JP2882952B2 - 発電装置 - Google Patents
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
- H02M7/49—Combination of the output voltage waveforms of a plurality of converters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Protection Of Static Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は発電装置に関し、特に商
用電力系統に連系される太陽光発電システムにおいて使
用される発電装置に関するものである。
用電力系統に連系される太陽光発電システムにおいて使
用される発電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、地球の温暖化や原発事故による放
射能汚染等に伴い、環境とエネルギーに対する関心が急
速に高まっている。こうした中で、太陽電池は再生可能
かつ無尽蔵なクリーンエネルギー源として世界中から期
待されている。ところで太陽電池は、当然のことなが
ら、太陽のでている昼間しかエネルギーを取り出すこと
ができない。よって太陽電池を安定したエネルギー源と
して使うためには何らかの補助手段が必要である。
射能汚染等に伴い、環境とエネルギーに対する関心が急
速に高まっている。こうした中で、太陽電池は再生可能
かつ無尽蔵なクリーンエネルギー源として世界中から期
待されている。ところで太陽電池は、当然のことなが
ら、太陽のでている昼間しかエネルギーを取り出すこと
ができない。よって太陽電池を安定したエネルギー源と
して使うためには何らかの補助手段が必要である。
【０００３】このような補助手段として最も簡単なの
は、太陽電池からのエネルギーを蓄電池に蓄積してお
き、夜間等の光のないときには蓄電池からエネルギーを
取り出して使用する方法である。ところがこの方法を実
用化するためにはかなり大容量の蓄電池が必要となり、
このため全体の発電システムが高価になるし、また蓄電
池の保守管理が面倒である等の欠点がある。それ故にこ
の種の蓄電池を使用した方法は、必要な電力量が比較的
小さく、他に電源を求められない遠隔地や離島で用いら
れることが多い。
は、太陽電池からのエネルギーを蓄電池に蓄積してお
き、夜間等の光のないときには蓄電池からエネルギーを
取り出して使用する方法である。ところがこの方法を実
用化するためにはかなり大容量の蓄電池が必要となり、
このため全体の発電システムが高価になるし、また蓄電
池の保守管理が面倒である等の欠点がある。それ故にこ
の種の蓄電池を使用した方法は、必要な電力量が比較的
小さく、他に電源を求められない遠隔地や離島で用いら
れることが多い。
【０００４】上記補助手段の他の方法として、太陽電池
の直流出力を発電装置によって交流変換し、これを我々
が日常使用している商用（交流）電力系統と連系させる
ことにより、商用電力系統を上記蓄電池のかわりに使用
する方法である。この方法は、高価な蓄電池が不要であ
り、また太陽電池を屋根に設置すれば設置用の土地も不
要となるため、太陽電池システム普及の本命と見られて
いる。日本でも、最近になって法制度の整備が進めら
れ、この系統連系システムが本格的に実用できるように
なってきた。
の直流出力を発電装置によって交流変換し、これを我々
が日常使用している商用（交流）電力系統と連系させる
ことにより、商用電力系統を上記蓄電池のかわりに使用
する方法である。この方法は、高価な蓄電池が不要であ
り、また太陽電池を屋根に設置すれば設置用の土地も不
要となるため、太陽電池システム普及の本命と見られて
いる。日本でも、最近になって法制度の整備が進めら
れ、この系統連系システムが本格的に実用できるように
なってきた。
【０００５】この種の系統連系システムの一例を図６に
示した。複数の太陽電池を直並列に組み合わせて作られ
た太陽電池アレイ１から出力される直流電力は、直流交
流変換器２１と制御装置３よりなる発電装置２を介して
交流電力に変換される。この交流電力はさらに絶縁変圧
器６によりその出力が単相２線式から単相３線式に変換
された後、負荷４１および４２に供給される。負荷４１
と４２、並びに発電装置２には、単相３線式の商用電力
系統５が接続されている。
