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JPH09322554A - インバータ装置の単独運転検知方法、およびインバータ装置 - Google Patents

インバータ装置の単独運転検知方法、およびインバータ装置

Info

Publication number
JPH09322554A
JPH09322554A JP8134656A JP13465696A JPH09322554A JP H09322554 A JPH09322554 A JP H09322554A JP 8134656 A JP8134656 A JP 8134656A JP 13465696 A JP13465696 A JP 13465696A JP H09322554 A JPH09322554 A JP H09322554A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
inverter
frequency
distortion
output
inverter device
Prior art date
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Granted
Application number
JP8134656A
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English (en)
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JP3227480B2 (ja
Inventor
Masaki Eguchi
政樹 江口
Hiroichi Kodama
博一 小玉
Tsukasa Takebayashi
司 竹林
Hiroshi Nakada
浩史 中田
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.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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 Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP13465696A priority Critical patent/JP3227480B2/ja
Priority to DE69724037T priority patent/DE69724037T2/de
Priority to EP97108542A priority patent/EP0810713B1/en
Priority to US08/865,349 priority patent/US6172889B1/en
Publication of JPH09322554A publication Critical patent/JPH09322554A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3227480B2 publication Critical patent/JP3227480B2/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/388—Islanding, i.e. disconnection of local power supply from the network

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単な構成で確実に単独運転を検知できように
する。 【解決手段】インバータ出力波形に、インバータ装置の
単独運転時にその出力周波数に変動が生じる歪みを与え
ることで、負荷インピーダンスにおける力率が１に近い
状態で交流電力系統１６から切り離されても、インバー
タ出力に周波数変動を発生させて、単独運転の検知を確
実にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、交流電力系統と連
係させつつ負荷に電力を供給するインバータ装置、およ
びこのインバータ装置が前記交流電力系統の停電等によ
ってその連係を離れて単独運転を始めたことを検知する
インバータ装置の単独運転検知方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、インバータ装置として、図１
４に示すものがある。このインバータ装置１００は、直
流電源ｌ０１から入力された直流電力をインバータ主回
路１０２でＰＷＭ（パルス幅変調）制御することで交流
電力に変換している。そして、変換した交流電力から、
リアクトル１０３とコンデンサ１０４とからなるフィル
タによって高周波成分を除去したうえで負荷１０５に供
給している。負荷１０５には、遮断器１０６および柱上
トランス１０７を介して交流電力系統１０８から交流電
力が供給されており、インバータ装置１００は、交流電
力系統１０８と連系して運転されるようになっている。
【０００３】インバータ主回路１０２に対しては、次の
ようにしてＰＷＭ制御が行われる。すなわち、負荷１０
５に供給される負荷供給電圧Ｖ0を電圧検出器１０９に
よって検出する。そして、検出した負荷供給電圧Ｖ0を
バンドパスフィルタ１１０に入力し、ここを通過させる
ことで正弦波信号Ｖaにして電流基準発生回路１１１に
入力する。電流基準発生回路１１１は、入力された正弦
波信号Ｖaと出力指令信号Ｖcとを乗算して、電流基準信
号Ｉcを作製して誤差増幅回路１１２に入力する。
【０００４】一方、インバータ主回路１０２の出力電流
ＩOは電流検出器１１３によって検出されて誤差増幅回
路１１２に入力されており、誤差増幅回路１１２では、
入力された電流基準信号Ｉcと出力電流ＩOとを基にして
誤差増幅信号Ｅを作製して、ＰＷＭ制御回路１１４に入
力する。ＰＷＭ制御回路１１４は、入力される誤差増幅
信号Ｅを基にしてパルス幅変調を行ってゲートパルス信
号Ｇpを作製してゲート駆動回路１１５に入力する。ゲ
ート駆動回路１１５では、入力されたゲートパルス信号
Ｇpによってインバータ主回路１０２を構成するスイッ
チング素子（図示省略）をスイッチング制御すること
で、直流電源１０１の直流電力を交流電力に変換する。
【０００５】ところで、インバータ装置１００において
は、単独運転状態になったことを次のようにして検知し
ていた。なお、単独運転とは、例えば、交流電力系統１
０８が停電した状態で、直流電源１０１（例えば、太陽
光発電システム）が直流電力の供給を継続した状態をい
う。
【０００６】インバータ装置１００が単独運転状態にな
ると負荷１０５に供給される負荷供給電圧Ｖ0において
電圧異常や周波数異常が発生する。これは次のような理
由によっている。すなわち、負荷供給電圧Ｖ0に対する
電流基準信号Ｉcの振幅および位相は、バンドパスフィ
ルタ１１０の伝達特性により、図１５に示すようになっ
ている。そのため、遮断器１０６が開かれてインバータ
装置１００が単独運転状態になり、かつインバータ装置
１００が供給している無効電力と負荷１０５が要求する
無効電力とが一致していない場合には、インバータ装置
１００の出力（以下、インバータ出力という）は、・周
波数が定格周波数（交流電力系統１０８が商用電源であ
るなら５０／６０Ｈｚ）ｆ0からずれる、・電流値が低
下する、・電圧値が低下する、といった変動を来す。例
えば、単独運転状態になった際のインバータ装置１００
の負荷インピーダンスが図１５に示すように遅れ位相φ
