JP7371582B2 - power conditioner - Google Patents
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Description
本開示は、パワーコンディショナに関するものである。 The present disclosure relates to a power conditioner.
従来、パワーコンディショナ等の電源装置は、商用電力系統と連系運転する機能と、商用電力系統から商用電力が供給されないときに自立運転する機能とを有している。また、電源装置は、自立運転において許容電流を超える過電流が流れるのを防ぐ保護機能を有している。 BACKGROUND ART Conventionally, a power supply device such as a power conditioner has a function of operating in a connected manner with a commercial power grid and a function of operating independently when commercial power is not supplied from the commercial power grid. Further, the power supply device has a protection function that prevents an overcurrent exceeding the allowable current from flowing during self-sustaining operation.
例えば、特許文献１には、商用電力系統に系統連系可能な自立運転機能つき系統連系電源装置が開示されている。この系統連系電源装置は、自立用電力取出部の出力電圧を絶縁するために設けられた変圧器に対して自立運転に切替えたときに流れる突入電流によって保護機能が作動するのを防ぐため、自立運転の起動時に出力電圧を徐々に増加させる機能を有している。 For example, Patent Document 1 discloses a grid-connected power supply device with a standalone operation function that can be grid-connected to a commercial power grid. This grid-connected power supply device prevents the protection function from being activated by the inrush current that flows when switching to standalone operation for the transformer installed to insulate the output voltage of the standalone power outlet. It has a function to gradually increase the output voltage at the start of self-sustaining operation.
ところで、上記のように、突入電流を抑制するために出力電圧を徐々に増加させる電源装置では、モータ等の負荷を起動できない場合がある。一方で、出力電圧を徐々に増加させない電源装置では、入力側にコンデンサを有する負荷に対しては、コンデンサに電荷が溜まるまでの間に一時的に大きな電流が流れ、電源装置が過電流と判断して起動しない場合がある。したがって、突入電流の抑制に改善の余地がある。 By the way, as described above, in a power supply device that gradually increases the output voltage in order to suppress inrush current, it may not be possible to start a load such as a motor. On the other hand, with a power supply that does not gradually increase the output voltage, for a load that has a capacitor on the input side, a large current temporarily flows until charge is accumulated in the capacitor, and the power supply determines that there is an overcurrent. It may not start. Therefore, there is room for improvement in suppressing rush current.
本開示の目的は、多様な負荷が接続された場合であっても起動して負荷の駆動可能としたパワーコンディショナを提供することにある。 An object of the present disclosure is to provide a power conditioner that can start up and drive loads even when various loads are connected.
本開示の一態様であるパワーコンディショナは、直流電源からの直流電力を交流電力に変換し、商用電力系統と並列して前記交流電力を前記商用電力系統に向けて出力する連系運転モードと、前記商用電力系統から解列して前記交流電力を自立運転用出力端子に出力する自立運転モードとを有するパワーコンディショナであって、前記直流電力を前記交流電力に変換するインバータと、前記インバータを制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記連系運転モードから前記自立運転モードに移行したときに、前記インバータから前記自立運転用出力端子に出力電圧を出力させ、前記出力電圧の振幅値を所定速度で増加させ、前記インバータの出力電流が過電流か否かを判定し、前記出力電流が過電流であると判定した場合に、前記出力電圧をゼロにし、その後、前記自立運転用出力端子に出力する前記出力電圧の振幅値を増加させる速度を、前記所定速度と異なる速度に変更する。 A power conditioner that is an aspect of the present disclosure has a grid-connected operation mode in which DC power from a DC power source is converted to AC power, and the AC power is outputted to the commercial power system in parallel with the commercial power system. , a power conditioner having a self-sustaining mode in which the AC power is disconnected from the commercial power system and outputted to the self-sustaining output terminal, the inverter converting the DC power into the AC power; and a control unit configured to output an output voltage from the inverter to the independent operation output terminal when transitioning from the grid-connected operation mode to the independent operation mode, and to control the output voltage. Increase the amplitude value of the voltage at a predetermined speed, determine whether the output current of the inverter is an overcurrent, and when it is determined that the output current is an overcurrent, set the output voltage to zero, and then A speed at which the amplitude value of the output voltage output to the self-sustaining output terminal is increased is changed to a speed different from the predetermined speed.
この構成によれば、制御部は、自立運転モードにおいて、出力電圧の振幅値を所定速度で増加させる。そして、出力電流が過電流であると判定した場合に、出力電圧をゼロにした後、出力電圧の振幅値を増加させる速度を所定速度と異なる速度に変更する。これにより、自立運転用出力端子に多様な負荷が接続された場合であっても起動して負荷を駆動できるようになる。 According to this configuration, the control unit increases the amplitude value of the output voltage at a predetermined speed in the self-sustaining mode. When it is determined that the output current is an overcurrent, the output voltage is set to zero, and then the speed at which the amplitude value of the output voltage is increased is changed to a speed different from the predetermined speed. Thereby, even when various loads are connected to the output terminal for self-sustaining operation, it becomes possible to start up and drive the loads.
本開示の一態様によれば、多様な負荷が接続された場合であっても起動して負荷の駆動を抑制可能としたパワーコンディショナを提供することができる。 According to one aspect of the present disclosure, it is possible to provide a power conditioner that can start up and suppress the drive of loads even when various loads are connected.
（第１実施形態）
以下、第１実施形態を説明する。
図１に示すように、パワーコンディショナ１１は、太陽光パネル１２と接続され、太陽光発電システム１３を構成する。太陽光発電システム１３は、例えば一般家庭に設置される。なお、太陽光発電システム１３は、商業施設や工場等に設置されてもよい。
(First embodiment)
The first embodiment will be described below.
As shown in FIG. 1, the power conditioner 11 is connected to a solar panel 12 and constitutes a solar power generation system 13. The solar power generation system 13 is installed, for example, in a general household. Note that the solar power generation system 13 may be installed in a commercial facility, a factory, or the like.
パワーコンディショナ１１は、太陽光パネル１２にて発電した直流電力をインバータ３２で交流電力に変換して商用電力系統１５へ出力する。また、パワーコンディショナ１１は、蓄電装置３７を備える。パワーコンディショナ１１は、直流電力により蓄電装置３７を充電する。パワーコンディショナ１１は、蓄電装置３７から出力される直流電力をインバータ３２で交流電力に変換して商用電力系統１５へ出力する。 The power conditioner 11 converts the DC power generated by the solar panel 12 into AC power using the inverter 32 and outputs the AC power to the commercial power grid 15 . Further, the power conditioner 11 includes a power storage device 37. Power conditioner 11 charges power storage device 37 with DC power. The power conditioner 11 converts the DC power output from the power storage device 37 into AC power using the inverter 32 and outputs the AC power to the commercial power system 15 .
パワーコンディショナ１１は、系統連系端子２１を有している。系統連系端子２１は、図示しない分電盤等を介して一般家庭の系統電力線１４に接続される。系統電力線１４は商用電力系統１５に接続されている。商用電力系統１５は、電力会社が電力を伝送する配電系統である。系統電力線１４には、負荷１６，１７が接続される。負荷１６，１７は、分電盤を介して屋内に敷設された電力線又は屋内に設置されたコンセント（アウトレット）に接続される電気機器である。電気機器は、例えば、照明器具、テレビ、冷蔵庫、洗濯機、空気調和機、電子レンジ、等の電気機器である。 The power conditioner 11 has a grid connection terminal 21. The grid connection terminal 21 is connected to the grid power line 14 of a general household via a distribution board (not shown) or the like. The grid power line 14 is connected to a commercial power grid 15. The commercial power system 15 is a power distribution system through which a power company transmits power. Loads 16 and 17 are connected to the grid power line 14 . The loads 16 and 17 are electrical devices connected to a power line installed indoors or an outlet installed indoors via a distribution board. Examples of the electrical equipment include lighting equipment, televisions, refrigerators, washing machines, air conditioners, microwave ovens, and the like.
パワーコンディショナ１１は、運転モードして、連系運転モードと自立運転モードとを有している。
連系運転モードは、パワーコンディショナ１１を商用電力系統１５に並列して商用電力系統１５と連系する運転モードである。パワーコンディショナ１１は、連系運転モードにおいて、交流電力Ｐａを系統連系端子２１に出力する。系統電力線１４に接続された負荷１６，１７は、商用電力系統１５から供給される商用交流電力Ｐ１５、パワーコンディショナ１１から供給される交流電力Ｐａにより動作する。
The power conditioner 11 has two operating modes: a grid-connected operating mode and an independent operating mode.
The interconnected operation mode is an operation mode in which the power conditioner 11 is connected in parallel with the commercial power system 15 and interconnected with the commercial power system 15. The power conditioner 11 outputs AC power Pa to the grid connection terminal 21 in the grid connection operation mode. The loads 16 and 17 connected to the grid power line 14 are operated by commercial AC power P15 supplied from the commercial power grid 15 and AC power Pa supplied from the power conditioner 11.
自立運転モードは、パワーコンディショナ１１を商用電力系統１５から解列してパワーコンディショナ１１から交流電圧を負荷に供給する運転モードである。パワーコンディショナ１１は、停電等によって商用電力系統１５から商用交流電力Ｐ１５が供給されないとき、連系運転モードから自立運転モードへと運転モードを切替える。パワーコンディショナ１１は、自立運転モードにおいて、交流電力Ｐｂを出力する自立運転用出力端子２２を有している。パワーコンディショナ１１は、この自立運転用出力端子２２に接続された負荷１７に交流電圧を供給する。つまり、自立運転用出力端子２２は、自立運転モードにて動作するパワーコンディショナ１１が交流電力Ｐｂを出力する自立運転用出力端子である。 The self-sustaining mode is an operation mode in which the power conditioner 11 is disconnected from the commercial power system 15 and AC voltage is supplied from the power conditioner 11 to the load. When the commercial AC power P15 is not supplied from the commercial power grid 15 due to a power outage or the like, the power conditioner 11 switches the operating mode from the interconnected operating mode to the self-sustaining mode. The power conditioner 11 has a self-sustaining output terminal 22 that outputs AC power Pb in the self-sustaining mode. The power conditioner 11 supplies an alternating current voltage to the load 17 connected to this output terminal 22 for self-sustaining operation. That is, the output terminal 22 for self-sustaining operation is an output terminal for self-sustaining operation through which the power conditioner 11 operating in the self-sustaining mode outputs AC power Pb.
本実施形態において、自立運転用出力端子２２は、負荷１７が接続される自立運転用コンセント（アウトレット）である。なお、負荷１７は、自立運転用出力端子２２に対して直接、又は延長コード、テーブルタップ、宅内配線、等を介して間接的に接続できる。使用者は、商用電力系統１５の系統電力線１４に接続された負荷１７を自立運転用出力端子２２に接続しなおし、パワーコンディショナ１１を自立運転させる。これにより、負荷１７は使用可能となる。 In this embodiment, the output terminal 22 for self-sustaining operation is an outlet for self-sustaining operation to which the load 17 is connected. Note that the load 17 can be connected directly to the output terminal 22 for self-sustaining operation, or indirectly via an extension cord, a power tap, in-house wiring, or the like. The user reconnects the load 17 connected to the grid power line 14 of the commercial power system 15 to the standalone operation output terminal 22, and causes the power conditioner 11 to operate independently. As a result, the load 17 becomes usable.
