JP3854251B2 - 連係運転ユニット機器及びその局設定誤り検出方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連係運転ユニット機器及びその局設定誤り検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池の電力変換機器ユニットのように、複数台のユニット機器が連係して運転を行う（１台のユニット機器が親局即ち一次局となり他のユニット機器が子局即ち二次局となって複数台のユニットが基準運転信号に基づいて連動して運転を行う）連係運転ユニット機器が知られている。このような連係運転ユニット機器では、ディップスイッチ等からなる設定スイッチの設定操作により一つのユニット機器が一次局に局設定され、他のユニット機器が二次局に局設定される。一次局に設定されたユニット機器は、自身の運転に対応する基準運転信号を他の二次局に出力する。そして二次局に設定された他のユニット機器は一次局から送信されてくる基準運転信号に基いて運転を行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような連係運転ユニット機器をセッティングする際に、誤って２以上のユニット機器を一次局に局設定する設定ミスを行うことがある。このような設定ミスを行うと、２以上の一次局からそれぞれ基準運転信号が出力されることになり、データがぶつかり合って通信異常が発生する。通常は通信異常により運転が実行されることはない。しかしながら、タイミングよっては、通信異常とならない状態で通信が行われ、継続的なデータのぶつかり合いにより、最悪の場合には通信デバイスの破壊につながる問題が発生する。
【０００４】
本発明の目的は、複数台のユニット機器の局設定の誤りを容易に且つ正確に検出できる連係運転ユニット機器及びその局設定誤り検出方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明が改良の対象とする局設定誤り検出方法は、設定操作により一次局または二次局に局設定され、一次局に設定されると基準運転信号を他の二次局に出力し、二次局に設定されると他の一次局から送信されてくる基準運転信号に基いて連係運転をする複数台のユニット機器の局設定の誤りを検出する。本発明では、複数台のユニットのうち一次局に設定されたユニット機器において、電源投入時に、予め定めた一定のタイマ時限を一定タイマにより計数し、また一定のタイマ時限の間に、一定のタイマ時限よりも短いランダムな時限をランダムタイマにより計数する。そして、ランダムタイマがランダムな時限の計数を完了すると確認信号を他のユニット機器に送信する。また、一定タイマが一定のタイマ時限の計数を完了した時点で他のユニットから確認信号を受信しているときには、局設定に誤りがあると判定し、一定タイマが一定のタイマ時限の計数を完了した時点で他のユニットから確認信号を受信していないときには局設定に誤りがないと判定する。
【０００６】
本発明では、一次局に設定された各ユニット機器がランダムな時限の計数を完了すると確認信号を他のユニット機器に送信する。ランダムに確認信号が出力されるため、２以上の確認信号のデータがぶつかり合う確率は極めて低くなっている。そのため２台のユニット機器が一次局に設定されている場合には、それぞれ一次局に設定されたユニット機器は、他の一次局のユニット機器から確認信号を受信することになる。一次局が１台だけ設定されている場合には、一次局に設定されたユニット機器が確認信号を受信することはない。ランダムタイマのタイマ時限を一定タイマのタイマ時限よりも短くしているので、一定タイマがタイマ時限の計数を完了するまでに、確認信号を受信しなければ、設定ミスが無いものと判断してもその判断が誤りになる確率は極めて低い。したがって本発明の方法によれば、簡単なステップで、局設定の誤りを高い精度で判定することができる。
【０００７】
局設定の誤りを検出した場合には、一次局に設定されたユニット機器において設定異常を表示するのが好ましい。このようにすれば、ユニット機器の数が多くなった場合でも、設定を誤った機器を簡単に見つけて、設定の修正を迅速に行える。なおこの表示は、ランプ等の発光表示でもよいし、ブザー等の音響表示でもよいし、機器にモニター表示があればそのモニタ表示部への画像表示でもよい。
【０００８】
また確認信号が出力された後でも、一定タイマが時限の計数を完了するまでは、ランダムタイマをリセットして再度ランダムな時限の計数をランダムタイマに実行させて、確認信号を複数回出力するようにしてもよい。一定タイマとランダムタイマ等の条件が入った関係式を導き出すことにより、更に高い確率で局設定の誤りを判定することができる。
