JP3402886B2 - 分散型電源設備 - Google Patents
分散型電源設備Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力貯蔵システム
等の分散型電源を電力系統に接続して運転を行ない負荷
に電力を供給する分散型の電源設備に係り、特に設備の
高効率化、および機器のコンパクト化を図りつつ、電力
系統の異常時においても負荷に無停電で確実に電力を供
給できるようにした分散型電源設備に関するものであ
る。 【０００２】 【従来の技術】最近、分散型の電力貯蔵システム等の電
源設備に関して、多くの研究・開発が進められてきてい
る。これらの分散型電源設備の電力系統との接続に関し
ては、系統連系に関するガイドラインが制定される等、
技術が確立し、今後、ビル等の一般の受電設備と共に設
置する場合が多くなると考えられる。 【０００３】また、このような分散型電源設備に、無停
電電源（ＵＰＳ）機能を付加することによって、防災用
の電源設備として使用することも検討されている。この
ように、ビル等に分散型電源設備を設置し、電力系統に
接続して運転する場合、安定の確保、電力系統との保護
協調、瞬時電圧低下時でも負荷に電力を供給し続ける能
力等が要求される。 【０００４】以下、図５を用いて、一般的な分散型電力
貯蔵システムの一例について説明する。図５において、
電力系統０に、連系遮断器１を介して、連系リアクトル
２、電力変換装置３、蓄電池４が接続されている。ま
た、電力系統０には、負荷５が接続されており、さらに
電力系統０と連系遮断器１との間には、連系保護装置６
が設置されている。 【０００５】ここで、電力変換装置３は、自励式とし、
夜間に、電力を蓄電池４に蓄え、昼間の負荷ピーク時
に、蓄電池４に蓄えられた電力を交流側に放電する運転
を行なう。 【０００６】なお、電力系統０が停電した場合、電力変
換装置３は、一旦停止し、電力系統０と確実に切り離さ
れたことを確認してから、運転制御モードを電流制御か
ら電圧制御に切り換えて自立運転を行ない、負荷５に電
力を供給する。 【０００７】一方、図６に示すように、無停電電源（Ｕ
ＰＳ）装置を用いる場合には、通常時は、第１の電力変
換装置３−１により蓄電池４に充電しながら、第２の電
力変換装置３−２を介して負荷５に電力を供給する。 【０００８】また、電力系統０の停電時には、蓄電池４
に蓄えられた電力を、第２の電力変換装置３−２を介し
て負荷５に電力を供給する。しかしながら、上述したよ
うな分散型電源設備では、次のような問題点がある。 【０００９】すなわち、まず、電力貯蔵システムの場合
には、電力系統０の電圧、周波数等が異常な時に、電力
変換装置３の運転を一旦停止するために、この停止期間
中には、負荷５に電力を供給し続けることができない。 【００１０】また、電力系統０の切り離し時の電圧変動
を抑えるための連系リアクトル２の外形寸法が大きくな
る。一方、このシステムを無停電電源（ＵＰＳ）装置で
実現しようとする場合には、電力系統０を切り離した時
でも、負荷５に電力を供給し続けることはできるもの
の、電力変換装置を２台必要とするためにコストが高く
なり、また運転効率が低下するという問題がある。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
分散型電源設備においては、電力系統の異常時に負荷に
電力を供給し続けることができない、機器が大型にな
る、運転効率が低いという問題があった。 【００１２】本発明の目的は、設備の高効率化、および
機器のコンパクト化を図りつつ、電力系統の異常時にお
いても負荷に無停電で確実に電力を供給することが可能
な分散型電源設備を提供することにある。 【００１３】 【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、本発明は、電力貯蔵システム等の分散型電源を電
力系統に接続して運転を行ない負荷に電力を供給する分
散型の電源設備において、運転制御モードを電流制御か
ら電圧制御に瞬時に切り換える高速切換制御機能を有
し、交／直電力変換を行なう電力変換装置と、前記電力
系統に対して前記電力変換装置を切り離し可能に設けら
れた切離手段と、前記電力系統と電力変換装置との間に
設けられ、前記電力系統の電圧、周波数等の異常を検出
する系統異常検出手段と、前記系統異常検出手段により
電力系統異常を検出した場合に、前記電力系統から前記
電力変換装置を切り離すと共に、前記電力変換装置の運
転制御モードを電流制御から電圧制御に切り換えて、系
統連系運転から自立運転に移行するように制御する第１
の制御手段と、系統連系運転時にはスイッチング周波数
を低く、自立運転時にはスイッチング周波数を高くなる
ように、前記電力変換装置の制御系を制御すると共に前
記電力系統が切り離される直前の電力系統の電圧波形と
電力系統切り離し後の電力変換装置の出力電圧波形とを
１／４サイクル以下で接続する第２の制御手段とを具備
したことを特徴とする。 【００１４】本発明によれば、先ず、第１の制御手段に
より、前記系統異常検出手段により電力系統異常を検出
した場合に、前記電力系統から前記電力変換装置を切り
離すと共に、前記電力変換装置の運転制御モードを電流
制御から電圧制御に切り換えて、系統連系運転から自立
運転に移行するように制御することで、電力系統の異常
時においても、負荷に対して無瞬断で電力を供給するこ
とができる。また、第２の制御手段により、系統連系運
転時にはスイッチング周波数を低くして高効率運転がで
き、逆に自立運転時にはスイッチング周波数を高くして
電力変換装置の過渡応答を向上させ、負荷に安定な電力
