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JPH08149843A - 系統連系インバータの保護装置 - Google Patents

系統連系インバータの保護装置

Info

Publication number
JPH08149843A
JPH08149843A JP6309958A JP30995894A JPH08149843A JP H08149843 A JPH08149843 A JP H08149843A JP 6309958 A JP6309958 A JP 6309958A JP 30995894 A JP30995894 A JP 30995894A JP H08149843 A JPH08149843 A JP H08149843A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
inverter
inverter circuit
circuit
command value
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6309958A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuji Abe
裕司 阿部
Masaaki Kounofuji
正明 甲野藤
Kimihiko Furukawa
公彦 古川
Kunio Tanaka
邦穂 田中
Masahiro Maekawa
正弘 前川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP6309958A priority Critical patent/JPH08149843A/ja
Publication of JPH08149843A publication Critical patent/JPH08149843A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Landscapes

  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 太陽電池1を商用電力系統2に連系する系統
連系インバータにおいて、インバータ回路3の直流側或
いは交流側の何れか一方に故障が発生した場合に、他方
における2次的な故障の発生を防止する保護装置を提供
する。 【構成】 インバータ回路3の出力電流iと、制御回路
5の電流振幅指令値Iampとの関係における正常な運
転領域が格納されている故障診断部56を設ける。該故障
診断部56は、出力電流の検出値及び電流振幅指令値が前
記正常な運転領域内に収っているか否かによって故障を
判定する。故障が判定されたときは、主制御部53からゲ
ート回路54へゲートブロック信号を送出して、インバー
タ回路3の動作を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池等の直流電源
を商用電力系統へ連系するためのインバータの保護装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4は、太陽電池(1)を商用電力系統
(2)に連系するための系統連系インバータの構成を表わ
している。該インバータにおいては、太陽電池(1)から
供給される直流電力を高周波スイッチング回路(31)にて
高周波の電力に変換する。該高周波電力は高周波トラン
ス(32)を経て整流回路(33)に供給され、整流が施され
る。整流の施された高周波電力は、ローパスフィルター
処理を受けた後、折り返し回路(34)へ供給されて、正弦
波の交流電力に変換され、商用電力系統(2)へ出力され
るのである。
【0003】ここで、高周波スイッチング回路(31)及び
折り返し回路(34)は夫々複数のスイッチング素子から構
成され、ドライブ回路(41)(42)から供給されるゲート信
号A、Bによって駆動される。ドライブ回路(41)(42)は
制御回路(50)によって制御されている。
【0004】インバータ回路(3)の出力端にはCT(8)
及びPT(81)が設けられて、出力電流i及び系統電圧v
が検出され、これらの検出値が制御回路(50)へ供給され
る。これに応じて制御回路(50)は、最大電力を得るため
の電流振幅指令値を作成し、該電流振幅指令値と系統電
圧vとを乗算して、目標電流を生成する。そして、該目
標電流と出力電流iの誤差に応じた電流指令値を作成
し、該電流指令値に基づいてPWM制御信号を生成し、
これを高周波スイッチング回路(31)のドライブ回路(41)
