JPH06133556A - 系統連系インバーター - Google Patents
系統連系インバーターInfo
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- JPH06133556A JPH06133556A JP4280172A JP28017292A JPH06133556A JP H06133556 A JPH06133556 A JP H06133556A JP 4280172 A JP4280172 A JP 4280172A JP 28017292 A JP28017292 A JP 28017292A JP H06133556 A JPH06133556 A JP H06133556A
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- JP
- Japan
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- phase
- inverter
- grid
- power
- voltage
- Prior art date
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 単相３線式配電系統に連系する際に負荷平衡
や片相欠落保護を行うことができる系統連系インバータ
ーを提供する。 【構成】 一対の直流交流変換手段２１，２２には太陽
電池アレイ１からの直流入力端子が並列接続され、また
一対の直流交流変換手段２１，２２の交流出力端子が直
列に接続されている。一対の直流交流変換手段２１，２
２は、相電圧の差が小さくなるように制御手段３により
同時に制御される。
や片相欠落保護を行うことができる系統連系インバータ
ーを提供する。 【構成】 一対の直流交流変換手段２１，２２には太陽
電池アレイ１からの直流入力端子が並列接続され、また
一対の直流交流変換手段２１，２２の交流出力端子が直
列に接続されている。一対の直流交流変換手段２１，２
２は、相電圧の差が小さくなるように制御手段３により
同時に制御される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は系統連系インバーターに
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系統連系インバーターに関するも
のである。
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系統連系インバーターに関するも
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
の直流出力を系統連系インバーターによって交流変換
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。
の直流出力を系統連系インバーターによって交流変換
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７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
流変換手段２１と制御装置３よりなる系統連系インバー
ター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、並びに系統連系インバーター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
流変換手段２１と制御装置３よりなる系統連系インバー
ター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、並びに系統連系インバーター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の消費電力が系統連系インバーター
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の消費電力が系
統連系インバーター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の消費電力が系統連系インバーター
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の消費電力が系
統連系インバーター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７において説明したように、単相
２線式の系統連系インバーター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７において説明したように、単相
２線式の系統連系インバーター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６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６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線式の系統連系インバーター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線式の系統連系インバーター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系統連系インバーター自身が壊れる
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系統連系インバーター自身が壊れる
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系統連系インバーター
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系統連系インバーター
を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を達成するための手段】本発明によれば、単相３
線式配電線に連系される系統連系インバーターであっ
て、直流入力端子が並列接続され、かつ交流出力端子が
直列に接続されている一対の直流交流変換手段と、前記
一対の直流交流変換手段を同時に制御する制御手段を備
えたことを特徴とする系統連系インバーターが得られ
る。
線式配電線に連系される系統連系インバーターであっ
て、直流入力端子が並列接続され、かつ交流出力端子が
直列に接続されている一対の直流交流変換手段と、前記
一対の直流交流変換手段を同時に制御する制御手段を備
えたことを特徴とする系統連系インバーターが得られ
る。
【００１６】上記の一対の直流交流変換手段のそれぞれ
は、さらに複数の直流交流変換手段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
直流交流変換手段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
直流交流変換手段を割当て、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手段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
直流交流変換手段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
直流交流変換手段を割当て、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手段は単一の制御
装置で制御されるから、直流入力側からみれば一つの系
統連系インバーターとして動作する。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。
装置で制御されるから、直流入力側からみれば一つの系
統連系インバーターとして動作する。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】本発明の系統連系インバーターでは、単一の相
に対して一つの直流交流変換手段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。
に対して一つの直流交流変換手段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、本発明の系統連系インバーターで
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。
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。
【００２０】
【実施例】以下に本発明の系統連系インバーターを実施
例に基づいてより詳細にかつ具体的に説明する。
例に基づいて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の系
統連系インバーターを示す。この系統連系インバーター
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、１対の直流交流変換手段２１および２２に並列に入
力される。これらの直流交流変換手段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。
統連系インバーターを示す。この系統連系インバーター
