JP2006187196A - System interconnection inverter arrangement - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直流電源、発電機等の電力供給源から電力を得る系統連系インバータ装置に関わり、特に待機状態での省電力の技術に関する。 The present invention relates to a grid-connected inverter device that obtains power from a power supply source such as a DC power source or a generator, and more particularly to a power saving technique in a standby state.
太陽光発電システムは、太陽電池より発生する直流電力を系統連系インバータにより商用周波数の交流電力に変換し、この交流電力を商用系統に接続される家庭内負荷に供給するとともに、余剰電力を商用系統側へ逆潮流するシステムである。 A solar power generation system converts DC power generated from a solar cell into AC power at a commercial frequency by a grid-connected inverter, supplies this AC power to a household load connected to the commercial system, and uses surplus power for commercial use. It is a system that flows backward to the grid side.
図8は従来技術として特許文献1に開示された系統連系インバータ装置の電気的構成を示すブロック図である。この場合、太陽電池1の直流電力は連系用インバータ2′により交流電力に変換され、この交流電力は絶縁変圧器12および開閉器13を介して連系保護装置15や負荷17に接続され、連系保護装置15はさらに商用系統7に接続されている。商用系統7から開閉器14を介して連系保護装置15へ駆動用の電力供給が行なわれるようになっている。図示はしていないが、商用系統7からは連系用インバータ2′に対して駆動用の電力供給が行なわれるようになっている。開閉器13および開閉器14は時刻設定手段16によって設定される所定の時刻において開閉制御される。両開閉器13,14および時刻設定手段16に対しても商用系統7から電力が供給されるようになっている。時刻設定手段16における開閉時刻の設定を、日の出時刻や日の入り時刻に合わせておき、その時刻で開閉器13,14の開閉制御を行なえば、日の入り時刻から日の出時刻までの時間帯では、連系用インバータ2′と絶縁変圧器12と連系保護装置15に対して電力供給が断たれており、待機電力が節減される。
FIG. 8 is a block diagram showing an electrical configuration of a grid-connected inverter device disclosed in
この図8の構成の系統連系インバータ装置の場合、上記のように待機状態で商用系統7から供給される消費電力が大きい。動作状態では絶縁変圧器12での電力損失も大きい。このような理由のため、近年の系統連系インバータにおいては、図8の方式はほとんど採用されなくなっており、代わって、トランスレス方式や高周波絶縁方式が主流となっている。
In the case of the grid-connected inverter device configured as shown in FIG. 8, the power consumption supplied from the
以上は、技術の発展経緯を紹介したものであり、本発明に対する従来技術そのものについてのものではない。以下、本発明に対する従来技術についての記述に進む。図7に示す系統連系インバータ装置は、本発明に対する従来技術である。太陽電池1の直流電力は、系統連系インバータ8により商用周波数の交流電力に変換して商用系統7に接続される。系統連系インバータ8は、太陽電池1の直流電力を商用周波数の交流電力に変換するインバータ主回路2と、インバータ主回路2の交流出力端と商用系統7との接続を開閉する連系リレー6と、インバータ主回路2内のスイッチング素子のゲート制御を行なう制御回路3と、太陽電池1から直流電力を受けて制御回路3へ定電圧の電力を供給する制御電源部4と、商用系統7と制御回路3との間に設けたモニタ用絶縁トランス5とからなり、制御回路3とモニタ用絶縁トランス5とで制御部9が構成されている。
The above is an introduction of the development of the technology, and is not about the prior art itself for the present invention. Hereinafter, the description of the prior art for the present invention proceeds. The grid-connected inverter device shown in FIG. 7 is a prior art for the present invention. The DC power of the
制御電源部4は、太陽電池1から直流電力の供給を受けて起動し、制御回路3へ駆動用の電力を供給する。制御部9において、制御回路3は、太陽電池1の電圧を入力して必要な電圧があるか否かを確認するとともに、モニタ用絶縁トランス5を介して商用系統7から系統電圧を入力して系統電圧や系統周波数に異常がないことを確認した後に、連系リレー6を閉じ、インバータ主回路2を起動する。制御回路3は、インバータ主回路2のスイッチング素子のゲートを制御することにより、インバータ主回路2からの出力電流と系統電圧との同期制御を行なう。制御回路3は、この制御に加えて、系統連系インバータ8の自動起動・停止や種々の連系保護制御を行なう。
The control
このように連系リレー6を閉じる前に系統電圧を検出する必要があるので、モニタ用絶縁トランス5の1次側を商用系統7に対して、連系リレー6よりも系統側において接続してあるのである。
Since it is necessary to detect the system voltage before closing the
なお、図7の構成では、制御電源部4の入力電力は太陽電池1から供給されているが、商用系統7から供給される方式もある。
In the configuration of FIG. 7, the input power of the control
図7の構成の系統連系インバータ装置の場合には、インバータ主回路2を駆動制御するための制御回路3への電力を供給するものとしての制御電源部4は太陽電池1から直流電力を受けるようになっているので、昼夜を限らず、これらの部分では商用系統7からの電力を消費することがない。
In the case of the grid-connected inverter device having the configuration of FIG. 7, the control
以上のような事情から、現在においては、系統連系インバータ8が連系保護機能を内蔵している図7の方式の系統連系インバータ装置が主流となっている。
図7に示す従来技術の系統連系インバータ装置においては、上記した理由により、モニタ用絶縁トランス5は商用系統7に対して連系リレー6よりも系統側において接続しておかなければならない。そのため、夜間や曇天時などで太陽電池1から電力が供給されない待機状態では、モニタ用絶縁トランス5の2次側に接続されている図示しない負荷や、モニタ用絶縁トランス5の鉄損により商用系統7側からの電力を消費することになり、これが待機状態における系統連系インバータ装置の商用系統7からの消費電力となる。
In the conventional grid-connected inverter device shown in FIG. 7, for the reasons described above, the
本発明は上記した課題の解決を図るべく創作したものであって、待機状態での系統側からの電力消費を極力少なくすることを目的としている。 The present invention was created to solve the above-described problems, and aims to minimize power consumption from the system side in a standby state.
上記した課題の解決を図ろうとする本発明にかかわる第1の発明の系統連系インバータ装置は、次のような構成となっている。すなわち、電力供給源からの直流電力を交流電力に変換して電力系統に接続するインバータ主回路と、前記電力供給源の状態および前記電力系統の状態を入力して前記インバータ主回路を制御する制御回路と、前記直流電力を駆動源とし前記制御回路に対し駆動電力を供給する制御電源部と、前記電力系統の状態を前記制御回路に入力する経路に介挿された開閉手段とを備え、前記電力供給源の状態が前記インバータ主回路を駆動するのに適した所要レベル以上の電圧をもつなどの所要の条件を満たすとき前記開閉手段を閉じ、満たさないとき前記開閉手段を開くように構成してある。この構成によると、次のような作用がある。すなわち、夜間であるとか曇天であるとかの事情のために、電力供給源の状態がインバータ主回路を駆動するのに適した所要レベル以上の電圧をもつまでに至らないなど所要の条件を満たさないときは開閉手段を開いて、電力系統から制御回路へのモニタ用の電力の供給は行なわないので、モニタ用絶縁トランスなどのモニタ系およびそれに接続の負荷では系統電力を待機電力として必要以上に消費することがない。 The grid-connected inverter device according to the first aspect of the present invention which attempts to solve the above-described problems has the following configuration. That is, an inverter main circuit that converts DC power from a power supply source into AC power and connects to the power system, and a control that controls the inverter main circuit by inputting the state of the power supply source and the state of the power system A circuit, a control power supply unit that supplies driving power to the control circuit using the DC power as a driving source, and an opening / closing means interposed in a path that inputs the state of the power system to the control circuit, The power supply source is configured to close the switching means when a required condition such as having a voltage higher than a required level suitable for driving the inverter main circuit is satisfied, and to open the switching means when the condition is not satisfied. It is. This configuration has the following effects. In other words, due to circumstances such as nighttime or cloudy weather, the power supply source does not meet the required conditions such as not having a voltage higher than the required level suitable for driving the inverter main circuit. When opening / closing means is opened, power for monitoring is not supplied from the power system to the control circuit, so the monitoring system such as the monitoring transformer and the load connected to it consumes system power as standby power more than necessary. There is nothing to do.