示した。複数の太陽電池を直並列に組み合わせて作られ
た太陽電池アレイ１から出力される直流電力は、直流交
流変換器２１と制御装置３よりなる発電装置２を介して
交流電力に変換される。この交流電力はさらに絶縁変圧
器６によりその出力が単相２線式から単相３線式に変換
された後、負荷４１および４２に供給される。負荷４１
と４２、並びに発電装置２には、単相３線式の商用電力
系統５が接続されている。
【０００６】このような構成である系統連系システムで
は、負荷４１と４２の消費電力が発電装置２の出力より
も小さいときには、余剰分が商用電力系統５に逆潮流さ
れる。また負荷４１と４２の消費電力が発電装置２の出
力よりも大きいときには、不足分が商用電力系統５から
供給される。よって以上の構成とすることで、安定なエ
ネルギー源として太陽電池発電設備を使用できる。
は、負荷４１と４２の消費電力が発電装置２の出力より
も小さいときには、余剰分が商用電力系統５に逆潮流さ
れる。また負荷４１と４２の消費電力が発電装置２の出
力よりも大きいときには、不足分が商用電力系統５から
供給される。よって以上の構成とすることで、安定なエ
ネルギー源として太陽電池発電設備を使用できる。
【０００７】さて、例えば個人住宅には通常は単相低圧
配電線で電気が供給されている。単相低圧配電線には、
単相３線式と単相２線式の２種類があり、前者は２００
／１００Ｖを供給可能であり、後者は１００Ｖのみ供給
できる。個人住宅における電化製品、特にエアコンのよ
うな多消費電力の機器は、生活の利便性のために、ます
ます増加しており、これに対応する供給力の増強とし
て、電力会社は家庭への供給電圧を２００Ｖにしたいと
考えている。この見地から見れば、単相３線式配電線は
２００Ｖも１００Ｖも供給可能であるから、都合のよい
方式である。そして最近の新築住宅ではほとんど全てが
単相３線式配電線を持っており、今後も単相３線式の住
宅は増え続けると思われる。
配電線で電気が供給されている。単相低圧配電線には、
単相３線式と単相２線式の２種類があり、前者は２００
／１００Ｖを供給可能であり、後者は１００Ｖのみ供給
できる。個人住宅における電化製品、特にエアコンのよ
うな多消費電力の機器は、生活の利便性のために、ます
ます増加しており、これに対応する供給力の増強とし
て、電力会社は家庭への供給電圧を２００Ｖにしたいと
考えている。この見地から見れば、単相３線式配電線は
２００Ｖも１００Ｖも供給可能であるから、都合のよい
方式である。そして最近の新築住宅ではほとんど全てが
単相３線式配電線を持っており、今後も単相３線式の住
宅は増え続けると思われる。
【０００８】ところで太陽光発電システムを商用電力系
統に安全に連系させるために通産省から告示されている
系統連系ガイドラインによれば、太陽光発電システムの
出力は配電方式にあわせなければならない旨の記述があ
る。そこで従来は、図６において説明したように、単相
２線式の発電装置の出力に変圧器を設けて単相３線式出
力に変更して使用するのが一般的であった。そしてこの
構成とすれば簡単に単相３線の出力が得られ、またコス
ト的な負担も少なく済む、従って極めて便利な方法と考
えられていた。
統に安全に連系させるために通産省から告示されている
系統連系ガイドラインによれば、太陽光発電システムの
出力は配電方式にあわせなければならない旨の記述があ
る。そこで従来は、図６において説明したように、単相
２線式の発電装置の出力に変圧器を設けて単相３線式出
力に変更して使用するのが一般的であった。そしてこの
構成とすれば簡単に単相３線の出力が得られ、またコス
ト的な負担も少なく済む、従って極めて便利な方法と考
えられていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところが、最近、本発
明者は、上記説明した逆潮流型の系統連系システムを立
ち上げるにあたり、単相３線式配電線に関わる本質的な
問題を発見した。それは、以下に詳細に述べるような、
負荷平衡問題、並びに片相欠落保護の問題である。 （１）負荷平衡問題 電気を消費する需要家が安全に電気機器を使用できるよ
うに、電力会社の供給電圧は電気事業法によって１０１
±６Ｖと定められている。また配電線にはインピーダン
スが存在するので、送電側の電圧は受電側の電圧よりも
高くなっているのが普通である。例えば、３ＫＷ契約の
家庭の場合、３０Ａ受電した場合でも電圧が法定範囲に