であるなら、インバータ出力の周波数はｆ1まで上昇し
てバランスし、このとき、インバータ出力の電流値はＩ
OからＩ1まで低下し、また、電圧値もそれに伴って低下
する。
【０００７】そこで、このインバータ装置１００では、
電圧異常検出回路１１６および周波数異常検出回路１１
７を設けて、負荷供給電圧Ｖ0の電圧異常や周波数異常
を検出し、その検出結果によって、インバータ装置１０
０の単独運転を判断しており、その判断結果に基づいて
ゲート駆動回路１１５の動作を停止させてインバータ主
回路１０２の出力を停止させるとともに、インバータ主
回路１０２が有する系統連係リレー（図示省略）によっ
て直流電源１０１を交流電力系統１０８から解列し、こ
れによってインバータ装置１００の単独運転を防止して
いる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにして、単独運転を防止している従来のインバータ装
置１００には、インバータ出力の負荷インピーダンスに
おける力率が１に近い場合には、インバータ出力の周彼
数変化や電圧変化が小さくなり、電圧異常検出回路１１
６や周波数異常検出回路１１７では単独運転状態を検知
しにくくなるという問題がある。
【０００９】そこで、従来から、単独運転状態において
インバータ出力の出力波形に発生する歪みを検出するこ
とで、単独運転状態を検出する手法が提案されている。
これは次のようなものである。すなわち、インバータ装
置１００が単独運転状態になると、インバータ装置１０
０から柱上トランス１０７に対して励磁電流が供給さ
れ、この励磁電流により、負荷１０５に供給されるイン
バータ出力にはその出力波形のゼロクロスポイント付近
に歪みが発生する。そこで、この歪みや歪みの変化率を
計測することにより、単独運転状態を検出する。
【００１０】しかしながら、このようにして単独運転を
検出するには、歪みや歪みの変化率の検出のための回路
を新たに設ける必要があり、その分、部品点数の増加や
インバータ装置の構成の複雑化を招き、このことがイン
バータ装置をコストアップさせる要因となっていた。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明においては、次の
ような手段によって上述した課題を解決している。
【００１２】請求項１に係る本発明では、直流電源の出
力をゼロクロスポイントに同期した波形制御により交流
に変換したうえで交流電力系統と連係させつつ負荷に供
給するインバータ装置が、前記交流電力系統との連係を
離れて単独運転を始めたことを検知するインバータ装置
の単独運転検知方法であって、インバータ出力波形に、
該インバータ装置の単独運転時にその出力周波数に変動
が生じる歪みを与え、この歪みにより生じるインバータ
出力の周波数変動、もしくは周波数変動に起因する変動
を検出してインバータ装置の単独運転を検知すること
で、上述した課題を解決している。
【００１３】請求項２に係る本発明では、直流電源の電
力を交流に変換したうえで、交流電力系統と連係させつ
つ負荷に供給するインバータ主回路と、前記インバータ
主回路の交流変換動作を、インバータ出力のゼロクロス
ポイントに同期した波形制御により制御するインバータ
制御手段と、前記インバータ主回路が前記交流電力系統
との連係を離れて単独運転した際にインバータ出力に生
じる周波数変動、もしくは周波数変動に起因する変動を
検出してインバータ主回路の単独運転を検知する単独運
転検知手段とを有するインバータ装置であって、インバ
ータ出力波形に、前記インバータ主回路の単独運転時に
その出力周波数に変動を生じさせる歪みを与える歪み付
与手段を備えることで、上述した課題を解決している。
【００１４】請求項３に係る本発明では、請求項２記載
のインバータ装置において、前記歪み付与手段は、前記
歪みをゼロクロスポイントおよびその近傍に付与するも
のであるとして、上述した課題を解決している。
【００１５】請求項４に係る本発明では、請求項２また
は３記載のインバータ装置において、前記歪み付与手段
は、歪み無付与期間を間欠的に設けるものであるとし
て、上述した課題を解決している。
【００１６】請求項５に係る本発明では、請求項２ない
し４のいずれか記載のインバータ装置において、前記歪
み付与手段は、ゼロクロスポイントを期間終点とする所
定期間が出力レベルゼロとなる歪みをインバータ出力波
形に付与するものであるとして、上述した課題を解決し
ている。
【００１７】請求項６に係る本発明では、請求項２ない
し４のいずれか記載のインバータ装置において、前記歪
み付与手段は、ゼロクロスポイントが波高ピークからゼ
ロクロスポイントに至る下降波形経路側に任意の出力を
出力する歪みを、インバータ出力波形に付与するもので
あるとして、上述した課題を解決している。
【００１８】請求項７に係る本発明では、請求項２ない
し４のいずれか記載のインバータ装置において、前記歪
み付与手段は、ゼロクロスポイントを含んだその両側の
所定期間が出力レベルゼロとなる歪みをインバータ出力
波形に付与するものであるとして、上述した課題を解決
している。
【００１９】請求項８に係る本発明では、請求項２ない
し４のいずれか記載のインバータ装置において、前記歪
み付与手段は、ゼロクロスポイントが両波高ピーク側に
任意の出力を出力する歪みをインバータ出力波形に付与
するものであるとして、上述した課題を解決している。
【００２０】請求項９に係る本発明では、請求項２また
は３記載のインバータ装置において、前記歪み付与手段
は、前記インバータ主回路の単独運転時にその出力周波
数が上昇する第１の歪みと、前記インバータ主回路の単
独運転時にその出力周波数が下降する第２の歪みとを、
交互に繰り返してインバータ出力波形に付与するもので
あるとして、上述した課題を解決している。
【００２１】請求項１０に係る本発明では、直流電源の
電力を交流に変換したうえで、交流電力系統と連係させ
つつ負荷に供給するインバータ主回路と、前記インバー
タ主回路の交流変換動作を、インバータ出力のゼロクロ
スポイントに同期した波形制御により制御するインバー
タ制御手段と、前記インバータ主回路が前記交流電力系
統との連係を離れて単独運転した際にインバータ出力に
生じる周波数変動、もしくは周波数変動に起因する変動
を検出してインバータ主回路の単独運転を検知する単独
運転検知手段とを有するインバータ装置であって、イン
バータ出力の周波数変動に応じてインバータ出力周波数
が正帰還ループで変化するように、インバータ出力波形
に歪みを与える歪み付与手段を備えることで、上述した
課題を解決している。
【００２２】請求項１１に係る本発明では、請求項１０
記載のインバータ装置において、インバータ出力周波数
が異常周波数領域に停留していることを前記単独運転検
知手段が検知すると、前記歪み付与手段の正帰還ループ
の利得を増加させる利得調整手段を更に備えることで、
上述した課題を解決している。
【００２３】請求項１２に係る本発明では、請求項１０
または１１記載のインバータ装置において、前記歪み付
与手段は、定格周波数およびその近傍に前記正帰還ルー
プの不感帯を有しており、かつ、該不感帯においては、
インバータ出力波形に、前記インバータ主回路の単独運
転時にその出力周波数が上昇する第１の歪みと、前記イ
ンバータ主回路の単独運転時にその出力周波数が下降す
る第２の歪みとを、交互に繰り返し付与するものである
として、上述した課題を解決している。
【００２４】請求項１３に係る本発明では、請求項２ま
たは請求項１０記載のインバータ装置において、前記イ
ンバータ制御手段は、電流基準とインバータ出力との誤
