(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統電源と同期したパルス信号を出力する同期信号部と、内部発振器からのクロック信号により前記パルス信号の周波数を計測し出力電力の位相制御のためのサンプリング角度を設定する系統周波数検出部、前記内部発振器からのクロック信号毎のサンプリング角度を累積する出力位相作成部、該出力位相作成部で作成された位相と前記パルス信号の位相を比較し出力位相の補正を行う位相補正部、該位相補正部から出力される位相角度からＳＩＮ変換とＰＷＭ変調を行い電力変換部へのゲート信号を作成するゲート信号部から成る制御部とを備え、直流電源の直流電力を系統電源の電圧及び周波数に合わせた交流電力に変換して電力系統へ連系する電力変換装置において、前記位相補正部は前記出力位相作成部で作成された位相と前記パルス信号の位相を比較して位相差の大きさによって位相補正係数を補正し、位相差が大きい場合は位相補正係数を小さな値にセットして出力位相をパルス信号の位相にゆっくりと合わせ、位相差が小さい場合は位相補正係数を大きな値にセットして出力位相をパルス信号の位相に速やかに合わせるように制御することを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池や蓄電池等の直流電源の直流電力を系統電源の電圧及び周波数に合わせた交流電力に変換して電力系統へ連系する電力変換装置に関し、特に出力電力の位相と系統電力の位相とを同期させるための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図３に示すように太陽電池や蓄電池等の直流電源１１の直流電力を系統電源１２の電圧及び周波数に合わせた交流電力に変換して電力系統へ連系する電力変換装置は、系統電源１２と同期したパルス信号を出力する同期信号部１３と、同期信号部１３の信号を基に制御信号を出力する制御部１４と、制御部１４の制御信号を受けて直流電力を交流電力に変換する電力変換部１５とから成っている。同期信号部１３は系統電源１２の位相がπ（１８０゜）のときにＨレベル→Ｌレベル、０（０゜又は３６０゜）のときにＬレベル→Ｈレベルとなるパルス信号を作成して制御部１４に出力し、制御部１４は、系統周波数検出部１４ａにより内部発振器１４ｂからのクロック信号によりパルス信号の周波数を計測して出力電力の位相制御のためのサンプリング角度を設定し、出力位相作成部１４ｃにより内部発振器１４ｂからのクロック信号毎のサンプリング角度を累積し、位相補正部１４ｄにより出力位相作成部１４ｃで作成された位相とパルス信号の位相を比較して出力位相がパルス信号の位相と同じになるように出力位相の補正を行い、ゲート信号部１４ｅにより位相補正部１４ｄから出力される位相角度からＳＩＮ変換とＰＷＭ変調を行い電力変換部１５へのゲート信号を作成し、制御信号であるゲート信号により電力変換部１５を作動させて直流電力を交流電力に変換して電力系統へ連系していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電力変換装置の運転開始直後や系統電源の停電復帰直後は系統電源の位相と、電力変換部の出力電力の位相が大きくずれており、従来技術ではこの位相のずれを一気に補正するので出力電力波形に歪みが生じ、負荷機器に悪影響を及ぼすという問題があった。この問題を解決するためには位相のずれをゆっくりと補正すればよいが、１回の位相補正幅を少なくすると同期するまでに時間がかかってしまうという問題があった。また、内部発振器からのクロック信号により決まる電力変換部の出力電力の周波数と系統電源の周波数の僅かなずれにより、いつまでも同期がとれない場合があった。
【０００４】
そこで上記問題点に鑑み、本発明の目的は、電力変換部からの出力電力波形に歪みが生じず、負荷機器へ悪影響を及ぼすことがない電力変換装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、系統電源と同期したパルス信号を出力する同期信号部と、内部発振器からのクロック信号によりパルス信号の周波数を計測し出力電力の位相制御のためのサンプリング角度を設定する系統周波数検出部、内部発振器からのクロック信号毎のサンプリング角度を累積する出力位相作成部、該出力位相作成部で作成された位相とパルス信号の位相を比較し出力位相の補正を行う位相補正部、該位相補正部から出力される位相角度からＳＩＮ変換とＰＷＭ変調を行い電力変換部へのゲート信号を作成するゲート信号部から成る制御部とを備え、直流電源の直流電力を系統電源の電圧及び周波数に合わせた交流電力に変換して電力系統へ連系する電力変換装置において、位相補正部は出力位相作成部で作成された位相とパルス信号の位相を比較して位相差の大きさによって位相補正係数を補正し、位相差が大きい場合は位相補正係数を小さな値にセットして出力位相をパルス信号の位相にゆっくりと合わせ、位相差が小さい場合は位相補正係数を大きな値にセットして出力位相をパルス信号の位相に速やかに合わせるように制御することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
制御部の位相補正部は出力位相作成部で作成された位相と系統電源と同期したパルス信号の位相を比較して位相差の大きさによって位相補正係数を補正し、位相差が大きい場合は位相補正係数を小さな値にセットして出力位相をパルス信号の位相にゆっくりと合わせ、位相差が小さい場合は位相補正係数を大きな値にセットして出力位相をパルス信号の位相に速やかに合わせる。