はいるように配電線の太さが決められ、かつ柱上の変圧
器の電圧は１０５Ｖ定格となっていて電圧降下を考慮し
た設計になっている。
明者は、上記説明した逆潮流型の系統連系システムを立
ち上げるにあたり、単相３線式配電線に関わる本質的な
問題を発見した。それは、以下に詳細に述べるような、
負荷平衡問題、並びに片相欠落保護の問題である。 （１）負荷平衡問題 電気を消費する需要家が安全に電気機器を使用できるよ
うに、電力会社の供給電圧は電気事業法によって１０１
±６Ｖと定められている。また配電線にはインピーダン
スが存在するので、送電側の電圧は受電側の電圧よりも
高くなっているのが普通である。例えば、３ＫＷ契約の
家庭の場合、３０Ａ受電した場合でも電圧が法定範囲に
はいるように配電線の太さが決められ、かつ柱上の変圧
器の電圧は１０５Ｖ定格となっていて電圧降下を考慮し
た設計になっている。
【００１０】ところが、単相３線式においては、負荷の
不平衡によって、上記の電圧範囲を逸脱する事態が生じ
ることがある。これは、系統電圧の時間変動が予想より
も多い事もあって、割合頻繁に起こる。このような時間
変動の実測値を図５に示す。図中Ａ点では、片側の負荷
電流が１２Ａ、もう一方が２Ａの負荷電流であり、消費
電流の少ない側の対中性線電圧が１０８Ｖまで上昇して
いる。電気用品取締法によれば、普通の電気機器は１１
０Ｖまでは動作可能なはずだから、需要だけなら一応問
題はない。しかしながら、このような状態は、配電線側
からみれば損失の増加を招く事が明白であり、望ましい
事ではない。ここで一種の単巻変圧器であるバランサを
使えば両相間のバランスをはかる事ができる。ところが
この種のバランサは、大容量のものはコスト的にも高
く、またかなり大型であり、更に無くても電気機器自体
は問題なく使えるから、あえて導入されることは少な
い。
不平衡によって、上記の電圧範囲を逸脱する事態が生じ
ることがある。これは、系統電圧の時間変動が予想より
も多い事もあって、割合頻繁に起こる。このような時間
変動の実測値を図５に示す。図中Ａ点では、片側の負荷
電流が１２Ａ、もう一方が２Ａの負荷電流であり、消費
電流の少ない側の対中性線電圧が１０８Ｖまで上昇して
いる。電気用品取締法によれば、普通の電気機器は１１
０Ｖまでは動作可能なはずだから、需要だけなら一応問
題はない。しかしながら、このような状態は、配電線側
からみれば損失の増加を招く事が明白であり、望ましい
事ではない。ここで一種の単巻変圧器であるバランサを
使えば両相間のバランスをはかる事ができる。ところが
この種のバランサは、大容量のものはコスト的にも高
く、またかなり大型であり、更に無くても電気機器自体
は問題なく使えるから、あえて導入されることは少な
い。
【００１１】しかしながら、太陽光発電システムを商用
電力系統に連系させる事を考えた場合、このような両相
間のアンバランスは大きな障害でとなる。即ちアンバラ
ンスによって片相側の電圧が高くなった場合には系統連
系システム全体が止まってしまう。このため、もう一方
の片相側に逆潮流を受け入れるだけの余裕があっても、
逆潮流をやめざるをえない。これは、太陽エネルギーの
有効利用という観点から見れば損失に他ならない。
電力系統に連系させる事を考えた場合、このような両相
間のアンバランスは大きな障害でとなる。即ちアンバラ
ンスによって片相側の電圧が高くなった場合には系統連
系システム全体が止まってしまう。このため、もう一方
の片相側に逆潮流を受け入れるだけの余裕があっても、
逆潮流をやめざるをえない。これは、太陽エネルギーの
有効利用という観点から見れば損失に他ならない。
【００１２】また従来の太陽光発電システムでは、単相
２線式の発電装置の出力に変圧器を設けて単相３線化し
ており、この変圧器がバランサの役割を果たし得るので
負荷バランス問題は存在しないかのように思える。とこ
ろが変圧器自身のバランスが悪かったりすると、やはり
アンバランスが生じてしまう。従来の系統連系システム
では、制御し得る直流交流変換手段が単一なのでアンバ
ランスに対して打てる有効な手だては、完全に平衡な変
圧器を用いる以外に方法はなかった。 （２）片相欠落保護問題 この片相欠落保護問題は、上記のバランスよりも厄介で
ある。ここで片相欠落保護とは、単相３線の内の一方の
相が系統配電線の断線等によって開放停電状態になる事
である。そしてこの時には残った側に負荷が集中して過
電流を招くおそれがあり、このため安全上の見地から発