差成分を基にしたパルス幅変調によりＰＷＭデータを作
成し、作成したＰＷＭデータに応じてインバータ出力を
制御するものであり、前記歪み付与手段は、前記電流基
準に対して前記歪みを付与するものであるとして、上述
した課題を解決している。
【００２５】請求項１４に係る本発明では、請求項２ま
たは請求項１０記載のインバータ装置において、前記イ
ンバータ制御手段は、電流基準とインバータ出力との誤
差成分を基にしたパルス幅変調によりＰＷＭデータを作
成し、作成したＰＷＭデータに応じてインバータ出力を
制御するものであり、前記歪み付与手段は、前記ＰＷＭ
データに対して前記歪みを付与するものであるとして、
上述した課題を解決している。
【００２６】請求項１５に係る本発明では、請求項２ま
たは請求項１０記載のインバータ装置において、インバ
ータ出力周波数が定格周波数からかい離したことを前記
単独運転検知手段が検知すると、インバータ出力の周波
数変化が加速するように前記歪み付与手段の正帰還ルー
プの利得を変化させる利得調整手段を更に備えること
で、上述した課題を解決している。
【００２７】請求項１，２に係る本発明は次の作用を有
している。すなわち、インバータ出力波形に、インバー
タ装置の単独運転時にその出力周波数に変動が生じる歪
みを与えているので、インバータ出力の負荷インピーダ
ンスにおける力率が１に近い場合であっても、インバー
タ装置が交流電力系統から切り離されるとインバータ出
力には確実に周波数変動が発生する。
【００２８】請求項３に係る本発明は次の作用を有して
いる。すなわち、歪みをインバータ出力波形のゼロクロ
スポイントおよびその近傍に付与しているので、インバ
ータ出力の周波数変動は確実に発生することになる。
【００２９】請求項４に係る本発明は次の作用を有して
いる。すなわち、歪み無付与期間を間欠的に設けている
ので、インバータ装置の通常の運転状態、すなわち、交
流電力系統と連係して定格周波数で運転している状態で
は、負荷供給電圧には歪みの影響が生じにくくなる。
【００３０】請求項５に係る本発明は次の作用を有して
いる。すなわち、インバータ装置が交流電力系統から切
り離されたときに、インバータ出力彼形のゼロクロスポ
イント検出のタイミングが早くなり、このタイミングに
同期して波形制御されるインバータ出力の周波数は上昇
することになる。
【００３１】請求項６に係る本発明は次の作用を有して
いる。すなわち、インバータ装置が交流電力系統から切
り離されたときに、インバータ出力彼形のゼロクロスポ
イントを検出するタイミングが遅くなり、このタイミン
グに同期して波形制御されるインバータ出力の周波数は
下降することになる。
【００３２】請求項７に係る本発明は次の作用を有して
いる。すなわち、インバータ装置が交流電力系統から切
り離されたときに、インバータ出力彼形のゼロクロスポ
イント検出のタイミングが変動して、このタイミングに
同期して波形制御されるインバータ出力の周波数も変動
することになる。
【００３３】請求項８に係る本発明は次の作用を有して
いる。すなわち、インバータ装置が交流電力系統から切
り離されたときに、インバータ出力彼形のゼロクロスポ
イント検出のタイミングが遅くなり、このタイミングに
同期して波形制御されるインバータ出力の周波数は下降
することになる。
【００３４】請求項９に係る本発明は次の作用を有して
いる。すなわち、単独運転時のインバータ出力周波数
は、インバータ装置が接続される負荷の種類によっても
影響を受け、負荷が誘導性負荷である場合にはインバー
タ出力周波数は上昇し、負荷が容量性負荷である場合に
はインバータ出力周波数は下降する。そのため、歪み付
与手段による周波数変動と負荷による周波数変動量とが
互いに周波数変動量の絶対値が同等で、かつその変動方
向が逆である場合などでは、歪み付与手段による周波数
変動と負荷による周波数変動とが互いに相殺し合って周
波数変動が発生しにくくなることがある。
【００３５】しかしながら、本発明では、第１の歪みと
第２の歪みとを交互にインバータ出力に付与しているの
で、インバータ出力周波数は上昇と下降とを交互に繰り
返すことになる。そのため、ある期間において歪み付与
手段による周波数変動作用と負荷による周波数変動作用
とが相殺し合ったとしても、次の期間では相殺しなくな
るので、インバータ出力周波数は確実に変動することに
なる。
【００３６】請求項１０に係る本発明は次の作用を有し
ている。すなわち、インバータ出力の周波数変動に応じ
てインバータ出力周波数が正帰還ループで変化するよう
に、インバータ出力波形に歪みを与えるので、インバー
タ出力周波数は迅速に変動するようになる。
【００３７】請求項１１に係る本発明は次の作用を有し
ている。すなわち、インバータ出力周波数が異常周波数
領域に停留していることを単独運転検知手段が検知する
と、利得調整手段が歪み付与手段の正帰還ループの利得
を増加させるので、インバータ出力周波数はさらに迅速
に変動するようになる。
【００３８】請求項１２に係る本発明は次の作用を有し
ている。不感帯において、第１の歪みと第２の歪みとを
交互にインバータ出力に付与しているので、周波数が安
定した領域である不感帯においても、インバータ出力周
波数は上昇と下降とを交互に繰り返して、正帰還ループ
で周波数変動を起こす領域に移行することになる。その
ため、単独運転は、当初、インバータ出力周波数が不感
帯に位置していたとしても、迅速に変動するようにな
る。
【００３９】請求項１３に係る本発明は次の作用を有し
ている。すなわち、電流基準とインバータ出力との誤差
成分に基にしたパルス幅変調において前記電流基準に対
して前記歪みを付与することにより、パルス幅変調によ
って作成されるＰＷＭデータにも歪みが生じ、単独運転
時には、ＰＷＭデータに生じた歪みによって、確実にイ
ンバータ出力周波数に変動が生じることになる。
【００４０】請求項１４に係る本発明は次の作用を有し
ている。すなわち、歪み付与手段がＰＷＭデータに対し
て直接歪みを付与するため、インバータ出力周波数には
迅速に変動が生じることになる。
【００４１】請求項１５に係る本発明は次の作用を有し
ている。すなわち、インバータ出力周波数が定格周波数
からかい離したときインバータ出力を低下させるので、
インバータ出力周波数の変動は促進されることになる。
【００４２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の図面
を参照して詳細に説明する。
【００４３】第１の実施の形態 図ｌは本発明の第１の実施の形態であるインバータ装置
１の構成を示すブロック図である。インバータ装置１
は、直流電源２から入力される直流電力を交流電力に変
換して負荷３に供給するインバータ主回路４と、負荷３
に供給される負荷供給電圧Ｖ0を検出する電圧検出器５
と、負荷供給電圧Ｖ0を基にして出力同期信号Ｖsを作製
するゼロクロス検出回路６と、インバータ主回路４の交
流出力（以下、インバータ出力という）の出力電流ＩO
を検出する電流検出器７と、出力電流ＩOをＡ／Ｄ変換
するＡ／Ｄ変換器８と、出力電流ＩOと出力同期信号Ｖs
とを基にしてインバータ主回路４をＰＷＭ制御するＤＳ
Ｐ（Disital signal Processor）９と、負荷３に供給さ
れる負荷供給電圧Ｖ0の電圧異常を検出する電圧異常検
出回路１０と、ＤＳＰ９が出力するＰＷＭデータを基に
してゲートパルス信号Ｇpを作製するタイマ・カウンタ
回路１１と、ゲートパルス信号Ｇpを基にしてインバー
タ主回路４のスイッチング素子（図示省略）をスイッチ
ング制御するゲート駆動回路１２とを備えている。イン
バータ主回路４と負荷３との間には、リアクトル１３と
