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発明の名称 系統連系インバータの運転装置および運転方法ならびに系統連系インバータを運転するためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−190026(P2001−190026A)
公開日 平成13年7月10日(2001.7.10)
出願番号 特願2000−107092(P2000−107092)
出願日 平成12年4月7日(2000.4.7)
代理人
発明者 京 博之
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 直流電源と、この直流電源からの直流電力を交流電力に変換し、該交流電力を系統に供給して系統と連系運転する系統連系インバータと、この系統連系インバータの運転を制御する制御装置とを有し、前記系統連系インバータは一つの直流電源から並列に直流電力が供給される複数のインバータユニットからなり、前記制御装置に、系統連系インバータから供給する交流電力の増減に対応してインバータユニットの運転台数を制御する機能と、運転されるインバータユニットの一つを最大電力で運転し、残余を定電流で運転するように制御する機能とを設けたことを特徴とする系統連系インバータの運転装置。
【請求項2】 請求項1記載の系統連系インバータの運転装置は、インバータユニットの運転台数の制御を行うランダム運転台数テーブルを有していることを特徴とする系統連系インバータの運転装置。
【請求項3】 直流電源からの直流電力を交流電力に変換し、該交流電力を系統に供給して系統と連系運転する、複数のインバータユニットで構成された、系統連系インバータの運転方法であって、前記系統連系インバータを、系統連系インバータから供給する交流電力の増減に対応してインバータユニットの運転台数を制御し、運転されるインバータユニットの一つを最大電力で運転し、残余を定電流で運転するように制御することを特徴とする系統連系インバータの運転方法。
【請求項4】 請求項3記載の系統連系インバータの運転方法は、インバータユニットの運転台数の制御がランダム運転台数テーブルによって行われることを特徴とする系統連系インバータの運転方法。
【請求項5】 直流電源からの直流電力を交流電力に変換し、該交流電力を系統に供給して系統と連系運転する、複数のインバータユニットで構成された、系統連系インバータを運転するためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体であって、該プログラムは、コンピュータに、最初に運転するインバータユニットに運転指令を送出させる第1ステップと、該インバータユニットから供給される交流電力を検出し、この交流電力と1台のインバータユニットの供給可能電力との差分値を算出させる第2ステップと、この差分値に対応して、次に運転する、少なくとも一つのインバータユニットに運転指令を送出させる第3ステップと、運転されるインバータユニットの一つを最大電力で運転し、残余を定電流で運転させる第4ステップとを含むことを特徴とする系統連系インバータを運転するためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項6】 請求項5記載の系統連系インバータを運転するためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体は、第1ステップと第3ステップの運転指令とがランダム運転台数テーブルからの情報に基づいて送出されることを特徴とする系統連系インバータを運転するためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池などの直流電源からの直流電力を交流電力に変換し、該交流電力を系統に供給して系統と連系運転する系統連系インバータの運転装置および運転方法ならびに系統連系インバータを運転するためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体に関するもので、さらに詳しく言えば、系統連系インバータを複数のインバータユニットで構成し、系統連系インバータから供給する交流電力に応じて効率的な運転を可能にするためのものである。
【0002】
【従来の技術】近年、省エネルギーを推進する面で、太陽電池などの直流電源からの直流電力を交流電力に変換し、該交流電力を系統に供給するようにした系統連系インバータが急速に普及してきている。
【0003】このような系統連系インバータは、それから供給される交流電力に対し、負荷の電力消費が、該交流電力より増大した時には不足分を系統から供給する作用をし、該交流電力より減少した時には過剰分を系統に供給する作用をするとともに、直流電源の発電量や系統の電圧変動に依存して該交流電力が変化することにより、全負荷と無負荷の間の多様な運転条件が課せられる。
