(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源から供給される直流電力を交流に変換し、商用電力系統に連系して負荷に電力を供給するインバータ主回路と、インバータ主回路を駆動するインバータ制御回路とを備えて成る系統連系インバータにおいて、
前記インバータ主回路の出力側に挿入された可飽和リアクトルと、系統電圧を検出する電圧検出回路とを備え、前記インバータ制御回路は、この電圧検出回路の出力に基づき、ゼロクロス付近の系統電圧の波形歪みを検知した場合に連系運転を停止させることを特徴とする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、太陽電池等の直流電源から供給される直流電力を交流に変換し、商用電力系統に連系して負荷に電力供給する系統連系インバータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、太陽電池に代表される直流電源を交流に変換し、商用電力系統に連系して家電製品などの負荷に交流電力を供給する所謂系統連系インバータが開発され、例えば特開平１０−２２４９９３号公報などに示されている。
【０００３】
また、商用電力系統に停電などが発生することによってインバータが単独運転される状況になると、商用電力系統に逆充電が行われて安全上問題が生じる。そこで、この種系統連系インバータでは、係る単独運転時に生じるインバータの出力電圧の周波数異常をバンドパスフィルタなどによって検出し、インバータを待機状態とするなどの保護機能が設けられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、接続された負荷に供給される電力をインバータ側から全て供給し、商用電力系統への逆潮流がゼロの状態では、商用電力系統が停電しても負荷に供給される出力電圧・周波数の変動は生じないため、係る保護機能は働かなくなる。
【０００５】
これを解決するためには、インバータがアクティブに出力電流を変化させる手法を採ったり、商用電力系統の異常を監視する装置を設ける必要があり、何れにしても制御並びに構造の複雑化とコストの著しい高騰を引き起こす。
【０００６】
そこで、本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、簡単な手法でインバータの単独運転を検出し、連系運転を停止させることができる系統連系インバータを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の系統連系インバータは、直流電源から供給される直流電力を交流に変換し、商用電力系統に連系して負荷に電力を供給するインバータ主回路と、インバータ主回路を駆動するインバータ制御回路とを備えて成るものであって、インバータ主回路の出力側に挿入された可飽和リアクトルと、系統電圧を検出する電圧検出回路とを備え、インバータ制御回路は、この電圧検出回路の出力に基づき、ゼロクロス付近の系統電圧の波形歪みを検知した場合に連系運転を停止させることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、直流電源から供給される直流電力を交流に変換し、商用電力系統に連系して負荷に電力を供給するインバータ主回路と、インバータ主回路を駆動するインバータ制御回路とを備えて成る系統連系インバータにおいて、インバータ主回路の出力側に可飽和リアクトルを挿入したので、インバータ主回路の出力電流をゼロクロス付近で歪ませることができる。
【０００９】
商用電力系統に電力が存在する状態では負荷に供給される系統電圧は正弦波となるが、商用電力系統が停電した場合には、インバータ出力電流の歪みによりインバータ主回路の出力電圧もゼロクロス付近で歪むことになる。
【００１０】
そこで、本発明では系統電圧を検出する電圧検出回路を設け、インバータ制御回路は、この電圧検出回路の出力に基づき、ゼロクロス付近の系統電圧の波形歪みを検知した場合に連系運転を停止させるようにしたので、インバータの単独運転を確実に検出して連系運転を停止し、商用電力系統における安全確保を図ることが可能となる。特に構造も簡単であり、コストの高騰も最小限で済むものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明の系統連系インバータの電気回路を示している。この図において、太陽電池（或いは燃料電池などの直流電源）１は、インバータ主回路２を介して商用電力系統３と連系されており、インバータ主回路２と商用電力系統３の間には、自動復帰型の系統接続リレー４と、手動復帰型の開閉器となるサーキットプロテクタ５とが介在すると共に、負荷６が接続されている。
【００１２】
インバータ制御回路２０にはマイクロコンピュータ１０が装備されており、インバータ主回路２、系統接続リレー４及びサーキットプロテクタ５の動作は、インバータ制御回路２０によって制御される。系統接続リレー４は、交流過電圧、周波数異常、後述する単独運転などの軽故障に該当する異常が発生したときに自動的に開かれ、故障が解消したときは自動的に閉じられるものである。
【００１３】
一方、サーキットプロテクタ５は、直流地落、直流成分漏洩などの重故障に該当する異常が発生したときに自動的に開かれるが、異常が解消したときには手動で閉じる必要がある。
【００１４】
