP3255665B2 - インバータと回転式発電機電源の並列運転方法

Info

Publication number: JP3255665B2
Application number: JP28687191A
Authority: JP
Inventors: 泰彦梅澤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1991-10-31
Filing date: 1991-10-31
Publication date: 2002-02-12
Anticipated expiration: 2017-02-12
Also published as: JPH05130741A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池やバッテリ等
の直流出力をインバータで交流出力に変換し、これを商
用電源等の回転式発電機電源に並列接続して運転する装
置における制御方法に関する。

【０００２】

【従来技術とその問題点】近年、地球環境問題がクロー
ズアップされてきており、太陽エネルギーを有効活用す
るために、太陽電池を電源とし、その出力をインバータ
で交流出力に変換する太陽電池式発電システムを商用電
源に並列に接続して運転する方法が系統連系システムと
して注目されつつある。このような系統連系システム
は、現在は太陽電池が高価格であることなどから、出力
電力力率を１に近づけたり、太陽電池の出力が最大とな
るように制御するなどして、太陽電池の出力が無駄にな
らないように考慮している。

【０００３】ところが、負荷が少なく日射が充分ある場
合は、太陽電池で発電した電力が回転式発電機電源に必
要以上に供給されることになり、回転式発電機が増速し
たり、回転式発電機の端子電圧が上昇するなどして危険
である。また、このようなときにたとえ回転式発電機が
停止したとしても、回転式発電機の出力が無くなるため
に、出力制御の基準となる電圧や周波数を見失うので制
御そのものが不安定となり大変危険となる。

【０００４】そこで、本発明は上述したようなインバー
タと回転式発電機電源の並列運転時に生じる諸問題を解
決する並列運転方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のインバータと回転式発電機電源の並列運転
方法では、直流電源に接続されたインバータと回転式発
電機電源とを負荷に対し並列接続して、前記インバータ
及び前記回転式発電機電源の合成電圧波形と同位相の例
えば半サイクルにおける前記回転式発電機電源の出力電
流の平均値から該有効電流の大きさと方向を検出し、該
有効電流が正であって、かつ基準値以上となるように前
記インバータを運転させるとともに、前記回転式発電機
電源の有効電流が前記基準値より小さい場合には前記イ
ンバータの運転を停止させ、しかる後に、前記回転式発
電機電源の有効電流が前記基準値以上となった場合に、
前記インバータの運転を開始させるようにしたことを特
徴とする。

【０００６】

【実施例】本発明に係る一実施例を図面に基づき詳細に
説明する。図１に示すように、太陽電池あるいは蓄電池
などから成る直流電源ＤＣは、直流を交流に変換するイ
ンバータ１によって、商用電源などの回転式発電機電源
ＡＣ及び負荷ＬＤに並列接続されている。回転式発電機
電源ＡＣの電力は遮断器２，４及びスイッチ３などを介
して負荷ＬＤに供給される。負荷ＬＤは遮断器４により
入切される。インバータ１の出力は遮断器２，４，５と
スイッチ３，６を介して回転式発電機電源ＡＣ及び負荷
ＬＤに並列接続されている。

【０００７】また、同期整流回路７は回転式発電機電源
ＡＣと負荷ＬＤに供給される電流を電流センサ８によ
り、その電圧を電圧センサ９により検出し、回転式発電
機電源ＡＣから負荷ＬＤに供給されている電力の大きさ
と方向とを検出する。この同期整流回路７の検出信号
は、比較回路１０と後記する出力制御回路１１に入力さ
れる。比較回路１０において、入力された信号は予め決
定されている基準値と比較され、この比較回路１０から
の信号がスイッチ６の開閉を制御するスイッチ制御回路
１２に入力される。また、遮断器５とスイッチ６との間
に接続された同期検出回路１３からの信号もスイッチ制
御回路１２に入力される。

【０００８】また、出力制御回路１１は、例えば図２に
示すように最小電力設定器１４に接続された差動増幅器
１５，フィルタ１６，差動増幅器１７，ローパスフィル
タ１８，差動増幅器１９，パルス幅変調回路２０，パル
ス増幅回路２１などから構成される。