電システムを停止させることが求められる。
２線式の発電装置の出力に変圧器を設けて単相３線化し
ており、この変圧器がバランサの役割を果たし得るので
負荷バランス問題は存在しないかのように思える。とこ
ろが変圧器自身のバランスが悪かったりすると、やはり
アンバランスが生じてしまう。従来の系統連系システム
では、制御し得る直流交流変換手段が単一なのでアンバ
ランスに対して打てる有効な手だては、完全に平衡な変
圧器を用いる以外に方法はなかった。 （２）片相欠落保護問題 この片相欠落保護問題は、上記のバランスよりも厄介で
ある。ここで片相欠落保護とは、単相３線の内の一方の
相が系統配電線の断線等によって開放停電状態になる事
である。そしてこの時には残った側に負荷が集中して過
電流を招くおそれがあり、このため安全上の見地から発
電システムを停止させることが求められる。
【００１３】ところが、従来の系統連系システムでは、
上記の変圧器のためにこれが難しい。即ち系統連系シス
テムの起動前ならば変圧器と出力端子間に遮断機を設
け、遮断機によって変圧器を切り放した状態にすれば上
記のような過電流状態を検出できるが、システム動作中
は困難である。これは、変圧器がバランサとして両相を
密に結合させてしまうからである。このような過電流状
態での運転において発電装置自身が壊れる事はまず無い
と思われるが、異常な運転状態である事に間違いはな
く、発電システムを停止させることが望ましい。
上記の変圧器のためにこれが難しい。即ち系統連系シス
テムの起動前ならば変圧器と出力端子間に遮断機を設
け、遮断機によって変圧器を切り放した状態にすれば上
記のような過電流状態を検出できるが、システム動作中
は困難である。これは、変圧器がバランサとして両相を
密に結合させてしまうからである。このような過電流状
態での運転において発電装置自身が壊れる事はまず無い
と思われるが、異常な運転状態である事に間違いはな
く、発電システムを停止させることが望ましい。
【００１４】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、単相３線式配電系統に連系する際における負荷平
衡、並びに片相欠落保護を行うことが可能な、高性能か
つ安全な太陽光発電システム用の発電装置を提供するこ
とを目的とする。
で、単相３線式配電系統に連系する際における負荷平
衡、並びに片相欠落保護を行うことが可能な、高性能か
つ安全な太陽光発電システム用の発電装置を提供するこ
とを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の発電装置は、直
流電力を発生する直流電力発生装置、該直流電力発生装
置の出力端子に対して並列接続させて配置した第１及び
第２の直流−交流変換器、該第１の直流−交流変換器の
出力端子に対して直列接続させて配置した第１の絶縁変
圧器、前記第２の直流−交流変換器の出力端子に対して
直列接続させて配置した第２の絶縁変圧器、及び前記第
１及び第２の直流−交流変換器の出力を制御する制御装
置を有し、前記第１の絶縁変圧器からの２つの出力端子
のうちの一方の出力端子と前記第２の絶縁変圧器からの
２つの出力端子のうちの一方の出力端子とを単相３線の
中性線端子に接続し、この接続によって形成させた単相
３線の３端子と、商用電力系統を単相３線に接続して形
成した３端子とを互いに接続し、前記第１の絶縁変圧器
からの他方の出力端子と中性線端子との間に第１の負荷
を接続し、前記第２の絶縁変圧器からの他方の出力端子
と中性線端子との間に第２の負荷を接続して成り、前記
商用電力系統における中性線の電流がほぼゼロとなるよ
うに、前記制御装置によって第１及び第２の直流−交流
変換器の出力を制御することを特徴とする。
流電力を発生する直流電力発生装置、該直流電力発生装
置の出力端子に対して並列接続させて配置した第１及び
第２の直流−交流変換器、該第１の直流−交流変換器の
出力端子に対して直列接続させて配置した第１の絶縁変
圧器、前記第２の直流−交流変換器の出力端子に対して
直列接続させて配置した第２の絶縁変圧器、及び前記第
１及び第２の直流−交流変換器の出力を制御する制御装
置を有し、前記第１の絶縁変圧器からの２つの出力端子
のうちの一方の出力端子と前記第２の絶縁変圧器からの
２つの出力端子のうちの一方の出力端子とを単相３線の
中性線端子に接続し、この接続によって形成させた単相
３線の３端子と、商用電力系統を単相３線に接続して形
