(57)【要約】【課題】系統連系スイッチとして機械式または自己消弧できない半導体スイッチを用いた場合でも、事故発生時の負荷電圧低下を防止し、変換器の過電流を防止する。【解決手段】機械式または自己消弧できない半導体スイッチ３に対し、並列に転流回路１５を設けるとともに、直列に限流リアクトル１６を接続することにより、確実な事故電流遮断と負荷電圧維持を可能とする。また、負荷力率が悪いときに負荷電圧を低下させないよう、負荷電流を検出器２１で検出して電流基準発生回路７に入力することで、変換器制御回路８を介して変換器４を制御するようにしている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通常時には機械式または自己消弧能力のない半導体を用いた系統連系スイッチを介して電力系統から負荷に電力を供給し、停電時には前記スイッチを介して負荷に並列に接続された自励式変換装置を介しエネルギー蓄積要素から電力を供給する分散型電源システムにおいて、
前記系統連系スイッチに交流リアクトルを直列に接続することを特徴とする分散型電源システム。
【請求項２】
停電発生時には、前記系統連系スイッチに流れる電流を、前記系統連系スイッチと並列に接続された転流回路により高速遮断することを特徴とする請求項１に記載の分散型電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力系統に対し系統連系スイッチを介して接続した負荷と並列に接続され、電力系統と連系運転を行なう電力変換器と、この電力変換器の直流側に接続された充放電可能な直流電源とからなる分散型電源システムにおいて、特に系統連系スイッチとして機械式または自己消弧能力のない半導体を用いた分散型電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図５に、例えば特許文献１に記載の分散型電源システム例を示す。
同図では、電力系統１に対し、機械式スイッチからなる系統連系スイッチ３を介して負荷２が接続されている。また、負荷２と並列に電力変換器４が接続され、さらに電力変換器４の直流側には充放電可能な直流電源５が接続されている。
電力系統１が正常のときは系統連系スイッチ３は閉成（オン）しており、負荷２に対し電力を供給する。これと同時に、電力変換器４は直流電源５の充電または放電動作を行なう。
【０００３】
電力変換器制御回路８は、変換器電流検出器６で検出される電流値が電流基準発生回路７に設定される電流と一致するように、電力変換器４が出力すべき電圧を決定する。すなわち、電力変換器制御回路８は決定した電圧からＰＷＭ（パルス幅変調）信号を生成し、ゲートドライブ回路９に与えることにより電力変換器４を動作させ、直流電源５を充放電動作させる。なお、この状態を連系運転モ−ドと呼ぶ。
【０００４】
一方、電力系統１に電圧低下や停電等の異常が発生すると、系統連系スイッチ３は開放（オフ）され、負荷２には直流電源５から電力変換器４を通して電力を供給する。このとき、電力変換器制御回路８は負荷電圧検出器１０の検出値が、電圧基準発生回路１１に設定された電圧値と一致するような電圧指令値を発生させ、これを基に生成したＰＷＭ信号をゲートドライブ回路９に与えることにより電力変換器４を動作させ、負荷２に電力を供給する。この状態を、自立運転モ−ドと呼ぶ。
【０００５】
ところで、上記のような電源システムが、連系運転モ−ドにある状態で電力系統１に異常が発生した時点から、系統電圧異常検出器１２が電力系統１の異常を検出し、その検出信号が連系スイッチ制御回路１３に入力されて系統連系スイッチ３がオフし、自立運転モ−ドに移行するまでの時間を切替え時間と言うが、この切替え時間は負荷２に影響を与えない時間範囲内に抑えることが要求される。
【０００６】
【特許文献１】特許第３４０６８３５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上のように、図５に示すものでは機械式や自己消弧能力のない半導体スイッチ（例えばサイリスタ）を系統連系スイッチとして使用した場合でも、上記切替え時間を自己消弧能力のある半導体スイッチを使用した場合と同等にするため、連系スイッチ電流検出器１４によって連系スイッチ３に流れる電流を検出し、その出力を電力変換器制御回路８に入力することにより、連系スイッチ３に流れる電流が速やかに０になるように、電力変換器４の電圧指令値を制御するようにしている。
【０００８】
しかしながら、上述の方法は系統短絡事故が生じた場合に、原理的に負荷電圧が０になることにより、系統連系スイッチの電流を０にするため、図６（ａ）に示すＪＥＣ（電気学会電気規格調査会標準規格）−２４３３で定められた出力電圧過渡変動特性クラス２を満足できず、図６（ｂ）に示すクラス３しか満足できないため（クラス３より２の方が電圧変動幅が小さくなっており、その分だけ電圧変動に敏感な負荷にも適用できることになる。）、適用可能な範囲が限定されるという問題がある。
【０００９】