［パワーコンディショナの構成］
パワーコンディショナ１１は、ＰＶコンバータ（ＰＶＣ）３１、インバータ３２、フィルタ３３、系統連系リレー（単に「リレー」と表記）３４、自立運転リレー（単に「リレー」と表記）３５、ＤＣ－ＤＣコンバータ３６、蓄電装置３７、制御部３８を有している。ＰＶコンバータ３１とインバータ３２は、直流電圧バス４１を介して互いに接続されている。ＤＣ－ＤＣコンバータ３６は、直流電圧バス４１に接続されている。蓄電装置３７は、ＤＣ－ＤＣコンバータ３６に接続されている。
[Power conditioner configuration]
The power conditioner 11 includes a PV converter (PVC) 31, an inverter 32, a filter 33, a grid interconnection relay (simply written as "relay") 34, an independent operation relay (simply written as "relay") 35, and a DC-DC converter. 36, a power storage device 37, and a control section 38. PV converter 31 and inverter 32 are connected to each other via DC voltage bus 41. DC-DC converter 36 is connected to DC voltage bus 41. Power storage device 37 is connected to DC-DC converter 36.
制御部３８は、ＰＶコンバータ３１、インバータ３２、系統連系リレー３４、自立運転リレー３５を制御する。パワーコンディショナ１１は、制御部３８の動作電圧を生成する図示しない電源回路を有している。電源回路は、直流電圧バス４１の直流電圧又は商用電力系統１５の交流電力により制御部３８の動作電圧を生成する。 The control unit 38 controls the PV converter 31, the inverter 32, the grid connection relay 34, and the self-sustaining relay 35. The power conditioner 11 has a power supply circuit (not shown) that generates an operating voltage for the control unit 38 . The power supply circuit generates an operating voltage for the control unit 38 using the DC voltage of the DC voltage bus 41 or the AC power of the commercial power system 15.
ＰＶコンバータ３１は、制御部３８によって制御される昇圧回路である。ＰＶコンバータ３１は、太陽光パネル１２から入力される直流電圧を昇圧するとともに平滑化して直流電圧バス４１に出力する。ＰＶコンバータ３１は、スイッチング素子を含む。制御部３８は、ＰＶコンバータ３１のスイッチング素子をオンオフする制御信号のパルス幅を、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）方式により調整する。そして、制御部３８は、制御信号Ｓ３１により、ＰＶコンバータ３１から所望の出力電力が直流電圧バス４１に出力されるように、ＰＶコンバータ３１を制御する。 PV converter 31 is a booster circuit controlled by control section 38. The PV converter 31 boosts and smoothes the DC voltage input from the solar panel 12 and outputs the smoothed voltage to the DC voltage bus 41 . PV converter 31 includes switching elements. The control unit 38 adjusts the pulse width of a control signal that turns on and off the switching elements of the PV converter 31, for example, using a pulse width modulation (PWM) method. Then, the control unit 38 controls the PV converter 31 using the control signal S31 so that desired output power is output from the PV converter 31 to the DC voltage bus 41.
インバータ３２は、制御部３８からの制御信号によって動作する直流交流変換回路である。インバータ３２は、制御部３８からの制御信号により動作し、直流高圧バスの直流電力を交流電力に変換する。 The inverter 32 is a DC/AC conversion circuit that operates according to a control signal from the control unit 38. The inverter 32 is operated by a control signal from the control unit 38 and converts DC power of the DC high voltage bus into AC power.
連系運転モードにおいて、制御部３８は、直流電力を商用電力系統１５と連系可能な交流電力Ｐａに変換するようにインバータ３２を制御する。また、自立運転モードにおいて、制御部３８は、自立運転用出力端子２２に接続される負荷１７に交流電力Ｐｂを供給するようにインバータ３２を制御する。 In the interconnected operation mode, the control unit 38 controls the inverter 32 to convert DC power into AC power Pa that can be interconnected with the commercial power system 15. In the self-sustaining mode, the control unit 38 controls the inverter 32 to supply AC power Pb to the load 17 connected to the self-sustaining output terminal 22.
インバータ３２から出力される交流電力は、フィルタ３３と閉状態の系統連系リレー３４を介して系統連系端子２１に出力され、その系統連系端子２１から系統電力線１４に出力される。フィルタ３３は、インバータ３２から出力される交流電力の高周波成分を低減する。また、インバータ３２から出力される交流電力は、閉状態の自立運転リレー３５を介して自立運転用出力端子２２に出力される。 The AC power output from the inverter 32 is output to the grid connection terminal 21 via the filter 33 and the grid connection relay 34 in a closed state, and is output from the grid connection terminal 21 to the grid power line 14. Filter 33 reduces high frequency components of AC power output from inverter 32. Further, the AC power output from the inverter 32 is output to the self-sustaining operation output terminal 22 via the self-sustaining relay 35 in a closed state.
また、インバータ３２は、商用電力系統１５の交流電力を直流電力に変換して直流電圧バス４１に出力する。制御部３８は、交流電力と同様に、制御信号によってインバータ３２が含む複数のスイッチング素子のオンオフを制御し、所望の直流電力をインバータ３２から直流電圧バス４１に出力させる。 Further, the inverter 32 converts the AC power of the commercial power system 15 into DC power and outputs the DC power to the DC voltage bus 41 . Similarly to AC power, the control unit 38 controls on/off of a plurality of switching elements included in the inverter 32 using a control signal, and outputs desired DC power from the inverter 32 to the DC voltage bus 41.
蓄電装置３７は、充放電可能とされた電池（二次電池）を含む。二次電池は、例えばリチウムイオン電池である。蓄電装置３７は、直列に接続された複数の二次電池を含む。
ＤＣ－ＤＣコンバータ３６は、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータであり、例えば昇降圧回路である。制御部３８は、制御信号Ｓ３６により、ＤＣ－ＤＣコンバータ３６を制御する。ＤＣ－ＤＣコンバータ３６は、直流電圧バス４１の直流電力を、蓄電装置３７に充電する直流電力に変換する。また、ＤＣ－ＤＣコンバータ３６は、蓄電装置３７から放電される直流電力を、直流電圧バス４１に応じた電圧の直流電力に変換する。
Power storage device 37 includes a rechargeable battery (secondary battery). The secondary battery is, for example, a lithium ion battery. Power storage device 37 includes a plurality of secondary batteries connected in series.
The DC-DC converter 36 is a bidirectional DC-DC converter, and is, for example, a step-up/down circuit. The control unit 38 controls the DC-DC converter 36 using the control signal S36. The DC-DC converter 36 converts the DC power of the DC voltage bus 41 into DC power that charges the power storage device 37. Further, the DC-DC converter 36 converts the DC power discharged from the power storage device 37 into DC power of a voltage corresponding to the DC voltage bus 41.
制御部３８は、例えばＣＰＵ３８ａ、メモリ３８ｂ、周辺回路３８ｃを備え、それらは内部バス３８ｄを介して互いに接続されている。メモリ３８ｂは、ＲＯＭ、ＲＡＭを含む。メモリ３８ｂは、ＣＰＵ３８ａが実行する処理プログラム、処理に必要なしきい値等の各種のデータ、処理プログラムの実行により一時的に格納される各種のデータを記憶する。周辺回路３８ｃは、ＣＰＵ３８ａが動作するための少なくとも１つの回路を含む。周辺回路３８ｃに含まれる回路には、例えば制御部３８の動作のためのクロック信号を生成する回路、時刻を示すクロック回路、パワーコンディショナ１１に含まれる各種のセンサや蓄電池の検出信号を入力するインタフェース回路、インターネット等のパワーコンディショナ１１の外部と有線又は無線で通信する通信回路、等を含む。ＣＰＵ３８ａは、処理プログラムの実行に際して必要となる情報（データ）を、周辺回路３８ｃを直接アクセスする、又は周辺回路３８ｃからメモリ３８ｂに格納された情報（データ）を読み出す。なお、メモリ３８ｂに記憶される情報（データ）は、例えば周辺回路３８ｃに接続される外部端末からメモリ３８ｂに格納されるものを含む。 The control unit 38 includes, for example, a CPU 38a, a memory 38b, and a peripheral circuit 38c, which are connected to each other via an internal bus 38d. The memory 38b includes ROM and RAM. The memory 38b stores processing programs executed by the CPU 38a, various data such as threshold values necessary for processing, and various data temporarily stored by execution of the processing programs. Peripheral circuit 38c includes at least one circuit for operation of CPU 38a. The circuits included in the peripheral circuit 38c are input with, for example, a circuit that generates a clock signal for the operation of the control unit 38, a clock circuit that indicates time, and detection signals from various sensors and storage batteries included in the power conditioner 11. It includes an interface circuit, a communication circuit that communicates with the outside of the power conditioner 11 such as the Internet by wire or wirelessly, and the like. The CPU 38a directly accesses the peripheral circuit 38c to obtain information (data) necessary for executing the processing program, or reads information (data) stored in the memory 38b from the peripheral circuit 38c. Note that the information (data) stored in the memory 38b includes, for example, information stored in the memory 38b from an external terminal connected to the peripheral circuit 38c.
次に、パワーコンディショナ１１の一部の回路構成の一例を説明する。
図２に示すように、インバータ３２は、スイッチング素子としてのトランジスタＴ２１，Ｔ２２，Ｔ２３，Ｔ２４を含む。トランジスタＴ２１～Ｔ２４は、例えばＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。なお、トランジスタＴ２１～Ｔ２４としてＩＧＢＴ等を用いてもよい。トランジスタＴ２１，Ｔ２２のドレイン端子は高圧側の第１電線３２ａに接続され、トランジスタＴ２１，Ｔ２２のソース端子はトランジスタＴ２３，Ｔ２４のドレイン端子に接続され、トランジスタＴ２３，Ｔ２４のソース端子は低圧側の第２電線３２ｂに接続されている。つまり、インバータ３２は、第１電線３２ａと第２電線３２ｂとの間に直列に接続されたトランジスタＴ２１とトランジスタＴ２３とからなる直列回路と、第１電線３２ａと第２電線３２ｂとの間に直列に接続されたトランジスタＴ２２とトランジスタＴ２４とからなる直列回路とを含む。トランジスタＴ２１，Ｔ２２は、ハイサイドスイッチング素子の一例であり、トランジスタＴ２３，Ｔ２４は、ローサイドスイッチング素子の一例である。各トランジスタＴ２１～Ｔ２４のゲート端子には、制御部３８から制御信号Ｓ２１～Ｓ２４が供給される。
Next, an example of a circuit configuration of a part of the power conditioner 11 will be explained.
As shown in FIG. 2, the inverter 32 includes transistors T21, T22, T23, and T24 as switching elements. Transistors T21 to T24 are, for example, N-channel MOSFETs. Note that IGBTs or the like may be used as the transistors T21 to T24. The drain terminals of transistors T21 and T22 are connected to the first electric wire 32a on the high voltage side, the source terminals of transistors T21 and T22 are connected to the drain terminals of transistors T23 and T24, and the source terminals of transistors T23 and T24 are connected to the first electric wire 32a on the low voltage side. 2 electric wire 32b. That is, the inverter 32 includes a series circuit consisting of the transistor T21 and the transistor T23 connected in series between the first electric wire 32a and the second electric wire 32b, and a series circuit consisting of the transistor T21 and the transistor T23 connected in series between the first electric wire 32a and the second electric wire 32b. A series circuit including a transistor T22 and a transistor T24 connected to the transistor T22 and the transistor T24. Transistors T21 and T22 are examples of high-side switching elements, and transistors T23 and T24 are examples of low-side switching elements. Control signals S21 to S24 are supplied from the control section 38 to the gate terminals of each of the transistors T21 to T24.