コンデンサ１４からなり、インバータ出力の高周波成分
を除去するフィルタ１５が設けられている。
【００４４】負荷３には、インバータ装置１とは別に交
流電力系統１６から遮断器１７および柱上トランス１８
を介して交流電力が供給されており、インバータ装置１
は交流電力系統１６と連系して運転されている。
【００４５】ＤＳＰ９は、電流基準波形データＷbが格
納された電流基準波形メモリ１９と、電流基準波形メモ
リ１９から電流基準波形データＷbを順次読み出して、
出力指令信号Ｖcと乗算して電流基準信号Ｉcを作製する
乗算部２０と、出力電流ＩOと電流基準信号Ｉcとの誤差
を算出して電流誤差信号ｅを作製する誤差信号作製部２
１と、出力同期信号Ｖsの周期を１区間とする電流誤差
信号ｅの波形パターンの積分を行う誤差波形パターン積
分回路２２と、誤差波形パターン積分回路２２から出力
される積分データｅ’をパルス幅変調してＰＷＭデータ
ＤPを作製するＰＷＭ処理回路２３と、ＰＷＭデータＤP
を格納するＰＷＭメモリ２４と、負荷供給電圧Ｖ0の周
波数の算出、負荷供給電圧Ｖ0の周波数異常を示す周波
数異常信号Ｆeの出力、さらには無積分区間指定信号Ｂ
の出力を行うゼロクロス周期検出処理回路２５とを備え
ている。
【００４６】次に、このインバータ装置の動作を順を追
って説明する。電流検出器７で検出されたインバータ出
力の出力電流ＩOは、Ａ／Ｄ変換器８によってＡ／Ｄ変
換されたのち、誤差信号作製部２１に入力される。
【００４７】一方、電圧検出器５で検出された負荷供給
電圧Ｖ0はゼロクロス検出回路６に入力される。ゼロク
ロス検出回路６では入力された負荷供給電圧Ｖ0を基に
して出力同期信号Ｖsを作製して、電流基準波形メモリ
１９に出力する。電流基準波形メモリ１９では、格納し
ている電流基準波形データＷbを、入力された出力同期
信号Ｖsに同期して読み出して乗算部２０に出力する。
乗算部２０では、入力された電流基準波形データＷbと
出力指令信号Ｖcとを乗算して電流基準信号Ｉcを作製し
て誤差信号作製部２１に出力する。
【００４８】出力電流ＩOと電流基準信号Ｉcとが入力さ
れた誤差信号作製部２１では、出力電流ＩOと電流基準
信号Ｉcとの誤差である電流誤差信号ｅを作製して、誤
差波形パターン積分回路２２に出力する。誤差波形パタ
ーン積分回路２２には出力同期信号Ｖsがゼロクロス検
出回路６から入力されており、誤差波形パターン積分回
路２２では、出力同期信号Ｖsの周期を１区間として電
流誤差信号ｅの波形パターンを積分する。このようにし
て作製された積分データｅ’は、次回のサンプリング時
の積分演算に使用するために誤差波形パターン積分回路
２２内に記憶されるとともに、ＰＷＭ処理回路２３に出
力される。
【００４９】ＰＷＭ処理回路２３では入力された積分デ
ータｅ’をパルス幅変調してＰＷＭデータＤPを作製し
て、ＰＷＭメモリ２４に格納する。ＰＷＭメモリ２４で
は、ゼロクロス検出回路６から入力される出力同期信号
Ｖsと同期を取りつつ各サンプリング毎にＰＷＭデータ
ＤPをタイマ・カウンタ回路１１に出力する。
【００５０】タイマ・カウンタ回路１１では、ＤＳＰ９
において上述した手順で作製されたＰＷＭデータＤPを
基にしてゲートパルス信号Ｇpを作製して、ゲート駆動
回路１２に出力する。ゲート駆動回路１２では、入力さ
れるゲートパルス信号Ｇpを基にしてインバータ主回路
４のスイッチング素子（図示省略）をスイッチング制御
して、インバータ主回路４を駆動させる。
【００５１】このインバータ装置１では、交流電圧系統
１６の停電等により、単独運転状態になると、次のよう
にして、単独運転状態を検知して、インバータ出力を停
止している。すなわち、インバータ装置１が供給してい
る無効電力と負荷３が要求している無効電力とが一致し
ていない状態でインバータ装置１が単独運転状態になる
と、負荷供給電圧Ｖ0（単独運転状態ではインバータ出
力と等しくなる）の周波数は定格周波数（５０／６０Ｈ
ｚ）から変動し、これに伴って負荷供給電圧Ｖ0の電圧
値も変動する。そこで、電圧異常検出回路１０によっ
て、負荷供給電圧Ｖ0に異常があるか否かを検出し、負
荷供給電圧Ｖ0に過電圧異常ないし不足電圧異常が生じ
ると、電圧異常信号Ｖeをゲート駆動回路１２に出力す
る。また、ゼロクロス周期検出回路２５において、負荷
供給電圧Ｖ0の周波数を検出し、さらに検出した負荷供
給電圧Ｖ0の周波数と定格周波数ｆ0とを比較して両者の
偏差を算出し、算出した偏差が予め決めておいた閾値を
超過する場合には、周波数異常信号Ｆeをゲート駆動回
路１２に出力する。
【００５２】ゲート駆動回路１２では、電圧異常信号Ｖ
eないし周波数異常信号Ｆeが入力されると、単独運転状
態になったとして、インバータ主回路４のスイッチング
制御を停止し、これによってインバータ主回路４はイン
バータ出力の出力を停止する。
【００５３】次に、このインバータ装置１の特徴となる
動作を説明する。インバータ装置１が供給している無効
電力と負荷３が要求している無効電力とがほぼ一致する
（負荷インピーダンスの力率が１に近い）状態で、イン
バータ装置１が単独運転状態になると、負荷供給電圧Ｖ
0の周波数はほとんど変動しなくなる。したがって、電
圧異常検出回路１０やゼロクロス周期検出処理回路２５
において、負荷供給電圧Ｖ0の異常が検出できなくな
る。そこで、このインバータ装置１では、誤差波形パタ
ーンｅの積分データｅ’に対して、以下に示す歪みに付
与することで、負荷インピーダンスの力率に関係なく単
独運転状態の負荷供給電圧Ｖ0の周波数に変動を発生さ
せて単独運転状態を確実に検知している。以下、この歪
みの付与について詳細に説明する。
【００５４】ゼロクロス周期検出処理回路２５は誤差波
形パターン積分回路２２に対して、無積分区間指定信号
Ｂを与えている。無積分区間指定信号Ｂは次のような指
定を行う信号である。すなわち、無積分区間指定信号Ｂ
は、積分データｅ’においてその波形パターンの所定区
間αを指定するとともにその所定区間αの出力をゼロに
する指令信号である。ここで、所定区間αとは、ゼロク
ロスポイントを期間終点として、波形パターン半周期内
に設けられた区間である。
【００５５】この無積分区間指定信号Ｂを受けた誤差波
形パターン積分回路２２の動作を図２，図３を参照して
説明する。図２はそれぞれ積分データｅ’の例であり、
図３は、それぞれ図２の積分データｅ’を基にして作製
したインバータ出力の波形パターンの例である。また、
図２，図３は、半周期分のデータであって、図２では定
格周波数時のデータ点数を３００個としている。
【００５６】インバータ出力が定格周波数ｆ0を維持し
ているのであれば、誤差波形パターン積分回路２２で記
憶している前回周期の積分データｅ’の波形パターン
は、例えば図２（ａ）に示すように、周期Ｔoの正弦波
波形となる。また、この正弦波波形の積分データｅ’を
基にして作製したインバータ出力の周期波形も、図３
（ａ）に示すように、周期Ｔoの正弦波波形となる。
【００５７】ここで、ゼロクロス周期検出処理回路２５
から無積分区間指定信号Ｂが入力された誤差波形パター
ン積分回路２２は、周期Ｔoの積分データｅ’のうち、
無積分区間指定信号Ｂによって指定された所定区間αの
間の積分データをゼロにした図２（ｂ）に示す積分デー
タｅ’を出力する。この積分データｅ’における見かけ
上の周期は定格周波数ｆ0の周期より短くなっているの
で、この積分データｅ’を基にしてインバータ主回路４
がインバータ出力を作製すると、そのゼロクロスポイン
トの検出タイミングが期間αだけ早くなる結果、その周
期は図３（ｂ）に示すようにＴoより若干短いＴ1とな
り、インバータ出力の周波数は若干上昇する。