へ供給する。又、系統電圧vに基づいて同期信号を生成
し、これを折り返し回路(34)のドライブ回路(4)へ供給
するのである。これによって、インバータ回路(3)から
は、電流振幅指令値に応じた振幅の出力電流が得られる
ことになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図4に示す従来の系統
連系インバータにおいて、高周波トランス(32)の直流
側、或いは交流側の何れか一方に故障が発生した場合、
例えば高周波スイッチング回路(31)及び折り返し回路(3
4)の内、一方のスイッチング素子が故障し、或いはドラ
イブ回路(41)(42)からのゲート信号線の一方が断線した
場合、従来の一般的なインバータには過電流保護回路は
装備されているものの、この様な保護回路の動作には至
らないから、故障或いは断線の生じていない高周波スイ
ッチング回路(31)或いは折り返し回路(34)は動作を継続
することになる。
【0006】この結果、例えば交流側のスイッチング素
子が故障した状態では、直流側のスイッチング素子が動
作を継続することによって、高周波トランス(32)の直流
側に過電圧が発生し、該過電圧によって直流側のスイッ
チング素子も破壊されることとなる。逆に、直流側のス
イッチング素子が故障した場合も同様に、過電圧の発生
によって交流側のスイッチング素子が破壊されることと
なり、2次的な故障が発生する。
【0007】本発明の目的は、系統連系インバータにお
いて直流側或いは交流側の何れか一方に故障が発生した
場合にも、他方における2次的な故障の発生を未然に防
止する保護装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決する為の手段】本発明に係る系統連系イン
バータの保護装置は、インバータ回路(3)の出力電流と
電流振幅指令値との関係における正常な運転領域が予め
格納されている格納手段と、インバータ回路(3)の出力
電流を検出する検出手段と、出力電流の検出値及び電流
振幅指令値が前記正常な運転領域内に収っているか否か
によって故障を判定する判定手段と、故障が判定された
ときはインバータ回路(3)の動作を停止する保護手段と
を具えている。
【0009】具体的には、故障が判定されたとき、保護
手段は更に、インバータ回路(3)と商用電力系統(2)の
間に介在する解列手段を解列動作させる。
【0010】更に具体的な構成においては、直流電源の
出力端からインバータ回路(3)の内部に至る直流側の送
電線に、該送電線の所定範囲における電位差を検知する
検知手段を設けると共に、送電線の間に介在する解列手
段と、過大な電位差が検出されたときに該解列手段を解
列動作させる解列制御手段とを具えている。
【0011】
【作用】インバータの正常な運転状態においては、制御
回路(5)で作成される電流振幅値指令が変化すると、こ
れに応じてインバータ回路(3)の出力電流も変化し、電
流振幅指令値と出力電流値との間には比例関係が成立す
る。しかし、インバータ回路(3)の直流側或いは交流側
で何らかの故障が発生した場合、インバータ回路(3)の
出力電流は、電流振幅値指令の変化に追従せず、正常な
運転状態での出力電流よりも電流値が低下することにな
る。
【0012】そこで、本発明の保護装置においては、予
め、正常な運転状態におけるインバータ回路(3)の出力
電流と電流振幅指令値との関係における正常な運転領域
を規定して、これを故障判定の基準として格納してお
く。そして、実際の運転状態において、インバータ回路
(3)の出力電流を検出し、該検出値と、そのときの電流
振幅指令値が、前記正常な運転領域内に収っているか否
かを判断して、出力電流値が正常値よりも低下したと
き、故障の発生と判定するのである。
【0013】故障の発生が判定されたときは、インバー
タ回路(3)の動作を停止し、更に必要に応じて、インバ
ータ回路(3)と商用電力系統(2)の間に介在する解列手
段を解列する。これによって、2次的な故障の発生を未
然に防止することが出来る。
【0014】直流電源の出力端からインバータ回路(3)
の内部に至る直流側の送電線に、電位差検知手段及び解
列手段を具えた具体的構成においては、該直流側の送電
線に電流漏洩が発生した場合、該電流漏洩に起因する電
圧降下が検出されて、解列手段が解列される。これによ
って、直流側送電線や周辺部品の焼損が防止される。
【0015】
【発明の効果】本発明に係る系統連系インバータの保護
装置によれば、インバータ回路の直流側或いは交流側の
何れか一方に故障が発生した場合にも、他方に対する2
