(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
参照波形を基に直流電源から交流電源を作成して系統に出力するインバータ手段と、前記インバータ手段の出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記出力電圧のゼロボルト位置を示すゼロボルト位置信号を作成して出力するＺＶＰ作成手段と、前記インバータ手段の出力電流を検出する電流検出手段と、前記出力電流のゼロアンペア位置を示すゼロアンペア位置信号を作成して出力するＺＣＰ作成手段と、直前時点のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差と現時点のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差とを比較し、位相差の変化が所定範囲を超えた場合に変動超過信号を出力する比較手段と、前記変動超過信号に対応して前記参照波形の位相を前または後ろのいずれかにずらして出力する遅延手段と、前記電圧検出手段が検出した出力電圧における高周波成分および高調波成分を除去して前記ＺＶＰ作成手段に出力する電圧バンドパスフィルタと、前記電流検出手段が検出した出力電圧における高周波成分および高調波成分を除去して前記ＺＣＰ作成手段に出力する電流バンドパスフィルタと、前記インバータ手段の出力電圧および出力電流の周波数が変動したとき、前記周波数変動に伴う前記電圧バンドパスフィルタの出力の位相変化を補正する電圧フィルタ補正手段と、前記周波数変動に伴う前記電流バンドパスフィルタの出力の位相変化を補正する電流フィルタ補正手段とを備えた系統連系インバータ。
【請求項２】
参照波形を基に直流電源から交流電源を作成して系統に出力するインバータ手段と、前記インバータ手段の出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記出力電圧のゼロボルト位置を示すゼロボルト位置信号を作成して出力するＺＶＰ作成手段と、前記インバータ手段の出力電流を検出する電流検出手段と、前記出力電流のゼロアンペア位置を示すゼロアンペア位置信号を作成して出力するＺＣＰ作成手段と、直前時点のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差と現時点のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差とを比較し、位相差の変化が所定範囲を超えた場合に変動超過信号を出力する比較手段と、前記変動超過信号に対応して前記参照波形の位相を前または後ろのいずれかにずらして出力する遅延手段と、前記電圧検出手段が検出した出力電圧における高周波成分および高調波成分を除去して前記ＺＶＰ作成手段に出力する電圧バンドパスフィルタと、前記電流検出手段が検出した出力電圧における高周波成分および高調波成分を除去して前記ＺＣＰ作成手段に出力する電流バンドパスフィルタと、５０Ｈｚ用の５０Ｈｚ電圧バンドパスフィルタおよび５０Ｈｚ電流バンドパスフィルタと、６０Ｈｚ用の６０Ｈｚ電圧バンドパスフィルタおよび６０Ｈｚ電流バンドパスフィルタと、系統の周波数に対応して５０Ｈｚ用と６０Ｈｚ用とを切り換える切り換え手段とを備えた系統連系インバータ。
【請求項３】
参照波形を基に直流電源から交流電源を作成して系統に出力するインバータ手段と、前記インバータ手段の出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記出力電圧のゼロボルト位置を示すゼロボルト位置信号を作成して出力するＺＶＰ作成手段と、前記インバータ手段の出力電流を検出する電流検出手段と、前記出力電流のゼロアンペア位置を示すゼロアンペア位置信号を作成して出力するＺＣＰ作成手段と、直前時点のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差と現時点のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差とを比較し、位相差の変化が所定範囲を超えた場合に変動超過信号を出力する比較手段と、前記変動超過信号に対応して前記参照波形の位相を前または後ろのいずれかにずらして出力する遅延手段と、前記遅延手段が前記参照波形の位相をずらして出力したとき、ゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号との位相差の変化が所定範囲を超えたときに再度、前記変動超過信号を前記遅延手段に出力するカウンタ手段を備えた系統連系インバータ。
【請求項４】
参照波形を基に直流電源から交流電源を作成して系統に出力するインバータ手段と、前記インバータ手段の出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記出力電圧のゼロボルト位置を示すゼロボルト位置信号を作成して出力するＺＶＰ作成手段と、前記インバータ手段の出力電流を検出する電流検出手段と、前記出力電流のゼロアンペア位置を示すゼロアンペア位置信号を作成して出力するＺＣＰ作成手段と、直前時点のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差と現時点のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差とを比較し、位相差の変化が所定範囲を超えた場合に変動超過信号を出力する比較手段と、前記変動超過信号に対応して前記参照波形の位相を前または後ろのいずれかにずらして出力する遅延手段と、前記比較手段が検出した位相差の変化が、周波数低下方向か周波数上昇方向かに対応して、前記遅延手段により前記参照波形の位相を前進させるか後退させるかを決める正負決定手段を備えた系統連系インバータ。
【請求項５】