本発明にかかわる第2の発明の系統連系インバータ装置は、上記本発明にかかわる第1の発明において、次のような構成とされている。すなわち、前記電力供給源の電圧Vpが前記インバータ主回路の停止基準電圧Vsよりも高く起動基準電圧Vo以下に設定される前記開閉手段の閉基準値V1より小さい場合は前記開閉手段を開いており、前記電力供給源の電圧Vpが前記閉基準値V1以上の場合は前記開閉手段を閉じるように構成されている。この構成によると、次のような作用がある。すなわち、制御回路が電力供給源の直流電力を駆動源として入力している状態においても、電力供給源の電圧Vpが閉基準値V1より小さい場合は、インバータ主回路は連系運転を行なえずに停止しているが、このような状況では開閉手段を開いて、系統から制御回路へのモニタ用の電力の供給は行なわないので、モニタ用絶縁トランスなどのモニタ系およびそれに接続の負荷で系統電力を待機電力として消費しない時間が長くなり、一層の省エネルギーが図られる。なお、開閉手段の閉基準値V1をインバータ主回路の起動基準電圧Voと等しく設定しておけば、系統連系インバータ装置の立ち上がりが素早いものとなる。 The grid-connected inverter device according to the second aspect of the present invention is configured as follows in the first aspect of the present invention. That is, when the voltage Vp of the power supply source is smaller than the closing reference value V1 of the opening / closing means set higher than the stop reference voltage Vs of the inverter main circuit and lower than the starting reference voltage Vo, the opening / closing means is opened. When the voltage Vp of the power supply source is equal to or higher than the closing reference value V1, the opening / closing means is closed. This configuration has the following effects. That is, even when the control circuit inputs the DC power of the power supply source as the drive source, the inverter main circuit cannot perform the interconnection operation when the voltage Vp of the power supply source is smaller than the closed reference value V1. In this situation, the switching means is opened, and the monitoring power is not supplied from the system to the control circuit. The time during which no power is consumed as standby power is lengthened, and further energy saving is achieved. If the closing reference value V1 of the opening / closing means is set equal to the starting reference voltage Vo of the inverter main circuit, the grid-connected inverter device starts up quickly.
本発明にかかわる第3の発明の系統連系インバータ装置は、上記本発明にかかわる第1、第2の発明において、次のような構成とされている。すなわち、前記電力供給源の電圧Vpが前記インバータ主回路の停止基準電圧Vs以下に設定される前記開閉手段の開基準値V2以下になるとき、またはインバータ主回路が運転状態から停止状態に移行するときに前記開閉手段を開くように構成されている。この構成によると、次のような作用がある。すなわち、制御回路が電力供給源の直流電力を駆動源として入力している状態においても、電力供給源の電圧Vpが開基準値V2以下であると、インバータ主回路は連系運転を行なえずに停止しているが、また、なんらかの要因によりインバータ主回路が停止状態になることもあるが、このような状況では開閉手段を開いて、系統から制御回路へのモニタ用の電力の供給は行なわないので、モニタ用絶縁トランスなどのモニタ系およびそれに接続の負荷で系統電力を待機電力として消費しない時間が長くなり、一層の省エネルギーが図られる。なお、開閉手段の開基準値V2をインバータ主回路の停止基準電圧Vsと等しく設定しておけば、インバータ主回路の停止と同時に開閉手段を開くことになるため、さらなる省エネルギーが図られる。 The grid-connected inverter device of the third invention according to the present invention is configured as follows in the first and second inventions of the present invention. That is, when the voltage Vp of the power supply source becomes equal to or lower than the open reference value V2 of the switching means set to be equal to or lower than the stop reference voltage Vs of the inverter main circuit, or the inverter main circuit shifts from the operating state to the stopped state. Sometimes it is configured to open the opening and closing means. This configuration has the following effects. That is, even when the control circuit is inputting the DC power of the power supply source as the drive source, if the voltage Vp of the power supply source is equal to or lower than the open reference value V2, the inverter main circuit cannot perform the interconnection operation. Although the inverter has stopped, the inverter main circuit may be stopped for some reason. In such a situation, the switching means is opened and monitoring power is not supplied from the system to the control circuit. Therefore, the time during which the system power is not consumed as standby power by the monitoring system such as the insulating transformer for monitoring and the load connected thereto is lengthened, thereby further saving energy. If the open reference value V2 of the opening / closing means is set equal to the stop reference voltage Vs of the inverter main circuit, the opening / closing means is opened simultaneously with the stop of the inverter main circuit, thereby further saving energy.
なお、開閉手段の閉基準値V1と開基準値V2との間に落差を設けてあるので、開閉手段の開閉動作においてチャタリングが発生せず、開閉手段の寿命が向上する。 In addition, since a drop is provided between the closing reference value V1 and the opening reference value V2 of the opening / closing means, chattering does not occur in the opening / closing operation of the opening / closing means, and the life of the opening / closing means is improved.
本発明にかかわる第4の発明の系統連系インバータ装置は、上記本発明にかかわる第1〜3の発明において、次のような構成とされている。すなわち、前記制御回路は、系統状態以外のインバータ起動条件が満たされたときに前記開閉手段を閉じ、さらに系統状態がインバータ起動条件を満たすときに前記インバータ主回路を起動するように構成されている。この構成によると、次のような作用がある。すなわち、インバータ起動条件が整わないために待機状態になっている場合には、開閉手段が開かれており、制御回路が電力供給源の直流電力を駆動源として入力している状態においても、系統から制御回路へのモニタ用の電力の供給は行なわないので、モニタ用絶縁トランスなどのモニタ系およびそれに接続の負荷で系統電力を待機電力として消費しない時間が長くなり、一層の省エネルギーが図られる。 A grid-connected inverter device according to a fourth aspect of the present invention is configured as follows in the first to third aspects of the present invention. That is, the control circuit is configured to close the opening / closing means when an inverter start condition other than the system state is satisfied, and to start the inverter main circuit when the system state satisfies the inverter start condition. . This configuration has the following effects. In other words, when the inverter start condition is not met and the standby state is set, the switching means is opened, and the system is also connected with the control circuit inputting the DC power of the power supply source as the drive source. Since no monitoring power is supplied from the control circuit to the control circuit, the time during which the system power is not consumed as standby power by the monitoring system such as the monitoring insulating transformer and the load connected thereto becomes longer, thereby further saving energy.
本発明にかかわる第5の発明の系統連系インバータ装置は、上記本発明にかかわる第1〜3の発明において、次のような構成とされている。すなわち、前記制御回路は、系統状態以外のインバータ起動条件が満たされたことを確認したときに前記開閉手段を閉じ、さらに系統状態がインバータ起動条件を満たすときに前記インバータ主回路を起動し、系統状態がインバータ起動条件を満たさないときは前記開閉手段を開き、所定時間のインターバルをおいた後に、前記の系統状態以外のインバータ起動条件が満たされるかどうかを再確認するように構成されている。この構成によると、次のような作用がある。すなわち、開閉手段を一旦は閉じても系統状態がインバータ起動条件を満たさなければ、再び開閉手段を開いてしまうから、モニタ用絶縁トランスなどのモニタ系およびそれに接続の負荷で系統電力を待機電力として消費しない時間がさらに長くなり、一層の省エネルギーが図られる。さらに、再確認までにインターバルをおいているので、開閉手段の開閉動作においてチャタリングが発生せず、開閉手段の寿命が向上する。 The grid interconnection inverter device according to the fifth aspect of the present invention has the following configuration in the first to third aspects of the present invention. That is, the control circuit closes the opening / closing means when confirming that the inverter start condition other than the system state is satisfied, and further starts the inverter main circuit when the system state satisfies the inverter start condition, When the state does not satisfy the inverter start condition, the switching means is opened, and after a predetermined time interval, it is reconfirmed whether the inverter start condition other than the system state is satisfied. This configuration has the following effects. In other words, even if the switching means is once closed, if the system state does not satisfy the inverter start condition, the switching means is opened again. Therefore, the system power is set as standby power by the monitor system such as the monitor insulation transformer and the load connected thereto. The time when it is not consumed is further prolonged, and further energy saving is achieved. Furthermore, since an interval is set before reconfirmation, chattering does not occur in the opening / closing operation of the opening / closing means, and the life of the opening / closing means is improved.
