JP2003319561A

JP2003319561A - 発電システム

Info

Publication number: JP2003319561A
Application number: JP2002121381A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Okamoto; 信一郎岡本; Hiroaki Koshin; 博昭小新; Kiyoshi Goto; 潔後藤; Akira Yoshitake; 晃吉武
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-04-23
Filing date: 2002-04-23
Publication date: 2003-11-07

Abstract

(57)【要約】【課題】システムに異常が生じても、システム全体の総
発電量を最大限に確保する発電システムを提供する。【解決手段】この発電システムは、直流電力を発生させ
る直流電源部１とその直流電力を交流電力に変換するイ
ンバータ装置２とを有する複数の分散電源と、それら分
散電源と商用電力系統４とを連係し、夫々の分散電源で
発電した電力を、商用電力系統４に接続された負荷３へ
供給する連系保護装置５とからなり、インバータ装置２
は、そのインバータ装置で発生した異常が、システム全
体に影響を及ぼす異常である場合には、連系保護装置５
へその異常を出力し、連系保護装置５に、全ての分散電
源と商用電力系統４とを解列させる一方、システム全体
に影響を及ぼさない軽度の異常である場合には、自らの
連系運転のみを停止させるものとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直流電力を発生さ
せる直流電源部と、その直流電源が出力する直流電力を
交流電力へ変換するインバータ装置とを有し、商用電力
系統に連系して使用される発電システムに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来から、図５に示す発電システムが知
られている。この発電システムは、太陽電池などの直流
電源部１と、その直流電源部１が出力する直流電力を交
流電力へ変換するインバータ装置２とを有する複数の分
散電源Ｐ₁〜Ｐ_nを備え、さらに、各分散電源Ｐ₁〜Ｐ_nの
インバータ装置２と連系して負荷３へ電力を供給する商
用電力系統４と、異常時にインバータ装置２と商用電力
系統４とを解列する連系保護装置５と、当該発電システ
ムの運転状況を表示するモニタ部６とを備えている。

【０００３】上述のインバータ装置２は、商用電力系統
４と同期した正弦波信号の作成や、当該インバータ装置
２の異常検出等を行うインバータ制御部７と、そのイン
バータ制御部７からの正弦波信号に基づき、直流電源部
１からの直流電力を交流電力に変換するインバータ回路
部８と、当該インバータ制御部７からの異常検出に基づ
き、直流電源部１と商用電力系統４とを解列するための
インバータ連系用リレー９とを備えている。

【０００４】また、インバータ装置２は、インバータ連
系用リレー９が開成され、直流電源部１と商用電力系統
４とが解列された状態でも運転可能な自立運転時の出力
系統４’と接続されており、当該出力系統に出力させる
ための自立運転用リレー９’が、インバータ連系用リレ
ー９に対して並列となるように設けられている。

【０００５】連系保護装置５は、異常時にシステム解列
用リレー１０に対して、インバータ装置２と商用電力系
統４とを解列させるための信号等を出力する連系保護制
御部１１と、自立運転時に、同期のための基準クロック
を与える基準発振部１２とを備えている。

【０００６】次に、以上の構成を踏まえ、インバータ制
御部７等について、さらに詳細に説明する。まず、イン
バータ制御部７は、連系時には、商用電力系統４の電圧
位相（ゼロクロス）を検出し、当該商用電力系統４と同
期した正弦波信号を作成する一方、自立時には、連系保
護制御部１１から同期信号を受け、その信号に基づいて
正弦波信号を作成するものである。また、インバータ回
路部８の出力側の電圧値、入力側の電圧値及び電流値を
監視しており、溶着異常、直流過不足電圧異常、直流過
電流異常等のインバータ装置２の異常を検出し、連系保
護制御部１１に対して、異常の出力を行う。

【０００７】さらに、インバータ制御部７は、インバー
タ連系用リレー９の制御を行って、直流電源部１と商用
電力系統４と連系及び解列が可能となっており、上述の
異常が検出された場合には、直流電源部１と商用電力系
統４とを解列するようになっている。また、自立運転用
リレー９’の制御を行って、自立運転時には別系統に出
力させるようになっている。

【０００８】ここで、上述の溶着異常とは、自立運転を
させた時に、インバータ連系用リレー９及びシステム解
列用リレー１０が溶着している場合、系統側へ逆潮流が
発生する異常である。