参照波形を基に直流電源から交流電源を作成して系統に出力するインバータ手段と、前記インバータ手段の出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記出力電圧のゼロボルト位置を示すゼロボルト位置信号を作成して出力するＺＶＰ作成手段と、前記インバータ手段の出力電流を検出する電流検出手段と、前記出力電流のゼロアンペア位置を示すゼロアンペア位置信号を作成して出力するＺＣＰ作成手段と、直前時点のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差と現時点のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差とを比較し、位相差の変化が所定範囲を超えた場合に変動超過信号を出力する比較手段と、前記変動超過信号に対応して前記参照波形の位相を前または後ろのいずれかにずらして出力する遅延手段と、前記比較手段が最初にゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号との位相差の変化の大きさを判別する所定範囲と、その所定範囲を超えて前記遅延手段が前記参照波形の位相をずらして出力したときの位相差の変化の大きさを判別する所定範囲とをそれぞれ個別に設定できるようにした系統連系インバータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流電源を系統に適合した仕様に変換し、前記系統に電力を供給する系統連系インバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来の系統連系インバータについて図面を参照しながら説明する。図１０は従来の系統連系インバータの一例の構成を示すブロック図である。図１０において、系統連系インバータ１は、直流電源２を、電圧１００Ｖ、周波数６０Ｈｚなど系統３の電源仕様に適合するように変換し、系統３に電力を供給する。４は系統３に接続される負荷、５は系統３と系統連系インバータ１とを分離する開閉器である。系統連系インバータ１は、インバータ手段６と参照波形生成手段７と電圧検出手段８とＺＶＰ作成手段９とから構成される。インバータ手段６は、参照波形生成手段７から出力される参照波形に基づいて出力電流の波形を形成し、系統３に電力を供給する。
【０００３】
電圧検出手段８は、トランスなどによりインバータ手段６の出力、すなわち系統連系インバータ１の出力の電圧波形を取り込み、ＺＶＰ作成手段９は、前記電圧波形に基づいてゼロボルト位置ごとにパルスを出力するゼロボルト位置信号を作成し、参照波形生成手段７に伝達する。参照波形生成手段７は、前記ゼロボルト位置信号が与えるゼロボルト位置を出力電流のゼロアンペア位置として参照波形を生成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の系統連系インバータ１では、開閉器５が開放したり、系統３に至る線路が断線するなどにより、系統連系インバータ１と系統３とが分断したとき、系統連系インバータ１から電力を供給し続けると負荷４の両端に電圧が発生し続け、停電状態にあると誤認識した電気作業者などが触れて感電事故が発生する可能性があると言う問題があった。
【０００５】
本発明は上記の課題を解決するもので、系統から分断した場合、その分断状態を的確に検出して出力を停止できる安全な系統連系インバータを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係わる本発明は、参照波形を基に直流電源から交流電源を作成して系統に出力するインバータ手段と、前記インバータ手段の出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記出力電圧のゼロボルト位置を示すゼロボルト位置信号を作成して出力するＺＶＰ作成手段と、前記インバータ手段の出力電流を検出する電流検出手段と、前記出力電流のゼロアンペア位置を示すゼロアンペア位置信号を作成して出力するＺＣＰ作成手段と、直前時点のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差と現時点のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差とを比較し、位相差の変化が所定範囲を超えた場合に変動超過信号を出力する比較手段と、前記変動超過信号に対応して前記参照波形の位相を前または後ろのいずれかにずらして出力する遅延手段と、前記電圧検出手段が検出した出力電圧における高周波成分および高調波成分を除去して前記ＺＶＰ作成手段に出力する電圧バンドパスフィルタと、前記電流検出手段が検出した出力電圧における高周波成分および高調波成分を除去して前記ＺＣＰ作成手段に出力する電流バンドパスフィルタと、前記インバータ手段の出力電圧および出力電流の周波数が変動したとき、前記周波数変動に伴う前記電圧バンドパスフィルタの出力の位相変化を補正する電圧フィルタ補正手段と、前記周波数変動に伴う前記電流バンドパスフィルタの出力の位相変化を補正する電流フィルタ補正手段とを備えた系統連系インバータである。
【０００７】
これにより、出力電圧の僅かな周波数変化に対して、前後の時点の電圧電流の位相差の比較で分断を精度よく検出し、安全な系統連系インバータを実現することができる。また、高周波ノイズおよび高調波ノイズの影響を除去したゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号とを得ることができ、分断について精度よく判断することができる。また、電圧バンドパスフィルタと電流バンドパスフィルタの周波数変化に伴う位相変化の影響を除去し、精度のよいゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号とを得ることができ、分断時においてインバータ手段の周波数に変化があっても精度よく判断することができる。
【００１４】
請求項２に係わる本発明は、参照波形を基に直流電源から交流電源を作成して系統に出力するインバータ手段と、前記インバータ手段の出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記出力電圧のゼロボルト位置を示すゼロボルト位置信号を作成して出力するＺＶＰ作成手段と、前記インバータ手段の出力電流を検出する電流検出手段と、前記出力電流のゼロアンペア位置を示すゼロアンペア位置信号を作成して出力するＺＣＰ作成手段と、直前時点のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差と現時点のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差とを比較し、位相差の変化が所定範囲を超えた場合に変動超過信号を出力する比較手段と、前記変動超過信号に対応して前記参照波形の位相を前または後ろのいずれかにずらして出力する遅延手段と、前記電圧検出手段が検出した出力電圧における高周波成分および高調波成分を除去して前記ＺＶＰ作成手段に出力する電圧バンドパスフィルタと、前記電流検出手段が検出した出力電圧における高周波成分および高調波成分を除去して前記ＺＣＰ作成手段に出力する電流バンドパスフィルタと、５０Ｈｚ用の５０Ｈｚ電圧バンドパスフィルタおよび５０Ｈｚ電流バンドパスフィルタと、６０Ｈｚ用の６０Ｈｚ電圧バンドパスフィルタおよび６０Ｈｚ電流バンドパスフィルタと、系統の周波数に対応して５０Ｈｚ用と６０Ｈｚ用とを切り換える切り換え手段とを備えた系統連系インバータである。