を供給することができる、特に、電力系統が切り離され
る直前の電力系統の電圧波形と、電力系統切り離し後の
電力変換装置の出力電圧波形とを１／４サイクル以下で
接続することで、電力系統異常の検出から自立運転への
切り換えまでの一連の制御速度を１／４サイクル以下と
することにより、電力系統の異常時に、負荷系統の電圧
がある値以下に低下しないように、電力系統異常の検出
から自立運転切り換えまでの一連の制御速度を１／４サ
イクル以下にすることにより、電力変換装置は１台のみ
とし、かつ連系リアクトルを省略した構成とできるた
め、機器をコンパクトにすることができる。 【００１５】 【００１６】 【００１７】 【００１８】 【００１９】 【００２０】 【００２１】 【００２２】 【００２３】 【００２４】 【００２５】 【００２６】 【００２７】 【００２８】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して詳細に説明する。 （第１の実施形態）図１は、本実施形態による分散型電
源設備の構成例を示す回路図である。 【００２９】図１において、電力系統１０に、切離手段
である連系遮断器１１を介して、電力変換装置１２、蓄
電池１３を接続している。また、電力系統１０には、負
荷１４を接続しており、さらに電力系統１０と連系遮断
器１１との間には、連系保護装置１５を設置している。 【００３０】ここで、連系遮断器１１は、高速で開路可
能なＩＧＢＴスイッチ等の高速スイッチング素子で構成
され、電力系統１０に対して電力変換装置１２を切り離
し可能にするものである。 【００３１】また、電力変換装置１２は、自励式とし、
運転制御モードを電流制御から電圧制御に瞬時に切り換
える高速切換制御機能を有し、交／直電力変換を行なう
（夜間に、電力を蓄電池１３に蓄え、昼間の負荷ピーク
時に、蓄電池１３に蓄えられた電力を交流側に放電する
運転を行なう）ものである。この電力変換装置１２は、
系統異常時以外は系統連系運転を行ない、系統異常時の
み自立運転を行なうものである。 【００３２】さらに、連系保護装置１５は、電力系統１
０の電圧、周波数等の異常を検出する系統異常検出機能
（高速停電検出機能）を有するものである。次に、以上
のように構成した本実施形態の分散型電源設備の作用に
ついて説明する。 【００３３】まず、始めに、電力系統１０側に電圧、周
波数等の異常がないかどうかを、連系保護装置１５で検
出する。この検出の結果、電力系統１０側が正常であれ
ば、電力変換装置１２は系統連系運転を行ない、昼、夜
の時間帯に対応して充・放電運転を繰り返し行なう。 【００３４】また、電力系統１０側が停電したような場
合には、連系遮断器１１を高速に遮断すると共に、電力
変換装置１２の運転制御モードを電流制御から電圧制御
に切り換え、放電運転（自立運転）を行ない、負荷１４
に無瞬断で電力の供給を行なう。 【００３５】次に、このような状態で、電力系統１０が
復帰した場合には、電力系統１０と同期を取り、連系遮
断器１１を投入した後に、電力変換装置１２の運転制御
モードを電圧制御から電流制御に切り換えて運転を行な
う。 【００３６】この時、電力変換装置１２の交流出力と、
電力系統１０との間には、系統電圧が失なわれた時に
も、負荷１４に対して電圧の瞬時的な低下があらかじめ
定められる一定割合、一定時間以上とならないような、
かつ最低限の容量の連系リアクトルを用いる。 【００３７】以上のような運転制御を繰り返し行なうこ
とにより、電力系統１０側が万一、停電したような時で
も、所内の負荷１４設備には、電圧が負荷１４の運転に
影響を及ぼすような瞬時的な低下を起こすことなしに、
電力を供給し続けることができる。 【００３８】上述したように、本実施形態の分散型電源
設備は、運転制御モードを電流制御から電圧制御に瞬時
に切り換える高速切換制御機能を有し、交／直電力変換
を行なう電力変換装置１２と、電力系統１０に対して電
力変換装置１２を切り離し可能に設けられた切離手段で
ある、ＩＧＢＴスイッチ等の高速スイッチング素子で構
成された連系遮断器１１と、電力系統１０と電力変換装
置１２との間に設けられ、電力系統１０の電圧、周波数
等の異常を検出する系統異常検出機能を有する連系保護
装置１５とを備え、連系保護装置１５により電力系統１
０異常を検出した場合に、電力系統１０から電力変換装
置１２を切り離すと共に、電力変換装置１２の運転制御
モードを電流制御から電圧制御に瞬時に切り換えて、系
統連系運転から自立運転に移行するようにしたものであ
る。 【００３９】従って、電力変換装置１２にＵＰＳ機能を
持たせ、電力変換装置１２は１台のみとし、電力系統の
異常時には、電力変換装置１２を瞬時に電力系統１０か
ら切り離すと共に、自立運転モードに切り換えて運転で
きるため、電力系統１０の異常時でも、負荷１４に無停
電で確実に電力を供給し続けることが可能となる。 【００４０】さらに、連系遮断器１１をＩＧＢＴスイッ
チ等の高速スイッチング素子で構成しているため、電力
系統１０の異常時に、電力系統１０と電力変換装置１２
とをより一層高速で切り離すことが可能となる。 【００４１】（第２の実施形態）図２は、本実施形態に
よる分散型電源設備の構成例を示す回路図であり、図１
と同一要素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、本実施形態の分散型電源設備
は、図２に示すように、前記連系遮断器１１を、突入耐
量の大きいスイッチング素子であるサイリスタスイッチ
１１−２と、高速スイッチング素子であるＩＧＢＴスイ
ッチ１１−１とを組み合わせたハイブリッド構成とする
ようにしたものである。 【００４３】すなわち、前述した第１の実施形態の分散