【００５８】さらには、周期Ｔ1に対応した周波数を有
するインバータ出力が出力されると、誤差波形パターン
積分回路２２では、周期Ｔ1の積分データのうち、無積
分区間指定信号Ｂによって指定された所定区間αの間の
積分データをゼロにした図２（ｃ）に示す積分データ
ｅ’を出力する。この積分データｅ’における見かけ上
の周期はさらに周期Ｔ1より短くなっているので、この
積分データｅ’を基にしてインバータ出力を作製する
と、そのゼロクロスポイントの検出タイミングが期間α
だけさらに早くなる結果、その周期は、図３（ｃ）に示
すように、Ｔ1よりさらに若干短いＴ2となり、インバー
タ出力の周波数はさらに若干上昇する。このようにし
て、インバータ出力の周波数は徐々に上昇していく。
【００５９】このような周波数の変動は、たとえ負荷イ
ンピーダンスの力率がほぼ１であったとしても発生する
ので、このような周波数変動ないし周波数変動に伴う電
圧変化をゼロクロス周期検出処理回路２５ないし電圧異
常検出回路１０によって検出することで、単独運転は確
実に検知される。なお、所定区間αの長さは負荷供給電
圧Ｖ0のゼロクロス周期によって調整される。
【００６０】また、このような周波数の変動は、インバ
ータ装置１が単独運転をしているときにのみ発生し、イ
ンバータ装置１が交流電力系統１６と連系している場合
には、負荷供給電圧Ｖ0の周波数が交流電力系統１６側
で維持されるため生じることはない。
【００６１】ところで、ゼロクロス周期検出処理回路２
５では、上記した積分データｅ’をゼロにする所定区間
αの長さを次のように変動させている。すなわち、図４
に示すように、単独運転時の負荷供給電圧Ｖ0の周波数
が定格周波数ｆ0付近にある場合においては、所定区間
αの長さを短くする一方、インバータ出力の周波数が定
格周波数ｆ0からかい離するにつれて所定区間αを大き
くしている。これにより、交流電力系統１６との連係が
維持されている期間においては、負荷供給電圧Ｖ0に生
じる歪みを小さくする一方、系統を離脱して単独運転状
態になった場合のインバータ出力の周波数の変化を加速
させて、単独運転状態の検知をより確実にしている。
【００６２】また、ゼロクロス周期検出処理回路２５で
は、同じく図４に示すように、単独運転時の負荷供給電
圧Ｖ0の周波数が上限値ｆlになると、上記所定区間αを
ゼロに戻している。これにより、単独運転時、インバー
タ出力の周波数がｆ1になると、所定区間αがゼロにな
って上周波数がｆ1より上昇しなくなり、これによって
周波数発散が抑止される。
【００６３】さらには、ゼロクロス周期検出処理回路２
５では、負荷供給電圧Ｖ0の周波数が交流電力系統の定
格周波数ｆ0からかい離したとき、積分データｅ’の値
を所定の割合で減少させて、インバータ出力を低下させ
ることにより、単独運転時において、インバータ出力の
周波数変動を促進して単独運転の検知を早めるととと
も、インバータ装置１を安全に停止させている。
【００６４】第２の実施の形態 図５は本発明の第２の実施の形態であるインバータ装置
３０の構成を示すブロック図である。インバータ装置３
０は基本的には、第１の実施の形態のインバータ装置１
と同様の構成を備えており、同一ないし同様の部分に同
一の符号を付し、それらについての説明は第１の実施の
形態を参照すればよいので省略する。
【００６５】このインバータ装置３０は、インバータ出
力に歪みを与えるゼロクロス周期検出処理回路３１の構
成に特徴がある。すなわち、ゼロクロス周期検出処理回
路３１は、ＰＷＭメモリ２４に対して読み出しアドレス
指定信号Ｃを出力している。第１の実施の形態のゼロク
ロス周期検出処理回路２５は、誤差波形パターン積分回
路２２に対して無積分区間指定信号Ｂを出力しており、
この点で、両者は異なっている。
【００６６】次に、このインバータ装置３０の特徴とな
る動作を説明する。インバータ装置３０が供給している
無効電力と負荷３が要求している無効電力とがほぼ一致
する（負荷インピーダンスの力率が１に近い）状態で、
インバータ装置３０が単独運転状態になると、負荷供給
電圧Ｖ0の周波数はほとんど変動しなくなる。したがっ
て、電圧異常検出回路１０やゼロクロス周期検出処理回
路３１において、負荷供給電圧Ｖ0の異常が検出できな
くなる。そこで、このインバータ装置３０では、ＰＷＭ
メモリ２４が出力するＰＷＭデータＤP’に対して、以
下に示す歪みに付与することで、単独運転状態の負荷供
給電圧Ｖ0の周波数に負荷インピーダンスの力率に関係
なく変動を発生させて単独運転状態を確実に検知してい
る。以下、歪みの付与に付いて詳細に説明する。
【００６７】ゼロクロス周期検出処理回路３１がＰＷＭ
メモリ２４に対して与える読み出しアドレス指定信号Ｃ
は次のような指定を行う信号である。すなわち、図６に
示すように、読み出しアドレス指定信号Ｃは、ＰＷＭメ
モリ２４に対して、ＰＷＭデータＤPの読み出しに際し
て、読み出し用のカウンタ(g-count)の増加率(g-rate)
をゼロクロス周期毎に変更することで、ＰＷＭデータＤ
Pに歪みを与えている。
【００６８】すなわち、読み出しアドレス指定信号Ｃ
は、ＰＷＭデータＤPの読み出しアドレスをｍ、ＰＷＭ
データメモリ２４から取り出されるＰＷＭデータＤPの
時間変化をＹ(n)とすると、 ｍ＝int（g-rate×g-count） … g-count＝ｎ mod Ｎ … Ｙ(n)＝ＤPm … となるアドレス指定信号である。
【００６９】このように設定された読み出しアドレス指
定信号Ｃに基づいてＰＷＭメモリ２４から読み出された
ＰＷＭデータＤP’は、タイマ・カウンタ回路１１に入
力される。そして、このＰＷＭデータＤP’に基づいて
タイマ・カウンタ回路１１でゲートパルス信号Ｇp’を
作製して、ゲート駆動回路１２に出力する。ゲート駆動
回路１２では、入力されたゲートパルス信号Ｇp’によ
ってインバータ主回路４をスイッチング制御する。
【００７０】ここで、g-rate＞１とした場合には、イン
バータ出力波形には、図７に示すように、ゼロクロスポ
イントを期間終点する所定期間βが出力ゼロとなる歪み
が付与されて、ＰＷＭデータＤP’での見かけ上の周期
Ｔ3が定格周波数ｆ0の周期Ｔ0より短くなり、このＰＷ
ＭデータＤP’を基にしてインバータ出力を作製する
と、そのゼロクロスポイントの検出タイミングが期間β
だけに早くなる結果、インバータ出力の周波数は定格周
波数ｆ0より上昇する。
【００７１】一方、g-rate＜１とした場合には、インバ
ータ出力波形には、図８に示すように、波高ピークから
ゼロクロスポイントに至る下降波形経路側に任意の出力
を出力する歪みが付与されて、ＰＷＭデータＤP’での
見かけ上の周期Ｔ4が定格周波数ｆ0の周期Ｔ0より長く
なり、このＰＷＭデータＤP’を基にしてインバータ出
力を作製すると、見かけ上の周期Ｔ4が長くなる分、そ
のゼロクロスポイントの検出タイミングが遅くなる結
果、インバータ出力の周波数は定格周波数ｆ0より下降
する。
【００７２】このような周波数の変動は、たとえ負荷イ
ンピーダンスの力率がほぼ１であったとしても発生する
ので、このような周波数変動ないし周波数変動に伴う電
圧変化をゼロクロス周期検出処理回路３１ないし電圧異
常検出回路１０によって検出することで、単独運転は確
実に検知される。
【００７３】このインバータ装置３０によるインバータ
出力波形の歪ませ方は、図７，図８に示した他、図９に
示すように、ゼロクロスポイントを含んだその両側の所
定期間γが出力レベルゼロとなる歪みをインバータ出力
波形に付与してもよい。そうすれば、ＰＷＭデータ
ＤP’での見かけ上の周期Ｔ5は定格周波数ｆ0の周期Ｔ0