【０００９】次に、上記構成の回路の作動について説明
する。同期整流回路７では電圧センサ９で検出した波形
（図３（ａ））をシュミット回路等により図３（ｂ）の
ごとくに方形波とする。この方形波を用いることによ
り、アナログスイッチ回路等により電流センサ８で検出
された電流波形を開閉し、電圧波形と同位相の半サイク
ルにおける回転式発電機電源ＡＣの出力電流の平均値か
ら、有効電流の大きさと方向とを検出することができ
る。すなわち、図３（ｃ）〜（ｅ）に斜線を付して示す
ように、回転式発電機電源ＡＣの出力電流が電圧波形と
同位相の場合には、図３（ｃ）のように平均値は正で最
大となり、位相がずれると図３（ｄ）のようになって平
均値はプラス側とマイナス側の面積の差となる。また、
位相のずれが大きくなると図３（ｅ）のようになって平
均値は負となり、インバータ１から電源に向かってこの
ような大きさの有効電流が流出する状態になっているこ
とが検出される。

【００１０】また、同期整流回路７で得られた信号をフ
ィードバックし、出力制御回路１１を通してインバータ
１の出力電圧を制御することができる。すなわち、同期
整流回路７で得られた信号は、差動増幅器１５によって
最小電力設定器１４の信号とつきあわされ、同期整流回
路７の信号≧最小電力設定器１４の信号の場合は電圧上
昇の信号が、同期整流回路７の信号＜最小電力設定器１
４の信号の場合は電圧下降の信号が、不要な早すぎる動
作を除去するフィルタ１６を通して差動増幅器１７に入
力される。

【００１１】次に、差動増幅器１７において、基準値と
するフィルタ１６の出力信号とインバータ１からフィー
ドバックした電圧信号とをつきあわせて、フィルタ１６
の信号≧電圧信号の場合は電圧上昇の信号が、フィルタ
１６の信号＜電圧信号の場合は電圧下降の信号が、ロー
パスフィルタ１８を通して差動増幅器１９に入力され
る。

【００１２】次に、差動増幅器１９において、ローパス
フィルタ１８の出力信号とインバータ１からフィードバ
ックした電流信号とをつきあわせて、ローパスフィルタ
１８の信号≧電流信号の場合は電圧上昇の信号が、ロー
パスフィルタ１８の信号＜電流信号の場合は電圧下降の
信号が、パルス幅変調回路２０及びパルス増幅回路２１
を通じて、インバータ１内の半導体スイッチに加えられ
所定の出力電圧を発生する。

【００１３】このため、インバータの出力電圧は差動増
幅器１９、パルス幅変調回路２０及びパルス増幅回路２
１の働きにより、瞬時はインバータ１からの交流電流に
見合った値に制御され、差動増幅器１７及びローパスフ
ィルタ１８の働きで遅い周期では定電圧制御されて、動
作が安定であるとともに回転式発電機電源ＡＣの負荷が
制限値（発電量が多すぎて危険とならないような値）以
下になれば、インバータ１の出力電圧を降下させて回転
式発電機電源ＡＣの負荷を制限値以下にならないように
制御できる。

【００１４】次に、上記の制御においてそれでもなお回
転式発電機電源ＡＣの有効電流が上記基準値より小さく
なったときに、インバータ１の運転を停止させること、
及び、しかる後に回転式発電機電源ＡＣの有効電流が前
記基準値以上となったときに、インバータ１を回転式発
電機電源ＡＣに並列接続させることについて図４に基づ
いて説明する。