型電源設備では、連系遮断器１１をＩＧＢＴ等の高速ス
イッチング素子で構成することにより、電力系統１０の
異常時に、電力系統１０と電力変換装置１２とを高速で
切り離すようにしたが、大容量の電源設備の場合、電源
設備の起動時や電力系統１０事故時の突入電流によっ
て、連系遮断器１１のスイッチング素子が破損する等の
恐れが生じる。 【００４４】この点、本実施形態の分散型電源設備の場
合には、突入耐量の大きいスイッチング素子であるサイ
リスタスイッチ１１−２と、高速スイッチング素子であ
るＩＧＢＴスイッチ１１−１とを組み合わせた構成とす
ることにより、前述した第１の実施形態の場合と同様
に、高速で電力系統１０と切り離すことができる。 【００４５】かかる構成とした連系遮断器の運転は、起
動時にはサイリスタスイッチ１１−２をＯＮし、その後
にサイリスタスイッチ１１−２をＯＦＦし、ＩＧＢＴス
イッチ１１−１をＯＮする。 【００４６】運転中に、ある一定値以上の突入電流とな
った場合には、ＩＧＢＴスイッチ１１−１をＯＦＦし、
サイリスタスイッチ１１−２をＯＮする。そして、この
突入電流がおさまったところで、サイリスタスイッチ１
１−２をＯＦＦし、ＩＧＢＴスイッチ１１−１をＯＮす
る。 【００４７】上述したように、本実施形態の分散型電源
設備では、連系遮断器を突入耐量の大きいスイッチング
素子であるサイリスタスイッチ１１−２と、高速スイッ
チング素子であるＩＧＢＴスイッチ１１−１とを組み合
わせてハイブリッド構成するようにしたものである。 【００４８】従って、前述した第１の実施形態の場合と
同様の効果が得られるのは勿論のこと、これに加えて、
大容量の電源設備の場合に、電源設備の起動時や電力系
統の事故時の突入電流により、連系遮断器のスイッチン
グ素子が破損する等の問題が生じるのを防止して、電源
設備の信頼性を向上することが可能となる。 【００４９】（第３の実施形態）図３は、本実施形態に
よる分散型電源設備の構成例を示す回路図であり、図１
と同一要素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。 【００５０】すなわち、本実施形態の分散型電源設備
は、図３に示すように、前記電力変換装置１２の単独運
転防止機能を有する第１の制御装置１６を付加した構成
とするようにしたものである。 【００５１】従って、本実施形態の分散型電源設備にお
いては、電力変換装置１２の単独運転防止機能を有する
第１の制御装置１６を備えていることにより、前述した
第１の実施形態の場合と同様の効果が得られるのは勿論
のこと、これに加えて、停電検出の確実性を増し、より
一層安全かつ高速に系統連系運転から自立運転に切り換
えることが可能となる。 【００５２】（第４の実施形態）図４は、本実施形態に
よる分散型電源設備の構成例を示す回路図であり、図３
と同一要素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。 【００５３】すなわち、本実施形態の分散型電源設備
は、図４に示すように、前記系統連系運転時と自立運転
時とで電力変換装置１２の制御系のフィードバック制御
速度を可変とする機能を有する第２の制御装置１７を付
加した構成とするようにしたものである。 【００５４】従って、本実施形態の分散型電源設備にお
いては、系統連系運転時と自立運転時とで電力変換装置
１２の制御系のフィードバック制御速度を可変とする機
能を有する第２の制御装置１７を備えていることによ
り、前述した第３の実施形態の場合と同様の効果が得ら
れるのは勿論のこと、これに加えて、系統連系運転時に
はスイッチング周波数を低くして高効率運転をでき、逆
に自立運転時にはスイッチング周波数を高くして電力変
換装置１２の過渡応答を向上させ、負荷１４に安定に電
力を供給することが可能となる。 【００５５】特に、この場合、電力系統１０の異常時
に、負荷系統の電圧がある値以下に低下しないように、
電力系統１０異常の検出から自立運転切り換えまでの一
連の制御速度を１／４サイクル以下にすることにより、
連系リアクトリを省略した構成とできるため、機器をコ
ンパクトにすることが可能となる。これにより、運転効
率、負荷１４への電力供給の信頼性を高くすることがで
きることになる。 【００５６】 【発明の効果】以上説明したように、本発明は、電力貯
蔵システム等の分散型電源を電力系統に接続して運転を
行ない負荷に電力を供給する分散型の電源設備におい
て、運転制御モードを電流制御から電圧制御に瞬時に切
り換える高速切換制御機能を有し、交／直電力変換を行
なう電力変換装置と、前記電力系統に対して前記電力変
換装置を切り離し可能に設けられた切離手段と、前記電
力系統と電力変換装置との間に設けられ、前記電力系統
の電圧、周波数等の異常を検出する系統異常検出手段
と、前記系統異常検出手段により電力系統異常を検出し
た場合に、前記電力系統から前記電力変換装置を切り離
すと共に、前記電力変換装置の運転制御モードを電流制
御から電圧制御に切り換えて、系統連系運転から自立運
転に移行するように制御する第１の制御手段と、系統連
系運転時にはスイッチング周波数を低く、自立運転時に
はスイッチング周波数を高くなるように、前記電力変換
装置の制御系を制御すると共に前記電力系統が切り離さ
れる直前の電力系統の電圧波形と電力系統切り離し後の
電力変換装置の出力電圧波形とを１／４サイクル以下で
接続する第２の制御手段とを具備したことにより、第１
の制御手段により、前記系統異常検出手段により電力系
統異常を検出した場合に、前記電力系統から前記電力変
換装置を切り離すと共に、前記電力変換装置の運転制御