本発明にかかわる第6の発明の系統連系インバータ装置は、上記本発明にかかわる第1の発明において、次のような構成とされている。すなわち、前記電力供給源の電力Ppを検出する手段を有し、前記電力供給源の電力Ppが前記インバータ主回路の停止基準電力Psよりも高く起動基準電力Po以下に設定される前記開閉手段の閉基準値P1より小さい場合は前記開閉手段を開いており、前記電力供給源の電力Ppが前記閉基準値P1以上の場合は前記開閉手段を閉じるように構成されている。この構成によれば、電力供給源が電力検出型の場合、電力供給源の電力Ppを検出することにより、電力Ppが閉基準値P1より小さい場合は、開閉手段が開かれており商用系統と制御回路が切り離されるため、制御回路の待機電力の消費は行なわれない。 The grid-connected inverter device according to the sixth aspect of the present invention has the following configuration in the first aspect of the present invention. That is, the power supply source has a means for detecting the power Pp, and the power supply source Pp is set to be higher than the stop reference power Ps of the inverter main circuit and lower than the start reference power Po. The opening / closing means is opened when it is smaller than the closing reference value P1, and the opening / closing means is closed when the power Pp of the power supply source is equal to or greater than the closing reference value P1. According to this configuration, when the power supply source is a power detection type, by detecting the power Pp of the power supply source, when the power Pp is smaller than the closed reference value P1, the opening / closing means is opened and the commercial system Since the control circuit is disconnected, the standby power of the control circuit is not consumed.
本発明にかかわる第7の発明の系統連系インバータ装置は、上記本発明にかかわる第6の発明において、次のような構成とされている。すなわち、前記電力供給源の電力(Pp)が前記インバータ主回路の停止基準電力(Ps)以下に設定される前記開閉手段の開基準値(P2)以下になるときに前記開閉手段を開くように構成されている。この構成によれば、電力供給源が電力検出型の場合、電力供給源の電力Ppを検出することにより、電力Ppがインバータ主回路の停止基準電力Ps以下に設定される前記開閉手段の開基準値P2以下のにときは、開閉手段が開かれており商用系統と制御回路が切り離されるため、制御回路の待機電力の消費は行なわれない。 The grid-connected inverter device according to the seventh aspect of the present invention is configured as follows in the sixth aspect of the present invention. That is, the switching means is opened when the power (Pp) of the power supply source is equal to or less than the open reference value (P2) of the opening / closing means set to be equal to or less than the stop reference power (Ps) of the inverter main circuit. It is configured. According to this configuration, when the power supply source is a power detection type, the power Pp of the power supply source is detected, whereby the power Pp is set to be equal to or lower than the stop reference power Ps of the inverter main circuit. When the value is less than or equal to the value P2, since the opening / closing means is open and the commercial system is disconnected from the control circuit, standby power consumption of the control circuit is not performed.
上記本発明にかかわる第1〜7の発明以外に、考えられる他の発明を以下に記載する。
他の発明1の系統連系インバータ装置は、上記本発明にかかわる第1〜5の発明において、次のような構成とされている。すなわち、前記開閉手段がトランスファ接点方式に構成され、一方の接点が前記系統に接続され、他方の接点がリレー試験用端子に接続されている。この構成によると、次のような作用がある。すなわち、リレー試験用端子は、系統連系インバータ装置を設置するときに、インバータの連系保護機能が正常に働いているか否かをテストするための端子である。テストが終わった後の実稼働状態では、リレー試験用端子は使われることはない。開閉手段をトランスファ接点方式に構成することにより、モニタ系の接点とリレー試験用端子の接点とが兼用され、部品点数の削減によるコストダウンおよび省スペースが図られる。これにより、開閉手段をトランスファ接点方式に構成し、モニタ系の接点とリレー試験用端子の接点とを兼用するので、部品点数の削減によるコストダウンおよび省スペースを図ることができる。
In addition to the first to seventh inventions related to the present invention, other possible inventions will be described below.
Other grid-connected inverter devices according to the first aspect of the present invention are configured as follows in the first to fifth aspects of the present invention. That is, the opening / closing means is configured as a transfer contact system, one contact is connected to the system, and the other contact is connected to a relay test terminal. This configuration has the following effects. That is, the relay test terminal is a terminal for testing whether or not the inverter interconnection protection function is operating normally when installing the grid interconnection inverter device. The relay test terminal is not used in the operational state after the test is completed. By configuring the switching means to be a transfer contact system, both the monitoring system contact and the relay test terminal contact can be used together, and cost reduction and space saving can be achieved by reducing the number of parts. As a result, the opening / closing means is configured as a transfer contact method, and both the monitor system contact and the relay test terminal contact are used, so that cost reduction and space saving can be achieved by reducing the number of components.
さらに他の発明2の系統連系インバータ装置は、上記本発明にかかわる第1〜5の発明または上記他の発明1において、次のような構成とされている。すなわち、前記電力供給源が電力の発生に燃料を要するものであって、前記電力供給源の燃料の残量Mfを検出する手段を有し、前記燃料の残量Mfが残量下限値M1より小さい場合は前記開閉手段を開いており、前記残量Mfが残量下限値M1以上の場合は前記開閉手段を閉じるように構成されている。この構成によれば、電力供給源の残量が下限値より小さくなると開閉手段が開かれ商用系統と制御回路が切り離されるため、制御回路の待機電力の消費は行なわれない。これにより、電力供給源の残量が下限値より少なくなると開閉手段が開かれ商用系統と制御回路が切り離されるため、制御回路の待機電力の消費は行なわれない。
Further, the grid-connected inverter device of another
さらに他の発明3の系統連系インバータ装置は、上記本発明にかかわる第1〜7の発明または上記他の発明1または2において、次のような構成とされている。すなわち、前記開閉手段の開閉モードを手動開閉または自動開閉に切り替える開閉モード切替手段を有する。この構成によれば、開閉モード切替手段により、開閉手段の開閉制御を制御回路の指令から切り離すことができるため、手動で開閉手段を切り替えることができる。これにより、開閉手段を手動で開閉できるので、たとえば装置の保守点検等を行なう場合に、モニタ用絶縁トランスなどのモニタ系およびそれに接続の負荷を商用系統から完全に切り離した状態で安全に点検することができる。
Further, the grid-connected inverter device of another
本発明の上記した構成要件については次のように解釈し得るものとする。「系統」については、通常は、商用系統のことであるが、商用に限る必要はないため、このような表現としている。「電力供給源の状態」については、電力供給源において生成される電力または電圧または電流その他の電気量もしくはこれらに関連する物理量一般である。「系統の状態」についても同様である。「開閉手段」については、機械的または電気的もしくは電子的なリレー、スイッチ、開閉器など、電気量を伝達する状態と遮断する状態とを切り換えるものであればどのようなものでもよい。記号のVp,Vo,Vs,V1,V2,Vc、Mf、M1、Pp、Po、Ps、P1、P2については、後述する実施の形態におけるのと同じものを用いているが、実施の形態で示した具体的数値によってなんら拘束される必要はなく、合理的な範囲で解釈し得るものとする。さらに、請求項の記載における「特徴とする」という字義については、これは説明の便宜上のことであるにすぎず、本発明が対象とする系統連系インバータ装置の実物において、関係する構成が特別に顕著に現れているという意味のみに解釈してはならない。あくまで従来の技術との対比において説明の便宜上用いている文言であることに留意しなければならない。 The above-described constituent elements of the present invention can be interpreted as follows. The “system” is usually a commercial system, but it is not necessary to limit to the commercial system. The “state of the power supply source” is generally the electric power or voltage or current generated in the power supply source or other electrical quantity or a physical quantity related thereto. The same applies to the “system state”. The “opening / closing means” may be any device that switches between a state of transmitting electricity and a state of blocking, such as a mechanical, electrical or electronic relay, switch, switch. The symbols Vp, Vo, Vs, V1, V2, Vc, Mf, M1, Pp, Po, Ps, P1, and P2 are the same as those in the embodiments described later. It is not necessary to be bound by the specific numerical values shown, and can be interpreted within a reasonable range. Further, the term “characteristic” in the description of the claims is merely for convenience of explanation, and the actual configuration of the grid-connected inverter device targeted by the present invention has a special configuration. It should not be interpreted only as meaning that it appears prominently. It should be noted that the terminology is used for convenience of explanation in comparison with the prior art.