したがって、この発明の課題は、系統連系スイッチとして過負荷耐量が大きく、安価で導通時の損失も少ない、機械式またはサイリスタなどの自己消弧能力を持たない半導体素子を用いた場合でも、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）等の自己消弧能力を持つ半導体素子を用いた場合に得られる、系統事故発生時の出力電圧過渡変動特性クラス２を満足できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような課題を解決するため、請求項１の発明では、通常時には機械式または自己消弧能力のない半導体を用いた系統連系スイッチを介して電力系統から負荷に電力を供給し、停電時には前記スイッチを介して負荷に並列に接続された自励式変換装置を介しエネルギー蓄積要素から電力を供給する分散型電源システムにおいて、
前記系統連系スイッチに交流リアクトルを直列に接続することを特徴とする。
この請求項１の発明においては、停電発生時には、前記系統連系スイッチに流れる電流を、前記系統連系スイッチと並列に接続された転流回路により高速遮断することができる（請求項２の発明）。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、分散型電源システムにおいて、特に系統連系スイッチとして機械式またはサイリスタなどの自己消弧能力を持たない安価で過負荷耐量の大きい半導体スイッチを使用した場合に、従来例では短絡事故発生時にＪＥＣが定める出力電圧過渡変動がクラス３であったが、この発明によればクラス２にすることが可能となり、より不足電圧耐量の少ない負荷に適用できる。
なお、単に限流リアクトル１６を付加する構成では、電力変換器４が限流リアクトル１６に流れる電流を、速やかに０にするために過大な電圧を出力する必要があるが、このような電圧を電力変換器４が出力すると、出力電圧過渡変動クラス２を満足できないことになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１はこの発明の実施の形態を示す構成図である。図５と同じものについてはその説明を省略し、以下では主として異なる部分について説明する。
まず、主回路構成として図１に示すように、系統連系スイッチ３に転流回路１５を並列接続し、限流リアクトル１６を直列接続する。
【００１３】
転流回路１５の具体例を図２に示す。
図示のように、充電器２０により充電される共振コンデンサ１９と共振リアクトル１８と投入スイッチ１７との直列回路からなり、系統連系スイッチ３がオフするときに投入スイッチ１７をオンすることにより共振電流を発生させ、その電流と既に系統連系スイッチ３に流れていた電流の和が０になるとき、系統連系スイッチ３が切れるようになっている。なお、２２は投入スイッチ制御回路を示す。
【００１４】
図２の動作タイミングを図３に示す。
停電発生により、系統電圧異常検出器１２は停電を検知し、停電検知信号を出力する。これにより、連系スイッチ制御回路１３は、遮断器開指令を系統連系スイッチ３に出力する。また、投入スイッチ制御回路２２は、停電検知信号を受けて転流回路オン指令を出力し、これにより転流動作を開始する。
【００１５】
一方、電力変換器４は従来例と同様に、停電前は連系運転モ−ド、停電後は自立運転モ−ドに切替わるが、切替え時間は特に設けずに、停電検知信号を受信した後は通常の自立運転モ−ドに入る。したがって、系統連系スイッチがオフするまでは等価的に図４（ａ）に示す回路状態となり、また転流回路がオフするまでは図４（ｂ）に示す回路状態となる。このいずれの状態においても、電力変換器４が装置仕様を超過するような過電流状態とならないようにするため、十分な値の限流リアクトル１６を用いるものとする。
【００１６】
なお、系統正常時には、限流リアクトル１６を介して負荷に電力が供給されるため、負荷電圧が低下する。この電圧低下を最小限にするため、従来例では直流電源５の充放電を目的に電流基準発生回路７の電流基準が生成されていたが、ここではさらに負荷電流検出器２１の出力を電流基準発生回路７に入力することにより、力率補償が可能な電流基準を生成し、電力変換器制御回路８に出力できるようにしている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の実施の形態を示すブロック図
【図２】図１の転流回路の具体例を示すブロック図
【図３】図１の動作説明図
【図４】転流回路が投入され、オフするまでを示す等価回路図
【図５】従来例を示すブロック図
【図６】出力電圧過渡変動特性クラス２，３を示す特性図
【符号の説明】
【００１８】
１…電力系統、２…負荷、３…系統連系スイッチ、４…電力変換器、５…直流電源、６…変換器電流検出器、７…電流基準値発生回路、８…変換器制御回路、９…ゲートドライブ回路、１０…負荷電圧検出器、１１…電圧指令値発生回路、１２…系統電圧異常検出器、１３…連系スイッチ制御回路、１４…連系スイッチ電流検出器、１５…転流回路、１６…限流リアクトル、１７…投入スイッチ、１８…共振リアクトル、１９…共振コンデンサ、２０…コンデンサ充電回路、２１…負荷電流検出器、２２…投入スイッチ制御回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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