第１電線３２ａと第２電線３２ｂは、直流電圧バス４１の第１電力線４１ａと第２電力線４１ｂとにそれぞれ接続されている。なお、第１電線３２ａと第１電力線４１ａ、第２電線３２ｂと第２電力線４１ｂは、インバータ３２と直流電圧バス４１により便宜上分割して示したものであり、一体的であってもよいし、さらに複数の電線に分割されていてもよい。トランジスタＴ２１のソース端子とトランジスタＴ２３のドレイン端子の間の接続点と、トランジスタＴ２２のソース端子とトランジスタＴ２４のドレイン端子の間の接続点は、フィルタ３３に接続されている。 The first electric wire 32a and the second electric wire 32b are connected to the first power line 41a and the second power line 41b of the DC voltage bus 41, respectively. Note that the first electric wire 32a and the first power line 41a, and the second electric wire 32b and the second power line 41b are shown divided by the inverter 32 and the DC voltage bus 41 for convenience, and may be integrated. Furthermore, it may be divided into a plurality of electric wires. A connection point between the source terminal of the transistor T21 and the drain terminal of the transistor T23 and a connection point between the source terminal of the transistor T22 and the drain terminal of the transistor T24 are connected to the filter 33.
フィルタ３３は、インダクタ素子３３ａ，３３ｂを含む。フィルタ３３は、インバータ３２から出力される交流電力の高周波成分を減衰させ、インバータ３２の出力電圧と出力電流とを正弦波に近づける。 Filter 33 includes inductor elements 33a and 33b. The filter 33 attenuates high frequency components of the AC power output from the inverter 32 and brings the output voltage and output current of the inverter 32 closer to a sine wave.
系統連系リレー３４は、第１リレー３４ａと第２リレー３４ｂとを含む。第１リレー３４ａと第２リレー３４ｂは、フィルタ３３と系統連系端子２１との間に接続されている。本実施形態の系統連系端子２１は、単相３線式の端子であり、Ｕ相端子２１ＵとＯ相端子２１ＯとＷ相端子２１Ｗとを含む。 Grid connection relay 34 includes a first relay 34a and a second relay 34b. The first relay 34a and the second relay 34b are connected between the filter 33 and the grid connection terminal 21. The grid connection terminal 21 of this embodiment is a single-phase three-wire terminal, and includes a U-phase terminal 21U, an O-phase terminal 21O, and a W-phase terminal 21W.
第１リレー３４ａの第１端子はインダクタ素子３３ａに接続され、第１リレー３４ａの第２端子はＵ相配線４２Ｕを介して系統連系端子２１のＵ相端子２１Ｕに接続されている。第２リレー３４ｂの第１端子はインダクタ素子３３ｂに接続され、第２リレー３４ｂの第２端子は、Ｗ相配線４２Ｗを介して系統連系端子２１のＷ相端子２１Ｗに接続されている。第１リレー３４ａ及び第２リレー３４ｂは、制御部３８から供給される制御信号Ｓ３４に基づいて作動し、フィルタ３３と系統連系端子２１との間を開閉する。 The first terminal of the first relay 34a is connected to the inductor element 33a, and the second terminal of the first relay 34a is connected to the U-phase terminal 21U of the grid connection terminal 21 via the U-phase wiring 42U. The first terminal of the second relay 34b is connected to the inductor element 33b, and the second terminal of the second relay 34b is connected to the W-phase terminal 21W of the grid connection terminal 21 via the W-phase wiring 42W. The first relay 34a and the second relay 34b operate based on a control signal S34 supplied from the control unit 38, and open/close between the filter 33 and the grid connection terminal 21.
系統連系リレー３４のＵ相端子２１Ｕ、Ｏ相端子２１Ｏ、Ｗ相端子２１Ｗは、系統電力線１４のＵ相電力線１４Ｕ、Ｏ相電力線１４Ｏ、Ｗ相電力線１４Ｗを介して商用電力系統１５に接続されている。Ｏ相電力線１４Ｏは接地されている。 The U-phase terminal 21U, O-phase terminal 21O, and W-phase terminal 21W of the grid interconnection relay 34 are connected to the commercial power system 15 via the U-phase power line 14U, O-phase power line 14O, and W-phase power line 14W of the grid power line 14. ing. O-phase power line 14O is grounded.
自立運転リレー３５は、第１リレー３５ａと第２リレー３５ｂと第３リレー３５ｃとを含む。自立運転リレー３５は、フィルタ３３と自立運転用出力端子２２との間に接続されている。本実施形態の自立運転用出力端子２２は、単相２線式の端子であり、Ｕ相端子２２ＵとＷ相端子２２Ｗとを含む。 Self-sustaining relay 35 includes a first relay 35a, a second relay 35b, and a third relay 35c. The self-sustaining relay 35 is connected between the filter 33 and the self-sustaining output terminal 22. The self-sustaining output terminal 22 of this embodiment is a single-phase two-wire terminal, and includes a U-phase terminal 22U and a W-phase terminal 22W.
第１リレー３５ａの第１端子はインダクタ素子３３ａに接続され、第１リレー３５ａの第２端子はＵ相配線４３Ｕを介して自立運転用出力端子２２のＵ相端子２２Ｕに接続されている。第２リレー３５ｂの第１端子はインダクタ素子３３ｂに接続され、第２リレー３５ｂの第２端子はＷ相配線４３Ｗを介して自立運転用出力端子２２のＷ相端子２２Ｗに接続されている。第３リレー３５ｃの第１端子は接地され、第３リレー３５ｃの第２端子はＷ相配線４３Ｗ（Ｗ相端子２２Ｗ）に接続されている。第１リレー３５ａ及び第２リレー３５ｂは、制御部３８から供給される制御信号Ｓ３５に基づいて作動し、フィルタ３３と自立運転用出力端子２２との間を開閉する。第３リレー３５ｃは、制御信号Ｓ３５に基づいて作動し、閉状態にてＷ相端子２２Ｗを接地する。 The first terminal of the first relay 35a is connected to the inductor element 33a, and the second terminal of the first relay 35a is connected to the U-phase terminal 22U of the self-sustaining output terminal 22 via the U-phase wiring 43U. The first terminal of the second relay 35b is connected to the inductor element 33b, and the second terminal of the second relay 35b is connected to the W-phase terminal 22W of the self-sustaining output terminal 22 via the W-phase wiring 43W. The first terminal of the third relay 35c is grounded, and the second terminal of the third relay 35c is connected to the W-phase wiring 43W (W-phase terminal 22W). The first relay 35a and the second relay 35b operate based on a control signal S35 supplied from the control unit 38, and open/close between the filter 33 and the output terminal 22 for self-sustaining operation. The third relay 35c operates based on the control signal S35 and grounds the W-phase terminal 22W in a closed state.
本実施形態のパワーコンディショナ１１は、単相３線式の系統連系端子２１と単相２線式の自立運転用出力端子２２とを有している。そして、パワーコンディショナ１１は、商用電力系統１５と連系する連系運転モードでは、実効値２００Ｖの交流電圧を系統連系端子２１に出力する。Ｕ相電力線１４ＵとＯ相電力線１４Ｏとの間に、１００Ｖ系の負荷１６が接続される。Ｗ相電力線１４ＷとＯ相電力線１４Ｏとの間に、１００Ｖ系の負荷１７が接続される。なお、Ｕ相電力線１４ＵとＷ相電力線１４Ｗとの間に、２００Ｖ系の負荷を接続することができる。 The power conditioner 11 of this embodiment has a single-phase three-wire type grid connection terminal 21 and a single-phase two-wire type output terminal 22 for self-sustaining operation. In a grid-connected operation mode in which the power conditioner 11 is connected to the commercial power grid 15, the power conditioner 11 outputs an AC voltage with an effective value of 200 V to the grid-connected terminal 21. A 100V load 16 is connected between the U-phase power line 14U and the O-phase power line 14O. A 100V load 17 is connected between the W-phase power line 14W and the O-phase power line 14O. Note that a 200V load can be connected between the U-phase power line 14U and the W-phase power line 14W.
また、パワーコンディショナ１１は、商用電力系統１５から解列された自立運転モードでは、実効値１００Ｖの交流電圧を自立運転用出力端子２２に出力する。１００Ｖ系の負荷１７を自立運転用出力端子２２に接続して作動させることができる。 Furthermore, in the self-sustaining mode in which the power conditioner 11 is disconnected from the commercial power system 15, the power conditioner 11 outputs an AC voltage with an effective value of 100 V to the self-sustaining output terminal 22. A 100V load 17 can be connected to the independent operation output terminal 22 and operated.
インバータ３２とフィルタ３３との間には、電流センサ５１が設けられている。電流センサ５１は、インバータ３２の出力電流に応じた電流検出信号Ｋ１を出力する。制御部３８は、電流検出信号Ｋ１に基づいて、インバータ３２の出力電流Ｉ３２を検出する。そして、制御部３８は、検出した出力電流Ｉ３２が過電流の場合にインバータ３２を保護する保護機能を有している。制御部３８は、メモリ３８ｂにインバータ３２の許容電流値（判定しきい値）を記憶している。インバータの許容電流値は、例えば６０Ａである。制御部３８は、検出した出力電流Ｉ３２の電流値と許容電流値とを比較し、出力電流Ｉ３２の電流値が許容電流値を超える場合に、その出力電流Ｉ３２を過電流であると判定する。そして、過電流を判定した場合に、インバータ３２の出力を停止することで、インバータ３２を保護する。 A current sensor 51 is provided between the inverter 32 and the filter 33. Current sensor 51 outputs a current detection signal K1 according to the output current of inverter 32. Control unit 38 detects output current I32 of inverter 32 based on current detection signal K1. The control unit 38 has a protection function that protects the inverter 32 when the detected output current I32 is an overcurrent. The control unit 38 stores the allowable current value (determination threshold) of the inverter 32 in the memory 38b. The allowable current value of the inverter is, for example, 60A. The control unit 38 compares the current value of the detected output current I32 with an allowable current value, and determines that the output current I32 is an overcurrent when the current value of the output current I32 exceeds the allowable current value. Then, when an overcurrent is determined, the inverter 32 is protected by stopping the output of the inverter 32.
系統連系リレー３４と系統連系端子２１との間には電圧センサ５２が設けられている。本実施形態において、電圧センサ５２は、Ｕ相配線４２ＵとＷ相配線４２Ｗとの間に接続されている。電圧センサ５２は、系統連系端子２１のＵ相端子２１ＵとＷ相端子２１Ｗとの間の電位差に応じた電圧検出信号Ｋ２を出力する。制御部３８は、電圧検出信号Ｋ２に基づいて、Ｕ相端子２１ＵとＷ相端子２１Ｗの間の電圧を検出する。 A voltage sensor 52 is provided between the grid connection relay 34 and the grid connection terminal 21. In this embodiment, the voltage sensor 52 is connected between the U-phase wiring 42U and the W-phase wiring 42W. The voltage sensor 52 outputs a voltage detection signal K2 according to the potential difference between the U-phase terminal 21U and the W-phase terminal 21W of the grid connection terminal 21. The control unit 38 detects the voltage between the U-phase terminal 21U and the W-phase terminal 21W based on the voltage detection signal K2.
系統連系端子２１は、系統電力線１４を介して商用電力系統１５に接続されている。したがって、制御部３８は、電圧検出信号Ｋ２により、商用電力系統１５から商用交流電力Ｐ１５が供給されているか否か、例えば商用電力系統１５が停電しているか否かを判定できる。 Grid connection terminal 21 is connected to commercial power grid 15 via grid power line 14 . Therefore, the control unit 38 can determine, based on the voltage detection signal K2, whether the commercial AC power P15 is being supplied from the commercial power system 15, for example, whether the commercial power system 15 is experiencing a power outage.
次に、制御部３８が実行する処理の一例を説明する。
図２に示すように、制御部３８は、所定の周波数の制御信号Ｓ２１～Ｓ２４を生成し、インバータ３２のトランジスタＴ２１～Ｔ２４をオンオフ制御する。制御信号Ｓ２１～Ｓ２４の周波数は、パワーコンディショナ１１が連系する商用電力系統１５の交流電力の周波数（商用周波数：５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）よりも高い周波数に設定され、数十ｋＨｚ程度（例えば２０ｋＨｚ）に設定される。制御部３８は、系統電力線１４に出力する交流電力Ｐａを正弦波に近づけるように、制御信号Ｓ２１～Ｓ２４のパルス幅を、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）制御により調整する。
Next, an example of processing executed by the control unit 38 will be described.