より短くなる結果、インバータ出力（負荷供給電圧
Ｖ0）の周波数は定格周波数ｆ0より変動する。
【００７４】さらには、図１０に示すように、ゼロクロ
スポイントが両波高ピーク側に任意の出力を出力する歪
みをインバータ出力波形に付与してもよい。そうすれ
ば、ＰＷＭデータＤP’での見かけ上の周期Ｔ6は定格周
波数ｆ0の周期Ｔ0より長くなる結果、インバータ出力の
周波数は定格周波数ｆ0より変動する。
【００７５】図９，図１０に示したような歪ませ方をイ
ンバータ出力波形に付与するためには、読み出しアドレ
ス指定信号Ｃにおける読み出しアドレスを指定する関数
を変更すればよい。なお、図７〜図１０において、実線
はＰＷＭデータＤP’での見かけ上の出力波形を示し、
点線は定格周波数ｆ0の出力波形を示している。
【００７６】ところで、インバータ装置３０が単独運転
している時のインバータ出力の周波数は、インバータ装
置３０が接続される負荷３の種類によっても影響を受
け、負荷３が誘導性負荷である場合には単独運転時のイ
ンバータ出力周波数は上昇し、負荷３が容量性負荷であ
る場合には単独運転時のインバータ出力周波数は下降す
る。そのため、インバータ出力波形に歪みを付与するこ
とによる周波数変動と負荷３による周波数変動量とが互
いに周波数変動量の絶対値が同等で、かつその変動方向
が逆である場合などでは、歪みの付与による周波数変動
と、負荷３による周波数変動とが互いに相殺し合って周
波数変動が発生しにくい場合がある。
【００７７】これに対して、インバータ装置３０では、
上述したように、取り出し用のカウンタ(g-count)の増
加率(g-rate)をどのように設定するかによってインバー
タ出力周波数を定格周波数ｆ0に対して上昇させること
も下降させることもできる。そこで、インバータ装置３
０では、図１１に示すように、インバータ出力周波数が
所定の変動幅Δｆだけ上昇する第１の歪み（図７参照）
を付与する期間Ｍ１と、インバータ出力周波数が所定の
変動幅Δｆだけ下降する第２の歪み（図８参照）を付与
する期間Ｍ２とを交互に繰り返し設定している。そのた
め、インバータ出力周波数は上昇と下降とを交互に繰り
返し、ある期間Ｍ１（Ｍ２）において歪みの付与による
周波数変動作用と、負荷３による周波数変動作用とが相
殺し合ったとしても、次の期間Ｍ２（Ｍ１）では、相殺
しなくなるので、インバータ出力周波数は確実に変動す
ることになる。したがって、負荷３との電力バランスに
関わりなく、確実に単独運転状態が検出されることにな
る。
【００７８】また、インバータ装置３０では、第１の歪
みを付与する期間Ｍ１と第２の歪みを付与する期間Ｍ２
との間に、定格周波数ｆ0を維持する歪み無付与期間Ｍ
３を設けている。これにより、インバータ装置３０の通
常の運転状態、すなわち、交流電力系統１６と連係して
定格周波数ｆ0で運転している状態では、負荷供給電圧
Ｖ0には歪みが発生しにくくなっている。
【００７９】なお、第１、第２の歪みを付与する期間Ｍ
１，Ｍ２としては、例えば、インバータ出力周波数の７
周期が適当であり、歪み無付与期間Ｍ３としては、イン
バータ出力周波数の３周期が適当であり、変動幅Δｆと
しては、例えば、±０．２Ｈｚが適当である。しかしな
がら、これらの値は一例に過ぎず、各期間Ｍ１，Ｍ２，
Ｍ３の変動幅Δｆは、他の値であってもよいのはいうま
でもない。また、歪み無付与期間Ｍ３は、前述した第１
の実施の形態のインバータ装置１において設置しても、
同様の効果を発揮するのもいうまでもない。
【００８０】さらには、このインバータ装置３０では、
図１２に示す正帰還ループでインバータ出力を制御して
いる。なお、図１２では、横軸はゼロクロス周期検出処
理回路３１で検出する負荷供給電圧Ｖ0の出力周波数
（インバータ装置３０の単独運転時ではインバータ出力
の周波数に相当する）Ｆinを示しており、縦軸はＰＷＭ
データＤP’での見かけ上の周波数Ｆoutを示している。
この図から分かるように、インバータ装置３０（具体的
にはゼロクロス周期検出処理回路３１）は、負荷供給電
圧Ｖ0を、定格周波数ｆ0を挟んた所定周波数期間（例え
ば、±０．２Ｈｚの期間が適当であるが、この期間に限
定されるものでもない）である不感帯Ｋと、不感帯Ｋよ
り高い周波数領域である＋側異常周波数領域Ｌ+と、不
感帯Ｋより低い周波数領域である−側異常周波数領域Ｌ
-とに区分している。
【００８１】そして、不感帯Ｋでは、図１１に示したイ
ンバータ出力周波数が上昇する第１の歪み（図７参照）
を付与する期間Ｍ１と、歪み無付与期間Ｍ３と、インバ
ータ出力周波数が下降する第２の歪み（図８参照）を付
与する期間Ｍ２とが順次交互に設定されるようにしてい
る。また、異常周波数領域Ｌ+では、負荷供給電圧Ｖ0の
周波数Ｆinより、この周波数Ｆinを基にして形成される
ＰＷＭデータＤP’での見かけ上の周波数Ｆoutの方が高
くなるような正帰還ループで、ＰＷＭデータＤP’を作
製してインバータ制御を行っている。さらには、異常周
波数領域Ｌ-では、負荷供給電圧Ｖ0の周波数Ｆinより、
この周波数Ｆinを基にして形成されるＰＷＭデータ
ＤP’での見かけ上の周波数Ｆoutの方が低くなるような
正帰還ループで、ＰＷＭデータＤP’を作製してインバ
ータ制御を行っている。このような制御は、負荷供給電
圧Ｖ0を基にした帰還制御により、読み出しアドレス指
定信号Ｃにおける読み出しアドレスを指定する関数を変
更すればよい。
【００８２】上述した制御を行うことにより、負荷供給
電圧Ｖ0の周波数は、単独運転時に急速に周波数変動が
起きることになる。すなわち、インバータ装置３０は単
独運転時において、負荷インピーダンスの力率がほぼ１
であり、従来では負荷供給電圧Ｖ0が不感帯Ｋから離脱
しない場合であっても、インバータ出力に、まず、第１
の歪みと第２の歪みとが付与されることで、付与供給電
圧が不感帯Ｋから離脱して、異常周波数領域Ｌ+，Ｌ-に
移行する。負荷供給電圧Ｖ0が異常周波数領域Ｌ+，Ｌ-
に移行すれば、正帰還ループで周波数制御されること
で、周波数変動が加速されることになる。そのため、イ
ンバータ装置３０が単独運転を始めれば、速やかに、ゼ
ロクロス周期検出処理回路３１や電圧異常検出回路１０
によって検知されることになる。
【００８３】さらに、このインバータ装置３０では、同
じく図１２に示すように、負荷供給電圧Ｖ0の周波数
が、異常周波数領域Ｌ+，Ｌ-に停留すれば、周波数Ｆin
に対する周波数Ｆoutの変化量が大きくなるように、正
帰還ループの傾きを変更している。すなわち、ゼロクロ
ス周期検出処理回路３１において、周波数Ｆinが異常周
波数領域Ｌ+，Ｌ-にいる期間を測定し、周波数Ｆinが予
め設定された期間（例えば、Ｆinの５周期の期間が適当
であるが、この期間に限定されるものではない）を超過
しない場合には、比較的、傾きの小さい正帰還ループＰ
１に基づいて制御を行う一方、周波数Ｆinが予め設定さ
れた期間を超過した場合には、比較的、傾きの大きい正
帰還ループＰ２に基づいて制御を行う。これにより、異
常周波数領域Ｌ+，Ｌ-に移行した周波数Ｆinの周波数変
動をさらに加速することができ、インバータ装置３０が
単独運転を始めれば、より速やかに、ゼロクロス周期検
出処理回路３１や電圧異常検出回路１０によって検知さ
れることになる。
【００８４】また、前述したように、負荷３が誘導性負
荷であるか、容量性負荷であるか等により、負荷３側の
作用で負荷供給電圧Ｖ0の周波数が変動し、負荷３によ
る周波数変動と歪み付与による周波数変動とが相殺する
ことが考えられる。このようになれば負荷供給電圧Ｖ0
の周波数の変動速度が遅くなって都合が悪い。しかしな
がら、図１２に示すように、二つの正帰還ループＰ１，