【００１５】
これにより、出力電圧の僅かな周波数変化に対して、前後の時点の電圧電流の位相差の比較で分断を精度よく検出し、安全な系統連系インバータを実現することができる。また、高周波ノイズおよび高調波ノイズの影響を除去したゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号とを得ることができ、分断について精度よく判断することができる。また、系統の基本の周波数が違っても切り換えて運用することができる。
【００１６】
請求項３に係わる本発明は、参照波形を基に直流電源から交流電源を作成して系統に出力するインバータ手段と、前記インバータ手段の出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記出力電圧のゼロボルト位置を示すゼロボルト位置信号を作成して出力するＺＶＰ作成手段と、前記インバータ手段の出力電流を検出する電流検出手段と、前記出力電流のゼロアンペア位置を示すゼロアンペア位置信号を作成して出力するＺＣＰ作成手段と、直前時点のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差と現時点のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差とを比較し、位相差の変化が所定範囲を超えた場合に変動超過信号を出力する比較手段と、前記変動超過信号に対応して前記参照波形の位相を前または後ろのいずれかにずらして出力する遅延手段と、前記遅延手段が前記参照波形の位相をずらして出力したとき、ゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号との位相差の変化が所定範囲を超えたときに再度、前記変動超過信号を前記遅延手段に出力するカウンタ手段を備えた系統連系インバータである。
【００１７】
これにより、出力電圧の僅かな周波数変化に対して、前後の時点の電圧電流の位相差の比較で分断を精度よく検出し、安全な系統連系インバータを実現することができる。また、分断について検出精度を高めるとともに、検出速度を速めることができる。
【００２０】
請求項４に係わる本発明は、参照波形を基に直流電源から交流電源を作成して系統に出力するインバータ手段と、前記インバータ手段の出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記出力電圧のゼロボルト位置を示すゼロボルト位置信号を作成して出力するＺＶＰ作成手段と、前記インバータ手段の出力電流を検出する電流検出手段と、前記出力電流のゼロアンペア位置を示すゼロアンペア位置信号を作成して出力するＺＣＰ作成手段と、直前時点のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差と現時点のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差とを比較し、位相差の変化が所定範囲を超えた場合に変動超過信号を出力する比較手段と、前記変動超過信号に対応して前記参照波形の位相を前または後ろのいずれかにずらして出力する遅延手段と、前記比較手段が検出した位相差の変化が、周波数低下方向か周波数上昇方向かに対応して、前記遅延手段により前記参照波形の位相を前進させるか後退させるかを決める正負決定手段を備えた系統連系インバータである。
【００２１】
これにより、出力電圧の僅かな周波数変化に対して、前後の時点の電圧電流の位相差の比較で分断を精度よく検出し、安全な系統連系インバータを実現することができる。また、分断時の周波数変化に対応して参照波形をずらせる方向を変えるので、分断の検出範囲を広くすることができる。
【００２２】
請求項５に係わる本発明は、参照波形を基に直流電源から交流電源を作成して系統に出力するインバータ手段と、前記インバータ手段の出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記出力電圧のゼロボルト位置を示すゼロボルト位置信号を作成して出力するＺＶＰ作成手段と、前記インバータ手段の出力電流を検出する電流検出手段と、前記出力電流のゼロアンペア位置を示すゼロアンペア位置信号を作成して出力するＺＣＰ作成手段と、直前時点のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差と現時点のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差とを比較し、位相差の変化が所定範囲を超えた場合に変動超過信号を出力する比較手段と、前記変動超過信号に対応して前記参照波形の位相を前または後ろのいずれかにずらして出力する遅延手段と、前記比較手段が最初にゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号との位相差の変化の大きさを判別する所定範囲と、その所定範囲を超えて前記遅延手段が前記参照波形の位相をずらして出力したときの位相差の変化の大きさを判別する所定範囲とをそれぞれ個別に設定できるようにした系統連系インバータである。
【００２３】
これにより、出力電圧の僅かな周波数変化に対して、前後の時点の電圧電流の位相差の比較で分断を精度よく検出し、安全な系統連系インバータを実現することができる。また、検出レベルと検出時間の設定に自由度を設けることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
請求項１に係わる本発明において、電圧検出手段は、出力電圧を検出する手段であり、たとえばトランスで実現される。ＺＶＰ作成手段は、出力電圧のゼロボルト位置を示すゼロボルト位置信号を出力する手段であり、たとえば検出した出力電圧のゼロボルトごとにゼロボルトパルスを出力するように構成できる。電流検出手段は、出力電流を検出する手段であり、たとえばカレントトランスで実現される。ＺＣＰ作成手段は、出力電流のゼロアンペア位置を示すゼロアンペア位置信号を出力する手段であり、たとえば検出した出力電流のゼロアンペアごとにゼロアンペアパルスを出力するように構成できる。