As shown in FIG. 2, the control unit 38 generates control signals S21 to S24 of a predetermined frequency and controls on/off the transistors T21 to T24 of the inverter 32. The frequencies of the control signals S21 to S24 are set to a frequency higher than the frequency of AC power (commercial frequency: 50 Hz or 60 Hz) of the commercial power system 15 to which the power conditioner 11 is connected, and is approximately several tens of kHz (for example, 20 kHz). is set to The control unit 38 adjusts the pulse widths of the control signals S21 to S24 by, for example, pulse width modulation (PWM) control so that the AC power Pa output to the grid power line 14 approaches a sine wave.
一例として、制御部３８は、正弦波信号電位と三角波の搬送波信号電位との比較結果により各制御信号Ｓ２１～Ｓ２４のパルス幅を決定する。そして、制御部３８は、正弦波信号電位と搬送波信号電位とのタイミングによって、インバータ３２の出力電圧の電圧位相を調整する位相調整を行う。また、制御部３８は、正弦波信号電位の大きさにより、各制御信号Ｓ２１～Ｓ２４のパルス幅を調整し、インバータ３２の出力電圧を変更する振幅調整を行う。 As an example, the control unit 38 determines the pulse width of each of the control signals S21 to S24 based on the comparison result between the sine wave signal potential and the triangular carrier wave signal potential. Then, the control unit 38 performs phase adjustment to adjust the voltage phase of the output voltage of the inverter 32 based on the timing of the sine wave signal potential and the carrier wave signal potential. Further, the control unit 38 adjusts the pulse width of each control signal S21 to S24 according to the magnitude of the sine wave signal potential, and performs amplitude adjustment to change the output voltage of the inverter 32.
系統連系モードにおいて、制御部３８は、商用電力系統１５の商用交流電圧と同期する周波数の制御信号を出力するとともに、その制御信号のパルス幅を例えばＰＷＭ方式によって調整し、スイッチング素子としてのトランジスタＴ２１～Ｔ２４を駆動する。制御信号のパルス幅により、インバータ３２の出力電力が変更される。つまり、制御部３８は、インバータ３２を制御することにより、所望の交流電力をインバータ３２から出力させる。 In the grid connection mode, the control unit 38 outputs a control signal with a frequency that is synchronized with the commercial AC voltage of the commercial power grid 15, adjusts the pulse width of the control signal by, for example, a PWM method, and uses a transistor as a switching element. Drive T21 to T24. The output power of the inverter 32 is changed depending on the pulse width of the control signal. That is, the control unit 38 controls the inverter 32 to output desired AC power from the inverter 32.
［自立運転開始処理］
制御部３８は、商用電力系統１５が例えば停電によって商用交流電力Ｐ１５が供給されないとき、系統連系モードから自立運転モードにモード切替えを行い、自立運転用出力端子２２に対して交流電力を出力する。
[Independent operation start processing]
When the commercial power grid 15 is not supplied with commercial AC power P15 due to a power outage, for example, the control unit 38 switches the mode from the grid interconnection mode to the self-sustaining mode, and outputs the AC power to the self-sustaining output terminal 22. .
図９は、本実施形態のパワーコンディショナ１１における自立運転開始時の処理を示す。
制御部３８は、図９に示すステップ１０１からステップ１０７の処理を行い、系統連系モードから自立運転モードに動作モードを切替える。
FIG. 9 shows processing at the time of starting self-sustaining operation in the power conditioner 11 of this embodiment.
The control unit 38 performs the processes from step 101 to step 107 shown in FIG. 9, and switches the operation mode from the grid-connected mode to the self-sustaining mode.
先ず、ステップ１０１において、制御部３８は、系統連系リレー３４を開状態（オフ）とする。
次に、ステップ１０２において、制御部３８は、インバータ３２の出力を停止する。
First, in step 101, the control unit 38 opens the grid interconnection relay 34 (off).
Next, in step 102, the control unit 38 stops the output of the inverter 32.
次に、ステップ１０３において、制御部３８は、自立運転リレー３５を閉状態（オン）とする。
そして、ステップ１０４において、制御部３８は、インバータ３２の位相調整処理を行う。制御部３８は、インバータ３２から位相調整を行った出力電圧Ｖ３２を出力させる。詳しくは、制御部３８は、出力電圧Ｖ３２の電圧位相を零（ゼロ）から出力電圧Ｖ３２を出力するように、制御信号Ｓ２１～Ｓ２４を生成する。
Next, in step 103, the control unit 38 closes (turns on) the self-sustaining relay 35.
Then, in step 104, the control unit 38 performs phase adjustment processing for the inverter 32. The control unit 38 causes the inverter 32 to output the phase-adjusted output voltage V32. Specifically, the control unit 38 generates the control signals S21 to S24 so that the voltage phase of the output voltage V32 is changed from zero to output the output voltage V32.
次に、ステップ１０５において、制御部３８は、過電流検出か否かを判定する。詳述すると、制御部３８は、電流センサ５１の電流検出信号Ｋ１に基づいてインバータ３２の出力電流の電流値を検出し、その検出した電流値と許容電流値とを比較する。制御部３８は、検出した電流値が許容電流値以下の場合に過電流を検出しないと判定し、検出した電流値が許容電流値を超える場合に過電流を検出したと判定する。過電流を検出しない場合、制御部３８は、自立運転を継続する。一方、過電流を検出した場合、制御部３８は、ステップ１０６に移行する。 Next, in step 105, the control unit 38 determines whether an overcurrent has been detected. More specifically, the control unit 38 detects the current value of the output current of the inverter 32 based on the current detection signal K1 of the current sensor 51, and compares the detected current value with an allowable current value. The control unit 38 determines that an overcurrent is not detected when the detected current value is less than or equal to the allowable current value, and determines that an overcurrent is detected when the detected current value exceeds the allowable current value. If no overcurrent is detected, the control unit 38 continues the self-sustaining operation. On the other hand, if overcurrent is detected, the control section 38 moves to step 106.
ステップ１０６において、制御部３８は、インバータ３２の出力を停止する。つまり、制御部３８は、インバータ３２の出力電圧をゼロにする。
次に、ステップ１０７において、制御部３８は、インバータ３２の振幅調整処理を行う。制御部３８は、インバータ３２の出力電圧の振幅を増加するようにインバータ３２の各トランジスタＴ２１～Ｔ２４を制御し、インバータ３２から出力電圧Ｖ３２を出力させる。そして、制御部３８は、自立運転を継続する。
In step 106, the control unit 38 stops the output of the inverter 32. That is, the control unit 38 sets the output voltage of the inverter 32 to zero.
Next, in step 107, the control unit 38 performs amplitude adjustment processing for the inverter 32. The control unit 38 controls each transistor T21 to T24 of the inverter 32 to increase the amplitude of the output voltage of the inverter 32, and causes the inverter 32 to output an output voltage V32. The control unit 38 then continues the self-sustaining operation.
（作用）
次に、本実施形態のパワーコンディショナ１１の作用を説明する。
制御部３８は、自立運転モードに切替え、インバータ３２の位相調整を行って出力電圧Ｖ３２の位相を調整する。位相が調整されていても、所定（実効値１００Ｖ）の出力電圧Ｖ３２が出力されるため、例えばモータ等の負荷１７を起動できる。そして、位相調整を行うことにより、負荷１７に対する突入電流を低減できる。
(effect)
Next, the operation of the power conditioner 11 of this embodiment will be explained.
The control unit 38 switches to the self-sustaining mode and adjusts the phase of the inverter 32 to adjust the phase of the output voltage V32. Even if the phase is adjusted, a predetermined output voltage V32 (effective value 100V) is output, so that the load 17 such as a motor can be started, for example. By performing phase adjustment, the inrush current to the load 17 can be reduced.
図３に示すように、自立運転開始において、出力電圧Ｖ３２は、０Ｖから出力されるようになる。このため、自立運転用出力端子２２に接続される負荷１７の種類に応じて、負荷１７に対する突入電流を低減できる。 As shown in FIG. 3, at the start of self-sustaining operation, the output voltage V32 starts to be output from 0V. Therefore, the rush current to the load 17 can be reduced depending on the type of the load 17 connected to the self-sustaining output terminal 22.
ところで、位相調整した出力電圧Ｖ３２により、制御部３８の保護機能が働いてしまう場合がある。
図５に示すように、負荷１８は、電源回路１８ａに大きな容量値のコンデンサＣ１８を備えた容量性負荷である。この負荷１８が自立運転用出力端子２２に接続されている場合、コンデンサＣ１８に向けて大きな電流が流れる場合がある。例えば、図４に示すように、自立運転開始において、高い電圧の出力電圧Ｖ３２が出力されていると、負荷１８に対して大きな突入電流が流れ、その突入電流が過電流となる場合がある。
By the way, the phase-adjusted output voltage V32 may cause the protection function of the control section 38 to work.
As shown in FIG. 5, the load 18 is a capacitive load including a capacitor C18 with a large capacitance value in the power supply circuit 18a. When this load 18 is connected to the self-sustaining output terminal 22, a large current may flow toward the capacitor C18. For example, as shown in FIG. 4, when a high output voltage V32 is output at the start of self-sustaining operation, a large inrush current flows to the load 18, and this inrush current may become an overcurrent.
この場合、制御部３８は、例えばインバータ３２のスイッチング素子を開状態にしてインバータ３２の出力電圧をゼロにし、その後、振幅調整を行う。振幅の調整によって、インバータ３２から出力される電圧がゼロから所定の電圧になるまでの時間を短くしたり長くしたりすることができる。例えば、インバータ３２から出力される電圧がゼロから所定の電圧になるまでの時間を短くした場合には、モータなどの負荷に対して単位時間あたりに印加する電圧が高くなるため、駆動させやすくなる。そして、インバータ３２から出力される電圧がゼロから所定の電圧になるまでの時間を長くした場合には、コンデンサを有する電源などの負荷に対して、単位時間あたりに印加する電圧が低くなるので、突入電流を低くすることができる。 In this case, the control unit 38 sets the output voltage of the inverter 32 to zero by, for example, opening the switching element of the inverter 32, and then performs amplitude adjustment. By adjusting the amplitude, it is possible to shorten or lengthen the time it takes for the voltage output from the inverter 32 to go from zero to a predetermined voltage. For example, if the time required for the voltage output from the inverter 32 to go from zero to a predetermined voltage is shortened, the voltage applied per unit time to a load such as a motor becomes higher, making it easier to drive the motor. . If the time required for the voltage output from the inverter 32 to reach a predetermined voltage from zero is increased, the voltage applied per unit time to a load such as a power supply having a capacitor becomes lower. Inrush current can be lowered.
具体的には、インバータ３２の出力電圧の振幅を増加させる速度を変化させる。図６、図７、図８は出力電圧の振幅を増加させる速度について、１０Ｖ／ｍｓｅｃ、２０Ｖ／ｍｓｅｃ、３０Ｖ／ｍｓｅｃを示す例である。 Specifically, the speed at which the amplitude of the output voltage of the inverter 32 is increased is changed. FIG. 6, FIG. 7, and FIG. 8 are examples showing 10 V/msec, 20 V/msec, and 30 V/msec as to the speed at which the amplitude of the output voltage is increased.