成した３端子とを互いに接続し、前記第１の絶縁変圧器
からの他方の出力端子と中性線端子との間に第１の負荷
を接続し、前記第２の絶縁変圧器からの他方の出力端子
と中性線端子との間に第２の負荷を接続して成り、前記
商用電力系統における中性線の電流がほぼゼロとなるよ
うに、前記制御装置によって第１及び第２の直流−交流
変換器の出力を制御することを特徴とする。
【００１６】上記の一対の直流交流変換器のそれぞれ
は、さらに複数の直流交流変換器から構成されていて
も、本発明の意図を損ねるものではない。また、一対の
直流交流変換器がそれぞれ制御装置を持ち、互いに協調
して動作させるようにしても良い。要は、片相ごとに直
流交流変換器を割当て、それを同時かつ独立に制御する
ようにすれば良いのである。
は、さらに複数の直流交流変換器から構成されていて
も、本発明の意図を損ねるものではない。また、一対の
直流交流変換器がそれぞれ制御装置を持ち、互いに協調
して動作させるようにしても良い。要は、片相ごとに直
流交流変換器を割当て、それを同時かつ独立に制御する
ようにすれば良いのである。
【００１７】尚、一対の直流交流変換器は単一の制御装
置で制御されるから、直流入力側からみれば一つの発電
装置として動作する。従って、従来からの制御である最
大電力点追跡制御等に悪影響を与える事もない。
置で制御されるから、直流入力側からみれば一つの発電
装置として動作する。従って、従来からの制御である最
大電力点追跡制御等に悪影響を与える事もない。
【００１８】
【作用】本発明の発電装置では、単一の相に対して一つ
の直流交流変換器を割り当てているため、片相ずつの制
御が可能となる。このため、いかなる場合でも負荷平衡
状態で運転する事ができる。更に両相間の電圧平衡を完
全に達成できるため、配電線の性能の許す限り逆潮流を
行う事ができ、このため配電線での損失も減少させられ
る。
の直流交流変換器を割り当てているため、片相ずつの制
御が可能となる。このため、いかなる場合でも負荷平衡
状態で運転する事ができる。更に両相間の電圧平衡を完
全に達成できるため、配電線の性能の許す限り逆潮流を
行う事ができ、このため配電線での損失も減少させられ
る。
【００１９】また、本発明の発電装置では、出力がはじ
めから単相３線であるので、単相２線から単相３線への
変換用の変圧器を使う必要がない。このため両相間の結
合を疎にでき、片相欠落保護を簡単に行える。
めから単相３線であるので、単相２線から単相３線への
変換用の変圧器を使う必要がない。このため両相間の結
合を疎にでき、片相欠落保護を簡単に行える。
【００２０】
【実施例】以下に本発明の発電装置を実施例に基づいて
より詳細にかつ具体的に説明する。
より詳細にかつ具体的に説明する。
【００２１】（実施例１） 図１に本発明の実施例１の発電装置を示す。この発電装
置では、複数の太陽電池モジュールを直並列に組み合わ
せて作られた太陽電池アレイ１によって発電される直流
電力は、一対の直流交流変換器２１および２２に並列に
入力される。これらの直流交流変換器２１と２２は、直
流入力の正負をスイッチングし、即ち直流入力を交流に
変換して負荷に供給する働きをする。このような直流交
流変換の具体的な構成として、低圧の系統連系用として
は、電圧型電流制御ＰＷＭ方式が用いられる。この電圧
型電流制御ＰＷＭ方式は、高調波歪の非常に少ない出力
波形が得られるという特徴がある。またスイッチングに
は、パワートランジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ，ＩＧＢ
Ｔ，ＳＩＴ、サイリスタ、ＧＴＯ等のスイッチング素子
が用いられる。尚、個人住宅用と考えられる数ＫＷ程度
の出力容量では、パワートランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ，
ＩＧＢＴ等の自己消弧型でスイッチング周波数の高くと
れるものが使用される。
置では、複数の太陽電池モジュールを直並列に組み合わ
せて作られた太陽電池アレイ１によって発電される直流
電力は、一対の直流交流変換器２１および２２に並列に
入力される。これらの直流交流変換器２１と２２は、直
流入力の正負をスイッチングし、即ち直流入力を交流に
変換して負荷に供給する働きをする。このような直流交
流変換の具体的な構成として、低圧の系統連系用として
は、電圧型電流制御ＰＷＭ方式が用いられる。この電圧