次的な故障の発生が未然に防止される。
【0016】
【実施例】以下、本発明の一実施例につき、図面に沿っ
て詳述する。図1に示す如く、太陽電池(1)はインバー
タ回路(3)を介して商用電力系統(2)に連系されてお
り、インバータ回路(3)と商用電力系統(2)の間には、
ブレーカ(7)が介在している。ブレーカ(7)は通常は閉
じており、太陽電池(1)からインバータ回路(3)を経て
出力される電力は負荷(6)へ供給されると共に、その余
剰電力は商用電力系統(2)へ逆潮流される。
【0017】インバータ回路(3)の出力端には、CT
(8)及びPT(81)が設置されると共に、太陽電池(1)の
出力端には、CT(82)及びPT(83)が設置される。尚、
インバータ回路(3)は、図4に示す従来回路と同様の構
成であって、高周波スイッチング回路(31)及び折り返し
回路(34)を内蔵している。
【0018】インバータ回路(3)は図1の如くドライブ
回路(4)からのゲート信号Gによって駆動される。該ド
ライブ回路(4)はマイクロコンピュータ及びDSPから
なる制御回路(5)によって制御されている。制御回路
(5)は、CT(8)からA/D変換器(9)を経て送られて
くる出力電流データiと、PT(81)からA/D変換器(9
1)を経て送られてくる系統電圧データvと、CT(82)か
らA/D変換器(92)を経て送られてくる太陽電池出力電
流データIdcと、PT(83)からA/D変換器(93)を経
て送られてくる太陽電池出力電圧データVdcとに基づ
いて、後述の制御動作を実行する。
【0019】即ち、出力電流データi及び系統電圧デー
タvは、インバータ出力制御部(51)へ送られて、インバ
ータの出力制御に供されると共に、両データは出力状態
算出手段(57)へ供給されて、インバータ回路(3)の出力
電力が算出される。又、太陽電池出力電圧データVdc
は電流振幅指令値算出手段(52)及び主制御部(53)へ供給
される。電流振幅指令値算出手段(52)では、太陽電池出
力電圧データVdcと前記出力状態算出手段(57)からの
出力電力値とに基づいて、最大電力を得るための電流振
幅指令値Iampが算出される。該電流振幅指令値Ia
mpは主制御部(53)を経てインバータ出力制御部(51)へ
供給される。
【0020】これによって、インバータ出力制御部(51)
では、電流振幅指令値Iampと系統電圧データvとを
乗算して、目標電流データを作成し、更に該目標電流デ
ータと出力電流データiの誤差に応じた電流指令値を作
成し、該電流指令値に基づいてPWM制御信号を生成
し、これをゲート回路(54)へ供給する。一方、主制御部
(53)は、正常の運転状態においては、ゲート回路(54)に
対してゲートブロックを解除する信号を供給する。この
結果、インバータ出力制御部(51)からのPWM制御信号
はゲート回路(54)を通過して、ドライブ回路(4)へ供給
される。
【0021】又、図1の制御回路(5)には、過電流等の
異常を監視して故障を判定する故障判定手段(55)が設け
られている。該故障判定手段(55)には、前記太陽電池出
力電流データIdc、太陽電池出力電圧データVdc、
及びインバータ出力電力値が供給されて、周知の故障判
定が行なわれる。故障判定手段(55)によって故障が判定
されたときは、主制御部(53)へその判定結果が送られ、
これに応じて主制御部(53)は、ゲート回路(54)へゲート
ブロック信号を発する。この結果、ゲート回路(54)はブ
ロックされて、PWM制御信号の送出は遮断される。
又、必要に応じて主制御部(53)からブレーカ(7)へOF
F信号が送出されて、インバータは商用電力系統(2)か
ら解列される。
【0022】更に制御回路(5)には、出力電流データi
と電流振幅指令値Iampの供給を受けて、インバータ
回路(3)の故障を診断する故障診断部(56)が設けられ
る。故障診断部(56)には、図2に示す如く、正常な運転
状態における出力電流データiと電流振幅指令値Iam
pの間の比例関係が、適度な幅をもって格納されてい
る。故障診断部(56)は、故障診断時における出力電流デ
ータiと電流振幅指令値Iampが図2の正常運転領域
に収っているか否かを判断し、例えば図2中にプロット
した様に出力電流データiが正常値よりも小さいとき
は、インバータ回路(3)の直流側或いは交流側に故障が
発生したものと診断するのである。
【0023】故障診断部(56)にて故障発生が診断された
ときは、その診断結果が主制御部(53)へ送られ、これに
応じて主制御部(53)は、ゲート回路(54)へゲートブロッ
ク信号を発する。この結果、ゲート回路(54)はブロック
