(57)【要約】【課題】  電力供給中において、電源システムの各インバータ装置を制御するマスターインバータ装置が故障すると、系統電源に安定した電力供給ができなくなる。【解決手段】  直流電源に複数台のインバータ装置を並列接続し、ｎ周期のマスターインバータ装置は出力電力値に応じた次周期起動台数を決定し、全てのインバータ装置の中から積算電力値等の小さい順に次周期起動候補インバータとして選択し、起動候補の中からランダムに次周期マスターインバータ候補を選択するインバータ装置の運転方法において、次周期起動候補インバータに対してランダムにマスターインバータ順位を付与し最小のものを次周期マスターインバータ候補として選択し、（ｎ＋１）周期のマスターインバータ装置が故障したとき起動中のインバータ装置でマスターインバータ順位が最小のものをマスターインバータ装置に転身することを特徴とするインバータ装置の運転方法である。【選択図】図１
2006204023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源に複数台のインバータ装置を並列接続し、予め定めた周期ごとに前記複数台のインバータ装置の中から前記直流電源の出力電力値に応じた台数を起動するインバータ装置の運転方法であって、第ｎ周期のマスターインバータ装置は前記出力電力値に応じた次周期起動台数を決定し、すべてのインバータ装置の中から各インバータ装置の積算電力値、積算起動回数及び積算起動時間の少なくとも１つ以上の組合値が小さい順に前記次周期起動台数分だけ次周期起動候補インバータとして選択し、前記次周期起動候補インバータの中からランダムに次周期マスターインバータ候補を選択し、第（ｎ＋１）周期の開始時に、前記第ｎ周期のマスターインバータ装置は前記次周期起動候補インバータを起動した後に前記次期マスターインバータ候補にマスタ機能を移管し、以後前記動作を繰り返すインバータ装置の運転方法において、前記次周期マスターインバータ候補の選択に際して前記第ｎ周期のマスターインバータ装置は前記次周期起動候補インバータに対してランダムにマスターインバータ順位を付与し前記マスターインバータ順位が最小のものを次周期マスターインバータ候補として選択し、第（ｎ＋１）周期のマスターインバータ装置が故障したときは起動中のインバータ装置の中で前記マスターインバータ順位が最小のものがマスターインバータ装置に転身することを特徴とするインバータ装置の運転方法。
【請求項２】
前記第ｎ周期のマスターインバータ装置から次周期マスターインバータ候補へマスタ機能を移管する際に前記２台のマスターインバータ装置が瞬間的に並立する期間中に、系統電源に過電圧又は過電流の異常が発生すると、前記両マスターインバータ装置の内の一方又は両方は起動中のすべてのインバータ装置からの出力電力の供給を停止し、続いて前記系統電源の異常が解除されると、所定の規則に基づいて前記両マスターインバータ装置から１台のマスターインバータ装置が決定され、前記決定されたマスターインバータ装置は前記停止したインバータ装置からの出力電力の供給を開始させることを特徴とする請求項１記載のインバータ装置の運転方法。
【請求項３】
前記所定の規則によって決定されるマスターインバータ装置は、前記第ｎ周期に選択された次周期マスターインバータ候補であることを特徴とする請求項２記載のインバータ装置の運転方法。
【請求項４】
前記所定の規則によって決定されるマスターインバータ装置は、前記第ｎ周期に選択された次周期起動候補インバータが固有する通信アドレス順位の最小であることを特徴とする請求項２記載のインバータ装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池等の直流電源からの直流出力を複数のインバータ装置で交流出力に変換して系統電源に供給する電源システムに係り、マスターインバータ装置に故障等の不具合が発生した場合に、マスターインバータ装置を切り換える技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は、従来技術の電源システムのブロック図である。同図において、電源システムは、太陽電池からなる直流電源ＤＣと、上記直流電源ＤＣに並列接続されて直流出力をインバータで交流出力に変換して出力する第１インバータ装置ＰＳ１乃至第ｎインバータ装置ＰＳｎと、上記直流電源ＤＣからの出力電力値を検出する電力検出部ＤＳと、上記直流電源ＤＣに接続された上記各インバータ装置を開閉する開閉器ＳＷ１乃至開閉器ＳＷｎとから形成されている。