モードを電流制御から電圧制御に切り換えて、系統連系
運転から自立運転に移行するように制御することで、電
力系統の異常時においても、負荷に対して無瞬断で電力
を供給することができる。また、第２の制御手段によ
り、系統連系運転時にはスイッチング周波数を低くして
高効率運転ができ、逆に自立運転時にはスイッチング周
波数を高くして電力変換装置の過渡応答を向上させ、負
荷に安定な電力を供給することができる、特に、電力系
統が切り離される直前の電力系統の電圧波形と、電力系
統切り離し後の電力変換装置の出力電圧波形とを１／４
サイクル以下で接続することで、電力系統異常の検出か
ら自立運転への切り換えまでの一連の制御速度を１／４
サイク ル以下とすることにより、電力系統の異常時に、
負荷系統の電圧がある値以下に低下しないように、電力
系統異常の検出から自立運転切り換えまでの一連の制御
速度を１／４サイクル以下にすることにより、電力変換
装置は１台のみとし、かつ連系リアクトルを省略した構
成とできるため、機器をコンパクトにすることができ
る。 【００５７】 【００５８】 【００５９】 【００６０】 【００６１】 【００６２】 【００６３】 【００６４】以上により、設備の高効率化、および機器
のコンパクト化を図りつつ、電力系統の異常時において
も負荷に無停電で確実に電力を供給することが可能な分
散型電源設備が提供できる。
等の分散型電源を電力系統に接続して運転を行ない負荷
に電力を供給する分散型の電源設備に係り、特に設備の
高効率化、および機器のコンパクト化を図りつつ、電力
系統の異常時においても負荷に無停電で確実に電力を供
給できるようにした分散型電源設備に関するものであ
る。 【０００２】 【従来の技術】最近、分散型の電力貯蔵システム等の電
源設備に関して、多くの研究・開発が進められてきてい
る。これらの分散型電源設備の電力系統との接続に関し
ては、系統連系に関するガイドラインが制定される等、
技術が確立し、今後、ビル等の一般の受電設備と共に設
置する場合が多くなると考えられる。 【０００３】また、このような分散型電源設備に、無停
電電源（ＵＰＳ）機能を付加することによって、防災用
の電源設備として使用することも検討されている。この
ように、ビル等に分散型電源設備を設置し、電力系統に
接続して運転する場合、安定の確保、電力系統との保護
協調、瞬時電圧低下時でも負荷に電力を供給し続ける能
力等が要求される。 【０００４】以下、図５を用いて、一般的な分散型電力
貯蔵システムの一例について説明する。図５において、
電力系統０に、連系遮断器１を介して、連系リアクトル
２、電力変換装置３、蓄電池４が接続されている。ま
た、電力系統０には、負荷５が接続されており、さらに
電力系統０と連系遮断器１との間には、連系保護装置６
が設置されている。 【０００５】ここで、電力変換装置３は、自励式とし、
夜間に、電力を蓄電池４に蓄え、昼間の負荷ピーク時
に、蓄電池４に蓄えられた電力を交流側に放電する運転
を行なう。 【０００６】なお、電力系統０が停電した場合、電力変
換装置３は、一旦停止し、電力系統０と確実に切り離さ
れたことを確認してから、運転制御モードを電流制御か
ら電圧制御に切り換えて自立運転を行ない、負荷５に電
力を供給する。 【０００７】一方、図６に示すように、無停電電源（Ｕ
ＰＳ）装置を用いる場合には、通常時は、第１の電力変
換装置３−１により蓄電池４に充電しながら、第２の電
力変換装置３−２を介して負荷５に電力を供給する。 【０００８】また、電力系統０の停電時には、蓄電池４
に蓄えられた電力を、第２の電力変換装置３−２を介し
て負荷５に電力を供給する。しかしながら、上述したよ
うな分散型電源設備では、次のような問題点がある。 【０００９】すなわち、まず、電力貯蔵システムの場合
には、電力系統０の電圧、周波数等が異常な時に、電力
変換装置３の運転を一旦停止するために、この停止期間
中には、負荷５に電力を供給し続けることができない。 【００１０】また、電力系統０の切り離し時の電圧変動
を抑えるための連系リアクトル２の外形寸法が大きくな
る。一方、このシステムを無停電電源（ＵＰＳ）装置で
実現しようとする場合には、電力系統０を切り離した時
でも、負荷５に電力を供給し続けることはできるもの
の、電力変換装置を２台必要とするためにコストが高く
なり、また運転効率が低下するという問題がある。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
分散型電源設備においては、電力系統の異常時に負荷に
電力を供給し続けることができない、機器が大型にな
る、運転効率が低いという問題があった。 【００１２】本発明の目的は、設備の高効率化、および
機器のコンパクト化を図りつつ、電力系統の異常時にお
いても負荷に無停電で確実に電力を供給することが可能
な分散型電源設備を提供することにある。 【００１３】 【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、本発明は、電力貯蔵システム等の分散型電源を電
力系統に接続して運転を行ない負荷に電力を供給する分
散型の電源設備において、運転制御モードを電流制御か
ら電圧制御に瞬時に切り換える高速切換制御機能を有
し、交／直電力変換を行なう電力変換装置と、前記電力
系統に対して前記電力変換装置を切り離し可能に設けら
れた切離手段と、前記電力系統と電力変換装置との間に
設けられ、前記電力系統の電圧、周波数等の異常を検出
する系統異常検出手段と、前記系統異常検出手段により
電力系統異常を検出した場合に、前記電力系統から前記
電力変換装置を切り離すと共に、前記電力変換装置の運