【００２５】
比較手段は、直前時点のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差と現時点のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差とを比較し、位相差の変化が所定範囲を超えたときには変動超過信号を遅延手段に出力する手段である。系統との分断が発生した場合には、分断の前後で前記位相差に変化が現れるが、これを上記の比較で検出し、その変化が所定範囲を超えた場合に変動超過信号を出力するように機能する。遅延手段は、参照波形生成が出力電圧のゼロボルト位相位置を基準に生成した参照波形を入力し、前記変動超過信号を入力した場合に位相を前、または後ろにずらして出力する手段であり、出力電流の位相をずらせるように機能する。
【００２７】
また、電圧バンドパスフィルタは、電圧検出手段が検出した出力電圧における高周波ノイズおよび高調波ノイズを除去する。また、電流バンドパスフィルタは、電流検出手段が検出した出力電流における高周波ノイズおよび高調波ノイズを除去する。なお、これらはアナログフィルタ、またはデジタルフィルタのいずれであってもよい。
【００２８】
また、電圧フィルタ補正手段は、電圧バンドパスフィルタの周波数変動に伴う位相変化を補正する手段である。電圧バンドパスフィルタの中心周波数を系統の周波数とすると、正常時には電圧バンドパスフィルタによる位相ずれはゼロと考えてよいが、分断時に周波数が変動すると、それに伴って位相がずれる。これによりゼロボルト信号の位相がずれる。電圧フィルタ補正手段はこの位相ずれを補正するように機能する。電流フィルタ補正手段についても同様である。なお、電圧電流の位相差を対象とする場合、位相ずれ特性を合わせるのも１つの手段である。
【００２９】
請求項２に係わる本発明において、５０Ｈｚ用と６０Ｈｚ用は、それぞれ５０Ｈｚの系統と６０Ｈｚの系統に適合した電圧バンドパスフィルタと電圧バンドパスフィルタである。それぞれの機能については請求項３に係わるものと同じである。切り換え手段は、５０Ｈｚ用と６０Ｈｚ用とを切り換える手段であり、その構成については限定しない。
【００３０】
請求項３に係わる本発明において、カウンタ手段は、遅延手段が参照波形の位相をずらして出力したとき、出力前と出力後の電圧電流の位相差の変化が所定範囲を超える場合には、再度、変動超過信号を遅延手段に出力する手段である。最初に参照波形の位相をずらして出力したときの周波数変化に伴う位相差変化が小さい場合でも、その位相差の変化が所定範囲を超えれば、再度、参照波形をずらして出力することにより、分断の検出精度や検出速度を速めるように作用する。
【００３２】
請求項４に係わる本発明において、正負決定手段は、比較手段が検出した電圧電流の位相差の変化がインバータ手段の周波数の増加方向か減少方向かにより、遅延手段で参照波形をずらせる方向を決める手段であり、分断の検出範囲を選択可能にするように機能する。たとえば、比較手段はゼロボルト位置信号の時間間隔から周波数の変化方向を検出できるから、変動超過信号に正負の区別を設けて出力でき、正負決定手段は、その正負に対応して決定することが可能である。
【００３３】
請求項４に係わる本発明において、最初の判定に係わる所定範囲は分断時の比較的小さい位相差の変化に対応しており、主として検出レベルに係わる。一方、参照波形の位相をずらして出力したときの位相差の変化に係わる所定範囲は比較的大きい位相差の変化に対応しており、主として検出時間に係わる。実施例では最初に位相差の変化を検出する初期変動比較手段と、参照波形の位相をずらして出力したときの位相差の変化を検出する積算変動比較手段とを別に設け、それぞれが独立に所定範囲を設定している構成とし、また、前記初期変動比較手段と前記積算変動比較手段のいずれが位相差の変化を検出するかを指示する初期変動・積算変動指示手段を備えた構成としている。ただし、これに限定されるものではない。
【００３４】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００３５】
【実施例】
（参考例１）
以下、系統連系インバータの参考例１について図面を参照しながら説明する。
【００３６】
図１は本参考例の構成を示すブロック図である。なお、従来例と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。図１において、系統連系インバータ１は、インバータ手段６、参照波形生成手段７、電圧検出手段８、ＺＶＰ作成手段９、電流検出手段１０、ＺＣＰ作成手段１１、比較手段１２、遅延手段１３、および解列器１４から構成されている。
【００３７】
上記構成における動作について説明する。なお、直流電源２は電源電圧１００Ｖ、系統３は系統電圧１００Ｖ、周波数６０Ｈｚとして説明する。インバータ手段６は、参照波形生成手段７から出力される参照波形に基づいて出力電流波形を生成し、系統３に電力を供給する。電圧検出手段８は、トランスなどで形成され、インバータ手段６の出力、すなわち系統連系インバータ１の出力電圧波形を取り込む。ＺＶＰ作成手段９は、前記出力電圧波形の情報を基にゼロボルト位置信号を作成して参照波形生成手段７に出力する。参照波形生成手段７は、前記ゼロボルト位置信号が与えるゼロボルト位置を出力電流のゼロアンペア位置として出力電流の参照波形を生成する。正常運転時では参照波形生成手段７が出力する周波数は系統３の周波数の６０Ｈｚであり、電圧検出手段８が検出する周波数も６０Ｈｚである。
【００３８】
いま、開閉器５の開放や系統連系インバータ１と系統３との間の線路の断線などで、系統連系インバータ１が系統３と分断されると、電圧検出手段８が検出する周波数は、負荷４などのインピーダンスで決まる周波数に変動する。ここでは変動後の周波数を６１Ｈｚとする。このとき、ＺＶＰ作成手段９が出力するゼロボルト位置信号のパルス間隔も１／１２０の８．３μｓから１／１２２の８．２μｓに変化し、これにより、上記周波数の変動を検出するとともに、つぎの半周期の参照波形に反映させる。
【００３９】
一方、ＺＣＰ作成手段１１は、カレントトランスなどで構成した電流検出手段１０の出力から出力電流のゼロアンペア位置信号を作成するが、このときの出力電流は周波数変動が反映される前時点の参照波形で制御されたものであるから、ゼロアンペア位置信号のパルス間隔は６０Ｈｚに対する１／１２０の８．３μｓのままである。
【００４０】