【０００３】
図５において、第１インバータ装置ＰＳ１は、第１インバータ制御回路ＣＷ１と第１インバータ回路ＰＣ１とで形成され、第２インバータ装置ＰＳ２は、第２インバータ制御回路ＣＷ２と第２インバータ回路ＰＣ２で形成され、第ｎインバータ装置ＰＳｎは、第ｎインバータ制御回路ＣＷｎと第ｎインバータ回路ＰＣｎとで形成されている。
【０００４】
電源システムにおいて、所定の規則に基づいて（例えば、積算電力値の小さいインバータ装置）第１インバータ装置ＰＳ１をマスターインバータ装置とし、第２インバータ装置ＰＳ２乃至第ｎインバータ装置ＰＳｎをスレーブインバータ装置とする。続いて、マスターインバータ装置である第１インバータ装置ＰＳ１の第１インバータ制御回路ＣＷ１は、上記直流電源ＤＣからの予め定めた周期ごとの出力電力値に応じたインバータ装置の起動台数を決定し、すべてのスレーブインバータ装置の中から各スレーブインバータ装置の積算電力値の少ない順に上記次周期起動台数分だけ次周期起動候補スレーブインバータを選択する。
【０００５】
続いて、選択された各スレーブインバータ装置のインバータ制御回路は、上記選択に応じてインバータ回路の起動と開閉器の閉路とを行なう。
【０００６】
次に、図６に示す、マスターインバータ装置の切り換えタイミング図を用いて、マスターインバータ装置の切り換え動作を説明する。図６に示す時刻ｔ＝ｔ１において、マスターインバータ装置は、直流電源ＤＣからの出力電力値を検出して予め定めた基準電力値以上になると日射開始と判断し、上記直流電源ＤＣからの周期ごとの出力電力値に応じてインバータ装置の起動台数を決定し、すべてのスレーブインバータ装置の中から各スレーブインバータ装置の積算電力値の少ない順に上記次周期起動台数分だけ次周期起動候補スレーブインバータを起動する。次に、時刻ｔ＝ｔ２において、直流電源ＤＣからの出力電力値を検出して基準電力値以下になると日射終了と判断し、マスターインバータ装置は、選択した各スレーブインバータ装置の起動を停止すると共に上記すべてのスレーブインバータ装置の中で積算電力値の最小のものを次期マスターインバータ装置として選択する。
【０００７】
時刻ｔ＝ｔ３において、上記ｔ２の時刻に選択された次期マスターインバータ装置によって、直流電源ＤＣからの出力電力値を検出して基準電力値以上になると再度日射開始と判断し、上記次期マスターインバータ装置は、直流電源ＤＣからの周期ごとの出力電力値に応じてインバータ装置の起動台数を決定し、すべてのスレーブインバータ装置の中から各スレーブインバータ装置の積算電力値の少ない順に上記次周期起動台数分だけ次周期起動候補スレーブインバータを起動する。次に、時刻ｔ＝ｔ４において、直流電源ＤＣからの出力電力値を検出して基準電力値以下になると日射終了と判断し、マスターインバータ装置は、選択した各スレーブインバータ装置の起動を停止すると共に上記すべてのスレーブインバータ装置の中で積算電力値の最小のものを次期マスターインバータ装置として選択する。以後は、上記と同一処理を繰り返す。
【０００８】
上述において、図６に示す昼間の期間に系統電源に過電圧又は過電流の異常が発生すると、マスターインバータ装置は、図５に示す第１開閉器ＳＷ１乃至第ｎ開閉器ＳＷｎを開路し、起動中のすべてのインバータ装置からの出力電力の供給を停止する。続いて上記系統電源の異常が解除されると、すべてのインバータ装置は自己診断し、データ通信手段により自己診断結果を交換し、正常なインバータ装置のうち固有する通信アドレス順位の最小（例えば、１番）をマスターインバータ装置として決定する。
【０００９】
また、特許文献１には、上述した１日単位でマスターインバータ装置が切り換えられる技術が開示されている。
【００１０】
さらに、特許文献２では、系統電源等に異常に応じて、各インバータ装置が自己診断し、正常なインバータ装置のうち、固有する通信アドレスに基づいてマスターインバータ装置を決定する技術が開示されている。