転制御モードを電流制御から電圧制御に切り換えて、系
統連系運転から自立運転に移行するように制御する第１
の制御手段と、系統連系運転時にはスイッチング周波数
を低く、自立運転時にはスイッチング周波数を高くなる
ように、前記電力変換装置の制御系を制御すると共に前
記電力系統が切り離される直前の電力系統の電圧波形と
電力系統切り離し後の電力変換装置の出力電圧波形とを
１／４サイクル以下で接続する第２の制御手段とを具備
したことを特徴とする。 【００１４】本発明によれば、先ず、第１の制御手段に
より、前記系統異常検出手段により電力系統異常を検出
した場合に、前記電力系統から前記電力変換装置を切り
離すと共に、前記電力変換装置の運転制御モードを電流
制御から電圧制御に切り換えて、系統連系運転から自立
運転に移行するように制御することで、電力系統の異常
時においても、負荷に対して無瞬断で電力を供給するこ
とができる。また、第２の制御手段により、系統連系運
転時にはスイッチング周波数を低くして高効率運転がで
き、逆に自立運転時にはスイッチング周波数を高くして
電力変換装置の過渡応答を向上させ、負荷に安定な電力
を供給することができる、特に、電力系統が切り離され
る直前の電力系統の電圧波形と、電力系統切り離し後の
電力変換装置の出力電圧波形とを１／４サイクル以下で
接続することで、電力系統異常の検出から自立運転への
切り換えまでの一連の制御速度を１／４サイクル以下と
することにより、電力系統の異常時に、負荷系統の電圧
がある値以下に低下しないように、電力系統異常の検出
から自立運転切り換えまでの一連の制御速度を１／４サ
イクル以下にすることにより、電力変換装置は１台のみ
とし、かつ連系リアクトルを省略した構成とできるた
め、機器をコンパクトにすることができる。 【００１５】 【００１６】 【００１７】 【００１８】 【００１９】 【００２０】 【００２１】 【００２２】 【００２３】 【００２４】 【００２５】 【００２６】 【００２７】 【００２８】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して詳細に説明する。 （第１の実施形態）図１は、本実施形態による分散型電
源設備の構成例を示す回路図である。 【００２９】図１において、電力系統１０に、切離手段
である連系遮断器１１を介して、電力変換装置１２、蓄
電池１３を接続している。また、電力系統１０には、負
荷１４を接続しており、さらに電力系統１０と連系遮断
器１１との間には、連系保護装置１５を設置している。 【００３０】ここで、連系遮断器１１は、高速で開路可
能なＩＧＢＴスイッチ等の高速スイッチング素子で構成
され、電力系統１０に対して電力変換装置１２を切り離
し可能にするものである。 【００３１】また、電力変換装置１２は、自励式とし、
運転制御モードを電流制御から電圧制御に瞬時に切り換
える高速切換制御機能を有し、交／直電力変換を行なう
（夜間に、電力を蓄電池１３に蓄え、昼間の負荷ピーク
時に、蓄電池１３に蓄えられた電力を交流側に放電する
運転を行なう）ものである。この電力変換装置１２は、
系統異常時以外は系統連系運転を行ない、系統異常時の
み自立運転を行なうものである。 【００３２】さらに、連系保護装置１５は、電力系統１
０の電圧、周波数等の異常を検出する系統異常検出機能
（高速停電検出機能）を有するものである。次に、以上
のように構成した本実施形態の分散型電源設備の作用に
ついて説明する。 【００３３】まず、始めに、電力系統１０側に電圧、周
波数等の異常がないかどうかを、連系保護装置１５で検
出する。この検出の結果、電力系統１０側が正常であれ
ば、電力変換装置１２は系統連系運転を行ない、昼、夜
の時間帯に対応して充・放電運転を繰り返し行なう。 【００３４】また、電力系統１０側が停電したような場
合には、連系遮断器１１を高速に遮断すると共に、電力
変換装置１２の運転制御モードを電流制御から電圧制御
に切り換え、放電運転（自立運転）を行ない、負荷１４
に無瞬断で電力の供給を行なう。 【００３５】次に、このような状態で、電力系統１０が
復帰した場合には、電力系統１０と同期を取り、連系遮
断器１１を投入した後に、電力変換装置１２の運転制御
モードを電圧制御から電流制御に切り換えて運転を行な
う。 【００３６】この時、電力変換装置１２の交流出力と、
電力系統１０との間には、系統電圧が失なわれた時に
も、負荷１４に対して電圧の瞬時的な低下があらかじめ
定められる一定割合、一定時間以上とならないような、
かつ最低限の容量の連系リアクトルを用いる。 【００３７】以上のような運転制御を繰り返し行なうこ
とにより、電力系統１０側が万一、停電したような時で
も、所内の負荷１４設備には、電圧が負荷１４の運転に
影響を及ぼすような瞬時的な低下を起こすことなしに、
電力を供給し続けることができる。 【００３８】上述したように、本実施形態の分散型電源
設備は、運転制御モードを電流制御から電圧制御に瞬時
に切り換える高速切換制御機能を有し、交／直電力変換
を行なう電力変換装置１２と、電力系統１０に対して電
力変換装置１２を切り離し可能に設けられた切離手段で
ある、ＩＧＢＴスイッチ等の高速スイッチング素子で構
成された連系遮断器１１と、電力系統１０と電力変換装
置１２との間に設けられ、電力系統１０の電圧、周波数
等の異常を検出する系統異常検出機能を有する連系保護
装置１５とを備え、連系保護装置１５により電力系統１
０異常を検出した場合に、電力系統１０から電力変換装
置１２を切り離すと共に、電力変換装置１２の運転制御
モードを電流制御から電圧制御に瞬時に切り換えて、系
統連系運転から自立運転に移行するようにしたものであ