【０００７】
【実施例】
本発明に係る電力変換装置の一実施例を図１及び図２の添付図面に基づいて説明する。
【０００８】
太陽電池や蓄電池等の直流電源１の直流電力を系統電源２の電圧及び周波数に合わせた交流電力に変換して電力系統へ連系する電力変換装置は、系統電源２と同期したパルス信号を出力する同期信号部３と、同期信号部３の信号を基に制御信号を出力する制御部４と、制御部４の制御信号を受けて直流電力を交流電力に変換する電力変換部５とから成っている。
【０００９】
同期信号部３は系統電源２の位相（θ０）がπ（１８０゜）のときにＨレベル→Ｌレベル、位相（θ０）が０（０゜又は３６０゜）のときＬレベル→Ｈレベルとなるパルス信号を作成して制御部４の系統周波数検出部４ａと位相補正部４ｄに出力する。
【００１０】
制御部４は、系統周波数検出部４ａにより内部発振器４ｂの周波数ｆｃのクロック信号によりパルス信号の１周期のカウント数を計測して系統電源２の周波数（ｆｓ）を算出する。
【数１】
0004093453.tif 000002
尚、クロック信号の周波数（ｆｃ）は系統電源２の周波数（ｆｓ）よりも数倍から数百倍高い周波数で、実用に耐えられる範囲内で高い方が良い。
【００１１】
また、系統電源２の周波数（ｆｓ）に対して、内部発振器４ｂの周波数（ｆｃ）のクロック信号毎のサンプリング角度（ｄωｔ）を算出する。
【数２】
0004093453.tif 000003
【００１２】
そして出力位相作成部４ｃによりクロック信号が発生する毎にサンプリング角度（ｄωｔ）を累積し、電力変換部５の出力位相角度（θｎ）を更新する。
【数３】
0004093453.tif 000004
【００１３】
位相補正部４ｄは系統電源２の位相角度が（θ０）＝π（１８０゜）の時、図２の電力変換装置の出力（Ａ）に示すように（θｎ）が０≦（θｎ）＜πの場合は、
【数４】
0004093453.tif 000005
また、図２の電力変換装置の出力（Ｂ）に示すように（θｎ）がπ≦（θｎ）＜２πの場合は、
【数５】
0004093453.tif 000006
により、出力位相角度（θｎ）を補正する。
【００１４】
尚、Ｋは位相補正係数で、π−（θｎ）又は（θｎ）−πにより算出される角度のずれの大きさに応じて設定され、角度のずれが２０゜以上の場合はＫ＝５％、角度のずれが２０゜未満１５゜以上の場合はＫ＝１０％、角度のずれが１５゜未満１０゜以上の場合はＫ＝２０％、角度のずれが１０゜未満の場合はＫ＝３０％と設定される。
【００１５】
これにより位相差が大きい場合は位相補正係数が小さな値にセットされ、出力位相がパルス信号の位相にゆっくりと合わされる。また、位相差が小さい場合は位相補正係数が大きな値にセットされ、出力位相がパルス信号の位相に速やかに合わされる。
【００１６】
この計算に基づいてゲート信号部４ｅにより出力位相角度（θｎ）をＳＩＮ変換し、その値をＰＷＭ変調し、電力変換部５へゲート信号として出力する。
【００１７】
電力変換部５はゲート信号により作動し、ローパスフィルタ５ａを通して直流電力を交流電力に変換し系統へ連系する。
【００１８】
尚、位相補正係数の設定値は状況に応じて適宜変更すると良い。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように系統電源と同期したパルス信号を出力する同期信号部と、内部発振器からのクロック信号によりパルス信号の周波数を計測し出力電力の位相制御のためのサンプリング角度を設定する系統周波数検出部、内部発振器からのクロック信号毎のサンプリング角度を累積する出力位相作成部、該出力位相作成部で作成された位相とパルス信号の位相を比較し出力位相の補正を行う位相補正部、該位相補正部から出力される位相角度からＳＩＮ変換とＰＷＭ変調を行い電力変換部へのゲート信号を作成するゲート信号部から成る制御部とを備え、直流電源の直流電力を系統電源の電圧及び周波数に合わせた交流電力に変換して電力系統へ連系する電力変換装置において、位相補正部は出力位相作成部で作成された位相とパルス信号の位相を比較して位相差の大きさによって位相補正係数を補正し、位相差が大きい場合は位相補正係数を小さな値にセットして出力位相をパルス信号の位相にゆっくりと合わせ、位相差が小さい場合は位相補正係数を大きな値にセットして出力位相をパルス信号の位相に速やかに合わせるように制御することにより、電力変換部からの出力電力波形に歪みが生じず、負荷機器へ悪影響を及ぼすことがないという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電力変換装置のブロック図である。
【図２】系統電源の波形図と同期信号部のパルス信号の波形図と内部発振器のクロック信号の波形図と電力変換装置の出力波形図である。
【図３】従来の電力変換装置のブロック図である。
【符号の説明】
１    直流電源
２    系統電源
３    同期信号部
４    制御部
４ａ  系統周波数検出部
４ｂ  内部発振器
４ｃ  出力位相作成部
４ｄ  位相補正部
４ｅ  ゲート信号部
５    電力変換部
【図１】
0004093453.tif 000007
【図２】
0004093453.tif 000008
【図３】
0004093453.tif 000009