比較手段１２は、このＺＶＰ作成手段９が検出したゼロボルト位置信号とＺＣＰ作成手段１１が検出したゼロアンペア位置信号との差、すなわち位相差を入力し、所定範囲を超える位相差を検出すると遅延手段１３に変動超過信号を出力する。遅延手段１３は、前記変動超過信号に対応して、参照波形生成手段７から入力した参照波形の位相を前または後ろにずらしてインバータ手段６に出力する。これにより、インバータ手段６の出力はさらに周波数が変動し、ゼロボルト位相とゼロアンペア位相との位相差が拡大されて系統３から分断されたことを精度よく検出でき、たとえば、ＺＣＰ作成手段１１によりゼロアンペア位置信号のパルス間隔が正常時より大きくずれたことから解列器１４によりインバータ手段６の出力を開放することができ、また、インバータ手段６の動作を停止させることもできる。
【００４１】
以上のように本参考例によれば、出力電圧の僅かな周波数変化を基に出力電流の周波数を大きく変化させることにより、系統３から分断されたことを精度よく検出でき、安全に対処できる系統連系インバータを提供することができる。
【００４２】
（参考例２）
以下、系統連系インバータの参考例２について図面を参照しながら説明する。
【００４３】
図２は本参考例の構成を示すブロック図である。なお、図１と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。本参考例が参考例１と異なる点は、リセット手段１５を備え、系統３の周波数の自然変動については参照波形のずらし処理を無効とすることにある。
【００４４】
上記構成における動作について説明する。系統３と分断されたとき、ＺＶＰ作成手段９は、電圧検出手段８の出力からゼロボルト位置を示すゼロボルト位置信号を生成し、ＺＣＰ作成手段１１は電流検出手段１０の出力からゼロアンペア位置を示すゼロアンペア位置信号を作成する。このとき、比較手段１２はゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差を現時点と前時点とで比較し、位相差の変化が所定範囲を超えたことを検出すると遅延手段１３に変動超過信号を出力する。遅延手段１３は変動超過信号に対応して参照波形生成手段７から入力した参照波形の位相を前、または後ろにずらしてインバータ手段６に出力する。以上の動作は参考例１と同じである。
【００４５】
このとき、ゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号との位相差が変化しなかったときは、系統３とは分断されておらず、系統３の周波数の自然変動であるとして参照波形の位相の前出し、または後出しを解除して元に戻す。これにより系統３の周波数の自然変動のときの、系統と分断したとの誤認識をしない系統連系インバータとなる。
【００４６】
以上のように本参考例によれば、系統３の周波数の自然変動に対しては分断と誤認識しないようにすることができる。
【００４７】
（参考例３）
以下、系統連系インバータの参考例３について図面を参照しながら説明する。
【００４８】
図３は本参考例の構成を示すブロック図である。なお、図１ないし図２と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。本参考例が参考例１と異なる点は、電圧バンドパスフィルタ１６と電流バンドパスフィルタ１７とを備えたことにある。
【００４９】
上記構成における動作について説明する。電圧バンドパスフィルタ１６は、電圧検出手段８の検出精度を高め、高周波ノイズや高調波ノイズなどの系統周波数近辺以外の周波数成分を除去する。したがって、ＺＶＰ作成手段９は確実なゼロボルト位置信号を生成することができる。また、電流バンドパスフィルタ１７は、電流検出手段１０の検出精度を高め、高周波ノイズや高調波ノイズなどの系統周波数近辺以外の周波数成分を除去する。したがって、ＺＣＰ作成手段１１は確実なゼロアンペア位置信号を生成することができる。これにより、系統３からの分断をさらに精度よく検出できる系統連系インバータを構成することができる。
【００５０】
以上のように本参考例によれば、電圧バンドパスフィルタ１６と電流バンドパスフィルタ１７により、それぞれ検出した出力電圧と出力電流における高周波および高調波のノイズを除去し、精度よくゼロボルト位置およびゼロアンペア位置を検出することができ、分断に対する認識の精度を高めた系統連系インバータを構成することができる。
【００５１】
（実施例１）
以下、本発明の系統連系インバータの実施例１について図面を参照しながら説明する。本実施例は請求項１に係わる。
【００５２】
図４は本実施例の構成を示すブロック図である。なお図１ないし図３と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。本実施例が参考例３と異なる点は、電圧フィルタ補正手段１８と電流フィルタ補正手段１９とを備えたことにある。
【００５３】
上記構成における動作について説明する。電圧バンドパスフィルタ１６は、周波数がずれることにより位相が回転し、本来の位相をＺＶＰ作成手段９に出力できないことがある。これを解決するために電圧フィルタ補正手段１８は、ＺＶＰ作成手段９が出力したゼロボルト位置信号の位相をずらすことなどにより電圧バンドパスフィルタ１６の位相ずれを補正する。これにより、周波数の検出精度が向上する。また、電流バンドパスフィルタ１７は、周波数がずれることにより位相が回転して本来の位相をＺＣＰ作成手段１１に出力できないことがある。これを解決するために電流フィルタ補正手段１９は、ＺＣＰ作成手段１１が出力したゼロアンペア位置信号の位相をずらすことなどにより電流バンドパスフィルタ１７の位相ずれを補正する。これにより周波数の検出精度が向上し、しかも遅延手段１３の動作と相まって検出速度の安定した系統連系インバータとなる。
【００５４】
以上のように本実施例によれば、電圧バンドパスフィルタ１６と電流バンドパスフィルタ１７の周波数に対する位相ずれを、それぞれ電圧フィルタ補正手段１８と電流フィルタ補正手段１９で補正することにより、分断により周波数が変動しても精度のよいゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号を生成することができ、分断について精度よく判断することができる。
【００５５】
（実施例２）
以下、本発明の系統連系インバータの実施例２について図面を参照しながら説明する。本実施例は請求項２に係わる。
【００５６】