Ｐ２を切り替えるようにしているので、比較的傾きの小
さい正帰還ループＰ１の制御において負荷３による周波
数変動と相殺して周波数の変動速度が遅くなったとして
も、比較的傾きの大きい正帰還ループＰ２に切り替わる
ことで、この相殺関係が解消して、周波数は大きく変動
するようになる。
【００８５】ところで、このインバータ装置３０では、
ＰＷＭメモり２４から読み出されるＰＷＭデータＤP’
に歪みを付与していたが、この他、電流基準波形メモリ
１９から取り出される電流基準波形データＷbに歪みを
与えるようにしてもよい。この場合、ゼロクロス周期検
出処理回路３１から電流基準波形メモり１９に対して、
上述した読み出しアドレス指定信号Ｃに相当する読み出
しアドレス指定信号を出力すればよい。この読み出しア
ドレス指定信号は、電流基準波形データＷbの読み出し
に際して、読み出し用のカウンタ(g-count)の増加率(g-
rate)をゼロクロス周期毎に変更することで、電流基準
波形データＷbに歪みを与えるものであればよい。
【００８６】図１３には、インバータ定格出力（３ｋ
ｗ）に対して負荷電力が平衡もしくは多少の範囲（±３
００ｗ，±３００Varの範囲）で平衡状態が崩れるよう
に設定して、交流電力系統１６の停電時に、本発明のイ
ンバータ装置がどの程度の時間で単独運転を検知できる
かを測定した結果である。この図では、上記した平衡状
態をインバータ出力と負荷電力との差によって示してお
り、縦軸は、有効電力の平衡状態を示している。ここ
で、軸数値はインバータ出力から負荷電力を差し引いた
値を示しており、この軸数値がゼロである場合には有効
電力が平衡しており、その他の値の場合には、平衡状態
がその数値分だけ崩れていることを示している。一方、
横軸は無効電力の平衡状態を示している。測定は図中の
（１）から（１７）までの各点でそれぞれ行い、本発明
のインバータ装置が単独運転を検知して停止するまでの
時間を、各点の横に記載している。
【００８７】この図から明らかなように、本発明のイン
バータ装置は、負荷平衡状態（負荷インバータの力率が
１）、あるいは平衡状態の近傍（力率が１付近）におい
ても単独運転を確実に検知できることがわかる。
【００８８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、次のよう
な効果を奏する。
【００８９】請求項１，２の効果 インバータ出力波形に、インバータ装置の単独運転時に
その出力周波数に変動が生じる歪みを与えているので、
インバータ出力の負荷インピーダンスにおける力率が１
に近い場合であっても、インバータ装置が交流電力系統
から切り離されるとインバータ出力には確実に周波数変
動が発生する。そのため、この周波数変動を検出するこ
とにより、負荷との電力バランスに関わりなく、インバ
ータ装置の単独運転が確実に検知できるようになる。
【００９０】また、従来のように歪みを検出する必要も
なく歪みを付与するだけであり、さらには、歪みの付与
はＤＳＰ等のソフトウエア処理により容易に行えるの
で、その分、構成を簡略化することができ、コストダウ
ンを図ることができる。
【００９１】請求項３の効果 歪みをインバータ出力波形のゼロクロスポイントおよび
その近傍に付与しているので、インバータ出力の周波数
変動は確実に発生することになって、その分、さらに、
単独運転状態の検知が確実になる。
【００９２】請求項４の効果 歪み無付与期間を間欠的に設けているので、インバータ
装置の通常の運転状態、すなわち、交流電力系統と連係
して定格周波数で運転している状態では、負荷供給電圧
には歪みが発生しにくくなり、交流電力系統と連係した
通常の運転時において、歪み付与による不都合がほとん
どなくなる。
【００９３】請求項５〜８の効果 インバータ出力の周波数は確実に変動し、この周波数変
動を検出することにより、負荷との電力バランスに関わ
りなく、迅速に単独運転状態を検知できる。
【００９４】請求項９の効果 インバータ出力周波数に対して上昇と下降とを交互に繰
り返し引き起こすことができるようになった。そのた
め、歪み付与による周波数変動と負荷による周波数変動
とのバランスに関わりなく、確実に単独運転状態を検知
することができる。
【００９５】請求項１０の効果 インバータ出力の周波数変動に応じてインバータ出力周
波数が正帰還ループで変化するように、インバータ出力
波形に歪みを与えるので、インバータ出力周波数は迅速
に変動するようになり、これによって、単独運転状態の
検知が確実になる。
【００９６】請求項１１の効果 インバータ出力周波数が異常周波数領域に停留している
ことを単独運転検知手段が検知すると、利得調整手段が
歪み付与手段の正帰還ループの利得を増加させるので、
インバータ出力周波数はさらに迅速に変動するようにな
り、これによって単独運転状態の検知がさらに確実にな
る。
【００９７】請求項１２の効果 周波数が安定した領域である不感帯においても、インバ
ータ出力周波数は上昇と下降とを交互に繰り返して、正
帰還ループで周波数変動を起こす領域に移行することに
なる。そのため、単独運転は、当初、インバータ出力周
波数が不感帯に位置していたとしても、迅速に検出され
ることになり、これによって、単独運転状態の検知がさ
らに確実になる。
【００９８】請求項１３の効果 電流基準に対して歪みを付与することにより、パルス幅
変調によって作成されるＰＷＭデータにも歪みが生じ、
単独運転時には、ＰＷＭデータに生じた歪みによって、
確実にインバータ出力周波数に変動が生じ、この周波数
変動を検知することで、単独運転の検知がさらに確実に
なる。
【００９９】請求項１４の効果 歪み付与手段がＰＷＭデータに対して直接歪みを付与す
るため、インバータ出力周波数には迅速に変動が生じる
ことになり、これによって、単独運転状態の検知がさら
に確実になる。
【０１００】請求項１５の効果 インバータ出力周波数が定格周波数からかい離したと
き、インバータ出力を低下させるので、インバータ出力
周波数の変動は促進されて、単独運転状態の検出が早ま
ることになるとともに、単独運転状態になったインバー
タ装置を安全に停止させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るインバータ装
置の構成を示すブロック図である。
【図２】それぞれ、第１の実施の形態のインバータ装置
における積分データの見かけ上の波形パターンを示す図
である。
【図３】それぞれ、図２の積分データに基づいて制御し
たインバータ出力の波形パターンを示す図である。
【図４】所定期間αと負荷供給電圧の周波数との間の関
係を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るインバータ装
置の構成を示すブロック図である。
【図６】ＰＷＭデータの歪ませ方を説明する図である。
【図７】ＰＷＭデータにおける見かけ上の波形の第１の
例を示す図である。
【図８】ＰＷＭデータにおける見かけ上の波形の第２の
例を示す図である。
【図９】ＰＷＭデータにおける見かけ上の波形の第３の
例を示す図である。
【図１０】ＰＷＭデータにおける見かけ上の波形の第４
の例を示す図である。
【図１１】インバータ出力周波数の変動具合の例を示す
図である。
【図１２】インバータ出力周波数の制御に用いる正帰還
ループの例を示す図である。
【図１３】本発明のインバータ装置の単独運転検知操作
の測定結果を示す図である。
【図１４】従来例のインバータ装置の構成を示すブロッ
ク図である。
【図１５】負荷供給電圧に対する電流基準信号の振幅お
よび位相の関係をそれぞれ示す図である。
【符号の説明】