【０００９】
連係運転ユニット機器としては、種々のものを用いることができる。特に局設定がマニュアルによるスイッチの切換設定操作により行われる電源ユニットでは、局設定の誤りがユニット機器の故障等の発生原因になることもある。また、電力を変換する電力変換器を含む電源ユニットでは、位相の調整などユニット機器の連係運転が重要になる。そのため、このような電源ユニット機器では、本発明の効果を有効に発揮するこができる。
【００１０】
本発明の検出方法を実施する具体的な連係運転ユニット機器は、設定操作により一次局または二次局に局設定され、一次局に設定されると基準運転信号を他の二次局に出力し、二次局に設定されると他の一次局から送信されてくる基準運転信号に基いて運転をする。そして、連係運転ユニット機器は、一次局または二次局のいずれに局設定されているかを判定する局設定判定手段と、電源投入時に予め定めた一定のタイマ時限を計数する一定タイマと、電源投入時に一定のタイマ時限の間に一定のタイマ時限よりも短いランダムな時限を計数するランダムタイマと、確認信号送信手段と、局設定誤り判定手段と、異常表示手段とを備えている。確認信号送信手段は、一定タイマが一定のタイマ時限を計数している間に、ランダムタイマがランダムな時限の計数を完了すると確認信号を他のユニット機器に送信する。局設定誤り判定手段は、一定タイマが一定のタイマ時限の計数を完了した時点で他のユニットから確認信号を受信しているときには、局設定に誤りがあると判定し、一定タイマが前記一定のタイマ時限の計数を完了した時点で他のユニットから確認信号を受信していないときには局設定に誤りがないと判定する。異常表示手段は、局設定誤り判定手段が局設定の誤りを判定すると設定異常を表示する。
【００１１】
なお高い確率で局設定に誤りを判定するには、確認信号送信手段が確認信号を出力するとリセットされて再度ランダムな時限の計数を再開するようにランダムタイマを構成すればよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の連係運転ユニット機器の一実施の形態として作られた電力変換機器ユニットを用いた太陽光発電システムの構成を示す概念図である。この太陽光発電システムは、第１〜第ｎの連係運転ユニット機器ユニット１〜ｎが並列に接続された構成を有している。第１〜第ｎの連係運転ユニット機器１〜ｎは、太陽光から直流電力を発生させる太陽電池パネル７から出力される直流電力を交流電力に変換する機能を含むｎ台の電力変換器９と、電力変換器９を構成する複数の半導体スイッチ素子に駆動信号を与えるコントローラ１１Ａ〜１１Ｎとから構成されている。コントローラ１１Ａ〜１１Ｎは、それぞれ電力変換器９から出力する交流電圧の位相を電力系統から供給される交流電圧の位相と合わせるように電力変換器９を制御する駆動信号を出力する駆動信号発生手段と、自身の運転に対応する基準運転信号を出力する基準運転信号発生手段１５（図２参照）と、局設定誤り検出手段２０（図２参照）とを備えている。局設定誤り検出手段２０は、マニュアル操作により操作される局設定用スイッチ１３（図２）の切換により一次局または二次局のいずれかに設定される。そして局設定誤り検出手段２０は、一次局に設定されると自身の運転に対応する基準運転信号を他の連係運転ユニット機器に送信し、二次局に設定されると他の連係運転ユニット機器から送信されてきた基準運転信号を自分の駆動信号発生手段に与えるように構成されている。またコントローラ１１Ａ〜１１Ｎは、基準運転信号の送受信機能を更に備えている。
【００１３】
この太陽光発電システムでは、コントローラ１１Ａ〜１１Ｎのいずれか一つを一次局に局設定し、他のコントローラを二次局に局設定する。本例では、マニュアルによるディップスイッチの切換設定操作により局設定が行われる。一次局に設定されたコントローラは、自身の運転に対応した基準運転信号を他の二次局に設定されたコントローラに出力する。二次局に設定されたコントローラは、一次局に設定されたコントローラから送信されてくる基準運転信号を自身の駆動信号発生手段に与え、運転を行う。これにより、二次局に設定されたコントローラ及び一次局に設定されたコントローラが連係して電力変換器９の位相を制御する。そのため、位相が一致した交流電圧が第１〜第Ｎの連係運転ユニット機器１〜ｎの電力変換器９から負荷または電力系統に供給される。例えば、コントローラ１１Ａを一次局に局設定し、コントローラ１１Ｂ〜１１Ｎを二次局に局設定すると、図１に示すように、コントローラ１１Ａからコントローラ１１Ｂ〜１１Ｎに基準運転信号Ｓがそれぞれ送信される。そして、コントローラ１１Ｂ〜１１Ｎは、コントローラ１１Ａと連係して電力変換器９の位相を調整する。
【００１４】