図５は本実施例の構成を示すブロック図である。なお、図１ないし図４と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。本実施例が参考例３と異なる点は、電圧検出手段８に対して５０Ｈｚ電圧バンドパスフィルタ２０と６０Ｈｚ電圧バンドパスフィルタ２１とを備えるとともに、電流検出手段１０に対して５０Ｈｚ電流バンドパスフィルタ２２と６０Ｈｚ電流バンドパスフィルタ２３とを備え、さらにそれらを切り換える切り換え手段２４を備えたことにある。
【００５７】
上記構成における動作について説明する。５０Ｈｚ電圧バンドパスフィルタ２０と６０Ｈｚ電圧バンドパスフィルタ２１を５０Ｈｚと６０Ｈｚとに対応して切り換え手段２４により切り換え、５０Ｈｚ電流バンドパスフィルタ２２と６０Ｈｚ電流バンドパスフィルタ２３を５０Ｈｚと６０Ｈｚとに対応して切り換え手段２４に切り換える。これにより、５０Ｈｚと６０Ｈｚとの周波数の違いによる位相ずれをなくすることができる。なお、これらが高周波ノイズおよび高調波ノイズに対して有効な手段であることは参考例３と同じである。
【００５８】
以上のように本実施例によれば、５０Ｈｚと６０Ｈｚとに対応してそれぞれ個別の電圧バンドパスフィルタと電流バンドパスフィルタとを設けたことにより、系統３の基本の周波数の違いに対応して切り換えて運転し、それぞれの周波数において、精度のよいゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号とにより、分断について精度よく判断することができる。
【００５９】
（実施例３）
以下、本発明の系統連系インバータの実施例３について図面を参照しながら説明する。本実施例は請求項３に係わる。
【００６０】
図６は本実施例の構成を示すブロック図である。なお、図１と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。本実施例が参考例１と異なる点は、カウンタ手段２５を備えたことにある。
【００６１】
上記構成における動作について説明する。カウンタ手段２５は、遅延手段１３が参照波形生成手段７の参照波形の位相をずらして出力したとき、インバータ手段６の出力電圧のゼロボルト位置信号と出力電流のゼロアンペア位置信号との位相差と、ずらす前の位相差との差が所定範囲を超えたとき、比較手段１２は再度、変動超過信号を出し、これを入力した遅延手段１３は、参照波形生成手段７の参照波形の位相を、再度、ずらして出力する。
【００６２】
これにより、インバータ手段６の出力電圧のゼロボルト位置信号と出力電流のゼロアンペア位置信号との位相差の変化を検出して所定範囲を超えれば参照波形をずらして出力し、これにより変化したインバータ手段６の出力電流の周波数の変化に伴う位相差の変化を、再度、検出し、所定範囲を超えれば、再度、参照波形の位相をずらして出力し、また位相差の変化を検出すると言う処理を続けることにより、分断の検出精度を高め、速度も高めた系統連系インバータとなる。
【００６３】
以上のように本実施例によれば、参照波形の位相をずらして出力する処理を重ねることにより、検出精度を高めるとともに検出速度を高めることができる。
【００６４】
（参考例４）
以下、系統連系インバータの参考例４について図面を参照しながら説明する。
【００６５】
図７は本参考例の構成を示すブロック図である。なお、図１と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。本参考例が参考例１と異なる点は、タイマ手段２６を備えたことにある。
【００６６】
上記構成における動作について説明する。タイマ手段２６は、インバータ手段６のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号との位相差の変化を観測するまでの時間、すなわち、比較手段１２の検出時間を任意の時間に設定することにより、インバータ停止までの時間を任意のものとすることができ、市場の要望、技術基準、ガイドラインなどに対応できる系統連系インバータとなる。
【００６７】
以上のように本参考例によれば、参照波形の位相をずらして出力したのち、そのずらしに対する位相差の変化を観測するまでの時間を任意に設定できるので、分断後にインバータ手段６を停止させたり開放したりする時間を任意に設定でき、市場の要望や技術基準などに容易に対応することができる。
【００６８】
（実施例４）
以下、本発明の系統連系インバータの実施例４について図面を参照しながら説明する。本実施例は請求項４に係わる。
【００６９】
図８は本実施例の構成を示すブロック図である。なお、図１と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。本実施例が参考例１と異なる点は、正負決定手段２７を備えたことにある。
【００７０】
上記構成における動作について説明する。正負決定手段２７は、比較手段１２が出力する変動超過信号がゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号との位相差が増加したのか、位相差が減少したのかを判別し、たとえば、位相差が増加した場合には遅延手段１３に参照波形の位相を進めるように指示し、また、位相差が減少した場合には参照波形の位相を遅らせるように指令を出力する。これにより、系統３との分断の検出範囲を広くすることができる系統連系インバータとなる。
【００７１】
以上にように本実施例によれば、位相差の変化が増加方向か減少方向かに対応して参照波形の位相をずらす方向を変えることにより、分断の検出範囲を広くすることができる。
【００７２】
（実施例５）
以下、本発明の系統連系インバータの実施例５について図面を参照しながら説明する。本実施例は請求項５に係わる。
【００７３】
図９は本実施例の構成を示すブロック図である。なお、図１ないし図８と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。本実施例が参考例１と異なる点は、初期変動比較手段２８、積算変動比較手段２９、および初期変動・積算変動指示手段３０とを備えたことにある。
【００７４】
上記構成における動作について説明する。初期変動比較手段２８は、系統３との分断前のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号との位相差と、分断後の位相差とを比較し、位相差の変化が所定範囲、たとえば第１の所定範囲を超える周波数変動があったとき、遅延手段１３に参照波形の位相をずらすことを指示する。遅延手段１３により参照波形生成手段７の参照波形の位相をずらして出力したとき、インバータ手段６の出力電圧のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号との位相差と、ずらす前の位相差とを比較し、位相差の変化が所定範囲、たとえば第２の所定範囲を超えたとき、積算変動比較手段２９は、遅延手段１３に参照波形の位相をずらすように指示する。この指示に対応して遅延手段１３は参照波形生成手段７の参照波形の位相を、再度、ずらして出力する。