系統連系インバータ装置についての本発明による第1の発明によれば、系統の状態を制御回路にモニタ入力する経路に開閉手段を介挿し、電力供給源の状態が所要の条件を満たさないときは開閉手段を開くように構成してあるので、夜間であるとか曇天であるとかの事情のために電力供給源の状態がインバータ主回路を駆動するには不充分であって、待機状態となっているときには、モニタ系およびそれに接続の負荷では系統電力を必要以上に消費することがなく、省エネルギーを図ることができる。 According to the first aspect of the invention relating to the grid-connected inverter device, when an opening / closing means is inserted in the path for monitoring and inputting the status of the grid to the control circuit, and the status of the power supply source does not satisfy the required condition Since the opening / closing means is configured to open, the state of the power supply source is insufficient to drive the inverter main circuit due to circumstances such as nighttime or cloudy weather, and the standby state is entered. When it is, the monitor system and the load connected thereto do not consume more system power than necessary, and energy can be saved.
本発明による第2の発明によれば、電力供給源の電圧Vpが開閉手段の閉基準値V1に達しない限りは開閉手段を開いて、系統から制御回路へのモニタ用の電力の供給は行なわないので、制御回路が電力供給源の直流電力を駆動源として入力している状態においても、モニタ用絶縁トランスなどのモニタ系およびそれに接続の負荷で系統電力を待機電力として消費しない時間が長くなり、一層の省エネルギーを図ることができる。 According to the second aspect of the present invention, as long as the voltage Vp of the power supply source does not reach the closing reference value V1 of the opening / closing means, the opening / closing means is opened, and monitoring power is supplied from the system to the control circuit. Therefore, even when the control circuit inputs the DC power of the power supply source as a drive source, the monitor system such as the monitor insulation transformer and the load connected to it will not spend system power as standby power for a long time. Further energy saving can be achieved.
本発明による第3の発明によれば、電力供給源の電圧Vpが開基準値V2以下であると、また、なんらかの都合によりインバータ主回路が停止状態になっていると、開閉手段を開いて、系統から制御回路へのモニタ用の電力の供給は行なわないので、制御回路が電力供給源の直流電力を駆動源として入力している状態においても、モニタ用絶縁トランスなどのモニタ系およびそれに接続の負荷で系統電力を待機電力として消費しない時間が長くなり、一層の省エネルギーを図ることができる。 According to the third invention of the present invention, when the voltage Vp of the power supply source is less than or equal to the open reference value V2, and when the inverter main circuit is stopped for some reason, the opening / closing means is opened, Since power for monitoring is not supplied from the system to the control circuit, even when the control circuit is inputting the DC power of the power supply source as the drive source, the monitor system such as the monitor insulation transformer and The time during which the system power is not consumed as standby power by the load becomes longer, and further energy saving can be achieved.
本発明による第4の発明によれば、インバータ起動条件が整わないために待機状態になっている場合には、開閉手段を開いて、系統から制御回路へのモニタ用の電力の供給は行なわないので、制御回路が電力供給源の直流電力を駆動源として入力している状態においても、モニタ系およびそれに接続の負荷で系統電力を待機電力として消費しない時間が長くなり、一層の省エネルギーを図ることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, when the inverter start condition is not satisfied and the apparatus is in the standby state, the switching means is opened and the monitoring power is not supplied from the system to the control circuit. Therefore, even when the control circuit inputs the DC power of the power supply source as the drive source, the time during which the system power is not consumed as standby power by the monitor system and the load connected thereto becomes longer, and further energy saving is achieved. Can do.
本発明による第5の発明によれば、開閉手段を一旦は閉じても系統状態がインバータ起動条件を満たさなければ、再び開閉手段を開いてしまうから、モニタ系およびそれに接続の負荷で系統電力を待機電力として消費しない時間がさらに長くなり、一層の省エネルギーを図ることができる。さらに、再確認までにインターバルをおいているので、開閉手段の開閉動作においてチャタリングが発生せず、開閉手段の寿命を向上させることができる。 According to the fifth invention of the present invention, even if the switching means is once closed, if the system state does not satisfy the inverter starting condition, the switching means is opened again. The time during which no standby power is consumed is further increased, and further energy saving can be achieved. Furthermore, since an interval is set before reconfirmation, chattering does not occur in the opening / closing operation of the opening / closing means, and the life of the opening / closing means can be improved.
本発明による第6の発明によれば、電力供給源が電力検出型の場合、電力供給源の電力Ppを検出することにより、電力Ppが閉基準値P1に達しない限りは、開閉手段が開かれており商用系統と制御回路が切り離されるため、制御回路の待機電力の消費は行なわれない。 According to the sixth aspect of the present invention, when the power supply source is a power detection type, the opening / closing means is opened unless the power Pp reaches the closed reference value P1 by detecting the power Pp of the power supply source. Therefore, since the commercial system and the control circuit are separated, the standby power of the control circuit is not consumed.
本発明による第7の発明によれば、電力供給源が電力検出型の場合、電力供給源の電力Ppを検出することにより、電力Ppがインバータ主回路の停止基準電力Ps以下に設定される前記開閉手段の開基準値P2以下のにときは、開閉手段が開かれており商用系統と制御回路が切り離されるため、制御回路の待機電力の消費は行なわれない。 According to the seventh aspect of the present invention, when the power supply source is a power detection type, the power Pp is set to be equal to or lower than the stop reference power Ps of the inverter main circuit by detecting the power Pp of the power supply source. When the open / close means is below the open reference value P2, the open / close means is open and the commercial system is disconnected from the control circuit, so that no standby power is consumed by the control circuit.
以下、本発明にかかわる系統連系インバータ装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Embodiments of a grid-connected inverter device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
〔実施の形態1〕
図1は実施の形態1の系統連系インバータ装置の電気的構成を示すブロック回路図である。図1に示すように、系統連系インバータ8は、インバータ主回路2と制御回路3と制御電源部4と連系リレー6とモニタ用絶縁トランス5と、そして新たに追加された系統電圧検出リレー10とから構成されている。制御回路3とモニタ用絶縁トランス5とで制御部9が構成されている。太陽電池1の出力端子が系統連系インバータ8におけるインバータ主回路2と制御回路3と制御電源部4の各入力端子に接続されている。制御電源部4は、太陽電池1からの直流電力を入力して定電圧を生成し、この定電圧を制御回路3に駆動源として供給するようになっている。モニタ用絶縁トランス5の2次側には図示しない負荷が接続されている。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a block circuit diagram showing an electrical configuration of the grid-connected inverter device of the first embodiment. As shown in FIG. 1, the
制御回路3は、マイクロコンピュータやDSP(デジタルシグナルプロセッサ)などによって制御されるように構成されている。ここでは、マイクロコンピュータによるものとする。制御回路3は、制御電源部4から駆動源として定電圧の供給を受けると、マイクロコンピュータを起動させるようになっている。制御回路3は、太陽電池1の電圧Vpを判定するようになっている。制御回路3は、太陽電池1の電圧Vpが系統電圧検出リレー10の閉基準値V1以上であるときは、原則として、系統電圧検出リレー10を閉じるとともにインバータ主回路2を起動するように構成されている。制御回路3はまた、太陽電池1の電圧Vpがインバータ主回路2の停止基準電圧Vs以下であるときは、原則として、インバータ主回路2を停止するとともに系統電圧検出リレー10を開くように構成されている。この点については、のちに詳しく説明する。制御回路3はまた、系統連系インバータ8の種々の連系保護制御を行なうようになっている。制御回路3は、インバータ主回路2におけるスイッチング素子のゲート制御を行なうことにより、このインバータ主回路2を駆動するようになっている。
The
インバータ主回路2は、太陽電池1からの直流電力を商用周波数の交流電力に変換するものである。インバータ主回路2の出力端子は連系リレー6を介して商用系統7に接続されている。商用系統7と連系リレー6との接続ラインの途中と制御部9におけるモニタ用絶縁トランス5の1次側とが新たに追加した系統電圧検出リレー10を介して接続されている。モニタ用絶縁トランス5の2次側は制御回路3に入力接続されているとともに図示しない負荷にも接続されている。
The inverter
連系リレー6は、制御回路3からの制御信号に基づいて開閉の制御が行なわれるようになっている。系統電圧検出リレー10は、制御回路3からの制御信号に基づいて開閉の制御が行なわれるようになっている。
The
系統電圧検出リレー10およびモニタ用絶縁トランス5を介して商用系統7の系統電圧が制御回路3に入力され、制御回路3は系統電圧に基づいて、インバータ主回路2の出力電流と系統電圧との同期制御を行なったり、連系保護制御を行なったりするように構成されている。
The system voltage of the
次に、上記のように構成された実施の形態1の系統連系インバータ装置の動作を説明する。 Next, the operation of the grid-connected inverter device of the first embodiment configured as described above will be described.