【０００９】また、直流過不足電圧異常とは、直流電源
部１の異常又はその直流電源部１からインバータ回路部
８までの誤配線等に起因する直流過電圧や、当該直流電
源部が太陽電池である場合に、日照不足に起因する直流
不足電圧の発生によって、インバータ部８で適正な昇圧
ができない異常であり、直流過電流異常とは、上述と同
様にして、直流電源部１又はその直流電源部１からイン
バータ回路部８までの誤配線等に起因して直流過電流と
なる異常である。

【００１０】次に、インバータ回路部８は、一例とし
て、フルブリッジ回路を構成する４つのスイッチ素子
と、これらのスイッチ素子に夫々逆並列接続されるダイ
オード等とからなる主回路及び、当該主回路の各スイッ
チ素子をＰＷＭ（パルス幅変調）するＰＷＭ制御回路を
備えており、当該ＰＷＭ制御回路は、インバータ制御部
７からの正弦波信号と主回路の出力信号との誤差を入力
信号として、スイッチング搬送波である三角波と比較す
ることによりパルス幅を決定し、そのパルス幅のＰＷＭ
信号によって各スイッチ素子を制御している。

【００１１】また、連系保護制御部１１は、モニタ部６
への運転状況の表示制御や、各インバータ制御部７への
制御命令の作成を行っている。ここに、当該制御命令と
は、各インバータ制御部７への運転／停止命令の他、そ
のインバータ制御部７への同期信号も含まれており、当
該同期信号は基準発振部１２から出力される５０Ｈｚ又
は６０Ｈｚのパルス信号により作成され、自立時に各イ
ンバータ装置２から出力される電力の同期を取るために
用いられる。

【００１２】次に、インバータ装置２で異常が発生した
際の動作について説明すると、何れかのインバータ装置
２のインバータ制御部７により、異常が検出された場
合、そのインバータ制御部７は、当該異常のあったイン
バータ装置２のインバータ回路部８の出力を停止させる
と共に、インバータ連系用リレー９が開成させ、通信線
１３を介してその異常を連系保護制御部１１へと伝達す
る。

【００１３】その異常検出を受けた連系保護制御部１１
は、異常が検出されなかったインバータ装置２へ運転停
止命令を送信し、システム解列用リレー１０を開成す
る。当該運転停止命令を受けた全てのインバータ装置２
は、インバータ回路部８の出力を停止させ、インバータ
連系用リレー９を開成するようになっている。さらに、
連系保護制御部１１は、モニタ部６へ運転停止状態やエ
ラーナンバーを送信し、当該モニタ部６の表示画面上
に、その運転停止状態等が表示されるようになってい
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
発電システムでは、何れかのインバータ装置２に異常が
発生した場合、その異常が、直流過不足電圧異常、直流
過電流異常等のように他のインバータ装置２には何ら影
響がなく、異常が発生したインバータ装置２だけを運転
停止すれば、他の正常なインバータ装置２だけで連系運
転を継続しても何ら影響がないような場合でも、システ
ム全体の運転を停止させるため、システム全体の総発電
量が低下するという問題があった。

【００１５】本発明は上記問題点に鑑みて為されたもの
であって、その目的とするところは、複数のインバータ
装置を有する発電システムにおいて、何れかのインバー
タ装置に異常が発生した際に、システム全体の総発電量
を最大限に確保する発電システムを提供することにあ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、直流電力を発生させる直流電源
と、その直流電力を交流電力に変換するインバータ装置
とを有する複数の分散電源を備え、それら分散電源と商
用電力系統とを連系保護装置を介して連系し、夫々の分
散電源で発電した電力を、当該商用電力系統に接続され
た負荷へ供給する発電システムにおいて、前記インバー
タ装置は、そのインバータ装置で発生した異常が、シス
テム全体に影響を及ぼす異常である場合には、前記連系
保護装置へその異常を出力し、当該連系保護装置に、全
ての分散電源と商用電力系統とを解列させる一方、シス
テム全体に影響を及ぼさない軽度の異常である場合に
は、自らの連系運転のみを停止させるものとした。

【００１７】請求項２の発明は、請求項１記載の発明に
おいて、前記インバータ装置は、自らの連系運転のみを
停止させた後、連系運転を行うための条件を満足する
と、連系運転を再開するものとした。

【００１８】請求項３の発明は、請求項１又は２記載の
発明において、前記異常の出力は、異常が検出された場
所を示すインバータナンバーと、異常内容を識別するた
めのエラーナンバーとからなるものとした。

【００１９】請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れ
か記載の発明において、前記インバータ装置は、システ
ム全体に影響を及ぼさない軽度の異常である場合も、前
記連系保護装置へその異常を出力し、当該連系保護装置
は、全ての異常出力を保存する記憶手段を設けたものと
した。