る。 【００３９】従って、電力変換装置１２にＵＰＳ機能を
持たせ、電力変換装置１２は１台のみとし、電力系統の
異常時には、電力変換装置１２を瞬時に電力系統１０か
ら切り離すと共に、自立運転モードに切り換えて運転で
きるため、電力系統１０の異常時でも、負荷１４に無停
電で確実に電力を供給し続けることが可能となる。 【００４０】さらに、連系遮断器１１をＩＧＢＴスイッ
チ等の高速スイッチング素子で構成しているため、電力
系統１０の異常時に、電力系統１０と電力変換装置１２
とをより一層高速で切り離すことが可能となる。 【００４１】（第２の実施形態）図２は、本実施形態に
よる分散型電源設備の構成例を示す回路図であり、図１
と同一要素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、本実施形態の分散型電源設備
は、図２に示すように、前記連系遮断器１１を、突入耐
量の大きいスイッチング素子であるサイリスタスイッチ
１１−２と、高速スイッチング素子であるＩＧＢＴスイ
ッチ１１−１とを組み合わせたハイブリッド構成とする
ようにしたものである。 【００４３】すなわち、前述した第１の実施形態の分散
型電源設備では、連系遮断器１１をＩＧＢＴ等の高速ス
イッチング素子で構成することにより、電力系統１０の
異常時に、電力系統１０と電力変換装置１２とを高速で
切り離すようにしたが、大容量の電源設備の場合、電源
設備の起動時や電力系統１０事故時の突入電流によっ
て、連系遮断器１１のスイッチング素子が破損する等の
恐れが生じる。 【００４４】この点、本実施形態の分散型電源設備の場
合には、突入耐量の大きいスイッチング素子であるサイ
リスタスイッチ１１−２と、高速スイッチング素子であ
るＩＧＢＴスイッチ１１−１とを組み合わせた構成とす
ることにより、前述した第１の実施形態の場合と同様
に、高速で電力系統１０と切り離すことができる。 【００４５】かかる構成とした連系遮断器の運転は、起
動時にはサイリスタスイッチ１１−２をＯＮし、その後
にサイリスタスイッチ１１−２をＯＦＦし、ＩＧＢＴス
イッチ１１−１をＯＮする。 【００４６】運転中に、ある一定値以上の突入電流とな
った場合には、ＩＧＢＴスイッチ１１−１をＯＦＦし、
サイリスタスイッチ１１−２をＯＮする。そして、この
突入電流がおさまったところで、サイリスタスイッチ１
１−２をＯＦＦし、ＩＧＢＴスイッチ１１−１をＯＮす
る。 【００４７】上述したように、本実施形態の分散型電源
設備では、連系遮断器を突入耐量の大きいスイッチング
素子であるサイリスタスイッチ１１−２と、高速スイッ
チング素子であるＩＧＢＴスイッチ１１−１とを組み合
わせてハイブリッド構成するようにしたものである。 【００４８】従って、前述した第１の実施形態の場合と
同様の効果が得られるのは勿論のこと、これに加えて、
大容量の電源設備の場合に、電源設備の起動時や電力系
統の事故時の突入電流により、連系遮断器のスイッチン
グ素子が破損する等の問題が生じるのを防止して、電源
設備の信頼性を向上することが可能となる。 【００４９】（第３の実施形態）図３は、本実施形態に
よる分散型電源設備の構成例を示す回路図であり、図１
と同一要素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。 【００５０】すなわち、本実施形態の分散型電源設備
は、図３に示すように、前記電力変換装置１２の単独運
転防止機能を有する第１の制御装置１６を付加した構成
とするようにしたものである。 【００５１】従って、本実施形態の分散型電源設備にお
いては、電力変換装置１２の単独運転防止機能を有する
第１の制御装置１６を備えていることにより、前述した
第１の実施形態の場合と同様の効果が得られるのは勿論
のこと、これに加えて、停電検出の確実性を増し、より
一層安全かつ高速に系統連系運転から自立運転に切り換
えることが可能となる。 【００５２】（第４の実施形態）図４は、本実施形態に
よる分散型電源設備の構成例を示す回路図であり、図３
と同一要素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。 【００５３】すなわち、本実施形態の分散型電源設備
は、図４に示すように、前記系統連系運転時と自立運転
時とで電力変換装置１２の制御系のフィードバック制御
速度を可変とする機能を有する第２の制御装置１７を付
加した構成とするようにしたものである。 【００５４】従って、本実施形態の分散型電源設備にお
いては、系統連系運転時と自立運転時とで電力変換装置
１２の制御系のフィードバック制御速度を可変とする機
能を有する第２の制御装置１７を備えていることによ
り、前述した第３の実施形態の場合と同様の効果が得ら
れるのは勿論のこと、これに加えて、系統連系運転時に
はスイッチング周波数を低くして高効率運転をでき、逆
に自立運転時にはスイッチング周波数を高くして電力変
換装置１２の過渡応答を向上させ、負荷１４に安定に電
力を供給することが可能となる。 【００５５】特に、この場合、電力系統１０の異常時
に、負荷系統の電圧がある値以下に低下しないように、
電力系統１０異常の検出から自立運転切り換えまでの一
連の制御速度を１／４サイクル以下にすることにより、
連系リアクトリを省略した構成とできるため、機器をコ
ンパクトにすることが可能となる。これにより、運転効
率、負荷１４への電力供給の信頼性を高くすることがで
きることになる。 【００５６】 【発明の効果】以上説明したように、本発明は、電力貯
蔵システム等の分散型電源を電力系統に接続して運転を
行ない負荷に電力を供給する分散型の電源設備におい
て、運転制御モードを電流制御から電圧制御に瞬時に切