平常状態にあっては、インバータ主回路2は停止状態となっており、系統電圧検出リレー10は常開となっている。太陽電池1の出力電圧Vpが所定値に達すると(停止電圧Vcを上回ると)、制御電源部4が起動して、制御回路3に対する定電圧の電力供給を開始する。制御回路3におけるマイクロコンピュータは、制御電源部4から定電圧の電力供給を受けて動作を開始し、太陽電池1に充分な電力があることや系統以外でインバータ主回路2を起動する上での異常がないこと、すなわち系統状態以外のインバータ起動条件が満たされていることを確認し、系統電圧検出リレー10のリレーコイルに通電することにより、この系統電圧検出リレー10を閉じる。そして、系統電圧検出リレー10を閉じることで、商用系統7側から系統電圧を入力して、系統電圧や系統周波数に異常がないこと、すなわち系統状態がインバータ起動条件を満たしていることを確認し、インバータ主回路2を起動する。
In the normal state, the inverter
次に、以上の動作の詳細を図2のフローチャートに従って説明する。その説明の前に、インバータ主回路2の起動基準電圧Voおよび停止基準電圧Vsと、系統電圧検出リレー10の閉基準値V1および開基準値V2と、制御電源部4の停止電圧Vcとの大小関係について説明しておく。起動基準電圧Voは停止基準電圧Vsよりも高い。系統電圧検出リレー10の閉基準値V1はインバータ主回路2の起動基準電圧Vo以下であるが、ここではV1=Voとする。また、系統電圧検出リレー10の開基準値V2はインバータ主回路2の停止基準電圧Vs以下でかつ制御電源部4の停止電圧Vcよりも高い。ここでは、V2=Vsとする。数値の一例をあげると、V1=Vo=160V、V2=Vs=130V、Vc=80Vなどがある。もっとも、このような数値は単なる例示にすぎず、仕様に応じて適宜に変更してよいことはいうまでもない。
Next, details of the above operation will be described with reference to the flowchart of FIG. Before the description, the starting reference voltage Vo and the stopping reference voltage Vs of the inverter
マイクロコンピュータにおけるCPU(中央演算処理装置)は、ステップS101において読み込んだ太陽電池1の電圧Vpが検出リレー閉基準値V1以上となっているか否かを判断する。Vp<V1のときはステップS201に進むが、Vp≧V1のときはステップS102に進んで系統状態以外のインバータ起動条件に異常がないか否かを判断する。たとえば、系統連系インバータ8において、その内部温度の異常がないかとか、ヒューズ断などの故障がないかなどを判断する。その判断で異常が認められたときはステップS201に進むが、異常がないときはステップS103に進んで制御回路3から系統電圧検出リレー10に対して閉じ制御信号を与えることにより、系統電圧検出リレー10を閉じる。この結果、商用系統7の系統電圧が系統電圧検出リレー10およびモニタ用絶縁トランス5を介して制御回路3に取り込まれる状態となる。
A CPU (central processing unit) in the microcomputer determines whether or not the voltage Vp of the
次いで、ステップS104に進んで取り込んだ系統電圧の波形を読み取り、実効電圧や周波数に異常がないか否か、すなわち系統状態がインバータ起動条件を満たしているか否かを判断する。異常があればステップS201に進むが、異常がないときはステップS105に進んで制御回路3から連系リレー6に対して閉じ制御信号を与えることにより、連系リレー6を閉じる。次いで、ステップS106に進んでインバータ主回路2を起動する。
Next, the process proceeds to step S104 to read the captured system voltage waveform, and determine whether there is no abnormality in the effective voltage or frequency, that is, whether the system state satisfies the inverter start condition. If there is an abnormality, the process proceeds to step S201. If there is no abnormality, the process proceeds to step S105, where the
ステップS102の判断やステップS104の判断が否定的となるときにステップS201に進む。このステップS201は、インバータ主回路2を停止させたときにも、その直後に処理されるべきステップである。すなわち、太陽電池1の電圧Vpがインバータ主回路2の停止基準電圧Vs以下になると、インバータ主回路2が停止されるとともに連系リレー6が開かれるが、その直後にステップS201に進むようになっている。
When the determination in step S102 or the determination in step S104 is negative, the process proceeds to step S201. This step S201 is a step to be processed immediately after the inverter
このステップS201においては、読み込んだ太陽電池1の電圧Vpが検出リレー開基準値V2以下となっているか否かを判断する。Vp>V2のときはステップS101に進むが、Vp≦V2のときはステップS202に進んで制御回路3から系統電圧検出リレー10に対して開き制御信号を与えることにより、系統電圧検出リレー10を開く。V2=Vsに設定してあって、太陽電池1の電圧Vpが停止基準電圧Vs以下のときは、この電圧Vpは検出リレー開基準値V2以下でもあり、制御回路3はインバータ主回路2の停止と同時に系統電圧検出リレー10も開くことになり、モニタ用絶縁トランス5およびそれの2次側に接続の負荷での系統電力の消費を極力少なくしている。
In step S201, it is determined whether or not the read voltage Vp of the
なお、インバータ主回路2を停止させ連系リレー6を開いたときには、ステップS201の判断を経ることなく、直ちにステップS202に進んで必ず系統電圧検出リレー10を開くようにすることも良い方法である。
It should be noted that when the inverter
上記の構成によると、制御回路3が制御電源部4を介して太陽電池1の直流電力を駆動源として入力している状態においても、太陽電池1の電圧Vpが検出リレー閉基準値V1に達しない限りは、インバータ主回路2は連系運転を行なえずに停止しているが、このような状況では系統電圧検出リレー10を開いて、商用系統7から制御回路3へのモニタ用の電力の供給は行なわないので、モニタ用絶縁トランス5およびそれの2次側に接続の負荷において系統電力を待機電力として消費しない時間が長くなり、省エネルギーが図られる。
According to the above configuration, the voltage Vp of the
また、上記と同様に、制御回路3が制御電源部4を介して太陽電池1の直流電力を駆動源として入力している状態においても、太陽電池1の電圧Vpが検出リレー開基準値V2以下であると、インバータ主回路2は連系運転を行なえずに停止しているが、また、なんらかの要因によりインバータ主回路2が停止状態になることもあるが、このような状況では系統電圧検出リレー10を開いて、モニタ用絶縁トランス5およびそれの2次側に接続の負荷において系統電力を待機電力として消費しない時間が長くなり、省エネルギーが図られる。
Similarly to the above, the voltage Vp of the
また、V1=Voに設定しておくと、異常がない限りにおいて、太陽電池1の電圧Vpが検出リレー閉基準値V1以上に達すると、系統電圧検出リレー10の閉じ動作とインバータ主回路2の起動とを同時に行なうことができ、インバータ主回路2の安定状態までの立ち上がりが速やかに行なわれる。また、V2=Vsに設定しておくと、インバータ主回路2の停止と系統電圧検出リレー10の開き動作とを同時に行なうことができ、モニタ用絶縁トランス5およびそれの2次側に接続の負荷での系統電力の消費を最小限に抑えることができる。
Further, if V1 = Vo is set, the voltage Vp of the
もっとも、本発明はこれに限定する必要はなく、Vo>V1に設定してもよいし、あるいは、Vs>V2に設定してもよい。 However, the present invention need not be limited to this, and Vo> V1 may be set, or Vs> V2 may be set.