【００２０】

【発明の実施の形態】上述の解決手段を、より具体的な
実施形態として、以下に詳細に説明する。尚、従来技術
と同様の部分については、同一符号を付して説明を省略
することとし、本願の特徴的部分を主体的に説明するこ
ととする。

【００２１】本実施形態が、従来技術と異なり特徴を有
するのは、インバータ装置で検出された異常が、システ
ム全体に影響を及ぼす重度の異常であれば、全てのイン
バータ装置２と商用電力系統４とを解列して、システム
全体を停止する一方、システム全体に影響を及ぼさない
軽度の異常であれば、その異常のあったインバータ装置
２のみ、一旦連系運転を停止し、連系運転を行うための
条件を満足した後に、連系運転を再開させるようにした
点にある。また、図１に示すように、連系保護制御部１
１に記憶手段たる不揮発性メモリ１４を設け、インバー
タ制御部７から送信された全ての異常検出を、当該不揮
発性メモリ１４に保存するようようにした点に特徴があ
る。

【００２２】ここで、上述のシステム全体に影響を及ぼ
す重度の異常とは、溶着異常の場合をいい、例えば商用
電力系統４が停電し、連系運転から自立運転へと切り替
わったとき、インバータ連系用リレー９及びシステム解
列用リレー１０が溶着していると、系統側へ逆潮流が発
生して、無電圧であるべき場所に電圧が発生する。この
時、系統側の事故等で復旧作業をしていると感電した
り、機器の破損を引き起こしたり、商用電力系統４へ同
期されていない電流波形の出力等の恐れがあり、システ
ム全体に影響を及ぼす重度の異常となるので、システム
全体の停止が必要である。

【００２３】一方、システム全体に影響を及ぼさない軽
度の異常とは、直流過不足電圧異常、直流過電流異常の
場合をいい、直流電源部１の異常又はその直流電源部１
からインバータ回路部８までの誤配線等や、当該直流電
源部が太陽電池である場合に、日照不足等に起因するも
のであるから、何れの場合にも他のインバータ装置２へ
は影響がないと考えられ、システム全体に影響を及ぼさ
ない軽度の異常となる。従って、この場合には、異常が
発生したインバータ装置２だけを運転停止すれば、シス
テム全体の総発電量を最大限に確保することができる。

【００２４】上述の着想を踏まえ、インバータ装置２で
異常が発生した際の動作について詳細に説明する。尚、
本実施形態の各リレーは、ＮＣ接点であるとして説明す
るが、これに限定されるものではない。

【００２５】まず、図１及び図２に示すように、連系保
護制御部１１に入力手段（図示せず）より運転操作がさ
れると、当該連系保護制御部１１は、通信線１３を介し
て各インバータ制御部７に対し運転命令を送信する。そ
の運転命令を受信した各インバータ制御部７は、インバ
ータ連系用リレー９を開成し（ステップＳ１）、インバ
ータ回路部８を動作させないで、インバータ回路部８の
出力側の電圧値を計測する（ステップＳ２）。

【００２６】この電圧値は、インバータ連系用リレー９
の直流電源部１側の電圧値であるから、計測の結果、系
統電圧が計測された場合、当該リレーが溶着しているこ
とを意味するので、インバータ制御部７は、連系保護制
御部１１に対して、溶着異常が発生したことを出力する
（ステップＳ３）。その出力を受けた連系保護制御部１
１は、システム解列用リレー１０を開成し（ステップＳ
４ａ）、インバータ装置２と商用電力系統４とを解列し
て、システム全体を停止すると共に、モニタ部６へ異常
が検出された場所を示すインバータナンバーや、異常内
容を識別するためのエラーナンバーを送信する。そし
て、当該モニタ部６では、表示画面上に、溶着異常のあ
ったインバータ装置２の表示を行う（ステップＳ５）。

【００２７】一方、上述の計測の結果、系統電圧が計測
されなかった場合、インバータ連系用リレー９は、正常
に開成されたことを意味するので、上述の運転操作に従
って、連系運転又は自立運転を開始する（ステップＳ４
ｂ）。このとき、連系運転であれば、各インバータ制御
部７は、図１及び図３に示すように、インバータ連系用
リレー９を閉成すると共に、自立運転用リレー９’を開
成する（ステップＮ１）。そして、商用電力系統４と同
期した正弦波信号を作成して、インバータ回路部８へ出
力し（ステップＮ２）、当該インバータ回路部８では、
その正弦波信号に基づいて、直流電源部１からの直流電
力を交流電力に変換する。