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−３０５６３３号公報
【特許文献２】特開２００４−１７３３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
太陽電池等の直流電源からの直流出力を複数のインバータ装置で交流出力に変換して系統電源に電力を供給する電源システムにおいて、予め定めた周期ごとの出力電力値に応じてインバータ装置の起動台数を決定するマスターインバータ装置が故障すると、次期マスターインバータ候補にマスタ機能が移管できなくり、上記周期ごとの出力電力値に応じてインバータ装置の起動台数が決定できず、系統電源に安定した電力供給ができなくなる。
【００１３】
また、系統電源に過電圧又は過電流の異常が発生すると、起動中のすべてのインバータ装置からの出力電力の供給を停止、上記系統電源の異常が解除されると、各インバータ装置は自己診断し、データ通信手段により自己診断結果を交換し、正常なインバータ装置のうち、固有する通信アドレス順位の最小をマスターインバータ装置とする。しかし、上記固有の通信アドレスでマスターインバータ装置を選択すると、上記系統電源の異常解除後に同一のインバータ装置がマスターインバータ装置として選択されるために、他のインバータ装置との間に起動時間等の均一化がはかれない。そこで、本発明は、上述した課題を解決することができるインバータ装置の運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決するために、第１の発明は、直流電源に複数台のインバータ装置を並列接続し、予め定めた周期ごとに前記複数台のインバータ装置の中から前記直流電源の出力電力値に応じた台数を起動するインバータ装置の運転方法であって、第ｎ周期のマスターインバータ装置は前記出力電力値に応じた次周期起動台数を決定し、すべてのインバータ装置の中から各インバータ装置の積算電力値、積算起動回数及び積算起動時間の少なくとも１つ以上の組合値が小さい順に前記次周期起動台数分だけ次周期起動候補インバータとして選択し、前記次周期起動候補インバータの中からランダムに次周期マスターインバータ候補を選択し、第（ｎ＋１）周期の開始時に、前記第ｎ周期のマスターインバータ装置は前記次周期起動候補インバータを起動した後に前記次期マスターインバータ候補にマスタ機能を移管し、以後前記動作を繰り返すインバータ装置の運転方法において、前記次周期マスターインバータ候補の選択に際して前記第ｎ周期のマスターインバータ装置は前記次周期起動候補インバータに対してランダムにマスターインバータ順位を付与し前記マスターインバータ順位が最小のものを次周期マスターインバータ候補として選択し、  第（ｎ＋１）周期のマスターインバータ装置が故障したときは起動中のインバータ装置の中で前記マスターインバータ順位が最小のものがマスターインバータ装置に転身することを特徴とするインバータ装置の運転方法である。
【００１５】
第２の発明は、前記第ｎ周期のマスターインバータ装置から次周期マスターインバータ候補へマスタ機能を移管する際に前記２台のマスターインバータ装置が瞬間的に並立する期間中に、系統電源に過電圧又は過電流の異常が発生すると、前記両マスターインバータ装置の内の一方又は両方は起動中のすべてのインバータ装置からの出力電力の供給を停止し、続いて前記系統電源の異常が解除されると、所定の規則に基づいて前記両マスターインバータ装置から１台のマスターインバータ装置が決定され、前記決定されたマスターインバータ装置は前記停止したインバータ装置からの出力電力の供給を開始させることを特徴とする請求項１記載のインバータ装置の運転方法である。
【００１６】
第３の発明は、前記所定の規則によって決定されるマスターインバータ装置は、前記第ｎ周期に選択された次周期マスターインバータ候補であることを特徴とする請求項２記載のインバータ装置の運転方法である。
【００１７】
第４の発明は、前記所定の規則によって決定されるマスターインバータ装置は、前記第ｎ周期に選択された次周期起動候補インバータが固有する通信アドレス順位の最小であることを特徴とする請求項２記載のインバータ装置の運転方法である。