り換える高速切換制御機能を有し、交／直電力変換を行
なう電力変換装置と、前記電力系統に対して前記電力変
換装置を切り離し可能に設けられた切離手段と、前記電
力系統と電力変換装置との間に設けられ、前記電力系統
の電圧、周波数等の異常を検出する系統異常検出手段
と、前記系統異常検出手段により電力系統異常を検出し
た場合に、前記電力系統から前記電力変換装置を切り離
すと共に、前記電力変換装置の運転制御モードを電流制
御から電圧制御に切り換えて、系統連系運転から自立運
転に移行するように制御する第１の制御手段と、系統連
系運転時にはスイッチング周波数を低く、自立運転時に
はスイッチング周波数を高くなるように、前記電力変換
装置の制御系を制御すると共に前記電力系統が切り離さ
れる直前の電力系統の電圧波形と電力系統切り離し後の
電力変換装置の出力電圧波形とを１／４サイクル以下で
接続する第２の制御手段とを具備したことにより、第１
の制御手段により、前記系統異常検出手段により電力系
統異常を検出した場合に、前記電力系統から前記電力変
換装置を切り離すと共に、前記電力変換装置の運転制御
モードを電流制御から電圧制御に切り換えて、系統連系
運転から自立運転に移行するように制御することで、電
力系統の異常時においても、負荷に対して無瞬断で電力
を供給することができる。また、第２の制御手段によ
り、系統連系運転時にはスイッチング周波数を低くして
高効率運転ができ、逆に自立運転時にはスイッチング周
波数を高くして電力変換装置の過渡応答を向上させ、負
荷に安定な電力を供給することができる、特に、電力系
統が切り離される直前の電力系統の電圧波形と、電力系
統切り離し後の電力変換装置の出力電圧波形とを１／４
サイクル以下で接続することで、電力系統異常の検出か
ら自立運転への切り換えまでの一連の制御速度を１／４
サイク ル以下とすることにより、電力系統の異常時に、
負荷系統の電圧がある値以下に低下しないように、電力
系統異常の検出から自立運転切り換えまでの一連の制御
速度を１／４サイクル以下にすることにより、電力変換
装置は１台のみとし、かつ連系リアクトルを省略した構
成とできるため、機器をコンパクトにすることができ
る。 【００５７】 【００５８】 【００５９】 【００６０】 【００６１】 【００６２】 【００６３】 【００６４】以上により、設備の高効率化、および機器
のコンパクト化を図りつつ、電力系統の異常時において
も負荷に無停電で確実に電力を供給することが可能な分
散型電源設備が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による分散型電源設備の第１の実施形態
を示す回路図。 【図２】本発明による分散型電源設備の第２の実施形態
を示す回路図。 【図３】本発明による分散型電源設備の第３の実施形態
を示す回路図。 【図４】本発明による分散型電源設備の第４の実施形態
を示す回路図。 【図５】従来の電力貯蔵システムの構成例を示す回路
図。 【図６】従来の無停電電源装置の構成例を示す回路図。 【符号の説明】 ０…電力系統、 １…連系遮断器、 ２…連系リアクトル、 ３…電力変換装置、 ３−１…電力変換装置、 ３−２…電力変換装置、 ４…蓄電池、 ５…負荷、 １０…電力系統、 １１…連系遮断器、 １１−１…ＩＧＢＴスイッチ、 １１−２…サイリスタスイッチ、 １２…電力変換装置、 １３…蓄電池、 １４…負荷、 １５…連系保護装置、 １６…第１の制御装置（単独運転防止機能）、 １７…第２の制御装置（制御速度可変機能）。
を示す回路図。 【図２】本発明による分散型電源設備の第２の実施形態
を示す回路図。 【図３】本発明による分散型電源設備の第３の実施形態
を示す回路図。 【図４】本発明による分散型電源設備の第４の実施形態
を示す回路図。 【図５】従来の電力貯蔵システムの構成例を示す回路
図。 【図６】従来の無停電電源装置の構成例を示す回路図。 【符号の説明】 ０…電力系統、 １…連系遮断器、 ２…連系リアクトル、 ３…電力変換装置、 ３−１…電力変換装置、 ３−２…電力変換装置、 ４…蓄電池、 ５…負荷、 １０…電力系統、 １１…連系遮断器、 １１−１…ＩＧＢＴスイッチ、 １１−２…サイリスタスイッチ、 １２…電力変換装置、 １３…蓄電池、 １４…負荷、 １５…連系保護装置、 １６…第１の制御装置（単独運転防止機能）、 １７…第２の制御装置（制御速度可変機能）。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 篠原 裕文
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
(72)発明者 井川 英一
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 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 畠山 雅人
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
(56)参考文献 特開 平７−336898（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−39086（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−177748（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−312151（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02J 9/00 - 11/00