【００２８】次に、各インバータ制御部７は、インバー
タ回路部８の入力側の電圧値及び電流値を計測し（ステ
ップＮ３）、当該電圧値が予め設定された所定の電圧レ
ベルを所定の期間超えた場合、或いは、所定の電圧レベ
ルを所定の期間下回った場合に、直流過不足電圧異常と
判断すると共に、当該電流値が予め設定された所定の電
流レベルを所定の期間超えた場合に、直流過電流異常と
判断する（ステップＮ４ａ）。

【００２９】この異常判断の結果、何れの異常も検出さ
れなかった場合、各インバータ制御部７は、継続してイ
ンバータ回路部８の入力側の電圧値及び電流値の監視を
行うが（ステップＮ４ａ、Ｎ４ｂ、Ｎ３）、何れかの異
常が検出された場合、インバータ回路部８への出力を停
止すると共に、インバータ連系用リレー９を開成し、通
信線１３を介してその異常を連系保護制御部１１へと伝
達する。そして、その異常検出を受けた連系保護制御部
１１は、その異常を不揮発性メモリ１４に保存するよう
になっている（ステップＮ５、Ｎ５ａ）。尚、異常が検
出されなかったインバータ装置２は、そのまま連系運転
を継続する。

【００３０】次に、異常が検出されたインバータ装置２
のインバータ制御部７は、連系運転を停止した時から計
時を始め、その計時時間がインバータ保護待機時間を経
過したり、インバータ回路部８の入力側の電圧値及び電
流値が発電可能レベル以上になるなどの、再び連系運転
を行うために必要な条件が満たされているかを判断す
る。そして、この必要条件が満たされると（ステップＮ
６）、インバータ連系用リレー９を閉成すると共に、正
弦波信号を作成してインバータ回路部８へ出力する（ス
テップＮ７）。

【００３１】一方、かかる必要条件を満足していない場
合（ステップＮ６）、異常が検出されたインバータ制御
部７は、継続してインバータ回路部８の入力側の電圧値
及び電流値の監視を行い（ステップＮ３）、当該条件を
満足するまで連系を停止する（ステップＮ４ａ、Ｎ４
ｂ、Ｎ５、Ｎ６）。尚、他のインバータ制御部７で、直
流過不足電圧異常等が検出された場合（ステップＮ４
ａ）、該当するインバータ制御部７は、インバータ回路
部８への出力を停止及び、インバータ連系用リレー９を
開成し、連系保護制御部１１は、その異常を不揮発性メ
モリ１４に保存する（ステップＮ５、Ｎ５ａ）。

【００３２】次に、図２のステップＳ４ｂにおいて、自
立運転であれば、図１及び図４に示すように、連系保護
制御部１１は、基準発振部１２の基準クロックより同期
信号を作成して、各インバータ制御部７へ送信し、この
同期信号を受けた各インバータ制御部７は、正弦波信号
を作成してインバータ回路部８へ出力する（ステップＦ
１）。その後は、上述した連系運転の場合と同様であっ
て、各インバータ制御部７は、インバータ回路部８の入
力側の電圧値等を計測し（ステップＦ２）、直流過不足
電圧異常等を判断する（ステップＦ３ａ）。

【００３３】何れかの異常が検出された場合、インバー
タ回路部８への出力を停止すると共に、自立運転用リレ
ー９’を開成し、その異常を連系保護制御部１１へと伝
達する。その異常検出を受けた連系保護制御部１１は、
その異常を不揮発性メモリ１４に保存する（ステップＦ
４、Ｆ４ａ）。尚、異常が検出されなかったインバータ
装置２は、そのまま自立運転を継続する。

【００３４】次に、異常が検出されたインバータ装置２
のインバータ制御部７は、再び連系運転を行うために必
要な条件が満たされているかを判断し、この必要条件が
満たされると（ステップＦ５）、自立運転用リレー９’
を閉成すると共に、正弦波信号を作成してインバータ回
路部８へ出力する（ステップＦ６）。一方、かかる必要
条件を満足していない場合（ステップＦ５）、異常が検
出されたインバータ制御部７は、継続してインバータ回
路部８の入力側の電圧値及び電流値の監視を行い（ステ
ップＦ２）、当該条件を満足するまで連系を停止する
（ステップＦ３ａ、Ｆ３ｂ、Ｆ４、Ｆ５）。

【００３５】以上に説明したように、本実施形態にあっ
ては、システム全体に影響を及ぼさない軽度の異常であ
れば、異常が発生したインバータ装置のみが自ら運転を
停止し、連系運転を行うために必要な条件が満たされる
と、自ら連系運転を再開させるので、システム全体の総
発電量を最大限に確保することができる。尚、インバー
タ制御部７で検出される異常の種類は、上述の異常に限
定されるものではなく、例えば、インバータ制御部７と
連系保護制御部１１との間の通信異常であっても良い。