【００７５】
初期変動・積算変動指示手段３０は、初期変動比較手段２８と積算変動比較手段２９のいずれにより位相差の変動を検出するのかを指示する。これにより、参照波形の位相をずらして出力する前に位相差の変化の大きさを判別する所定範囲と、ずらして出力した後に位相差の変化の大きさを判別する所定範囲とを個別に設定することができ、検出レベルと検出時間の設定に自由度を持たせた系統連系インバータとすることができる。
【００７６】
以上のように本実施例によれば、初期変動比較手段２８と積算変動比較手段２９とにより、分断時の周波数変動に伴う位相差の変化の大きさの判別と、参照波形の位相をずらして出力したことに対する周波数変動に伴う位相差の変化の大きさの判別とをそれぞれ別の基準で判断できるようにしたことにより、検出レベルと検出時間とを個別に設定できる自由度をもたせることができる。
【００７７】
【発明の効果】
請求項１に係わる本発明は、参照波形を基に直流電源から交流電源を作成して系統に出力するインバータ手段と、前記インバータ手段の出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記出力電圧のゼロボルト位置を示すゼロボルト位置信号を作成して出力するＺＶＰ作成手段と、前記インバータ手段の出力電流を検出する電流検出手段と、前記出力電流のゼロアンペア位置を示すゼロアンペア位置信号を作成して出力するＺＣＰ作成手段と、直前時点のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差と現時点のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差とを比較し、位相差の変化が所定範囲を超えた場合に変動超過信号を出力する比較手段と、前記変動超過信号に対応して前記参照波形の位相を前または後ろのいずれかにずらして出力する遅延手段と、前記電圧検出手段が検出した出力電圧における高周波成分および高調波成分を除去して前記ＺＶＰ作成手段に出力する電圧バンドパスフィルタと、前記電流検出手段が検出した出力電圧における高周波成分および高調波成分を除去して前記ＺＣＰ作成手段に出力する電流バンドパスフィルタと、前記インバータ手段の出力電圧および出力電流の周波数が変動したとき、前記周波数変動に伴う前記電圧バンドパスフィルタの出力の位相変化を補正する電圧フィルタ補正手段と、前記周波数変動に伴う前記電流バンドパスフィルタの出力の位相変化を補正する電流フィルタ補正手段とを備えた系統連系インバータとすることにより、出力電圧の僅かな周波数変化に対して、前後の時点の電圧電流の位相差の比較で分断を精度よく検出し、安全な系統連系インバータを実現することができる。また、高周波ノイズおよび高調波ノイズの影響を除去したゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号とを得ることができ、分断について精度よく判断することができる。また、電圧バンドパスフィルタと電流バンドパスフィルタの周波数変化に伴う位相変化の影響を除去し、精度のよいゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号とを得ることができ、分断時においてインバータ手段の周波数に変化があっても精度よく判断することができる。
【００８１】
請求項２に係わる本発明は、参照波形を基に直流電源から交流電源を作成して系統に出力するインバータ手段と、前記インバータ手段の出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記出力電圧のゼロボルト位置を示すゼロボルト位置信号を作成して出力するＺＶＰ作成手段と、前記インバータ手段の出力電流を検出する電流検出手段と、前記出力電流のゼロアンペア位置を示すゼロアンペア位置信号を作成して出力するＺＣＰ作成手段と、直前時点のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差と現時点のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差とを比較し、位相差の変化が所定範囲を超えた場合に変動超過信号を出力する比較手段と、前記変動超過信号に対応して前記参照波形の位相を前または後ろのいずれかにずらして出力する遅延手段と、前記電圧検出手段が検出した出力電圧における高周波成分および高調波成分を除去して前記ＺＶＰ作成手段に出力する電圧バンドパスフィルタと、前記電流検出手段が検出した出力電圧における高周波成分および高調波成分を除去して前記ＺＣＰ作成手段に出力する電流バンドパスフィルタと、５０Ｈｚ用の５０Ｈｚ電圧バンドパスフィルタおよび５０Ｈｚ電流バンドパスフィルタと、６０Ｈｚ用の６０Ｈｚ電圧バンドパスフィルタおよび６０Ｈｚ電流バンドパスフィルタと、系統の周波数に対応して５０Ｈｚ用と６０Ｈｚ用とを切り換える切り換え手段とを備えた系統連系インバータとすることにより、出力電圧の僅かな周波数変化に対して、前後の時点の電圧電流の位相差の比較で分断を精度よく検出し、安全な系統連系インバータを実現することができる。また、高周波ノイズおよび高調波ノイズの影響を除去したゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号とを得ることができ、分断について精度よく判断することができる。また、系統の基本の周波数が違っても切り換えて運用することができる。
【００８２】