【0004】このような多様な条件で運転することは、系統連系インバータの容量が大きい場合には、損失の点で好ましくないため、系統連系インバータを複数のインバータユニットで構成し、系統連系インバータから供給する交流電力に対応して、運転するインバータユニットの運転台数を制御するものがある。
【0005】上記した、複数のインバータユニットからなる系統連系インバータを運転する運転方法としては、■各インバータユニットの入力側を別々の直流電源に接続し、これらを独立した分散電源ユニットとして運転する方法、■各インバータユニットの入力側を共通の直流電源に接続し、これらを並列接続して運転する方法がある。
【0006】上記した■の運転方法によって系統との連系を実現するには、■ではすべてのインバータユニットを運転しなければならないのに対し、■では任意のインバータユニットを運転すればよいため、運転に伴う固定損失が低減できるかどうかという点では■の運転方法が好ましいが、インバータユニット相互間の干渉がなく、安定した運転が行えるかどうかという点では■の運転方法が好ましいと言える。
【0007】また、系統連系インバータは、直流電源から最大電力を得ようとするため、上記した■のいずれの運転方法であっても、直流電源から最大電力を得るためには、運転するインバータユニットの各々から最大電力が得られるように、各インバータユニットを制御しなければならず、制御装置が簡素化できるかどうかという点では■の運転方法が好ましいと言える。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記した如く、■のいずれの運転方法も一長一短があり、系統連系インバータを複数のインバータユニットで構成して効率的に運転することは困難であるという問題があった。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため、請求項1記載の発明は、直流電源と、この直流電源からの直流電力を交流電力に変換し、該交流電力を系統に供給して系統と連系運転する系統連系インバータと、この系統連系インバータの運転を制御する制御装置とを有し、前記系統連系インバータは一つの直流電源から並列に直流電力が供給される複数のインバータユニットからなり、前記制御装置に、系統連系インバータから供給する交流電力の増減に対応してインバータユニットの運転台数を制御する機能と、運転されるインバータユニットの一つを最大電力で運転し、残余を定電流で運転するように制御する機能とを設けたことを特徴とする系統連系インバータの運転装置であり、これにより、インバータユニットの運転に伴う固定損失を低減することができるとともに、制御装置からの指令は一つのインバータユニットを最大電力で運転し、(運転台数−1)のインバータユニットを定電流で運転するという運転形態に対するものであるから、制御装置を簡素化することができる。
【0010】また、請求項2記載の発明は、請求項1記載の系統連系インバータの運転装置に、インバータユニットの運転台数の制御を行うランダム運転台数テーブルを有していることを特徴とするものであり、これにより、各インバータユニットの運転時間を均衡させ、保守管理を容易にすることができる。
【0011】また、請求項3記載の発明は、直流電源からの直流電力を交流電力に変換し、該交流電力を系統に供給して系統と連系運転する、複数のインバータユニットで構成された、系統連系インバータの運転方法であって、前記系統連系インバータを、系統連系インバータから供給する交流電力の増減に対応してインバータユニットの運転台数を制御し、運転されるインバータユニットの一つを最大電力で運転し、残余を定電流で運転するように制御することを特徴とするものであり、これにより、インバータユニットの運転に伴う固定損失を低減し、効率的な系統連系インバータの運転を行うことができる。
【0012】また、請求項4記載の発明は、請求項3記載の系統連系インバータの運転方法を、インバータユニットの運転台数の制御がランダム運転台数テーブルによって行うようにしたことを特徴とするものであり、これにより、各インバータユニットの運転時間を均衡させ、保守管理を容易にすることができる。
【0013】また、請求項5記載の発明は、直流電源からの直流電力を交流電力に変換し、該交流電力を系統に供給して系統と連系運転する、複数のインバータユニットで構成された、系統連系インバータを運転するためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体であって、該プログラムは、コンピュータに、最初に運転するインバータユニットに運転指令を送出させる第1ステップと、該インバータユニットから供給される交流電力を検出し、この交流電力と1台のインバータユニットの供給可能電力との差分値を算出させる第2ステップと、この差分値に対応して、次に運転する、少なくとも一つのインバータユニットに運転指令を送出させる第3ステップと、運転されるインバータユニットの一つを最大電力で運転し、残余を定電流で運転させる第4ステップとを含むことを特徴とするものであり、これにより、インバータユニットの運転に伴う固定損失を低減し、効率的な系統連系インバータの運転を、コンピュータを用いて実現することができる。