【００３６】また、図１に示すように、連系保護制御部
１１に記憶手段たる不揮発性メモリ１４を設け、インバ
ータ制御部７から送信された全ての異常検出を、不揮発
性メモリ１４に保存するようようにしたので、メンテナ
ンス時などに、当該不揮発性メモリ１４に記憶された異
常検出データを見ることで、どのインバータで何の異常
が発生したかを確認することが可能となる。

【００３７】

【発明の効果】請求項１の発明は、直流電力を発生させ
る直流電源と、その直流電力を交流電力に変換するイン
バータ装置とを有する複数の分散電源を備え、それら分
散電源と商用電力系統とを連系保護装置を介して連系
し、夫々の分散電源で発電した電力を、当該商用電力系
統に接続された負荷へ供給する発電システムにおいて、
前記インバータ装置は、そのインバータ装置で発生した
異常が、システム全体に影響を及ぼす異常である場合に
は、前記連系保護装置へその異常を出力し、当該連系保
護装置に、全ての分散電源と商用電力系統とを解列させ
る一方、システム全体に影響を及ぼさない軽度の異常で
ある場合には、自らの連系運転のみを停止させるので、
何れかのインバータ装置に軽度の異常が発生しても、シ
ステム全体の運転を停止させることなく、他の正常なイ
ンバータ装置だけで連系運転を継続でき、システム全体
の総発電量を最大限に確保できるという効果がある。

【００３８】請求項２の発明は、請求項１記載の発明に
おいて、前記インバータ装置は、自らの連系運転のみを
停止させた後、連系運転を行うための条件を満足する
と、連系運転を再開するので、請求項１記載の発明より
もさらにシステム全体の総発電量を確保できるという効
果がある。

【００３９】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
記載の発明において、前記異常の出力は、異常が検出さ
れた場所を示すインバータナンバーと、異常内容を識別
するためのエラーナンバーとからなるので、異常が発生
したインバータとその異常内容の特定ができるという効
果がある。

【００４０】請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れ
か記載の発明において、前記インバータ装置は、システ
ム全体に影響を及ぼさない軽度の異常である場合も、前
記連系保護装置へその異常を出力し、当該連系保護装置
は、全ての異常出力を保存する記憶手段を設けたので、
メンテナンス時などに、当該記憶手段に記憶された異常
出力の履歴を見ることで、全ての異常の発生を確認でき
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の発電システムの構成を示す説明図
である。

【図２】同上の動作を説明するフローチャートである。

【図３】同上の動作を説明するフローチャートである。

【図４】同上の動作を説明するフローチャートである。

【図５】従来の発電システムの構成を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１直流電源部２インバータ装置３負荷４商用電力系統５連系保護装置６モニタ部７インバータ制御部８インバータ回路部９インバータ連系用リレー１０システム解列用リレー１１連系保護制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者後藤潔大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者吉武晃大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内Ｆターム(参考） 5G066 HA06 HA13 HB05 5H007 AA05 BB07 CC09 DB01 DB12 FA14 FA19 GA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電力を発生させる直流電源と、その
直流電力を交流電力に変換するインバータ装置とを有す
る複数の分散電源を備え、それら分散電源と商用電力系
統とを連系保護装置を介して連系し、夫々の分散電源で
発電した電力を、当該商用電力系統に接続された負荷へ
供給する発電システムにおいて、前記インバータ装置
は、そのインバータ装置で発生した異常が、システム全
体に影響を及ぼす異常である場合には、前記連系保護装
置へその異常を出力し、当該連系保護装置に、全ての分
散電源と商用電力系統とを解列させる一方、システム全
体に影響を及ぼさない軽度の異常である場合には、自ら
の連系運転のみを停止させることを特徴とする発電シス
テム。
【請求項２】前記インバータ装置は、自らの連系運転
のみを停止させた後、連系運転を行うための条件を満足
すると、連系運転を再開することを特徴とする請求項１
記載の発電システム。
【請求項３】前記異常の出力は、異常が検出された場
所を示すインバータナンバーと、異常内容を識別するた
めのエラーナンバーとからなることを特徴とする請求項
１又は請求項２記載の発電システム。
【請求項４】前記インバータ装置は、システム全体に
影響を及ぼさない軽度の異常である場合も、前記連系保
護装置へその異常を出力し、当該連系保護装置は、全て
の異常出力を保存する記憶手段を設けたことを特徴とす
る請求項１乃至３の何れか記載の発電システム。