請求項３に係わる本発明は、参照波形を基に直流電源から交流電源を作成して系統に出力するインバータ手段と、前記インバータ手段の出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記出力電圧のゼロボルト位置を示すゼロボルト位置信号を作成して出力するＺＶＰ作成手段と、前記インバータ手段の出力電流を検出する電流検出手段と、前記出力電流のゼロアンペア位置を示すゼロアンペア位置信号を作成して出力するＺＣＰ作成手段と、直前時点のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差と現時点のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差とを比較し、位相差の変化が所定範囲を超えた場合に変動超過信号を出力する比較手段と、前記変動超過信号に対応して前記参照波形の位相を前または後ろのいずれかにずらして出力する遅延手段と、前記遅延手段が前記参照波形の位相をずらして出力したとき、ゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号との位相差の変化が所定範囲を超えたときに再度、前記変動超過信号を前記遅延手段に出力するカウンタ手段を備えた系統連系インバータとすることにより、出力電圧の僅かな周波数変化に対して、前後の時点の電圧電流の位相差の比較で分断を精度よく検出し、安全な系統連系インバータを実現することができる。また、分断について検出精度を高めるとともに、検出速度を速めることができる。
【００８４】
請求項４に係わる本発明は、参照波形を基に直流電源から交流電源を作成して系統に出力するインバータ手段と、前記インバータ手段の出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記出力電圧のゼロボルト位置を示すゼロボルト位置信号を作成して出力するＺＶＰ作成手段と、前記インバータ手段の出力電流を検出する電流検出手段と、前記出力電流のゼロアンペア位置を示すゼロアンペア位置信号を作成して出力するＺＣＰ作成手段と、直前時点のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差と現時点のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差とを比較し、位相差の変化が所定範囲を超えた場合に変動超過信号を出力する比較手段と、前記変動超過信号に対応して前記参照波形の位相を前または後ろのいずれかにずらして出力する遅延手段と、前記比較手段が検出した位相差の変化が、周波数低下方向か周波数上昇方向かに対応して、前記遅延手段により前記参照波形の位相を前進させるか後退させるかを決める正負決定手段を備えた系統連系インバータとすることにより、出力電圧の僅かな周波数変化に対して、前後の時点の電圧電流の位相差の比較で分断を精度よく検出し、安全な系統連系インバータを実現することができる。また、分断時の周波数変化に対応して参照波形をずらせる方向を変えるので、分断の検出範囲を広くすることができる。
【００８５】
請求項５に係わる本発明は、参照波形を基に直流電源から交流電源を作成して系統に出力するインバータ手段と、前記インバータ手段の出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記出力電圧のゼロボルト位置を示すゼロボルト位置信号を作成して出力するＺＶＰ作成手段と、前記インバータ手段の出力電流を検出する電流検出手段と、前記出力電流のゼロアンペア位置を示すゼロアンペア位置信号を作成して出力するＺＣＰ作成手段と、直前時点のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差と現時点のゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号の位相差とを比較し、位相差の変化が所定範囲を超えた場合に変動超過信号を出力する比較手段と、前記変動超過信号に対応して前記参照波形の位相を前または後ろのいずれかにずらして出力する遅延手段と、前記比較手段が最初にゼロボルト位置信号とゼロアンペア位置信号との位相差の変化の大きさを判別する所定範囲と、その所定範囲を超えて前記遅延手段が前記参照波形の位相をずらして出力したときの位相差の変化の大きさを判別する所定範囲とをそれぞれ個別に設定できるようにした系統連系インバータとすることにより、出力電圧の僅かな周波数変化に対して、前後の時点の電圧電流の位相差の比較で分断を精度よく検出し、安全な系統連系インバータを実現することができる。また、検出レベルと検出時間の設定に自由度を設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  系統連系インバータの参考例１の構成を示すブロック図
【図２】  系統連系インバータの参考例２の構成を示すブロック図
【図３】  系統連系インバータの参考例３の構成を示すブロック図
【図４】  本発明の系統連系インバータの実施例１の構成を示すブロック図
【図５】  本発明の系統連系インバータの実施例２の構成を示すブロック図
【図６】  本発明の系統連系インバータの実施例３の構成を示すブロック図
【図７】  系統連系インバータの参考例４の構成を示すブロック図
【図８】  本発明の系統連系インバータの実施例４の構成を示すブロック図
【図９】  本発明の系統連系インバータの実施例５の構成を示すブロック図
【図１０】  従来の系統連系インバータの一例の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１  系統連系インバータ
２  直流電源
３  系統
４  負荷
５  開閉器
６  インバータ手段
７  参照波形生成手段
８  電圧検出手段
９  ＺＶＰ作成手段
１０  電流検出手段
１１  ＺＣＰ作成手段
１２  比較手段
１３  遅延手段
１４  解列器
１５  リセット手段
１６  電圧バンドパスフィルタ
１７  電流バンドパスフィルタ
１８  電圧フィルタ補正手段
１９  電流フィルタ補正手段
２０  ５０Ｈｚ電圧バンドパスフィルタ
２１  ６０Ｈｚ電圧バンドパスフィルタ
２２  ５０Ｈｚ電流バンドパスフィルタ
２３  ６０Ｈｚ電流バンドパスフィルタ
２４  切り換え手段
２５  カウンタ手段
２６  タイマ手段
２７  正負決定手段
２８  初期変動比較手段
２９  積算変動比較手段
３０  初期変動・積算変動指示手段
【図１】
0004265010.tif 000002
【図２】
0004265010.tif 000003
【図３】
0004265010.tif 000004
【図４】
0004265010.tif 000005
【図５】
0004265010.tif 000006
【図６】
0004265010.tif 000007
【図７】
0004265010.tif 000008
【図８】
0004265010.tif 000009
【図９】
0004265010.tif 000010
【図１０】
0004265010.tif 000011