さらに、検出リレー閉基準値V1と検出リレー開基準値V2との間に落差を設けてあるので、系統電圧検出リレー10の開閉動作においてチャタリングが発生せず、系統電圧検出リレー10の寿命が向上する。
Further, since a drop is provided between the detection relay closing reference value V1 and the detection relay opening reference value V2, chattering does not occur in the open / close operation of the system
また、系統電圧検出リレー10を手動で開閉を行なうことができるように、図13に示すような構成にすることもできる。これは、図1に示したインバータ装置に対して、系統電圧検出リレー10の開閉モードを自動開閉または手動開閉に切り替えるための開閉モード切替手段21を新たに設けたものである。通常は、開閉モード切替手段21により系統電圧検出リレー10の開閉モードを自動開閉モードにしておき、制御回路からの指令に従って系統電圧検出リレー10は開閉制御される。たとえば、インバータ装置の保守点検等で商用系統から強制的に切り離す必要がある場合に、開閉モード切替手段21により系統電圧検出リレー10の開閉モードを手動開閉モードに切り替えることにより、手動で系統電圧検出リレー10の開閉を行なうことができる。
Moreover, it can also be set as a structure shown in FIG. 13 so that the system
〔実施の形態2〕
実施の形態2の系統連系インバータ装置の構成は実施の形態1の場合の図1と同様とし、制御回路3におけるマイクロコンピュータによるシーケンスを変えたものである。
[Embodiment 2]
The configuration of the grid-connected inverter device of the second embodiment is the same as that of FIG. 1 in the first embodiment, and the sequence of the
そのシーケンスを図3のフローチャートに示す。図3のシーケンスが図2のシーケンスと異なっているのは次の点である。すなわち、ステップS104に進んで取り込んだ系統電圧の波形を読み取り、実効電圧や周波数に異常がないか否かを判断し、すなわち系統状態がインバータ起動条件を満たしていることの確認を行ない、異常があったときには、ステップS107に進んで、先のステップS103で閉じた系統電圧検出リレー10を再び開くのである。そして、ステップS108に進んで所定時間にわたる待機(アイドリング)を行なった後に、ステップS101に戻るようにしてある。
The sequence is shown in the flowchart of FIG. The sequence of FIG. 3 differs from the sequence of FIG. 2 in the following points. That is, it proceeds to step S104, reads the waveform of the system voltage taken in, determines whether there is any abnormality in the effective voltage or frequency, that is, confirms that the system state satisfies the inverter start condition, If so, the process proceeds to step S107, and the system
図3のシーケンスの意義を説明する。図2のシーケンスの場合であると、ステップS104において系統電圧や系統周波数に異常があった場合でも、太陽電池1の電圧Vpが検出リレー開基準値V2以下にならなければ、系統電圧検出リレー10を開くことをしない。そのため、異常があったときでも、系統電圧が系統電圧検出リレー10を介してモニタ用絶縁トランス5に供給され、モニタ用絶縁トランス5およびそれの2次側に接続の負荷での系統電力の消費を続けてしまうことになる。
The significance of the sequence of FIG. 3 will be described. In the case of the sequence of FIG. 2, even if the system voltage or system frequency is abnormal in step S104, if the voltage Vp of the
これに対して、図3のシーケンスによれば、系統状態以外のインバータ起動条件が満たされたときには一旦は系統電圧検出リレー10を閉じて商用系統7から制御回路3にモニタ用の電力を取り込んで系統の判定を行なうが、その結果として、系統電圧や系統周波数に異常があって系統状態がインバータ起動条件を満たしていないことが判明したときには、一旦は閉じた系統電圧検出リレー10を再び直ちに開いてしまうから、モニタ用絶縁トランス5およびそれの2次側に接続の負荷において系統電力を待機電力として消費しない時間がより長くなり、一層の省エネルギーが図られる。
On the other hand, according to the sequence of FIG. 3, when the inverter starting condition other than the system state is satisfied, the system
ステップS108のアイドリングによってステップS101の再確認までに所定時間のインターバルをおいているので、系統電圧検出リレー10の開閉動作においてチャタリングが発生せず、系統電圧検出リレー10の寿命が向上する。
Since an interval of a predetermined time is set before reconfirmation in step S101 due to idling in step S108, chattering does not occur in the open / close operation of the system
〔実施の形態3〕
実施の形態3は系統電圧検出リレー10の位置を変えたものである。図4は実施の形態3の系統連系インバータ装置の電気的構成を示すブロック回路図である。実施の形態1についての図1におけるのと同じ符号は本実施の形態3についての図4においても同一構成要素を指示しており、簡単に説明すると、1は太陽電池、2はインバータ主回路、3は制御回路、4は制御電源部、5はモニタ用絶縁トランス、6は連系リレー、7は商用系統、8は系統連系インバータ、9は制御部であって、それらの結合関係も特にことわらない限りにおいて既述のとおりであるので、ここでは詳しい説明は省略する。また、実施の形態1において説明した事項であって本実施の形態において改めて説明しない事項についてはそのまま本実施の形態にも該当するものとし、詳しい説明は省略する。本実施の形態3における構成が実施の形態1と相違する点は以下のとおりである。
[Embodiment 3]
In the third embodiment, the position of the system
すなわち、商用系統7と連系リレー6との接続ラインと、商用系統7とモニタ用絶縁トランス5の1次側との接続ラインとの共通ライン部分に系統電圧検出リレー10を介挿してある。
That is, the system
本実施の形態3においては、制御回路3におけるマイクロコンピュータのシーケンスとして、図2のものをそのまま利用することができる。また、図3のシーケンスをそのまま利用してもよい。
In the third embodiment, the microcomputer sequence in the
本実施の形態3の系統連系インバータ装置の動作については、図2のシーケンスを利用するときは実施の形態1の場合と同様であり、また図3のシーケンスを利用するときは実施の形態2の場合と同様であるので、説明を省略する。得られる作用・効果も同様になる。 The operation of the grid-connected inverter device of the third embodiment is the same as that of the first embodiment when the sequence of FIG. 2 is used, and the second embodiment when the sequence of FIG. 3 is used. Since this is the same as the case of, the description is omitted. The same effects are obtained.
〔実施の形態4〕
図5は実施の形態4の系統連系インバータ装置の電気的構成を示すブロック回路図である。実施の形態4は、図1の実施の形態1との比較において、系統電圧検出リレー10を制御する元を、制御回路3に代えて、制御電源部4としたものである。実施の形態1についての図1におけるのと同じ符号は本実施の形態4についての図5においても同一構成要素を指示しており、またそれらの結合関係も特にことわらない限りにおいて既述のとおりであるので、ここでは詳しい説明は省略する。また、実施の形態1において説明した事項であって本実施の形態において改めて説明しない事項についてはそのまま本実施の形態にも該当するものとし、詳しい説明は省略する。本実施の形態4における構成が実施の形態1と相違する点は以下のとおりである。
[Embodiment 4]
FIG. 5 is a block circuit diagram showing an electrical configuration of the grid-connected inverter device of the fourth embodiment. In the fourth embodiment, in comparison with the first embodiment in FIG. 1, the control
すなわち、制御電源部4から系統電圧検出リレー10に対してそれの開閉のための制御信号を送出するように構成してある。系統電圧検出リレー10は商用系統7とモニタ用絶縁トランス5の1次側との間に介挿されている。制御電源部4は、太陽電池1が所定の電圧以上になると、制御回路3に定電圧の直流電力を駆動源として供給するが、このとき同時に系統電圧検出リレー10におけるリレーコイルに対して閉じ制御信号を与え、系統電圧検出リレー10を閉じるのである。また、太陽電池1の電圧が上記の所定の電圧よりも低くなると、制御回路3に対する直流電力の供給を停止するが、このとき同時に系統電圧検出リレー10を開くのである。
That is, the control
本実施の形態4によれば、実施の形態1〜3の場合のようなマイクロコンピュータでのシーケンス処理によって、様々の条件のもとで系統電圧検出リレー10の開閉を制御を行なう必要はなく、きわめて単純な動作であるので、構成を単純化することができる。
According to the fourth embodiment, it is not necessary to control the opening / closing of the system
その他の動作については実施の形態1と同様であるので、説明を省略する。得られる作用・効果も同様になる。 Since other operations are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted. The same effects are obtained.