H02J 3/38
H02J 7/34
H02M 7/48
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 電力貯蔵システム等の分散型電源を電力
系統に接続して運転を行ない負荷に電力を供給する分散
型の電源設備において、 運転制御モードを電流制御から電圧制御に瞬時に切り換
える高速切換制御機能を有し、交／直電力変換を行なう
電力変換装置と、 前記電力系統に対して前記電力変換装置を切り離し可能
に設けられた切離手段と、前記電力系統と電力変換装置
との間に設けられ、前記電力系統の電圧、周波数等の異
常を検出する系統異常検出手段と、 前記系統異常検出手段により電力系統異常を検出した場
合に、前記電力系統から前記電力変換装置を切り離すと
共に、前記電力変換装置の運転制御モードを電流制御か
ら電圧制御に切り換えて、系統連系運転から自立運転に
移行するように制御する第１の制御手段と、 系統連系運転時にはスイッチング周波数を低く、自立運
転時にはスイッチング周波数を高くなるように、前記電
力変換装置の制御系を制御すると共に前記電力系統が切
り離される直前の電力系統の電圧波形と電力系統切り離
し後の電力変換装置の出力電圧波形とを１／４サイクル
以下で接続する第２の制御手段とを具備したことを 特徴
とする分散型電源設備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33939795A JP3402886B2 (ja) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | 分散型電源設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33939795A JP3402886B2 (ja) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | 分散型電源設備 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09182316A JPH09182316A (ja) | 1997-07-11 |
| JP3402886B2 true JP3402886B2 (ja) | 2003-05-06 |
Family
ID=18327097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33939795A Expired - Lifetime JP3402886B2 (ja) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | 分散型電源設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3402886B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019044774A1 (ja) | 2017-09-04 | 2019-03-07 | 日新電機株式会社 | 電源システム |
| WO2020021925A1 (ja) | 2018-07-27 | 2020-01-30 | 日新電機株式会社 | 電源システム |
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| JP6700578B2 (ja) * | 2015-11-13 | 2020-05-27 | 富士電機株式会社 | 無停電電源装置 |
| JP6658949B1 (ja) * | 2019-06-20 | 2020-03-04 | 日新電機株式会社 | 無停電電源システム及びその制御方法 |
| JP7249561B2 (ja) * | 2019-11-21 | 2023-03-31 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 蓄電システム |
-
1995
- 1995-12-26 JP JP33939795A patent/JP3402886B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019044774A1 (ja) | 2017-09-04 | 2019-03-07 | 日新電機株式会社 | 電源システム |
| TWI669877B (zh) * | 2017-09-04 | 2019-08-21 | 日商日新電機股份有限公司 | 電源系統 |
| US11196293B2 (en) | 2017-09-04 | 2021-12-07 | Nissin Electric Co., Ltd. | Power supply system with uninterruptible power supply function and load leveling function |
| WO2020021925A1 (ja) | 2018-07-27 | 2020-01-30 | 日新電機株式会社 | 電源システム |
| US11451063B2 (en) | 2018-07-27 | 2022-09-20 | Nissin Electric Co., Ltd. | Power supply system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09182316A (ja) | 1997-07-11 |
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