コントローラ１１Ａ〜１１Ｎに含まれる局設定誤り検出手段２０は、誤って複数のユニット機器を一次局に局設定した場合に、局設定の誤りを検出する。この局設定誤り検出手段２０の構成を図２に示す。図２に示すように、局設定誤り検出手段２０は、局設定判定手段２１と一定タイマ２３とランダムタイマ２５と確認信号送信手段２７と局設定誤り判定手段２９と異常表示手段３１とを備えている。図３は、図２の局設定誤り検出手段２０をコンピュータを用いて実現する場合に用いるソフトウエアのアルゴリズム示すフローチャートである。そこで図３にフローチャートを参照しながら局設定誤り検出手段２０の構成を説明する。
【００１５】
まず、電源が投入されると、局設定判定手段２１によって、局設定用スイッチ１３のマニュアル操作により一次局または二次局のいずれに局設定されているかが判定される（ステップＳ１）。局設定判定手段２１が、二次局に局設定されていると判定した場合には、コントローラ１１は一次局に設定された他のユニット機器のコントローラ１１から送信されてくる基準運転信号を受信する状態になる（ステップＳ２）。局設定判定手段２１が、一次局に局設定されていると判定した場合は、予め定めた一定のタイマ時限の計数を一定タイマ２３が開始する（ステップＳ３）。一定タイマ２３の一定のタイマ時限は、局設定の誤りをより確実に検出できるようにするために、例えば５秒以上に設定されている。
【００１６】
一定タイマ２３がタイマー時限の計数を開始すると、一定のタイマ時限が計数されるまでの間に、ランダムタイマ２５が、一定のタイマ時限よりも短いランダムな時限の計数を開始する（ステップＳ４）。このランダムな時限は、一定タイマ２３が計数する一定のタイマ時限の間に複数回のランダムな時限の計数を行えるように設定されている。例えば、このランダムな時限は、０〜１秒の間の時限に設定できる。
【００１７】
次に、確認信号送信手段２７及び局設定誤り判定手段２９は、一定タイマ２３が一定のタイマ時限の計数を完了したかどうかを判定する（ステップＳ５）。一定のタイマ時限の計数を完了していないときには、ランダムタイマ２５がランダムな時限の計数を完了したかどうかが確認信号送信手段２７によって判定される（ステップＳ６）。ランダムタイマ２５がランダムな時限の計数を完了したことを確認信号送信手段２７が判定した場合、確認信号送信手段２７は確認信号を他のユニット機器に送信する（ステップＳ７）。確認信号が出力されると、確認信号送信手段２７はランダムタイマ２５をリセットして、新たなランダムな時限の計数をランダムタイマ２５が再度開始する（ステップＳ８）。ランダムタイマ２５が再度時限の計数を開始して、一定タイマ２３がまだ一定のタイマ時限の計数を行っている場合には、上記確認信号の送信動作が繰り返される。
【００１８】
前述のステップＳ５において、局設定誤り判定手段２９が一定タイマ２３による一定のタイマ時限の計数を完了すると、局設定誤り判定手段２９は他のユニット機器から確認信号を受信しているかどうかを判定する（ステップＳ９）。局設定誤り判定手段２９が、他のユニット機器からの確認信号の受信を確認すると、局設定に誤りがあると判定し（ステップＳ１０）、その判定結果を受けて異常表示手段３１が異常を表示する（ステップＳ１１）。異常表示手段３１は、異常を表示できるものであればブザー、ランプ、表示画面等のいずれでもよい。また局設定判断誤り手段２９が、一定タイマの時限の計数の完了時点において、他のユニット機器から確認信号を受信していないことを判別すると、局設定に誤りがないと判定する。この判定を受けて、コントローラ１１に含まれる基準運転信号発生手段１５は、自分のコントローラ１１に含まれる図示しない駆動信号発生手段と他のユニット機器に基準運転信号を送信する（ステップＳ１２）。
【００１９】
本例の連係運転ユニット機器では、一次局に設定された各ユニット機器がランダムな時限の計数を完了すると確認信号を他のユニット機器に送信して、この確認信号に基づいて局設定に誤りを判定するので、高い精度で局設定の誤りを判定することができる。特に、本実施の形態のように、ソフトウエアを用いて局設定の誤りを判定すれば、局設定に誤りを判定するハードウエアの機器を設置する場合に比べて、連係運転ユニット機器の構造を複雑なものとすることなく、安価に局設定の誤りを判定できる。
【００２０】
本例の連係運転ユニット機器において、ユニット機器の数をｎ台、確認信号のパケット長をｐ秒、一定のタイマ時限をｔ秒、ランダムな時限をｒ秒とした場合における、局設定の誤りを検出できない確率（失敗確率）は（２ｐｎ／ｒ）^２ｔ／ｒである。例えば、ユニットの数を５台、パケット長を０．０３秒、一定のタイマ時限を５秒、ランダムな時限を１秒とした場合における失敗確率は１／１６９，３５１である。そのため、高い確率で局設定の誤りを判定することができる。