実施例について、例えば、出力電圧の振幅を増加させる速度を遅くしていく場合は、自立運転モードに移行したときの出力電圧の振幅を増加させる速度を２０Ｖ／ｍｓｅｃとし、１回目の過電流を検出した場合は出力電圧をゼロにした後に出力電圧の振幅を増加させる速度を５Ｖ/ｍsecに変更する。その後、過電流を検出する毎に出力電圧をゼロにしその後、１Ｖ／ｍｓｅｃ、０．２Ｖ／ｍｓｅｃ、０．１Ｖ／ｍｓｅｃといったように、出力電圧の振幅を増加させる速度を遅くする。そして、出力電圧の振幅を増加させる速度を早くしていく場合は、自立運転モードに移行したときの出力電圧の振幅を増加させる速度を０．１Ｖ／ｍｓｅｃとし、１回目の過電流を検出した場合は出力電圧をゼロにした後に出力電圧の振幅を増加させる速度を０．２Ｖ/ｍsecに変更する。その後、過電流を検出する毎に出力電圧をゼロにしその後、１Ｖ／ｍｓｅｃ、５Ｖ／ｍｓｅｃ、２０Ｖ／ｍｓｅｃといったように、出力電圧の振幅を増加させる速度を早くする。なお、上記の速度は一例であり、これに限定されるものではない。 Regarding the example, for example, if the speed at which the amplitude of the output voltage is increased is slowed down, the speed at which the amplitude of the output voltage is increased when transitioning to the self-sustaining mode is set to 20 V/msec, and the first overcurrent is set at 20 V/msec. If detected, the output voltage is set to zero and the rate at which the amplitude of the output voltage is increased is changed to 5V/msec. Thereafter, each time an overcurrent is detected, the output voltage is set to zero, and then the speed at which the amplitude of the output voltage is increased is slowed down, such as 1V/msec, 0.2V/msec, and 0.1V/msec. When increasing the speed of increasing the amplitude of the output voltage, the speed of increasing the amplitude of the output voltage when transitioning to standalone operation mode was set to 0.1 V/msec, and the first overcurrent was detected. In this case, after the output voltage is set to zero, the speed at which the output voltage amplitude is increased is changed to 0.2V/msec. Thereafter, each time an overcurrent is detected, the output voltage is set to zero, and then the speed at which the amplitude of the output voltage is increased is increased, such as 1V/msec, 5V/msec, and 20V/msec. Note that the above speed is an example and is not limited thereto.
制御部３８は、インバータ３２の出力電圧の振幅を増加するようにインバータ３２の各トランジスタＴ２１～Ｔ２４を制御する。例えば、制御部３８は、インバータ３２の出力電圧の振幅を、出力開始からの時間経過にしたがって徐々に大きくするように各トランジスタＴ２１～Ｔ２４を制御する。この場合、出力電圧Ｖ３２の電圧値が徐々に大きくなるため、図５に示すように、容量値の大きなコンデンサＣ１８を備えた負荷１８の場合、コンデンサＣ１８に対する突入電流が低減されるため、インバータ３２の出力電流が許容電流値を超えることが低減される。このため、インバータ３２の出力を停止することが抑制される。 The control unit 38 controls each transistor T21 to T24 of the inverter 32 so as to increase the amplitude of the output voltage of the inverter 32. For example, the control unit 38 controls each of the transistors T21 to T24 to gradually increase the amplitude of the output voltage of the inverter 32 as time passes from the start of output. In this case, since the voltage value of the output voltage V32 gradually increases, as shown in FIG. Exceeding the allowable current value is reduced. Therefore, stopping the output of the inverter 32 is suppressed.
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１－１）パワーコンディショナ１１は、直流電力を交流電力に変換するインバータ３２と、インバータ３２を制御する制御部３８と、を有する。制御部３８は、連系運転モードから自立運転モードに移行したときに、インバータ３２の出力電圧Ｖ３２の電圧位相を調整して自立運転用出力端子２２に対する出力を開始する。そして、制御部３８は、インバータ３２の出力電流Ｉ３２が過電流か否かを判定し、出力電流Ｉ３２が過電流であると判定した場合に、インバータ３２の出力電圧Ｖ３２の振幅値を調整して自立運転用出力端子２２に対して出力する。これにより、自立運転用出力端子２２に接続される負荷１７の種類によらず、負荷１７を駆動できるようになる。
As described above, according to this embodiment, the following effects are achieved.
(1-1) The power conditioner 11 includes an inverter 32 that converts DC power to AC power, and a control unit 38 that controls the inverter 32. The control unit 38 adjusts the voltage phase of the output voltage V32 of the inverter 32 and starts outputting it to the self-sustaining output terminal 22 when the grid-connected operation mode shifts to the self-sustaining mode. Then, the control unit 38 determines whether or not the output current I32 of the inverter 32 is an overcurrent, and if it is determined that the output current I32 is an overcurrent, the control unit 38 adjusts the amplitude value of the output voltage V32 of the inverter 32. It is output to the output terminal 22 for self-sustaining operation. Thereby, the load 17 can be driven regardless of the type of load 17 connected to the output terminal 22 for self-sustaining operation.
（１－２）制御部３８は、インバータ３２の出力電圧Ｖ３２を自立運転用出力端子２２に出力させ、出力電圧Ｖ３２の振幅値を所定速度で増加させる。そして、制御部３８は、インバータ３２の出力電流Ｉ３２が過電流か否かを判定し、出力電流Ｉ３２が過電流であると判定した場合に、インバータ３２の出力電圧Ｖ３２をゼロにし、その後、出力電圧Ｖ３２の振幅値を増加させる速度を所定速度と異なる速度に変更させる。これにより、自立運転用出力端子２２に接続される負荷１７の種類によらず、負荷１７を駆動できるようになる。 (1-2) The control unit 38 outputs the output voltage V32 of the inverter 32 to the self-sustaining output terminal 22, and increases the amplitude value of the output voltage V32 at a predetermined speed. Then, the control unit 38 determines whether the output current I32 of the inverter 32 is an overcurrent, and when it is determined that the output current I32 is an overcurrent, the control unit 38 sets the output voltage V32 of the inverter 32 to zero, and then outputs The speed at which the amplitude value of voltage V32 is increased is changed to a speed different from the predetermined speed. Thereby, the load 17 can be driven regardless of the type of load 17 connected to the output terminal 22 for self-sustaining operation.
（１－３）制御部３８は、自立運転モードに切替え、インバータ３２の位相調整を行って出力電圧Ｖ３２の位相を調整する。位相が調整されていても、所定（実効値１００Ｖ）の出力電圧Ｖ３２が出力されるため、例えばモータ等の負荷１７を起動できる。そして、位相調整を行うことにより、負荷１７に対する突入電流を低減できる。 (1-3) The control unit 38 switches to the self-sustaining mode and adjusts the phase of the inverter 32 to adjust the phase of the output voltage V32. Even if the phase is adjusted, a predetermined output voltage V32 (effective value 100V) is output, so that the load 17 such as a motor can be started, for example. By performing phase adjustment, the inrush current to the load 17 can be reduced.
（１－４）制御部３８は、インバータ３２の出力電圧の振幅調整を行う。制御部３８は、インバータ３２の出力電圧の振幅を増加するようにインバータ３２を制御する。例えば、制御部３８は、インバータ３２の出力電圧の振幅を、出力開始からの時間経過にしたがって徐々に大きくするように各インバータ３２を制御する。自立運転用出力端子２２に接続された負荷１７が容量値の大きなコンデンサＣ１８を備えた負荷１８の場合、コンデンサＣ１８に対する突入電流が低減されるため、インバータ３２の出力電流が許容電流値を超えることが抑制される。このため、インバータ３２の出力を停止することが抑制される。 (1-4) The control unit 38 adjusts the amplitude of the output voltage of the inverter 32. The control unit 38 controls the inverter 32 to increase the amplitude of the output voltage of the inverter 32. For example, the control unit 38 controls each inverter 32 to gradually increase the amplitude of the output voltage of the inverter 32 as time passes from the start of output. If the load 17 connected to the standalone operation output terminal 22 is a load 18 equipped with a capacitor C18 having a large capacitance value, the inrush current to the capacitor C18 is reduced, so that the output current of the inverter 32 does not exceed the allowable current value. is suppressed. Therefore, stopping the output of the inverter 32 is suppressed.
（第２実施形態）
以下、第２実施形態を説明する。
第２実施形態は、第１実施形態に対して、自立運転処理が相違する。このため、構成に係る図面及び説明を省略し、第１実施形態のパワーコンディショナ１１の構成要素を用いて自立運転処理について説明する。
(Second embodiment)
The second embodiment will be described below.
The second embodiment is different from the first embodiment in the self-sustaining operation process. For this reason, the drawings and explanations related to the configuration will be omitted, and the self-sustaining operation process will be described using the constituent elements of the power conditioner 11 of the first embodiment.
図１０は、本実施形態のパワーコンディショナ１１における自立運転開始時の処理を示す。
制御部３８は、図１０に示すステップ２０１～２１０の処理を実行する。
FIG. 10 shows processing at the time of starting self-sustaining operation in the power conditioner 11 of this embodiment.
The control unit 38 executes the processes of steps 201 to 210 shown in FIG.
本実施形態において、ステップ２０１～２０５の処理は、第１実施形態の図９に示すステップ１０１～１０５の処理と同じである。このため、本実施形態において、各ステップ２０１～２０５の処理に係る説明を省略する。 In this embodiment, the processing in steps 201 to 205 is the same as the processing in steps 101 to 105 shown in FIG. 9 of the first embodiment. Therefore, in this embodiment, explanations regarding the processing of each step 201 to 205 will be omitted.
ステップ２０６において、制御部３８は、過電流検出の検出回数Ｎｋが設定回数を超えたか否かを判定する。設定回数は、例えば図１、図２に示すメモリ３８ｂに格納される。設定回数は、パワーコンディショナ１１の仕様等によって設定され、例えば「１０」である。検出回数Ｎｋは、例えば自立運転の開始時に初期値（例えば「０」）に設定される。 In step 206, the control unit 38 determines whether the number of times Nk of overcurrent detection has exceeded a set number of times. The set number of times is stored, for example, in the memory 38b shown in FIGS. 1 and 2. The set number of times is set according to the specifications of the power conditioner 11, and is, for example, "10". The number of detections Nk is set to an initial value (for example, "0") at the start of self-sustaining operation, for example.
制御部３８は、過電流検出した場合に、検出回数Ｎｋをカウントアップ（＋１）する。制御部３８は、検出回数Ｎｋが設定値を超えていない場合にステップ２０７に移行し、検出回数Ｎｋが設定値を超えた場合にステップ２０９に移行する。 When overcurrent is detected, the control unit 38 counts up (+1) the number of times of detection Nk. The control unit 38 proceeds to step 207 if the number of detections Nk does not exceed the set value, and proceeds to step 209 if the number of detections Nk exceeds the set value.
ステップ２０７において、制御部３８は、インバータ３２の出力を停止する。
次に、ステップ２０８において、制御部３８は、検出回数Ｎｋに応じた単位時間当りの増加量で出力電圧Ｖ３２の振幅を増加するようにインバータ３２の振幅調整処理を行い、出力電圧Ｖ３２を出力させる。制御部３８は、検出回数Ｎｋが大きいほど小さな増加量に設定し、その増加量となるように出力電圧Ｖ３２の振幅を調整する。例えば、制御部３８は、検出回数Ｎｋに対して増加量が反比例するように増加量を設定する。そして、制御部３８は、ステップ２０５に移行する。
In step 207, the control unit 38 stops the output of the inverter 32.
Next, in step 208, the control unit 38 performs amplitude adjustment processing on the inverter 32 so as to increase the amplitude of the output voltage V32 by an increase amount per unit time according to the number of detections Nk, and outputs the output voltage V32. . The control unit 38 sets the amount of increase to be smaller as the number of detections Nk is larger, and adjusts the amplitude of the output voltage V32 to match the amount of increase. For example, the control unit 38 sets the amount of increase so that it is inversely proportional to the number of detections Nk. The control unit 38 then proceeds to step 205.