【0014】また、請求項6記載の発明は、請求項5記載の系統連系インバータを運転するためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体の、第1ステップと第3ステップの運転指令とがランダム運転台数テーブルからの情報に基づいて送出されることを特徴とするものであり、これにより、各インバータユニットの運転時間を均衡させ、保守管理を容易にすることを、コンピュータを用いて実現することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態に基づいて説明する。
【0016】図1は本発明の実施の形態に係る系統連系インバータの運転装置を説明するための図である。
【0017】上記した実施の形態に係る系統連系インバータの運転装置の特徴は、図1に示した如く、太陽電池のような直流電源1と、この直流電源1からの直流電力を交流電力に変換し、該交流電力を系統2に供給して系統2と連系運転する、複数のインバータユニット11,12,13,14からなる系統連系インバータ10と、前記各インバータユニット11,12,13,14の運転を制御する制御装置21とを有し、この制御装置21に、系統連系インバータ10から供給する交流電力の増減に対応して、インバータユニット11,12,13,14のうち、何台を運転するかを制御する機能と、運転するインバータユニットが11,12,13,14であれば、そのうちの一つ、たとえばインバータユニット11を最大電力で運転し、残余のインバータユニット12,13,14を定電流で運転するように制御する機能とを設けたことである。
【0018】図2は上記した制御装置21の機能を説明するための図である。
【0019】上記した制御装置21は、最初に1台、たとえば、インバータユニット11を選択し、これに、最大電力が得られる運転指令を発して運転しておき、前記インバータユニット11から供給される交流電力を検出し、この交流電力と1台の供給可能電力とを比較し、その差が一定値以下になると、図2の破線で示したように、次の1台、たとえば、インバータユニット12を選択してインバータユニット11と並列で運転し、インバータユニット11または12の一方、たとえば、インバータユニット11に最大電力が得られる運転指令を発し、インバータユニット12に入力電流が一定になる運転指令を発し、以下、運転されるインバータユニットから供給される交流電力を検出し、この交流電力と運転台数に対応した供給可能電力とを比較し、その差が一定値以下になるごとに運転するインバータユニットを、図2の実線で示した供給可能電力まで増加させるとともに、インバータユニット11,12,13,14の一つ、たとえば、インバータユニット11に最大電力が得られる運転指令を発し、残余、たとえば、インバータユニット12,13,14に入力電流が一定になる運転指令を発するようにする。
【0020】上記した制御装置21によれば、最大電力が得られる運転指令を受けたインバータユニットは、直流電源1から供給される直流電力が安定していれば、運転されるインバータユニットの台数が多くなると、垂下曲線が緩やかになるので、容易に最大電力での運転に移行することができる。
【0021】なお、上記した制御装置21において、直流電源1の容量が系統連系インバータ10の容量に対して過大である場合や系統2の電圧が低い場合であっても、各インバータユニット11,12,13,14に最大電流制限機能を設けておくことにより、過渡的に外乱が加わるものの、前述した機能によって安定した運転に移行させることができる。
【0022】また、上記した制御装置21には、インバータユニットの運転台数の制御を行うランダム運転台数テーブルを設けることができる。
【0023】すなわち、前記ランダム運転台数テーブルは、インバータユニット11,12,13,14に対し、全部の運転パターンまたはその中の特定の運転パターンをテーブル化してメモリーしておき、運転する日や運転するサイクルの変化に伴ってテーブル化した運転パターンをテーブル数の周期で反復させるものであり、これによって特定のインバータユニットの運転時間が長くなったり、ほとんど運転されないインバータユニットがあるといったことを防止することができる。
【0024】次に、本発明の系統連系インバータの運転方法について説明する。