【発明の効果】
【００１８】
第１の発明によれば、マスターインバータ装置が故障しても、起動中のインバータ装置の中で前記マスターインバータ順位が最小のものがマスターインバータ装置に転身するために、転身したマスターインバータ装置にマスタ機能が移管でき、周期ごとの出力電力値に応じてインバータ装置の起動台数が決定でき、系統電源に安定した電力供給が可能となる。
【００１９】
第２の発明によれば、マスターインバータ装置から次周期マスターインバータ装置へとマスタ機能を移管する際に、系統電源に過電圧及び過電流の異常が発生し、続いて、上記系統電源の異常が解除されたときに、２台のマスターインバータ装置が並立されても、所定の規則に基づいて１台のマスターインバータ装置が決定されるので、２台のマスターインバータ装置の並立が阻止でき、系統電源に安定した電力供給が可能となる。
【００２０】
第３の発明によれば、マスターインバータ装置が異常発生前に決定された次期マスターインバータ装置を選択するために、マスターインバータ装置と他のインバータ装置との間に起動時間等の均一化が可能となる。
【００２１】
第４の発明によれば、マスターインバータ装置が異常発生前に決定された次周期起動候補インバータが固有する通信アドレス順位の最小を次期マスターインバータ装置として選択するために、マスターインバータ装置と他のインバータ装置との間に起動時間等の均一化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態の電源システムのブロック図である。同図において、図５に示す、従来技術の電源システムのブロック図と同一符号は同一動作を行なうので説明は省略し符号が相違する構成について説明する。
【００２３】
図１において、電源システムは、太陽電池からなる直流電源ＤＣと、上記直流電源ＤＣに並列接続されて直流出力をインバータで交流出力に変換して出力する第１インバータ装置ＰＳ１乃至第ｎインバータ装置ＰＳｎと、上記直流電源ＤＣからの出力電力値を検出する電力検出部ＤＳと、上記直流電源ＤＣに接続された各インバータ装置を開閉する開閉器ＳＷ１乃至開閉器ＳＷｎから形成されている。
【００２４】
第１インバータ装置ＰＳ１は、第１インバータ主制御回路ＣＯ１と第１インバータ回路ＰＣ１とで形成され、第２インバータ装置ＰＳ２は、第２インバータ主制御回路ＣＯ２と第２インバータ回路ＰＣ２とで形成され、第ｎインバータ装置ＰＳｎは、第ｎインバータ主制御回路ＣＯｎと第ｎインバータ回路ＰＣｎとで形成されている。
【００２５】
図１に示す、第１インバータ主制御回路ＣＯ１は、図２に示す出力電力演算回路ＰＡと主制御回路ＭＡと送受信回路ＴＣとで形成され、第２インバータ主制御回路ＣＯ２乃至第ｎインバータ主制御回路ＣＯｎも上記と同一回路で形成されている。
【００２６】
例えば、第１インバータ装置ＰＳ１をマスターインバータ装置とすると、第１インバータ主制御回路ＣＯ１の出力電力演算回路ＰＡは、直流電源ＤＣからの出力電力値を予め定めた周期ごとに算出して起動台数を決定する。次に、主制御回路ＭＡは、すべてのインバータ装置である第１インバータ装置ＰＳ１乃至第ｎインバータ装置ＰＳｎの積算電力値、積算起動回数及び積算起動時間の小さい順に上記次周期起動台数分だけ次周期起動候補であるスレーブインバータ装置を選択し、続いて、上記次周期起動候補である各スレーブインバータ装置の中からランダムに次周期マスターインバータ装置を選択すると共に上記次周期起動候補である各スレーブインバータ装置にランダムにマスターインバータ順位を付与する。マスターインバータ装置の送受信回路ＴＣは、主制御回路ＭＡからの次周期起動候補選択信号を各スレーブインバータ装置に送信すると共に各スレーブインバータ装置から送られてくる次周期起動候補受信信号を受信して、上記主制御回路ＭＡに送信する。
【００２７】
マスターインバータ装置である第１インバータ装置ＰＳ１から次周期起動候補である各スレーブインバータ装置に、次周期起動候補選択信号及び次周期マスターインバータ候補の選択信号が送信され、上記次周期起動候補である各スレーブインバータ装置が起動した後に、例えば、次周期マスターインバータ装置が第２インバータ装置ＰＳ２であると、上記第２インバータ装置ＰＳ２はマスタ機能を移管した受信信号を上記第１インバータ装置ＰＳ１はマスターインバータ装置からスレーブインバータ装置に転身する。