されて、PWM制御信号の送出は遮断される。又、必要
に応じて主制御部(53)からブレーカ(7)へOFF信号が
送出されて、インバータは商用電力系統(2)から解列さ
れることになる。この結果、インバータ回路(3)におけ
る2次的な故障の発生が未然に防止される。
【0024】ところで、従来の系統連系インバータにお
いては、交流側には図1に示すブレーカ(7)の如き解列
手段が装備されていたが、直流側には、この様な解列手
段は装備されていない。従って、太陽電池(1)の出力端
からインバータ回路(3)の内部に至る直流側の送電線や
回路に、絶縁不良等に起因する電流漏洩が発生した場
合、漏洩発生部において、送電線や周辺部品が焼損する
虞れがあった。
【0025】そこで本実施例では、図3に示す様に、太
陽電池(1)の出力端からインバータ回路(3)の入口まで
伸びる送電線に、ブレーカ(71)を介在させると共に、該
送電線の両端部の電位差を検知するための電位差検知器
(84)を設けて、異常な電位差が検知されたときは、ブレ
ーカ(71)を開くこととする。
【0026】又、インバータ回路(3)内部の直流側にお
いても、直流が流れる送電線にリレー(72)を介在させる
と共に、該送電線の両端部の電位差を検知するための電
位差検知器(85)を設けて、異常な電位差が検知されたと
きは、リレー(72)を開くこととする。
【0027】これによって、直流側の送電線や回路に電
流漏洩が発生した場合の焼損が未然に防止される。尚、
上記ブレーカ(71)或いはリレー(72)による解列手段は、
何れか一方を設けても可く、又、両方を1つの解列手段
に置き換えることも可能である。
【0028】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る系統連系インバータの構成を示す
ブロック図である。
【図2】インバータ回路の出力電流と電流振幅指令値と
の関係における正常な運転領域を表わすグラフである。
【図3】インバータの直流側の送電線や回路の焼損を防
止するための実施例を示すブロック図である。
【図4】従来の系統連系インバータの構成を示すブロッ
ク図である。
【符号の説明】
(1) 太陽電池 (2) 商用電力系統 (3) インバータ回路 (4) ドライブ回路 (5) 制御回路 (56) 故障診断部 i 出力電流 Iamp 電流振幅指令値
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H02J 3/38 R 9470−5G (72)発明者 田中 邦穂 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 前川 正弘 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源から供給される直流電力を交流
    電力に変換して商用電力系統(2)へ出力するインバータ
    回路(3)と、該インバータ回路(3)を電流振幅指令値に
    基づいて制御する制御回路(5)とを具えた系統連系イン
    バータにおいて、インバータ回路(3)の出力電流と電流
    振幅指令値との関係における正常な運転領域が予め格納
    されている格納手段と、インバータ回路(3)の出力電流
    を検出する検出手段と、出力電流の検出値及び電流振幅
    指令値が前記正常な運転領域内に収っているか否かによ
    って故障を判定する判定手段と、故障が判定されたとき
    はインバータ回路(3)の動作を停止する保護手段とを具
    えていることを特徴とする系統連系インバータの保護装
    置。
  2. 【請求項2】 故障が判定されたとき、保護手段は更
    に、インバータ回路(3)と商用電力系統(2)の間に介在
    する解列手段を解列動作させる請求項1に記載の系統連
    系インバータの保護装置。
  3. 【請求項3】 直流電源の出力端からインバータ回路
    (3)の内部に至る直流側の送電線には、該送電線の所定
    範囲における電位差を検知する検知手段を設けると共
    に、送電線の間に介在する解列手段と、過大な電位差が
    検出されたときに該解列手段を解列動作させる解列制御
    手段とを具えた請求項1又は請求項2に記載の系統連系
    インバータの保護装置。
JP6309958A 1994-11-18 1994-11-18 系統連系インバータの保護装置 Pending JPH08149843A (ja)

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