２ 直流電源 ３ 負荷 ４ インバータ主回路 ９ ＤＳＰ １０ 電圧異常検出器 １９ 電流基準波形メモリ ２２ 誤差波形パターン積分回路 ２４ ＰＷＭメモリ ２５ ゼロクロス周期検出処理回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中田 浩史 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 直流電源の出力をゼロクロスポイントに
    同期した波形制御により交流に変換したうえで交流電力
    系統と連係させつつ負荷に供給するインバータ装置が、
    前記交流電力系統との連係を離れて単独運転を始めたこ
    とを検知するインバータ装置の単独運転検知方法であっ
    て、 インバータ出力波形に、該インバータ装置の単独運転時
    にその出力周波数に変動が生じる歪みを与え、この歪み
    により生じるインバータ出力の周波数変動、もしくは周
    波数変動に起因する変動を検出してインバータ装置の単
    独運転を検知することを特徴とするインバータ装置の単
    独運転検知方法。
  2. 【請求項２】 直流電源の電力を交流に変換したうえで
    交流電力系統と連係させつつ負荷に供給するインバータ
    主回路と、前記インバータ主回路の交流変換動作を、イ
    ンバータ出力のゼロクロスポイントに同期した波形制御
    により制御するインバータ制御手段と、前記インバータ
    主回路が前記交流電力系統との連係を離れて単独運転し
    た際にインバータ出力に生じる周波数変動、もしくは周
    波数変動に起因する変動を検出してインバータ主回路の
    単独運転を検知する単独運転検知手段とを有するインバ
    ータ装置であって、 インバータ出力波形に、前記インバータ主回路の単独運
    転時にその出力周波数に変動を生じさせる歪みを与える
    歪み付与手段を備えることを特徴とするインバータ装
    置。
  3. 【請求項３】 請求項２記載のインバータ装置におい
    て、前記歪み付与手段は、前記歪みをゼロクロスポイン
    トおよびその近傍に付与するものであることを特徴とす
    るインバータ装置。
  4. 【請求項４】 請求項２または３記載のインバータ装置
    において、前記歪み付与手段は、歪み無付与期間を間欠
    的に設けるものであることを特徴とするインバータ装
    置。
  5. 【請求項５】 請求項２ないし４のいずれか記載のイン
    バータ装置において、前記歪み付与手段は、ゼロクロス
    ポイントを期間終点とする所定期間が出力レベルゼロと
    なる歪みをインバータ出力波形に付与するものであるこ
    とを特徴とするインバータ装置。
  6. 【請求項６】 請求項２ないし４のいずれか記載のイン
    バータ装置において、前記歪み付与手段は、ゼロクロス
    ポイントが波高ピークからゼロクロスポイントに至る下
    降波形経路側に任意の出力を出力する歪みを、インバー
    タ出力波形に付与するものであることを特徴とするイン
    バータ装置。
  7. 【請求項７】 請求項２ないし４のいずれか記載のイン
    バータ装置において、前記歪み付与手段は、ゼロクロス
    ポイントを含んだその両側の所定期間が出力レベルゼロ
    となる歪みをインバータ出力波形に付与するものである
    ことを特徴とするインバータ装置。
  8. 【請求項８】 請求項２ないし４のいずれか記載のイン
    バータ装置において、前記歪み付与手段は、ゼロクロス
    ポイントが両波高ピーク側に任意の出力を出力する歪み
    をインバータ出力波形に付与するものであることを特徴
    とするインバータ装置。
  9. 【請求項９】 請求項２ないし４のいずれか記載のイン
    バータ装置において、前記歪み付与手段は、前記インバ
    ータ主回路の単独運転時にその出力周波数が上昇する第
    １の歪みと、前記インバータ主回路の単独運転時にその
    出力周波数が下降する第２の歪みとを、交互に繰り返し
    てインバータ出力波形に付与するものであることを特徴
    とするインバータ装置。
  10. 【請求項１０】 直流電源の電力を交流に変換したうえ
    で、交流電力系統と連係させつつ負荷に供給するインバ
    ータ主回路と、前記インバータ主回路の交流変換動作
    を、インバータ出力のゼロクロスポイントに同期した波
    形制御により制御するインバータ制御手段と、前記イン
    バータ主回路が前記交流電力系統との連係を離れて単独
    運転した際にインバータ出力に生じる周波数変動、もし
    くは周波数変動に起因する変動を検出してインバータ主
    回路の単独運転を検知する単独運転検知手段とを有する
    インバータ装置であって、 インバータ出力の周波数変動に応じてインバータ出力周
    波数が正帰還ループで変化するように、インバータ出力
    波形に歪みを与える歪み付与手段を備えることを特徴と
    するインバータ装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１０記載のインバータ装置にお
    いて、インバータ出力周波数が異常周波数領域に停留し
    ていることを前記単独運転検知手段が検知すると、前記
    歪み付与手段の正帰還ループの利得を増加させる利得調
    整手段を更に備えることを特徴とするインバータ装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１０または１１記載のインバー
    タ装置において、前記歪み付与手段は、定格周波数およ
    びその近傍に前記正帰還ループの不感帯を有しており、
    かつ、該不感帯においては、インバータ出力波形に、前
    記インバータ主回路の単独運転時にその出力周波数が上
    昇する第１の歪みと、前記インバータ主回路の単独運転
    時にその出力周波数が下降する第２の歪みとを、交互に
    繰り返してインバータ出力波形に付与するものであるこ
    とを特徴とするインバータ装置。
  13. 【請求項１３】 請求項２または請求項１０記載のイン
    バータ装置において、前記インバータ制御手段は、電流
    基準とインバータ出力との誤差成分を基にしたパルス幅
    変調によりＰＷＭデータを作成し、作成したＰＷＭデー
    タに応じてインバータ出力を制御するものであり、 前記歪み付与手段は、前記電流基準に対して前記歪みを
    付与するものであることを特徴とするインバータ装置。
  14. 【請求項１４】 請求項２または請求項１０記載のイン
    バータ装置において、前記インバータ制御手段は、電流
    基準とインバータ出力との誤差成分を基にしたパルス幅
    変調によりＰＷＭデータを作成し、作成したＰＷＭデー
    タに応じてインバータ出力を制御するものであり、 前記歪み付与手段は、前記ＰＷＭデータに対して前記歪
    みを付与するものであることを特徴とするインバータ装
    置。
  15. 【請求項１５】 請求項２または請求項１０記載のイン
    バータ装置において、インバータ出力周波数が定格周波
    数からかい離したことを前記単独運転検知手段が検知す
    ると、インバータ出力を低下させる出力低下手段を更に
    備えることを特徴とするインバータ装置。
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