【００２８】
系統電源に電力を供給しているときに、マスターインバータ装置である第１インバータ装置ＰＳ１が故障すると、起動中の各スレーブインバータ装置の中からマスターインバータ順位が最小のものがマスターインバータ装置に転身する。
【００２９】
次に、本発明の動作を、図３に示すフローチャートを参照して説明する。
【００３０】
図３に示すステップ１０において、複数台に並列接続したのインバータ装置のうち、予め定めたインバータ装置をマスターインバータ装置、例えば、第１インバータ装置ＰＳ１をマスターインバータ装置とする。マスターインバータ装置である第１インバータ装置ＰＳ１は、第ｎ周期の出力電力値に応じて次周期起動台数を決定し、すべてのインバータ装置の中から各インバータ装置の積算電力値、積算起動回数及び積算起動時間の少なくとも１つ以上の組合値が小さい順に前記次周期起動台数分だけ次周期起動候補インバータとして選択する。
【００３１】
ステップ２０において、マスターインバータ装置である第１インバータ装置ＰＳ１は、上記第ｎ周期に選択した次周期起動候補である各スレーブインバータ装置の中からランダムに次周期のマスターインバータ装置を選択する（例えば、第２インバータ装置ＰＳ２を次期マスターインバータ装置とする）と共に上記次周期起動候補である各スレーブインバータ装置にランダムにマスターインバータ順位を付与する。
【００３２】
ステップ３０において、第ｎ周期のマスターインバータ装置である第１インバータ装置ＰＳ１から次周期起動候補である各スレーブインバータ装置に、次周期起動候補選択信号及び次周期マスターインバータ候補の選択信号が送信されて起動する。
【００３３】
ステップ４０において、第（ｎ＋１）周期の開始時に、第ｎ周期のマスターインバータ装置である第１インバータ装置ＰＳ１から次周期起動候補である各スレーブインバータ装置に選択信号が送信され、上記各スレーブインバータ装置が起動した後に第２インバータ装置ＰＳ２はマスタ機能を移管し、第１インバータ装置ＰＳ１はマスターインバータ装置からスレーブインバータ装置に転身する。
【００３４】
続いて、第２インバータ装置ＰＳ２は、第（ｎ＋１）周期の出力電力値に応じて第（ｎ＋２）周期のスレーブインバータ装置の起動台数を決定し、すべてのインバータ装置の中から各インバータ装置の積算電力値、積算起動回数及び積算起動時間の少なくとも１つ以上の組合値が小さい順に上記第（ｎ＋２）周期の起動台数分だけ第（ｎ＋２）周期の起動候補インバータとして選択すると共に上記選択した各スレーブインバータ装置にランダムに第（ｎ＋２）周期のマスターインバータ順位を付与する。以後、上述と同一動作を繰り返して、順次マスターインバータ装置を更新していく。
【００３５】
上述に示す図３に示すフローチャートの処理が行なわれている最中に、マスターインバータ装置が故障すると、図４に示すフローチャートの処理を開始する。
【００３６】
図４に示すステップ１００において、選択された各スレーブインバータ装置は、自身のモードがマスターインバータ装置かスレーブインバータ装置かを確認すると共に各スレーブインバータ装置に設定されたマスターインバータ順位を確認する。
【００３７】
ステップ２００において、選択された各スレーブインバータ装置の中でマスターインバータ装置が２台あるかを判別し、ＹＥＳの場合はステップ３００に進み、ＮＯの場合はステップ６００に進む。
【００３８】
ステップ６００において、マスターインバータ装置の有無を判別し、ＹＥＳの場合は、マスターインバータ装置の１台有りと判別して、図３に示すフローチャートの動作に戻る。ＮＯの場合には、マスターインバータ装置が無し（故障）と判別してステップ７００に進む。
【００３９】
ステップ７００において、起動中のスレーブインバータ装置に設定されたにマスターインバータ順位を確認して、最小の順位（例えば、１番）のスレーブインバータ装置を選択し、マスターインバータ装置に転身する。
【００４０】
ステップ８００において、故障したマスターインバータ装置をスレーブインバータ装置に変更する。