一方、ステップ２０９に移行した制御部３８は、インバータ３２の出力を停止する。
次に、ステップ２１０において、インバータ３２の出力を停止した旨を報知する。報知は、例えば、発光（発光色、点滅）、音声、表示部による表示、等を用いることができる。そして、制御部３８は、自立運転を終了する。
On the other hand, the control unit 38 that has proceeded to step 209 stops the output of the inverter 32.
Next, in step 210, notification is made that the output of the inverter 32 has been stopped. For the notification, for example, light emission (emission color, blinking), sound, display on a display unit, etc. can be used. Then, the control unit 38 ends the self-sustaining operation.
本実施形態のパワーコンディショナ１１の場合、過電流検出の検出回数をカウントし、その検出回数に応じて出力電圧Ｖ３２の振幅の増加量を変更するようにした。これにより、図５に示す負荷１８のように、コンデンサＣ１８に対する突入電流を抑制できる。突入電流の大きさは、コンデンサＣ１８の容量値に依存する。したがって、コンデンサＣ１８の容量値が異なる負荷１８の場合、規定の増加量で振幅値を増加させる出力電圧Ｖ３２では、その負荷１８に対する突入電流が許容電流値を超えてしまう場合がある。この点、増加量を調整することにより、負荷１８に対する突入電流が低減されるため、突入電流が許容電流値を超えることが抑制され、インバータ３２の出力を停止することが抑制される。 In the case of the power conditioner 11 of this embodiment, the number of overcurrent detections is counted, and the amount of increase in the amplitude of the output voltage V32 is changed according to the number of times of overcurrent detection. This makes it possible to suppress inrush current to the capacitor C18, like the load 18 shown in FIG. The magnitude of the rush current depends on the capacitance value of the capacitor C18. Therefore, in the case of a load 18 in which the capacitance value of the capacitor C18 is different, the inrush current to the load 18 may exceed the allowable current value when the output voltage V32 increases the amplitude value by a specified increase amount. In this regard, by adjusting the amount of increase, the inrush current to the load 18 is reduced, so the inrush current is suppressed from exceeding the allowable current value, and the output of the inverter 32 is suppressed from being stopped.
以上記述したように、本実施形態によれば、上記第１実施形態の効果に加え、以下の効果を奏する。
（２－１）本実施形態のパワーコンディショナ１１は、過電流検出の検出回数をカウントし、その検出回数に応じて出力電圧Ｖ３２の振幅の増加量を変更するようにした。自立運転用出力端子２２に接続された負荷１８が備えるコンデンサＣ１８の容量値によらず、コンデンサＣ１８に対する突入電流を低減できる。このため、インバータ３２の出力電流が許容電流値を超えることを抑制でき、インバータ３２の出力を停止することを抑制できる。
As described above, according to this embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the following effects are achieved.
(2-1) The power conditioner 11 of this embodiment counts the number of overcurrent detections and changes the amount of increase in the amplitude of the output voltage V32 according to the number of detections. The inrush current to the capacitor C18 can be reduced regardless of the capacitance value of the capacitor C18 included in the load 18 connected to the output terminal 22 for self-sustaining operation. Therefore, the output current of the inverter 32 can be prevented from exceeding the allowable current value, and the output of the inverter 32 can be prevented from being stopped.
（第３実施形態）
以下、第３実施形態を説明する。
第３実施形態は、第１実施形態に対して、自立運転処理が相違する。このため、構成に係る図面及び説明を省略し、第１実施形態のパワーコンディショナ１１の構成要素を用いて自立運転処理について説明する。
(Third embodiment)
The third embodiment will be described below.
The third embodiment is different from the first embodiment in the self-sustaining operation process. For this reason, the drawings and explanations related to the configuration will be omitted, and the self-sustaining operation process will be described using the constituent elements of the power conditioner 11 of the first embodiment.
図１１は、本実施形態のパワーコンディショナ１１における自立運転開始時の処理を示す。
制御部３８は、図１１に示すステップ３０１～３１２の処理を実行する。
FIG. 11 shows processing at the time of starting self-sustaining operation in the power conditioner 11 of this embodiment.
The control unit 38 executes the processes of steps 301 to 312 shown in FIG.
先ず、制御部３８は、ステップ３０１において、系統連系リレー３４を閉状態（オフ）とし、ステップ３０２において、インバータ３２の出力を停止する。
次に、ステップ３０３において、制御部３８は、インバータ３２を起動する。
First, the control unit 38 closes (off) the grid interconnection relay 34 in step 301, and stops the output of the inverter 32 in step 302.
Next, in step 303, the control unit 38 starts up the inverter 32.
そして、ステップ３０４において、制御部３８は、インバータ３２の出力電流を確認する。出力電流の確認は、インバータ３２とフィルタ３３との間に接続された電流センサ５１により行うことができる。 Then, in step 304, the control unit 38 checks the output current of the inverter 32. The output current can be checked using a current sensor 51 connected between the inverter 32 and the filter 33.
制御部３８は、電流センサ５１の電流検出信号Ｋ１により、インバータ３２の出力電流を検出する。この出力電流が所定の電流値となれば、インバータ３２が正常と判定でき、出力電流が所定の電流値と異なる場合、インバータ３２が異常と判定できる。インバータ３２に含まれるトランジスタＴ２１～Ｔ２４にオン故障やオフ故障の異常が発生した場合、出力電流が所定の電流値よりも小さくなる、又は所定の電流値よりも大きくなる。なお、このステップ３０４において、インバータ３２の出力電流が確認できればよく、出力電圧は、負荷１７に供給する電圧値と同じであっても小さい値であってもよい。 The control unit 38 detects the output current of the inverter 32 based on the current detection signal K1 of the current sensor 51. If this output current reaches a predetermined current value, it can be determined that the inverter 32 is normal, and if the output current is different from the predetermined current value, it can be determined that the inverter 32 is abnormal. When an abnormality such as an ON failure or an OFF failure occurs in the transistors T21 to T24 included in the inverter 32, the output current becomes smaller than a predetermined current value or becomes larger than a predetermined current value. Note that in this step 304, it is sufficient that the output current of the inverter 32 can be confirmed, and the output voltage may be the same or a smaller value than the voltage value supplied to the load 17.
制御部３８は、ステップ３０４において、出力電流Ｉ３２が正常に出力されると確認した場合、ステップ３０５に移行する。
ステップ３０５において、制御部３８は、インバータ３２の出力を停止し、ステップ３０６に移行する。
When the control unit 38 confirms in step 304 that the output current I32 is normally output, the process proceeds to step 305.
In step 305, the control unit 38 stops the output of the inverter 32, and proceeds to step 306.
次に，ステップ３０６において、制御部３８は、自立運転リレー３５を閉状態（オン）とする。
なお、本実施形態において、ステップ３０６～３１０の処理は、第１実施形態にて図９に示すステップ１０３～１０７と同じであるため、説明を省略する。
Next, in step 306, the control unit 38 closes (turns on) the self-sustaining relay 35.
Note that in this embodiment, the processing in steps 306 to 310 is the same as steps 103 to 107 shown in FIG. 9 in the first embodiment, so the explanation will be omitted.
一方、ステップ３０４において、出力電流が異常であると確認した場合、制御部３８はステップ３１１に移行する。
ステップ３１１において、制御部３８は、インバータ３２の出力を停止する。
On the other hand, if it is confirmed in step 304 that the output current is abnormal, the control section 38 moves to step 311.
In step 311, the control unit 38 stops the output of the inverter 32.
そして、ステップ３１２において、制御部３８は、インバータ３２の停止した旨を報知する。報知は、例えば、発光（発光色、点滅）、音声、表示部による表示、等を用いることができる。そして、制御部３８は、自立運転を終了する。 Then, in step 312, the control unit 38 notifies that the inverter 32 has stopped. For the notification, for example, light emission (emission color, blinking), sound, display on a display unit, etc. can be used. Then, the control unit 38 ends the self-sustaining operation.
この実施形態において、パワーコンディショナ１１は、インバータ３２の出力電流を確認した後、自立運転リレー３５を閉状態（オン）としてインバータ３２の出力電圧を自立運転用出力端子２２に対して出力するようにした。したがって、インバータ３２が故障等して異常な出力電圧が自立運転用出力端子２２に対して出力されることを防止できる。これにより、自立運転用出力端子２２に接続された負荷１７に対する影響を防止できる。 In this embodiment, after confirming the output current of the inverter 32, the power conditioner 11 closes (turns on) the self-sustaining operation relay 35 and outputs the output voltage of the inverter 32 to the self-sustaining output terminal 22. I made it. Therefore, it is possible to prevent abnormal output voltage from being output to the self-sustaining output terminal 22 due to a failure of the inverter 32 or the like. Thereby, the influence on the load 17 connected to the output terminal 22 for self-sustaining operation can be prevented.
以上記述したように、本実施形態によれば、第１実施形態の効果に加え、以下の効果を奏する。
（３－１）パワーコンディショナ１１は、インバータ３２の出力電流を確認した後、自立運転リレー３５を閉状態（オン）としてインバータ３２の出力電圧を自立運転用出力端子２２に対して出力するようにした。したがって、インバータ３２が故障等して異常な出力電圧が自立運転用出力端子２２に対して出力されることを防止できる。これにより、自立運転用出力端子２２に接続された負荷１７に対する影響を防止できる。
As described above, according to this embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the following effects are achieved.
(3-1) After confirming the output current of the inverter 32, the power conditioner 11 closes (turns on) the self-sustaining operation relay 35 and outputs the output voltage of the inverter 32 to the self-sustaining output terminal 22. I made it. Therefore, it is possible to prevent abnormal output voltage from being output to the self-sustaining output terminal 22 due to a failure of the inverter 32 or the like. Thereby, the influence on the load 17 connected to the output terminal 22 for self-sustaining operation can be prevented.
（第４実施形態）
以下、第４実施形態を説明する。
第４実施形態は、第１実施形態に対して、自立運転処理が相違する。このため、構成に係る図面及び説明を省略し、第１実施形態のパワーコンディショナ１１の構成要素を用いて自立運転処理について説明する。
(Fourth embodiment)
The fourth embodiment will be described below.
The fourth embodiment is different from the first embodiment in the self-sustaining operation process. For this reason, the drawings and explanations related to the configuration will be omitted, and the self-sustaining operation process will be described using the constituent elements of the power conditioner 11 of the first embodiment.
図１１は、本実施形態のパワーコンディショナ１１における自立運転開始時の処理を示す。
制御部３８は、図１２に示すステップ４０１～４０７の処理を実行する。
FIG. 11 shows processing at the time of starting self-sustaining operation in the power conditioner 11 of this embodiment.
The control unit 38 executes steps 401 to 407 shown in FIG. 12.
本実施形態において、ステップ４０１～４０６の処理は、第１実施形態の図９に示すステップ１０１～１０６の処理と同じである。このため、本実施形態において、各ステップ４０１～４０６の処理に係る説明を省略する。 In this embodiment, the processing in steps 401 to 406 is the same as the processing in steps 101 to 106 shown in FIG. 9 of the first embodiment. Therefore, in this embodiment, explanations regarding the processing of each step 401 to 406 will be omitted.
ステップ４０７において、制御部３８は、インバータ３２の周波数調整処理を行う。制御部３８は、インバータ３２の出力電圧の周波数を増加するようにインバータ３２の各トランジスタＴ２１～Ｔ２４を制御し、インバータ３２から出力電圧Ｖ３２を出力させる。 In step 407, the control unit 38 performs frequency adjustment processing for the inverter 32. The control unit 38 controls each transistor T21 to T24 of the inverter 32 to increase the frequency of the output voltage of the inverter 32, and causes the inverter 32 to output an output voltage V32.