〔実施の形態5〕
図6は実施の形態5の系統連系インバータ装置の電気的構成を示すブロック回路図である。実施の形態5は、図1の実施の形態1との比較において、系統電圧検出リレー10をトランスファ接点方式(2接点方式)に変えたものである。実施の形態1についての図1におけるのと同じ符号は本実施の形態5についての図6においても同一構成要素を指示しており、またそれらの結合関係も特にことわらない限りにおいて既述のとおりであるので、ここでは詳しい説明は省略する。また、実施の形態1において説明した事項であって本実施の形態において改めて説明しない事項についてはそのまま本実施の形態にも該当するものとし、詳しい説明は省略する。本実施の形態5における構成が実施の形態1と相違する点は以下のとおりである。
[Embodiment 5]
FIG. 6 is a block circuit diagram showing an electrical configuration of the grid-connected inverter device of the fifth embodiment. In the fifth embodiment, the system
すなわち、商用系統7とモニタ用絶縁トランス5の1次側との間に介挿される系統電圧検出リレー10としてトランスファ接点方式(2接点方式)のものを用いている。そのc接点(コモン端子)をモニタ用絶縁トランス5の1次側に接続し、a接点を商用系統7側に接続し、b接点をリレー試験用端子11側に接続してある。
That is, a transfer contact type (two-contact type) is used as the system
リレー試験用端子11は、系統連系インバータ装置を設置するときに、インバータの連系保護機能が正常に働いているか否かをテストするための端子である。その連系保護機能としては、たとえば、系統過電圧、系統電圧不足、系統周波数の上昇または低下などが発生したときに、連系リレー6が開くようにした機能などがある。そのテストに際しては、リレー試験用端子11に対して制御回路3からモニタ用絶縁トランス5およびトランスファ接点方式の系統電圧検出リレー10のb接点を介して模擬的な電圧の印加が行なわれる。
The
系統連系インバータ装置が設置されテストも終わった後の実稼働状態では、リレー試験用端子11に対して制御回路3から模擬的な電圧が印加されることはない。実稼働状態での系統連系インバータ装置の動作については、制御回路3が系統電圧検出リレー10に対して閉じ制御信号を与えたときは、系統電圧検出リレー10はa接点側に接続されて、商用系統7が系統電圧検出リレー10を介してモニタ用絶縁トランス5の1次側に接続されることになる。また、制御回路3が系統電圧検出リレー10に対して開き制御信号を与えたときは、系統電圧検出リレー10はb接点側につながるが、特別な動作は起こらない。
In the actual operation state after the grid-connected inverter device is installed and the test is completed, a simulated voltage is not applied from the
本実施の形態5においては、制御回路3においてマイクロコンピュータのシーケンスとして、図2のものをそのまま利用することができる。また、図3のシーケンスをそのまま利用してもよい。本実施の形態5の系統連系インバータ装置の動作については、図2のシーケンスを利用するときは実施の形態1の場合と同様であり、また図3のシーケンスを利用するときは実施の形態2の場合と同様であるので、説明を省略する。得られる作用・効果も同様になる。
In the fifth embodiment, the
さらに、本実施の形態5においては、系統電圧検出リレー10をトランスファ接点方式に構成することにより、商用系統7とモニタ用絶縁トランス5との接続切り換えを行なうためのスイッチ手段と、リレー試験用端子11を動作させるときのスイッチ手段とを兼用させてあるので、部品点数の削減によるコストダウンおよび省スペースが図られる。
Furthermore, in the fifth embodiment, by configuring the system
〔実施の形態6〕
図9は実施の形態6の系統連系インバータ装置の電気的構成を示すブロック回路図である。実施の形態6は、図1の実施の形態1との比較において、太陽電池1を燃料電池18に置き換えて、新たに燃料残量検出手段19を設けたものである。実施の形態1についての図1におけるのと同じ符号は本実施の形態6についての図9においても同一構成要素を指示しており、またそれらの結合関係も特にことわらない限りにおいて既述のとおりであるので、ここでは詳しい説明は省略する。また、実施の形態1において説明した事項であって本実施の形態において改めて説明しない事項についてはそのまま本実施の形態にも該当するものとし、詳しい説明は省略する。本実施の形態6における構成が実施の形態1と相違する点は以下のとおりである。
[Embodiment 6]
FIG. 9 is a block circuit diagram showing an electrical configuration of the grid-connected inverter device of the sixth embodiment. In the sixth embodiment, the remaining amount of fuel detection means 19 is newly provided by replacing the
すなわち、燃料電池18の直流電力は、系統連系インバータ8により、商用周波数の交流電力に変換して商用系統7に接続される。燃料残量検出手段19は、燃料電池18の燃料残量を検出し、検出値を制御回路3に送出する。制御回路3は、燃料電池18の電圧を入力してインバータが系統連系運転を行なうにあたり燃料電池18に十分な電力があることや、燃料残量検出値が所定値以上であること、および系統以外にインバータを起動する上で異常が無いことを確認し、系統電圧検出リレー10を閉じる。
That is, the DC power of the
たとえば、制御回路3は、図10のフローチャートに示すシーケンスによって、系統電圧検出リレー10の開閉を制御する。制御回路は制御電源4から電力供給を受けてマイクロコンピュータが起動を始める。このとき初期状態では系統電圧検出リレー10は開かれた状態であり、インバータは停止状態である。マイクロコンピュータは起動すると、先ずステップS301を実行し、燃料電池の燃料残量値Mfを読み取り、燃料下限値M1と比較する。そして、Mf<M1ならばステップS402へ進む。Mf≧M1ならば、ステップS302へ進み、燃料電池電圧Vpを読み取り、系統電圧検出リレー閉基準値V1と比較する。ここで、この閉基準値V1の設定については、実施の形態1と同様である。そして、Vp<V1ならばステップS401へ進む。Vp≧V1ならばステップS303へ進み、系統条件以外のインバータ起動条件を確認する。異常がある場合は、ステップS401へ進み、異常が無ければステップS304において、系統電圧検出リレー10を閉じて、ステップS305へ進む。ステップS305では系統電圧検出リレー10を介して系統電圧波形を読み取り、実効電圧や周波数が正常な範囲内に収まっているかを確認し、異常があれば、ステップS401へ進み、正常であればステップS306へ進んで連系リレー6を閉じ、更にステップS307でインバータを起動する。
For example, the
次にインバータを停止させた場合は、ステップS401が実行される。ステップS401では、燃料電池電圧Vpを読み取り、系統電圧検出リレー開基準値V2と比較する。ここで、この開基準値V2の設定については、実施の形態1と同様である。Vp≦V2ならば、ステップS402へ進み、系統電圧検出リレー10を開くための信号を出力して、ステップS401へもどる。一方、Vp>V2ならば、ステップS301へ進む。また、実施の形態1と同様、インバータが運転状態から停止状態へ移行するときは必ず系統電圧検出リレー10を開くようにするのも良い方法である。
Next, when the inverter is stopped, step S401 is executed. In step S401, the fuel cell voltage Vp is read and compared with the system voltage detection relay open reference value V2. Here, the setting of the open reference value V2 is the same as in the first embodiment. If Vp ≦ V2, the process proceeds to step S402, a signal for opening the system
また、実施の形態1の図3のシーケンスと同様、図10のフローチャートのステップS305において系統状態に異常が検出された場合、直ちに系統電圧検出リレー10を開くと共に所定時間待機してステップS301に戻る、というステップを設けることによって、系統からの電力消費をさらに減らすことができる。
Similarly to the sequence of FIG. 3 of the first embodiment, when an abnormality is detected in the system state in step S305 of the flowchart of FIG. 10, the system
さらに、実施の形態3の図4と同様に、実施の形態6の図9の構成に対して以下のような変更を加えることもできる。すなわち、系統電圧検出リレー10を連系リレー6と商用系統7の間に設置し、連系リレー6と系統電圧検出リレー10の間の系統ラインが制御部9内のトランス5に接続される構成とすることも可能である。
Furthermore, as in FIG. 4 of the third embodiment, the following changes can be added to the configuration of FIG. 9 of the sixth embodiment. That is, the system
また、実施の形態4の図5と同様に、実施の形態6の図9の構成に対して以下のような変更を加えることもできる。すなわち、系統電圧検出リレー10の開閉を制御電源4が行なう構成とする。制御電源4は、燃料電池18が所定の電圧以上のとき制御回路3に電力供給を開始するが、このとき同時に系統電圧検出リレー10のリレーコイルにも電圧を印可し、系統電圧検出リレー10を閉じる。また、燃料電池18の電圧が所定の電圧以下になると、制御回路3や系統電圧検出リレー10への電力供給を停止する。
Further, as in FIG. 5 of the fourth embodiment, the following changes can be added to the configuration of FIG. 9 of the sixth embodiment. In other words, the
また、実施の形態5の図6と同様に、実施の形態6の図9の構成に対して以下のような変更を加えることもできる。すなわち、系統電圧検出リレー10が2接点(a、b)の切替えスイッチとなっており、接点aは商用系統7へ、接点bはリレー試験用端子11へ接続される構成とする。実施の形態6における説明において系統電圧検出リレー10を閉じる場合には、接点aに接続し、系統電圧検出リレー10を開く場合は接点bに接続することになる。
In addition, as in FIG. 6 of the fifth embodiment, the following changes can be added to the configuration of FIG. 9 of the sixth embodiment. That is, the system
〔実施の形態7〕
図11は実施の形態7の系統連系インバータ装置の電気的構成を示すブロック回路図である。実施の形態7は、図1の実施の形態1との比較において、太陽電池1とインバータ回路2の間に電力検出手段20を設けたものである。実施の形態1についての図1におけるのと同じ符号は本実施の形態7についての図11においても同一構成要素を指示しており、またそれらの結合関係も特にことわらない限りにおいて既述のとおりであるので、ここでは詳しい説明は省略する。また、実施の形態1において説明した事項であって本実施の形態において改めて説明しない事項についてはそのまま本実施の形態にも該当するものとし、詳しい説明は省略する。本実施の形態7における構成が実施の形態1と相違する点は以下のとおりである。