【００４１】
上述の処理が終了して、新たにマスターインバータ装置が設定されると、図３に示すフローチャートの動作に戻る。
【００４２】
［実施の形態２］
本発明の実施の形態２は、実施の形態１の図４に示すフローチャートを用いて動作を説明する。
【００４３】
第ｎ周期のマスターインバータ装置か次周期マスターインバータ候補へマスタ機能を移管する際に上記２台のマスターインバータ装置が瞬間的に並立する期間中に、系統電源に過電圧又は過電流の異常が発生すると、上記両マスターインバータ装置の内の一方又は両方は起動中のすべてのインバータ装置からの出力電力の供給を停止し、続いて上記系統電源の異常が解除されると、図４に示すフローチャートの処理を開始する。
【００４４】
図４に示すステップ１００において、選択された各スレーブインバータ装置は、自身のモードがマスターインバータ装置かスレーブインバータ装置かを確認すると共に各スレーブインバータ装置に設定されたマスターインバータ順位を確認する。
【００４５】
ステップ２００において、選択された各スレーブインバータ装置の中でマスターインバータ装置が２台あるかを判別し、ＹＥＳの場合はステップ３００に進み、ＮＯの場合はステップ６００に進む。
【００４６】
ステップ３００において、マスターインバータ装置の数を判別して２台の場合は、ステップ４００に進む。１台の場合は処理を終了し、図３に示すフローチャートの動作に戻る。
【００４７】
ステップ４００において、所定の規則に基づいて、２台あるマスターインバータ装置のうち、１台のマスターインバータ装置を決定される。そして、上記所定の規則によって決定されるマスターインバータ装置とは、上記第ｎ周期に選択された次周期マスターインバータ候補であり、又は、上記第ｎ周期に選択された次周期起動候補インバータが固有する通信アドレス順位の最小のインバータ装置である。
【００４８】
ステップ５００において、選択されなかった残り１台のマスターインバータ装置をスレーブインバータ装置に転身する。
【００４９】
上述の処理が終了して、新たにマスターインバータ装置が設定されると、図３に示すフローチャートの動作に戻る。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態１に係る太陽電池の電源システムのブロック図である。
【図２】図１に示す第１インバータ主制御回路の詳細図である。
【図３】本発明の実施の形態の動作を説明する１／２のフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態の動作を説明する２／２のフローチャートである。
【図５】従来技術の太陽電池の電源システムのブロック図である。
【図６】マスターインバータ装置の切り換えタイミング図である。
【符号の説明】
【００５１】
ＡＣ        交流系統
ＣＯ１      第１インバータ主制御回路
ＣＯ２      第２インバータ主制御回路
ＣＯｎ      第ｎインバータ主制御回路
ＣＷ１      第１インバータ制御回路
ＣＷ２      第２インバータ制御回路
ＣＷｎ      第ｎインバータ制御回路
ＤＣ        直流電源（太陽電池）
ＤＳ        電力検出部
ＭＡ        主制御回路
ＰＡ        出力電力演算回路
ＰＣ１      第１インバータ回路
ＰＣ２      第２インバータ回路
ＰＣｎ      第ｎインバータ回路
ＰＳ１      第１インバータ装置
ＰＳ２      第２インバータ装置
ＰＳｎ      第ｎインバータ装置
ＳＷ１      第１開閉器
ＳＷ２      第２開閉器
ＳＷ３      第３開閉器
ＳＷ４      第４開閉器
ＳＷｎ−１  第ｎ−１開閉器
ＳＷｎ      第ｎ開閉器
ＴＣ        送受信回路
【図１】
2006204023.tif 000003
【図２】
2006204023.tif 000004
【図３】
2006204023.tif 000005
【図４】
2006204023.tif 000006
【図５】
2006204023.tif 000007
【図６】
2006204023.tif 000008