型電流制御ＰＷＭ方式は、高調波歪の非常に少ない出力
波形が得られるという特徴がある。またスイッチングに
は、パワートランジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ，ＩＧＢ
Ｔ，ＳＩＴ、サイリスタ、ＧＴＯ等のスイッチング素子
が用いられる。尚、個人住宅用と考えられる数ＫＷ程度
の出力容量では、パワートランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ，
ＩＧＢＴ等の自己消弧型でスイッチング周波数の高くと
れるものが使用される。
【００２２】この一対の直流交流変換器２１と２２は、
制御装置３によってそれぞれ独立して制御される。制御
装置３は、上記のスイッチング素子のゲート信号制御
を、交流出力電圧と電流、並びに直流入力電圧と電流を
もとに行う。また、過電流や過電圧等の異常に対して
は、ゲート信号を止め、場合によっては機械的な遮断手
段を動作させてシステム自体を保護する機能も有してい
る。制御装置５は、デジタルでもアナログでも構成でき
るが、設計自由度の高さからデジタル制御系とするのが
好ましい。
制御装置３によってそれぞれ独立して制御される。制御
装置３は、上記のスイッチング素子のゲート信号制御
を、交流出力電圧と電流、並びに直流入力電圧と電流を
もとに行う。また、過電流や過電圧等の異常に対して
は、ゲート信号を止め、場合によっては機械的な遮断手
段を動作させてシステム自体を保護する機能も有してい
る。制御装置５は、デジタルでもアナログでも構成でき
るが、設計自由度の高さからデジタル制御系とするのが
好ましい。
【００２３】一対の直流交流変換器２１と２２の出力
は、商用周波数で動作する一対の独立した絶縁変圧器６
１と６２に導かれる。これら一対の絶縁変圧器６１と６
２の出力は直列接続されており、これによって単相３線
式出力が作り出される。尚、これら一対の絶縁変圧器６
１と６２はそれぞれ独立しているため、両相間に磁気的
な結合が存在しない。
は、商用周波数で動作する一対の独立した絶縁変圧器６
１と６２に導かれる。これら一対の絶縁変圧器６１と６
２の出力は直列接続されており、これによって単相３線
式出力が作り出される。尚、これら一対の絶縁変圧器６
１と６２はそれぞれ独立しているため、両相間に磁気的
な結合が存在しない。
【００２４】この実施例１の発電装置２は、上記したよ
うな一対の直流交流変換器２１と２２、一対の絶縁変圧
器６１と６２、並びに一つの制御装置３から構成され
る。そしてこの構成にしたため、片相ごとの電流電圧の
制御が自在に可能となり、負荷インピーダンス４１と４
２のアンバランスを吸収する事ができる。このための制
御方法としては、系統から流入する中性線電流をより少
なくする方法、あるいは両相の電圧を直接検出し、それ
らの差を小さくする方法等が考えられる。
うな一対の直流交流変換器２１と２２、一対の絶縁変圧
器６１と６２、並びに一つの制御装置３から構成され
る。そしてこの構成にしたため、片相ごとの電流電圧の
制御が自在に可能となり、負荷インピーダンス４１と４
２のアンバランスを吸収する事ができる。このための制
御方法としては、系統から流入する中性線電流をより少
なくする方法、あるいは両相の電圧を直接検出し、それ
らの差を小さくする方法等が考えられる。
【００２５】具体的な動作例として、負荷インピーダン
ス４１の消費電力が３００Ｗ、同じく４２の消費電力が
７００Ｗ、太陽電池アレイ１からの出力が１４００Ｗの
場合、負荷４１側には９００Ｗ、負荷４２側には５００
Ｗが供給され、また商用電力系統５へはそれぞれの相で
２００Ｗずつが逆潮流される。この時の様子を図３に示
す。この時、中性線を流れる電流が理想的には０とな
り、配電線損失はアンバランス時よりも小さくなる。
ス４１の消費電力が３００Ｗ、同じく４２の消費電力が
７００Ｗ、太陽電池アレイ１からの出力が１４００Ｗの
場合、負荷４１側には９００Ｗ、負荷４２側には５００
Ｗが供給され、また商用電力系統５へはそれぞれの相で
２００Ｗずつが逆潮流される。この時の様子を図３に示
す。この時、中性線を流れる電流が理想的には０とな
り、配電線損失はアンバランス時よりも小さくなる。
【００２６】そして片相欠落が発生した場合には、実施
例１の発電装置では相間に磁気的な結合が無いため、こ
れを検出が可能である。即ち図４Ａは発電装置２が停止
状態における片相欠落の検出例を示したもので、実施例