【００１５】図４はスイッチ制御回路１２によるスイッ
チ６の制御のし方を示したものである。図４に示すよう
に、回転式発電機電源ＡＣの出力電力がある値以下、す
なわち回転式発電機電源ＡＣの有効電流が基準値より小
の場合は、インバータ１を停止させ（インバータ電圧を
小とさせ）、スイッチ制御回路１２の作動でスイッチ６
をオフ状態とする。また、負荷の増加などで回転式発電
機電源ＡＣの出力電力が増加した場合、すなわち回転式
発電機電源ＡＣの有効電流が基準値以上となった場合、
インバータの運転を開始させ（インバータ電圧を上昇さ
せ）、出力制御回路１１に与えられた最小電力設定によ
り回転式発電機電源ＡＣの出力電力が大となり、インバ
ータ１の出力電力が同期すれば、スイッチ制御回路１２
の作動によりスイッチ６がオン状態に維持される。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明ではインバ
ータ及び回転式発電機電源の合成電圧と回転式発電機電
源の出力電流とから回転式発電機電源の有効電流の大き
さと方向を検出し、有効電流が正であって、かつ基準値
以上となるようにインバータを運転させるとともに、有
効電流が前記基準値より小さい場合には、インバータの
運転を停止させ、しかる後に、有効電流が前記基準値以
上となった場合には、インバータの運転を開始させるよ
うにしたので、回転式発電機電源への電力流入による回
転式発電機電源の回転数の異常な上昇を防止することが
でき、加えて回転式発電機電源が開路・停電・停止など
により出力が無くなると、インバータの出力電圧が無く
なり、また負荷が無ければ直流電源の出力が無くなるの
で、インバータと回転式発電機電源を安全に運転させる
ことができる。しかも、常にインバータ及び回転式発電
機電源の合成電圧波形と回転式発電機電源の出力電流と
の比較を行いながらインバータの運転制御を行うことに
なるので、インバータの運転制御の基準となる電圧や周
波数を見失うことがなく、常に回転式発電機電源に同期
したインバータの運転制御を安定的かつ確実に行うこと
ができ、ひいてはインバータと回転式発電機電源を安全
に効率よく並列運転させることができる。

【００１７】また、インバータを上記のように制御して
もなお負荷電流が減少する場合、インバータの運転を停
止させるので、停電時などに直流電源からの不要な出力
により感電するなどの問題が発生することがない。

【００１８】さらに、インバータと回転式発電機電源を
並列運転させる場合、回転式発電機電源の負荷が有り、
インバータと回転式発電機電源が同期してから行うこと
になるので、同期投入などの異常なポンピング動作を極
力防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインバータと回転式発電機電源の
並列運転方法の一実施例を示す全体構成図である。

【図２】図１における出力制御回路１１を示すブロック
構成図である。

【図３】（ａ）は電圧センサ９により検出された電圧波
形を示す図、（ｂ）は（ａ）を変形させた方形波を示す
図、（ｃ）は回転式発電機電源の電流が電圧波形と同位
相の場合、（ｄ）は位相が少しずれ、平均値が正の場
合、（ｅ）は位相のずれが大きくなり平均値が負となっ
た場合を示す図である。

【図４】回転式発電機電源ＡＣの出力電力とインバータ
１の出力電圧との関係、及びスイッチ６のオンオフを示
す図である。

【符号の説明】

１・・・インバータ２，４，５・・・遮断器３，６・
・・スイッチ７・・・同期整流回路８・・・電流セン
サ９・・・電圧センサ１０・・・比較回路１１・・・
出力制御回路１２・・・スイッチ制御回路１３・・同
期検出回路１４・・・最小電力設定器１５，１７，１
９・・・差動増幅器１６・・・フィルタ１８・・・ロ
ーパスフィルタ２０・・・パルス幅変調回路２１・・
・パルス増幅回路ＡＣ・・・回転式発電機電源ＤＣ・
・・直流電源ＬＤ・・・負荷

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電源に接続されたインバータと回転
式発電機電源とを負荷に対し並列接続して、前記インバ
ータ及び前記回転式発電機電源の合成電圧と前記回転式
発電機電源の出力電流とから該回転式発電機電源の有効
電流の大きさと方向を検出し、該有効電流が正であっ
て、かつ基準値以上となるように前記インバータを運転
させるとともに、前記有効電流が前記基準値より小さい
場合には、前記インバータの運転を停止させ、しかる後
に、前記有効電流が前記基準値以上となった場合には、
前記インバータの運転を開始させるようにしたことを特
徴とするインバータと回転式発電機電源の並列運転方
法。