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、１対の直流交流変換手段２１および２２に並列に入
力される。これらの直流交流変換手段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１対の直流交流変換手段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。
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。
【００２３】１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１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１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の系統連系インバーター２
は、上記したような１対の直流交流変換手段２１と２
２、１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４２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。
は、上記したような１対の直流交流変換手段２１と２
２、１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４２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、系統連系インバーター２からの出力が１４０
０Ｗの場合、負荷４１側には９００Ｗ、負荷４２側には
５００Ｗ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
４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、系統連系インバーター２からの出力が１４０
０Ｗの場合、負荷４１側には９００Ｗ、負荷４２側には
５００Ｗ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
４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の系統連系インバータ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５Ａは系統連
系インバーター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の系統連系インバータ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。一方従来の系
統連系インバーターの場合には、図５Ｃ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の系統連系インバータ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５Ａは系統連
系インバーター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の系統連系インバータ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。一方従来の系
統連系インバーターの場合には、図５Ｃ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】また系統連系インバーター２が動作中の場
合には、実施例１の系統連系インバーター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、
従って系統連系インバーター２の動作が停止する。これ
に対して従来の系統連系インバーターでは、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。
合には、実施例１の系統連系インバーター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、
従って系統連系インバーター２の動作が停止する。これ
に対して従来の系統連系インバーターでは、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の系
統連系インバーターを示した。この実施例２の系統連系
インバーターでは、直流交流変換手段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７２は高
周波型のものを使用している。この場合、絶縁変圧器７
１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。
統連系インバーターを示した。この実施例２の系統連系
インバーターでは、直流交流変換手段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７２は高
周波型のものを使用している。この場合、絶縁変圧器７
１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】（実施例３）本発明の実施例３の系統連系
インバーターを図３に示す。実施例３の系統連系インバ
ーターにおいては、完全に変圧器レスで系統連系インバ
ーターを構成している。このように、絶縁変圧器がなく
とも、本発明の意図は完全に達せられる。即ち実施例３
の構成は、本発明のインバーターの構成として最も簡単
なものである。また、絶縁変圧器がないため、損失も小
さい。
インバーターを図３に示す。実施例３の系統連系インバ
ーターにおいては、完全に変圧器レスで系統連系インバ
ーターを構成している。このように、絶縁変圧器がなく
とも、本発明の意図は完全に達せられる。即ち実施例３
の構成は、本発明のインバーターの構成として最も簡単
なものである。また、絶縁変圧器がないため、損失も小
さい。
【００３２】ところで、この実施例３の構成では、直流
交流変換手段２１または２２が短絡モードで故障したと
きには太陽電池１の直流出力が配電系統に流れ込むおそ
れがある。このため保護機能の設計に格段の注意が必要
である。尚、１９９２年６月現在では、日本の配電系統
に絶縁変圧器なしで太陽光発電システムを接続する事は
認められていないが、米国などでは一部認められている
場所がある。
交流変換手段２１または２２が短絡モードで故障したと
きには太陽電池１の直流出力が配電系統に流れ込むおそ
れがある。このため保護機能の設計に格段の注意が必要
である。尚、１９９２年６月現在では、日本の配電系統
に絶縁変圧器なしで太陽光発電システムを接続する事は
認められていないが、米国などでは一部認められている
場所がある。
【００３３】
【発明の効果】以上のように構成される本発明の系統連
系インバーターは、以下の効果を有すし、従って単相３
線式配電線に連系するインバーター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手段を
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。
系インバーターは、以下の効果を有すし、従って単相３
線式配電線に連系するインバーター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手段を
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の系統連系インバーターの説
明図である。
明図である。
【図２】本発明の実施例２の系統連系インバーターの説
明図である。
明図である。
【図３】本発明の実施例３の系統連系インバーターの説
明図である。
明図である。
【図４】系統連系インバーターにおける相間の負荷平衡
動作例の説明図である。
動作例の説明図である。
【図５】系統連系インバーターにおける片相欠落保護動
作例の説明図である。
作例の説明図である。
【図６】単相３線式電力系統の電圧実測データである。
【図７】系統連系インバーターの従来例の説明図であ
る。
る。
１ 太陽電池アレイ ２ 系統連系インバーター ２１，２２ 直流交流変換手段 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】 単相３線式配電線に連系される系統連系
インバーターであって、 直流入力端子が並列接続され、かつ交流出力端子が直列
に接続されている一対の直流交流変換手段と、前記一対
の直流交流変換手段を同時に制御する制御手段を備えた
ことを特徴とする系統連系インバーター。 - 【請求項２】 前記制御手段が相電圧の差を小さくする
ように前記直流交流変換手段対を制御することを特徴と
する請求項１記載の系統連系インバーター。 - 【請求項３】 前記直流交流変換手段がそれぞれ絶縁変
圧器を有してなることを特徴とする請求項１または２記
載の系統連系インバーター。
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 true JPH06133556A (ja) | 1994-05-13 |
| JP2882952B2 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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