第１実施形態と同様に、制御部３８は、正弦波信号電位と三角波の搬送波信号電位との比較結果により各制御信号Ｓ２１～Ｓ２４のパルス幅を決定する。インバータ３２の出力電圧の周波数は、正弦波信号電位の周波数に依存する。したがって、制御部３８は、正弦波信号電位の周波数を調整することにより、インバータ３２の出力電圧の周波数を調整する。 As in the first embodiment, the control unit 38 determines the pulse width of each control signal S21 to S24 based on the comparison result between the sine wave signal potential and the triangular carrier wave signal potential. The frequency of the output voltage of the inverter 32 depends on the frequency of the sinusoidal signal potential. Therefore, the control unit 38 adjusts the frequency of the output voltage of the inverter 32 by adjusting the frequency of the sine wave signal potential.
制御部３８は、インバータ３２の出力電圧Ｖ３２の周波数を高くしていくようにインバータ３２を制御する。制御部３８は、商用電力系統１５の商用交流電力Ｐ１５の周波数（例えば６０Ｈｚ）よりも低い周波数（例えば０Ｈｚ）から商用交流電力Ｐ１５の周波数まで、出力電圧Ｖ３２の周波数を変更する。出力電圧Ｖ３２の周波数は、例えば０、５，１０、・・・、６０（５０）Ｈｚのようにステップ的に変更しもよく、連続的に変更してもよい。 The control unit 38 controls the inverter 32 so as to increase the frequency of the output voltage V32 of the inverter 32. The control unit 38 changes the frequency of the output voltage V32 from a frequency (for example, 0 Hz) lower than the frequency (for example, 60 Hz) of the commercial AC power P15 of the commercial power system 15 to the frequency of the commercial AC power P15. The frequency of the output voltage V32 may be changed in steps such as 0, 5, 10, . . . , 60 (50) Hz, or may be changed continuously.
図１３には、２つの周波数の電圧波形Ｖｗ１，Ｖｗ２を示す。電圧波形Ｖｗ１の周波数は例えば５０Ｈｚであり、電圧波形Ｖｗ２の周波数は例えば６０Ｈｚである。電圧波形Ｖｗ２に比べ、電圧波形Ｖｗ１のほうが電圧上昇が緩やかである。制御部３８は、インバータ３２の出力電圧Ｖ３２を、電圧波形Ｖｗ１、電圧波形Ｖｗ２の順番となるようにインバータ３２を制御する。これにより、自立運転用出力端子２２に接続される負荷１７による突入電流を抑制できる。 FIG. 13 shows voltage waveforms Vw1 and Vw2 at two frequencies. The frequency of the voltage waveform Vw1 is, for example, 50 Hz, and the frequency of the voltage waveform Vw2 is, for example, 60 Hz. Compared to the voltage waveform Vw2, the voltage rise in the voltage waveform Vw1 is more gradual. The control unit 38 controls the inverter 32 so that the output voltage V32 of the inverter 32 is in the order of the voltage waveform Vw1 and the voltage waveform Vw2. Thereby, the rush current caused by the load 17 connected to the self-sustaining output terminal 22 can be suppressed.
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（４－１）第１実施形態の（１－２）と同様の効果を奏する。
（４－２）制御部３８は、自立運転モードにおいて、位相調整した出力電圧Ｖ３２を出力するようにインバータ３２を制御する。また、制御部３８は、周波数調整した出力電圧Ｖ３２を出力するように、インバータ３２を制御する。これにより、自立運転用出力端子２２に接続される負荷１７の種類によらず、負荷１７を駆動できるようになる。
As explained above, according to this embodiment, the following effects are achieved.
(4-1) The same effect as (1-2) of the first embodiment is achieved.
(4-2) The control unit 38 controls the inverter 32 to output the phase-adjusted output voltage V32 in the self-sustaining mode. Further, the control unit 38 controls the inverter 32 to output the frequency-adjusted output voltage V32. Thereby, the load 17 can be driven regardless of the type of load 17 connected to the output terminal 22 for self-sustaining operation.
（４－３）制御部３８は、インバータ３２の出力電圧の周波数調整を行う。制御部３８は、インバータ３２の出力電圧の周波数を増加するようにインバータ３２を制御する。例えば、制御部３８は、インバータ３２の出力電圧の周波数を、商用電力系統１５の商用交流電力Ｐ１５の周波数（例えば６０Ｈｚ）よりも低い周波数（例えば２０Ｈｚ）から商用交流電力Ｐ１５の周波数まで、出力電圧Ｖ３２の周波数を変更するように各インバータ３２を制御する。自立運転用出力端子２２に接続された負荷１７が容量値の大きなコンデンサＣ１８を備えた負荷１８の場合、コンデンサＣ１８に対する突入電流が低減されるため、インバータ３２の出力電流が許容電流値を超えることが抑制される。このため、インバータ３２の出力を停止することが抑制される。 (4-3) The control unit 38 adjusts the frequency of the output voltage of the inverter 32. The control unit 38 controls the inverter 32 to increase the frequency of the output voltage of the inverter 32. For example, the control unit 38 changes the frequency of the output voltage of the inverter 32 from a frequency (for example, 20 Hz) lower than the frequency (for example, 60 Hz) of the commercial AC power P15 of the commercial power system 15 to the frequency of the commercial AC power P15. Each inverter 32 is controlled to change the frequency of V32. If the load 17 connected to the standalone operation output terminal 22 is a load 18 equipped with a capacitor C18 having a large capacitance value, the inrush current to the capacitor C18 is reduced, so that the output current of the inverter 32 does not exceed the allowable current value. is suppressed. Therefore, stopping the output of the inverter 32 is suppressed.
（第５実施形態）
以下、第５実施形態を説明する。
図１４、図１５に示す第５実施形態のパワーコンディショナ１１ａは、第１実施形態のパワーコンディショナ１１の構成に対して、バイパスリレー６１と電流センサ６２とが追加されている。
(Fifth embodiment)
The fifth embodiment will be described below.
A power conditioner 11a of the fifth embodiment shown in FIGS. 14 and 15 has a bypass relay 61 and a current sensor 62 added to the configuration of the power conditioner 11 of the first embodiment.
図１４、図１５に示すように、バイパスリレー６１は、系統連系端子２１と自立運転用出力端子２２との間に接続されている。電流センサ６２は、バイパスリレー６１と自立運転用出力端子２２との間に接続されている。なお、電流センサ６２は、系統連系端子２１とバイパスリレー６１との間に接続されてもよい。 As shown in FIGS. 14 and 15, the bypass relay 61 is connected between the grid connection terminal 21 and the standalone operation output terminal 22. Current sensor 62 is connected between bypass relay 61 and independent operation output terminal 22. Note that the current sensor 62 may be connected between the grid connection terminal 21 and the bypass relay 61.
図１５に示すように、バイパスリレー６１は、第１リレー６１ａと第２リレー６１ｂとを備える。第１リレー６１ａの第１端子は系統連系端子２１のＵ相端子２１Ｕ（Ｕ相電線４１Ｕ）に接続され、第１リレー６１ａの第２端子は自立運転用出力端子２２のＵ相端子２２Ｕ（Ｕ相電線４２Ｕ）に接続されている。第２リレー６１ｂの第１端子は系統連系端子２１のＯ相端子２１Ｏに接続され、第２リレー６１ｂの第２端子は自立運転用出力端子２２のＷ相端子２２Ｗ（Ｗ相電線４３Ｗ）に接続されている。バイパスリレー６１は制御部３８からの制御信号Ｓ６１に基づいて作動し、系統連系端子２１と自立運転用出力端子２２との間を開閉する。 As shown in FIG. 15, the bypass relay 61 includes a first relay 61a and a second relay 61b. The first terminal of the first relay 61a is connected to the U-phase terminal 21U (U-phase electric wire 41U) of the grid connection terminal 21, and the second terminal of the first relay 61a is connected to the U-phase terminal 22U (U-phase electric wire 41U) of the grid connection terminal 21. It is connected to the U-phase electric wire 42U). The first terminal of the second relay 61b is connected to the O-phase terminal 21O of the grid connection terminal 21, and the second terminal of the second relay 61b is connected to the W-phase terminal 22W (W-phase electric wire 43W) of the output terminal 22 for autonomous operation. It is connected. Bypass relay 61 operates based on control signal S61 from control unit 38, and opens and closes between grid interconnection terminal 21 and output terminal 22 for self-sustaining operation.
電流センサ６２は、第２リレー６１ｂと自立運転用出力端子２２のＷ相端子２２Ｗ（Ｗ相電線４３Ｗ）との間に挿入接続されている。電流センサ６２は、バイパスリレー６１に流れる電流に応じた検出信号Ｋ３を出力する。 The current sensor 62 is inserted and connected between the second relay 61b and the W-phase terminal 22W (W-phase electric wire 43W) of the output terminal 22 for self-sustaining operation. Current sensor 62 outputs a detection signal K3 according to the current flowing through bypass relay 61.
本実施形態の制御部３８は、系統連系モードにおいてバイパスリレー６１を閉状態（オン）とし、自立運転モードにおいてバイパスリレー６１を開状態（オフ）とする。
系統連系端子２１は、商用電力系統１５に接続されている。したがって、系統連系モードにおいて、商用電力系統１５から供給される商用交流電力Ｐ１５は、系統連系端子２１からバイパスリレー６１を介して自立運転用出力端子２２に供給される。この自立運転用出力端子２２は、自立運転モードにおいて、パワーコンディショナ１１ａが交流電力を出力する端子である。このため、自立運転モードにおいて使用する負荷１７を自立運転用出力端子２２に接続することで、系統連系モードにおいてもその負荷１７に商用交流電力Ｐ１５が供給される。つまり、自立運転モードにおいて使用する予定の負荷１７を差替える手間がなくなる。
The control unit 38 of this embodiment closes the bypass relay 61 (turns on) in the grid connection mode, and opens the bypass relay 61 (turns off) in the self-sustaining mode.
The grid connection terminal 21 is connected to the commercial power grid 15. Therefore, in the grid connection mode, commercial AC power P15 supplied from the commercial power grid 15 is supplied from the grid connection terminal 21 to the standalone operation output terminal 22 via the bypass relay 61. This output terminal 22 for self-sustaining operation is a terminal through which the power conditioner 11a outputs AC power in the self-sustaining mode. Therefore, by connecting the load 17 used in the self-sustaining mode to the self-sustaining output terminal 22, the commercial AC power P15 is supplied to the load 17 even in the grid-connected mode. That is, there is no need to replace the load 17 scheduled to be used in the self-sustaining mode.
電流センサ６２は、バイパスリレー６１に流れる電流に応じた検出信号Ｋ３を出力する。したがって、制御部３８は、自立運転用出力端子２２に接続された負荷１７に流れる電流を検出できる。そして、制御部３８は、負荷１７に流れる電流値に応じた値を許容電流値（判定しきい値）として設定し、その許容電流値をメモリ３８ｂに記憶する。詳しくは、制御部３８は、電流センサ６２にて検出した電流値において、最大の瞬時値より大きな値を許容電流値に設定する。例えば、制御部３８は、最大の瞬時値の２倍の値を許容電流値に設定する。このように、接続された負荷１７に応じた許容電流値を設定できる。 Current sensor 62 outputs a detection signal K3 according to the current flowing through bypass relay 61. Therefore, the control unit 38 can detect the current flowing through the load 17 connected to the output terminal 22 for self-sustaining operation. Then, the control unit 38 sets a value corresponding to the current value flowing through the load 17 as an allowable current value (determination threshold), and stores the allowable current value in the memory 38b. Specifically, the control unit 38 sets the allowable current value to a value larger than the maximum instantaneous value among the current values detected by the current sensor 62. For example, the control unit 38 sets the allowable current value to a value twice the maximum instantaneous value. In this way, the allowable current value can be set according to the connected load 17.