例えば、直流成分の漏洩を検出するべく、インバータ制御回路２０には直流成分漏洩検出回路９が装備され、これによって所定の値を越える直流成分の漏洩が検出されたときは、その検出信号がマイクロコンピュータ１０に供給される。これに応じて、マイクロコンピュータ１０は系統接続リレー４及びサーキットプロテクタ５を開くと共に、インバータ主回路２の駆動をオン／オフするための駆動オン／オフ信号をオフとして後述するインバータ駆動回路７へ供給する。
【００１５】
インバータ制御回路２０には、太陽電池１の出力電圧がアイソレーションアンプ８を介して供給され、この出力電圧Ｖｄｃと電圧指令値Ｖｒｅｆとが差動増幅器１１に入力されて、電圧指令値Ｖｒｅｆに対する出力電圧Ｖｄｃの偏差が算出され、これによって振幅信号Ａが生成される。
【００１６】
また、系統電圧Ｖａｃがバンドパスフィルタ１２に供給され、これによって位相信号Ｂが生成される。前記振幅信号Ａ及び位相信号Ｂは乗算器１３に入力されて互いに乗算され、これによって、電流指令信号Ｉｓが生成される。そして、この電流指令信号Ｉｓとインバータ主回路２の出力電流Ｉａｃが誤差増幅回路１４に入力されて両者の偏差が生成され、これによって、電流誤差信号Ｉｄが生成される。尚、誤差増幅回路１４は減算器１５、演算増幅器１６及びツェナーダイオード１７から構成されている。
【００１７】
誤差増幅回路１４から得られる電流誤差信号Ｉｄは、インバータ駆動回路７に入力される。インバータ駆動回路７は周知の如く内部で発生させた所定周波数の三角波と入力された電流誤差信号Ｉｄとを大小比較してＰＷＭ駆動信号を生成するものである。
【００１８】
このＰＷＭ駆動信号は、インバータ主回路２に供給され、これによって、インバータ主回路２が駆動される。また、マイクロコンピュータ１０から供給される駆動オン／オフ信号がオフのときは、インバータ駆動回路７からインバータ主回路２へのＰＷＭ駆動信号の供給は停止される。
【００１９】
ここで、本発明ではインバータ主回路２の出力側（サーキットプロテクタ５と負荷６の接続点との間）には、可飽和リアクトル３２が介設されており、更に、前記系統電圧Ｖａｃを入力して、そのゼロクロス点付近における歪みを検出するゼロクロス電圧歪み検出回路（電圧検出回路）３１が設けられている。
【００２０】
以上の構成でマイクロコンピュータ１０によるインバータ単独運転時の保護動作を説明する。前述の如くインバータ主回路２の出力側には可飽和リアクトル３２が設けられている。これにより、インバータ主回路２の出力電流Ｉａｃは図２の中段に示す如くゼロクロス付近で歪んでいる（中段右にゼロクロス付近の出力電流Ｉａｃを拡大して示す）。
【００２１】
そのため、インバータ主回路２の出力電圧も実際にはゼロクロス付近で歪んでいるが、商用電力系統３に電力が存在している場合には、系統電圧Ｖａｃは図２の上段に示す如く正弦波となる。
【００２２】
ここで、商用電力系統３が停電すると、系統連系インバータは単独運転となるが、インバータ主回路２の出力電圧が系統電圧Ｖａｃとなる関係上、系統電圧Ｖａｃは図２の最下段に示す如くゼロクロス付近で歪むことになる（最下段右にゼロクロス付近の系統電圧Ｖａｃを拡大して示す）。
【００２３】
係る系統電圧Ｖａｃのゼロクロス付近の歪みが所定の値を越えると、ゼロクロス電圧歪み検出回路３１が検出信号をマイクロコンピュータ１０に供給する。これに応じて、マイクロコンピュータ１０は系統接続リレー４及びサーキットプロテクタ５を開くと共に、インバータ主回路２の駆動をオン／オフするための駆動オン／オフ信号をオフとしてインバータ駆動回路７へ供給する。
【００２４】
これによって、インバータ駆動回路７からインバータ主回路２へのＰＷＭ駆動信号の供給は停止されるので、連系運転は停止されるものである。
【００２５】
尚、実施例ではインバータ主回路２の出力側に可飽和リアクトルを挿入したが、それに限らず、コモンモードチョークに使用するＨ−μ材でも差し支えない。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、直流電源から供給される直流電力を交流に変換し、商用電力系統に連系して負荷に電力を供給するインバータ主回路と、インバータ主回路を駆動するインバータ制御回路とを備えて成る系統連系インバータにおいて、インバータ主回路の出力側に可飽和リアクトルを挿入し、インバータ主回路の出力電流をゼロクロス付近で歪ませると共に、系統電圧を検出する電圧検出回路を設け、インバータ制御回路は、この電圧検出回路の出力に基づき、ゼロクロス付近の系統電圧の波形歪みを検知した場合に連系運転を停止させるようにしたので、インバータの単独運転を確実に検出して連系運転を停止し、商用電力系統における安全確保を図ることが可能となる。特に構造も簡単であるので、コストの高騰も最小限で済むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の系統連系インバータの電気回路図である。
【図２】本発明における系統電圧とインバータ主回路の出力電流の波形を示す図である。
【符号の説明】
１  太陽電池
２  インバータ主回路
３  商用電力系統
４  系統接続リレー
５  サーキットプロテクタ
６  負荷
７  インバータ駆動回路
１０  マイクロコンピュータ
２０  インバータ制御回路
３１  ゼロクロス電圧歪み検出回路
３２  可飽和リアクトル
【図１】
0004285832.tif 000002
【図２】
0004285832.tif 000003