【００２１】
なお、上記例では、太陽光発電システムに本発明の方法及び連係運転ユニット機器を適用した例を示したが、インバータの並列運転システム、並列運転タイプの無停電電源システム等に用いる他のユニット機器にも本発明を適用できるのは勿論である。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、局設定の誤りを、簡単に且つ高い精度で判定することができる利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】太陽光発電システムに本発明の実施の形態の連係運転ユニット機器を適用した例の構成を示す概念図である。
【図２】図１に示した連係運転ユニット機器において用いられる局設定誤り検出手段の構成を示すブロックである。
【図３】図２示した局設定誤り検出手段をコンピュータを用いて実現する場合に使用するソフトウエアのアルゴリズムを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１〜ｎ 第１〜第ｎの連係運転ユニット機器
９ 電力変換器
コントローラ １１Ａ〜１１Ｎ
２１ 局設定判定手段
２３ 一定タイマ
２５ ランダムタイマ
２７ 確認信号送信手段
２９ 局設定誤り判定手段
３１ 異常表示手段

Claims (4)

1. 設定操作により一次局または二次局に局設定され、前記一次局に設定されると基準運転信号を他の二次局に出力し、前記二次局に設定されると他の一次局から送信されてくる前記基準運転信号に基いて連係運転をする複数台のユニット機器の局設定の誤りを検出する方法であって、
   前記複数台のユニットのうち前記一次局に設定された前記ユニット機器において、電源投入時に、予め定めた一定のタイマ時限を一定タイマにより計数し、また前記一定のタイマ時限の間に、前記一定のタイマ時限よりも短いランダムな時限をランダムタイマにより計数し、
   前記ランダムタイマが前記ランダムな時限の計数を完了すると確認信号を他のユニット機器に送信し、
   前記確認信号が出力されると、前記ランダムタイマをリセットして再度前記ランダムな時限の計数を前記ランダムタイマが開始し、
   前記一定タイマが前記一定のタイマ時限の計数を完了した時点で他のユニット機器から前記確認信号を受信しているときには、前記局設定に誤りがあると判定し、前記一定タイマが前記一定のタイマ時限の計数を完了した時点で他のユニット機器から前記確認信号を受信していないときには前記局設定に誤りがないと判定することを特徴とする連係運転ユニット機器の局設定誤り検出方法。
2. 前記局設定の誤りを検出すると前記一次局に設定された前記ユニット機器において設定異常を表示することを特徴とする請求項１に記載の連係運転ユニット機器の局設定誤り検出方法。
3. 前記局設定がマニュアルによるスイッチの切換設定操作により行われ、前記ユニット機器が電力を変換する電力変換器を含む電源ユニットである請求項１または２に記載の連係運転ユニット機器の局設定誤り検出方法。
4. 設定操作により一次局または二次局に局設定され、前記一次局に設定されると基準運転信号を他の二次局に出力し、前記二次局に設定されると他の一次局から送信されてくる前記基準運転信号に基いて運転をする連係運転ユニット機器であって、
   前記一次局または二次局のいずれに局設定されているかを判定する局設定判定手段と、
   電源投入時に、予め定めた一定のタイマ時限を計数する一定タイマと、
   電源投入時に、前記一定のタイマ時限の間に、前記一定のタイマ時限よりも短いランダムな時限を計数するランダムタイマと、
   前記一定タイマが前記一定のタイマ時限を計数している間に、前記ランダムタイマが前記ランダムな時限の計数を完了すると確認信号を他のユニット機器に送信する確認信号送信手段と、
   前記一定タイマが前記一定のタイマ時限の計数を完了した時点で他のユニット機器から前記確認信号を受信しているときには、前記局設定に誤りがあると判定し、前記一定タイマが前記一定のタイマ時限の計数を完了した時点で他のユニット機器から前記確認信号を受信していないときには前記局設定に誤りがないと判定する局設定誤り判定手段と、
   前記局設定誤り判定手段が前記局設定の誤りを判定すると設定異常を表示する異常表示手段とを備えており、
   前記ランダムタイマは前記確認信号送信手段が前記確認信号を出力するとリセットされて再度前記ランダムな時限の計数を再開するように構成されている連係運転ユニット機器。

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