１の発電装置２では相間に磁気的結合がないため、片相
欠落時には故障相が無電圧となることからこれを検出で
きる。一方従来の発電装置の場合には、図４Ｃのように
停止状態では相間が変圧器で磁気的に結合されるため、
故障相でも電圧は正常であり、このため片相欠落を知る
方法がない。
例１の発電装置では相間に磁気的な結合が無いため、こ
れを検出が可能である。即ち図４Ａは発電装置２が停止
状態における片相欠落の検出例を示したもので、実施例
１の発電装置２では相間に磁気的結合がないため、片相
欠落時には故障相が無電圧となることからこれを検出で
きる。一方従来の発電装置の場合には、図４Ｃのように
停止状態では相間が変圧器で磁気的に結合されるため、
故障相でも電圧は正常であり、このため片相欠落を知る
方法がない。
【００２７】また発電装置２が動作中の場合には、実施
例１の発電装置２では片相側が系統喪失状態になるた
め、基準参照電圧が無くなり、従って発電装置２の動作
が停止する。これに対して従来の発電装置では、動作中
に片相欠落が起きた場合でも、故障相には正常相から電
力が供給されるために動作し続ける。
例１の発電装置２では片相側が系統喪失状態になるた
め、基準参照電圧が無くなり、従って発電装置２の動作
が停止する。これに対して従来の発電装置では、動作中
に片相欠落が起きた場合でも、故障相には正常相から電
力が供給されるために動作し続ける。
【００２８】以上の通り、実施例１の構成とすれば、負
荷平衡および片相欠落保護を完全になし得る事がわか
る。尚、実施例１の構成において絶縁変圧器６１と６２
を外付けとしても良い。
荷平衡および片相欠落保護を完全になし得る事がわか
る。尚、実施例１の構成において絶縁変圧器６１と６２
を外付けとしても良い。
【００２９】（実施例２） 図２に本発明の実施例２の発電装置を示した。この実施
例２の発電装置では、一対の直流交流変換器２１と２２
を高周波でスイッチングするため、絶縁変圧器７１と７
２は高周波型のものを使用している。この場合、絶縁変
圧器７１と７２の後に高周波フィルタ８１，８２を設け
て高周波を除去し、これら高周波フィルタ８１，８２の
出力側を直列接続して単相３線式の出力を得ている。
例２の発電装置では、一対の直流交流変換器２１と２２
を高周波でスイッチングするため、絶縁変圧器７１と７
２は高周波型のものを使用している。この場合、絶縁変
圧器７１と７２の後に高周波フィルタ８１，８２を設け
て高周波を除去し、これら高周波フィルタ８１，８２の
出力側を直列接続して単相３線式の出力を得ている。
【００３０】実施例２の動作は上記実施例１と全く同様
の動作を行う。また実施例２では上記のように高周波型
の絶縁変圧器７１と７２並びに高周波フィルタ８１と８
２を用いる高周波絶縁方式を採用しているので、スイッ
チングの周波数にもよるが、実施例１のような商用周波
数の絶縁変圧器を用いるのと比較して、非常にコンパク
トにでき、かつ損失も小さいという利点がある。
の動作を行う。また実施例２では上記のように高周波型
の絶縁変圧器７１と７２並びに高周波フィルタ８１と８
２を用いる高周波絶縁方式を採用しているので、スイッ
チングの周波数にもよるが、実施例１のような商用周波
数の絶縁変圧器を用いるのと比較して、非常にコンパク
トにでき、かつ損失も小さいという利点がある。
【００３１】
【発明の効果】以上のように構成される本発明の発電装
置は、以下の効果を有する。従って単相３線式配電線に
連系する発電装置としてきわめて新規で高性能かつ安全
なものであり、その利用価値は非常に高い。 （１）両相ごとに独立に制御可能な直流交流変換器を備
えているので、系統から見て完全に両相負荷を平衡にす
ることができる。 （２）片相側に電圧が片寄るのを防げるため、配電線の
能力いっぱいまで逆潮流を行える。このため配電線での
損失も減少でき太陽光のエネルギーを有効に利用でき
る。 （３）相間の結合が疎なので簡単に片相欠落保護機能を
構成できる。
置は、以下の効果を有する。従って単相３線式配電線に
連系する発電装置としてきわめて新規で高性能かつ安全
なものであり、その利用価値は非常に高い。 （１）両相ごとに独立に制御可能な直流交流変換器を備
えているので、系統から見て完全に両相負荷を平衡にす
ることができる。 （２）片相側に電圧が片寄るのを防げるため、配電線の
能力いっぱいまで逆潮流を行える。このため配電線での
損失も減少でき太陽光のエネルギーを有効に利用でき