[Embodiment 7]
FIG. 11 is a block circuit diagram showing an electrical configuration of the grid-connected inverter device of the seventh embodiment. In the seventh embodiment, power detection means 20 is provided between the
すなわち、制御回路3は、前記電力検出手段20を介して太陽電池1の発電電力を検知し、インバータが系統連系運転を行なうにあたり太陽電池1に十分な電力があることや、系統以外にインバータを起動する上で異常がないことを確認し、系統電圧検出リレー10を閉じる。たとえば、インバータが系統連系運転を行なっていない期間の電力検出の方法としては、前記期間のみ太陽電池1に抵抗を接続して、前記抵抗に流れる電流値をカレントセンサにより検出し、太陽電池出力電圧との積をとり太陽電池電力を算出するという方法がある。インバータが系統連系運転を行なっている期間については、抵抗による電力検出はインバータ効率の低下につながるので、抵抗を切り離して太陽電池1からインバータ回路2に流れる電流値を検出し、同様に電力を算出する。
That is, the
たとえば、制御回路3は図12のフローチャートに示すシーケンスによって、系統電圧検出リレー10の開閉を制御する。これは、実施の形態1における図2R>2のフローチャートのステップS101とステップS201の判定条件のみを変更したものである。初期状態では系統電圧検出リレー10は開かれており、インバータは停止状態である。制御回路3は、制御電源4から電力供給を受けてマイクロコンピュータが起動するとまずステップS501を実行し、太陽電池の電力Ppを読み取り、系統電圧検出リレー閉基準値P1と比較する。この閉基準値P1はインバータの起動基準電力Po以下で停止基準電力Psより大きな値に設定されるが、ここではP1=Poとする。そして、比較の結果、太陽電池電力Ppが低ければ、ステップS502へ進み、このあとの処理は実施の形態1と同じである。インバータを停止させた場合は、ステップS502が実行される。ステップS502では、太陽電池電力Ppを、系統電圧検出リレー開基準値P2と比較する。この開基準値P2は、インバータ停止基準電力Ps以下、制御電源4の停止電力Pcより高い値に設定されるが、できる限り系統からの電力消費を低減するために、P2=Psに設定して、インバータ停止と同時に系統電圧検出リレー10を開くようにする。ステップS502以降の処理は実施の形態1と同じである。
For example, the
以上、いくつかの実施の形態について説明してきたが、本発明は次のように構成したものも含み得るものとする。
(1)実施の形態3(図4)の変形の形態として、連系リレー6を省略した回路構成の系統連系インバータ装置に構成してもよい。
(2)実施の形態4(図5)の変形の形態として、系統電圧検出リレー10の配置位置を実施の形態3(図4)の場合と同様にしてもよい。
(3)実施の形態5(図6)の変形の形態として、系統電圧検出リレー10の配置位置として、実施の形態3(図4)の場合と同様に、商用系統7と連系リレー6との接続ラインと、商用系統7とモニタ用絶縁トランス5の1次側との接続ラインとの共通ライン部分にトランスファ接点方式の系統電圧検出リレー10を介挿した構成としてもよい。
(4)実施の形態4(図5)の方式を踏襲して、トランスファ接点方式の系統電圧検出リレー10の介挿位置が上記のいずれであっても、制御電源部4からその系統電圧検出リレー10を開閉制御するように構成してもよい。
(5)その他本発明の要旨と直接に関係しない任意の事項については、公知の任意のものが適用可能であり、また、公知以外のものであっても、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適用可能であることはいうまでもない。
Although several embodiments have been described above, the present invention may include those configured as follows.
(1) As a modification of the third embodiment (FIG. 4), a grid-connected inverter device having a circuit configuration in which the
(2) As a modification of the fourth embodiment (FIG. 5), the arrangement position of the system
(3) As a modification of the fifth embodiment (FIG. 6), the arrangement position of the system
(4) Following the system of the fourth embodiment (FIG. 5), the system voltage detection relay is connected from the control
(5) Other arbitrary matters that are not directly related to the gist of the present invention may be any known ones, and other than the publicly known ones may be applied without departing from the gist of the present invention. Needless to say, this is applicable.
上記の(1)〜(5)は互いに独立した事項であり、これらのうち任意の事項を任意数適当に組み合わせてもよきものとする。 The above (1) to (5) are items independent of each other, and any number of these items may be appropriately combined.
本件にかかわる明細書(特に発明の詳細な説明および特許請求の範囲)または図面においては、記載してある任意の事項(任意の要素または任意の要素の結合関係・組み合わせ関係を含む)について、その省略の可能性を留保する。さらに、特許請求の範囲に記載していないが発明の詳細な説明または図面に記載してある任意の事項について特許請求の範囲への追加の可能性ならびにその追加に伴う説明の変更の可能性を留保する。 In the specification (especially, the detailed description of the invention and the claims) or the drawings relating to the present invention, any matter described (including any element or any combination or combination of elements) Reserve the possibility of omission. Furthermore, there is a possibility of addition to the scope of claims for any matter not described in the scope of claims but described in the detailed description of the invention or in the drawings, and possibility of change of explanation accompanying the addition. Reserve.
1 太陽電池、2 インバータ主回路、3 制御回路、4 制御電源部、5 モニタ用絶縁トランス、6 連系リレー、7 商用系統、8 系統連系インバータ、9 制御部、10 系統電圧検出リレー、11 リレー試験用端子、18 燃料電池、19 燃料残量検出手段、20 電力検出手段、21 開閉モード切替手段。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記電力供給源の状態および前記電力系統の状態を入力して前記インバータ主回路を制御する制御回路と、
前記直流電力を駆動源とし前記制御回路に対し駆動電力を供給する制御電源部と、
前記電力系統の状態を前記制御回路に入力する経路に介挿された開閉手段とを備え、
前記電力供給源の状態が所要の条件を満たすとき前記開閉手段を閉じ、満たさないとき前記開閉手段を開くように構成してあることを特徴とする系統連系インバータ装置。 An inverter main circuit for converting DC power from the power supply source into AC power and connecting it to the power system;
A control circuit for controlling the inverter main circuit by inputting the state of the power supply source and the state of the power system;
A control power supply for supplying driving power to the control circuit using the DC power as a driving source;
Opening and closing means inserted in a path for inputting the state of the power system to the control circuit,
The grid-connected inverter device is configured to close the opening / closing means when the state of the power supply source satisfies a required condition, and to open the opening / closing means when the state is not satisfied.
が満たされるかどうかを再確認するように構成されていることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかに記載の系統連系インバータ装置。 The control circuit closes the opening / closing means when confirming that the inverter start condition other than the system state is satisfied, and further starts the inverter main circuit when the system state satisfies the inverter start condition, and the system state is When the inverter start condition is not satisfied, the switching means is opened, and after a predetermined time interval, it is configured to reconfirm whether the inverter start condition other than the system state is satisfied. The grid interconnection inverter device according to any one of claims 1 to 3.
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