出力電流の瞬時値は、例えば自立運転用出力端子２２に接続した負荷１７を起動したとき等のように、負荷の通常の動作状態により生じる電流値である。したがって、負荷１７を起動する等により生じる電流量は、負荷１７が正常な状態であっても生じる。このため、制御部３８は、このような正常に動作する負荷１７により生じる電流値を異常として処理しないように、許容電流値を設定する。 The instantaneous value of the output current is a current value generated by a normal operating state of the load, such as when the load 17 connected to the self-sustaining output terminal 22 is started. Therefore, the amount of current generated when the load 17 is started is generated even when the load 17 is in a normal state. Therefore, the control unit 38 sets the allowable current value so that the current value generated by such a normally operating load 17 is not treated as abnormal.
しかしながら、最大の瞬時値よりも遙かに大きな電流が流れる場合には、負荷１７において異常が発生している虞がある。このため、制御部３８は、最大の瞬時値に応じて設定した許容電流値よりも大きな出力電流Ｉ３２がインバータ３２から出力されるときには、その出力電流を過電流として処理する。 However, if a current much larger than the maximum instantaneous value flows, there is a possibility that an abnormality has occurred in the load 17. Therefore, when the inverter 32 outputs an output current I32 larger than the allowable current value set according to the maximum instantaneous value, the control unit 38 processes the output current as an overcurrent.
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（５－１）本実施形態のパワーコンディショナ１１ａは、系統連系端子２１と自立運転用出力端子２２との間に接続されたバイパスリレー６１を有している。制御部３８は、系統連系モードにおいてバイパスリレー６１を閉状態（オン）とし、自立運転モードにおいてバイパスリレー６１を開状態（オフ）とする。したがって、系統連系モードにおいて、商用電力系統１５から供給される商用交流電力Ｐ１５は、自立運転用出力端子２２に接続された負荷１７にも供給される。これにより、自立運転モードにおいて使用する予定の負荷１７を差替える手間が省くことができる。
As explained above, according to this embodiment, the following effects are achieved.
(5-1) The power conditioner 11a of this embodiment has a bypass relay 61 connected between the grid connection terminal 21 and the standalone operation output terminal 22. The control unit 38 closes the bypass relay 61 (turns on) in the grid connection mode, and opens the bypass relay 61 (turns off) in the self-sustaining mode. Therefore, in the grid connection mode, the commercial AC power P15 supplied from the commercial power system 15 is also supplied to the load 17 connected to the standalone operation output terminal 22. Thereby, the effort of replacing the load 17 scheduled to be used in the self-sustaining mode can be saved.
（５－２）本実施形態のパワーコンディショナ１１ａは、バイパスリレー６１に対して直列に接続された電流センサ６２を有している。バイパスリレー６１及び電流センサ６２には、自立運転用出力端子２２に接続された負荷１７による電流が流れる。制御部３８は、電流センサ６２の検出信号Ｋ３により検出した電流値に応じて許容電流値を設定する。これにより、接続された負荷１７に応じた許容電流値を設定できる。 (5-2) The power conditioner 11a of this embodiment includes a current sensor 62 connected in series to the bypass relay 61. A current from the load 17 connected to the self-sustaining output terminal 22 flows through the bypass relay 61 and the current sensor 62. The control unit 38 sets the allowable current value according to the current value detected by the detection signal K3 of the current sensor 62. Thereby, the allowable current value can be set according to the connected load 17.
（変更例）
上記実施形態は、以下の態様で実施してもよい。上記実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
(Example of change)
The above embodiment may be implemented in the following manner. The above embodiment and the following modification examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
・各実施形態において、制御部３８は、インバータ３２から出力を開始するときの出力電圧の位相を、過電流を検出する毎に変更してもよい。たとえば、１回目の過電流の検出時の位相を０度として、２回目は３０度、３回目は６０度といったように、３０度ずつずらしてもよい。このような制御によって、単位時間あたりに負荷に印加される電圧を変化させることが可能であり、振幅の変更だけでは駆動しなかったモータなどの負荷を駆動させることができる。 - In each embodiment, the control unit 38 may change the phase of the output voltage when starting output from the inverter 32 every time an overcurrent is detected. For example, the phase at the first overcurrent detection may be set to 0 degrees, the second time to 30 degrees, the third time to 60 degrees, and so on. Through such control, it is possible to change the voltage applied to the load per unit time, and it is possible to drive a load such as a motor that could not be driven only by changing the amplitude.
・第４実施形態において、商用周波数（６０Ｈｚ）から、商用周波数よりも低い周波数に変更させても良い。モータなどの負荷は、最初に駆動条件に定められている商用周波数の電圧を印加することにより駆動しやすくなるため、モータ等の負荷を駆動しやすくなる。 - In the fourth embodiment, the commercial frequency (60 Hz) may be changed to a frequency lower than the commercial frequency. It becomes easier to drive a load such as a motor by first applying a commercial frequency voltage defined in the driving conditions, so it becomes easier to drive the load such as a motor.
・上記各実施形態では、系統連系端子２１を単相３線式としたが、単相２線式としてもよい。また、三相３線式や三相４線式としてもよい。
・上記各実施形態では、自立運転用出力端子２２を単相２線式の出力端子としたが、単相３線式の出力端子としてもよい。また、三相３線式や三相４線式としてもよい。
- In each of the above embodiments, the grid connection terminal 21 is a single-phase three-wire type, but it may be a single-phase two-wire type. Alternatively, a three-phase three-wire system or a three-phase four-wire system may be used.
- In each of the above embodiments, the self-sustaining operation output terminal 22 is a single-phase two-wire output terminal, but it may also be a single-phase three-wire output terminal. Alternatively, a three-phase three-wire system or a three-phase four-wire system may be used.
・上記各実施形態及び変更例では、直流電源としての太陽光パネル１２に接続されたパワーコンディショナ１１，１１ａについて説明した。接続される直流電源としては、太陽光パネル１２、風力発電装置、ガス発電装置、地熱発電装置、またはこれらを組み合わせて用いることができる。 - In each of the above embodiments and modified examples, the power conditioners 11 and 11a connected to the solar panel 12 as a DC power source have been described. As the connected DC power source, a solar panel 12, a wind power generation device, a gas power generation device, a geothermal power generation device, or a combination thereof can be used.
・上記各実施形態では、停電を検知した制御部３８が自動で系統連系モードから自立運転モードへと切り替えるようにしたが、これに限らない。たとえば使用者がパワーコンディショナに設けられたスイッチや携帯端末等のインタフェースを通じて運転モードの切換えを指示した場合に、制御部３８が動作モードの切換えを行うようにしてもよい。 - In each of the above embodiments, the control unit 38 that detects a power outage automatically switches from the grid connection mode to the self-sustaining mode, but the present invention is not limited to this. For example, when a user instructs switching of the operating mode through a switch provided in the power conditioner or an interface such as a mobile terminal, the control unit 38 may switch the operating mode.
１１，１１ａ パワーコンディショナ
１２ 太陽光発電パネル
１３ 太陽光発電システム
１４ 系統電力線
１５ 商用電力系統
１６，１７，１８ 負荷
２１ 系統連系端子
２１ｕ，２１ｏ、２１ｗ 端子
２２ 自立運転用出力端子
２２ｕ，２２ｗ 端子
３１ ＰＶコンバータ（ＰＶＣ）
３２ インバータ
３３ フィルタ
３４ 系統連系リレー
３４ａ 第１リレー
３４ｂ 第２リレー
３５ 自立運転リレー
３５ａ 第１リレー
３５ｂ 第２リレー
３５ｃ 第３リレー
３６ ＤＣ－ＤＣコンバータ
３７ 蓄電装置
３８ 制御部
５１、６２ 電流センサ
６１ バイパスリレー
Ｐ１５ 商用交流電力
Ｔ２１～Ｔ２４ トランジスタ
11, 11a Power conditioner 12 Solar power generation panel 13 Solar power generation system 14 Grid power line 15 Commercial power system 16, 17, 18 Load 21 Grid connection terminal 21u, 21o, 21w terminal 22 Output terminal for independent operation 22u, 22w terminal 31 PV converter (PVC)
32 Inverter 33 Filter 34 Grid connection relay 34a First relay 34b Second relay 35 Self-sustaining relay 35a First relay 35b Second relay 35c Third relay 36 DC-DC converter 37 Power storage device 38 Control unit 51, 62 Current sensor 61 Bypass relay P15 Commercial AC power T21 to T24 Transistor
Claims (7)
前記直流電力を前記交流電力に変換するインバータと、
前記インバータを制御する制御部と、
前記商用電力系統と前記自立運転用出力端子との間に接続されたバイパスリレーと、
前記バイパスリレーに流れる電流値を検出する電流センサと、
を有し、
前記制御部は、
前記連系運転モードから前記自立運転モードに移行したときに、前記インバータから前記自立運転用出力端子に出力電圧を出力させ、前記出力電圧の振幅値を所定速度で増加させ、
前記インバータの出力電流が過電流か否かを判定し、
前記出力電流が過電流であると判定した場合に、前記出力電圧をゼロにし、その後、前記自立運転用出力端子に出力する前記出力電圧の振幅値を増加させる速度を、前記所定速度と異なる速度に変更し、
前記連系運転モードでは前記バイパスリレーを閉状態とし、前記自立運転モードでは前記バイパスリレーを開状態とし、
前記連系運転モードにおいて前記電流センサによって前記バイパスリレーに流れる電流値に応じた値を判定しきい値として記憶する、
パワーコンディショナ。 There is a grid-connected operation mode in which DC power from a DC power source is converted to AC power, and the AC power is outputted to the commercial power system in parallel with the commercial power system; A power conditioner having a self-sustaining mode in which power is output to a self-sustaining output terminal,
an inverter that converts the DC power to the AC power;
a control unit that controls the inverter;
a bypass relay connected between the commercial power system and the self-sustaining output terminal;
a current sensor that detects a current value flowing through the bypass relay;
has
The control unit includes:
When transitioning from the grid-connected operation mode to the self-sustaining mode, outputting an output voltage from the inverter to the self-sustaining output terminal and increasing the amplitude value of the output voltage at a predetermined speed;
determining whether the output current of the inverter is an overcurrent;
When it is determined that the output current is an overcurrent, the output voltage is set to zero, and the amplitude value of the output voltage that is then output to the self-sustaining output terminal is increased at a speed different from the predetermined speed. Change it to
In the interconnected operation mode, the bypass relay is in a closed state, and in the independent operation mode, the bypass relay is in an open state,
storing a value corresponding to the value of the current flowing through the bypass relay by the current sensor as a determination threshold in the grid-connected operation mode;
power conditioner.
前記インバータと前記自立運転用出力端子との間に接続された自立運転用リレーと、
を備え、
前記制御部は、
前記連系運転モードでは前記系統連系用リレーを閉状態とするとともに前記自立運転用リレーを開状態とし、
前記系統連系用リレーを開状態として前記自立運転モードに移行したとき、前記インバータから前記出力電圧が出力されるか否かを判定し、前記出力電圧の出力を確認した後に前記自立運転用リレーを閉状態とする、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のパワーコンディショナ。 a grid interconnection relay connected between the inverter and the commercial power system;
a self-sustaining relay connected between the inverter and the self-sustaining output terminal;
Equipped with
The control unit includes:
In the grid-connected operation mode, the grid-connection relay is closed and the autonomous operation relay is opened;
When the relay for grid connection is opened and transitioned to the self-sustaining mode, it is determined whether or not the output voltage is output from the inverter, and after confirming the output of the output voltage, the relay for self-sustaining operation is activated. is closed,
The power conditioner according to any one of claims 1 to 4.
請求項１～５のいずれか一項に記載のパワーコンディショナ。 The control unit changes the speed at which the amplitude of the output voltage is increased based on the current value detected by the current sensor when the overcurrent is detected.
The power conditioner according to any one of claims 1 to 5.
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