る。 （３）相間の結合が疎なので簡単に片相欠落保護機能を
構成できる。
【図１】本発明の実施例１に係る発電装置の説明図であ
る。
る。
【図２】本発明の実施例２に係る発電装置の説明図であ
る。
る。
【図３】発電装置における相間の負荷平衡動作例の説明
図である。
図である。
【図４】発電装置における片相欠落保護動作例の説明図
である。
である。
【図５】単相３線式電力系統の電圧実測データである。
【図６】発電装置の従来例の説明図である。
１ 太陽電池アレイ、２ 発電装置、２１，２２ 直流
交流変換器、３ 制御装置、４１，４２ 負荷、５ 商
用電力系統、６，６１，６２ 絶縁変圧器、７１，７２
絶縁変圧器、８１，８２ 高周波フィルタ。
交流変換器、３ 制御装置、４１，４２ 負荷、５ 商
用電力系統、６，６１，６２ 絶縁変圧器、７１，７２
絶縁変圧器、８１，８２ 高周波フィルタ。
Claims (3)
- 【請求項１】 直流電力を発生する直流電力発生装置、
該直流電力発生装置の出力端子に対して並列接続させて
配置した第１及び第２の直流−交流変換器、該第１の直
流−交流変換器の出力端子に対して直列接続させて配置
した第１の絶縁変圧器、前記第２の直流−交流変換器の
出力端子に対して直列接続させて配置した第２の絶縁変
圧器、及び前記第１及び第２の直流−交流変換器の出力
を制御する制御装置を有し、前記第１の絶縁変圧器から
の２つの出力端子のうちの一方の出力端子と前記第２の
絶縁変圧器からの２つの出力端子のうちの一方の出力端
子とを単相３線の中性線端子に接続し、この接続によっ
て形成させた単相３線の３端子と、商用電力系統を単相
３線に接続して形成した３端子とを互いに接続し、前記
第１の絶縁変圧器からの他方の出力端子と中性線端子と
の間に第１の負荷を接続し、前記第２の絶縁変圧器から
の他方の出力端子と中性線端子との間に第２の負荷を接
続して成り、前記商用電力系統における中性線の電流が
ほぼゼロとなるように、前記制御装置によって第１及び
第２の直流−交流変換器の出力を制御することを特徴と
する発電装置。 - 【請求項２】 前記第１及び第２の絶縁変圧器からなる
一対の絶縁変圧器毎に高周波フィルタを直列接続させて
なることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。 - 【請求項３】 前記直流電力発生装置は、太陽電池を有
する装置であることを特徴とする請求項１に記載の発電
装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4280172A JP2882952B2 (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 発電装置 |
| US08/130,919 US5548504A (en) | 1992-10-19 | 1993-10-04 | Power line linking apparatus for linking a power generator to a commercial power line |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4280172A JP2882952B2 (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06133556A JPH06133556A (ja) | 1994-05-13 |
| JP2882952B2 true JP2882952B2 (ja) | 1999-04-19 |
Family
ID=17621311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4280172A Expired - Fee Related JP2882952B2 (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 発電装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5548504A (ja) |
| JP (1) | JP2882952B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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