【0025】上記した系統連系インバータの運転方法の特徴は、複数のインバータユニットで構成された系統連系インバータを、系統連系インバータから供給する交流電力の増減に対応してインバータユニットの運転台数を制御し、運転されるインバータユニットの一つを最大電力で運転し、残余を定電流で運転するように制御することである。
【0026】すなわち、上記した系統連系インバータの運転方法は、最初に運転するインバータユニットを選択し、これに、最大電力が得られる運転指令を発して運転しておき、このインバータユニットから供給される交流電力と1台の供給可能電力とを比較し、その差が一定値以下になると、任意に次の1台のインバータユニットを選択して2台並列で運転し、いずれか一方のインバータユニットに最大電力が得られる運転指令を発し、他方のインバータユニットに入力電流が一定になる運転指令を発し、以下、運転されるインバータユニットから供給される交流電力と運転台数に対応した供給可能電力とを比較し、その差が一定値以下になるごとに運転するインバータユニットを増加させて並列で運転し、一つに最大電力が得られる運転指令を発し、残余に入力電流が一定になる運転指令を発するような制御方法を含むものである。
【0027】また、上記した運転方法にも、前述した制御装置21と同様に、インバータユニットの運転台数の制御を、ランダム運転台数テーブルによって行い、特定のインバータユニットの運転時間が長くなったり、ほとんど運転されないインバータユニットがあるといったことを防止することができる。
【0028】次に、本発明の系統連系インバータの運転するためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体について説明する。
【0029】上記した系統連系インバータを運転するためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体の特徴は、系統連系インバータが複数のインバータユニットで構成されたものに適用でき、コンピュータに、最初に運転するインバータユニットに運転指令を送出させる第1ステップと、該インバータユニットから供給される交流電力を検出し、この交流電力と1台のインバータユニットの供給可能電力との差分値を算出させる第2ステップと、この差分値が一定値以下の場合に次に運転する、少なくとも一つのインバータユニットに運転指令を送出させる第3ステップと、運転されるインバータユニットの一つを最大電力で運転し、残余を定電流で運転させる第4ステップとを含むことである。
【0030】すなわち、上記した系統連系インバータを運転するためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体は、第1ステップで、最初に運転するインバータユニットを任意に1台選択し、これに運転指令を送出して運転を開始させるとともに、これを最大電力で運転させ、第2ステップで、このインバータユニットから供給される交流電力と1台のインバータユニットの供給可能電力とを比較して差分値を算出させ、第3ステップで、前記差分値に対応して次に運転するインバータユニットを任意に1台または複数台選択し、これに運転指令を送出させ、第4ステップで、運転されるインバータユニットの一つを最大電力で運転させ、残余のインバータユニットを定電流で運転させるように、コンピュータを制御するものである。
【0031】なお、第3ステップの、差分値に対応して次に運転するインバータユニットを任意に1台または複数台選択するのは、最初に運転されるインバータユニットから供給される交流電力と1台の供給可能電力とを比較して差分値を算出させ、この差分値が一定値以下になると、任意に次の1台のインバータユニットを選択して2台並列で運転し、いずれか一方のインバータユニットに最大電力が得られる運転指令を発し、他方のインバータユニットに入力電流が一定になる運転指令を発し、以下、運転されるインバータユニットから供給される交流電力と運転台数に対応した供給可能電力とを比較し、その差が一定値以下になるごとに運転するインバータユニットを増加させて並列で運転し、一つに最大電力が得られる運転指令を発し、残余に入力電流が一定になる運転指令を発するような制御と、前記差分値に応じて1台または複数台のインバータユニットを選択するような制御とがある。
【0032】また、上記した系統連系インバータを運転するためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体にも、第1ステップと第3ステップの運転指令とがランダム運転台数テーブルからの情報に基づいて送出されるようにすれば、前述した制御装置21と同様に、特定のインバータユニットの運転時間が長くなったり、ほとんど運転されないインバータユニットがあるといったことを防止することができる。
【0033】
【発明の効果】上記した如く、本発明に係る系統連系インバータの運転装置および運転方法は、系統連系インバータを複数のインバータユニットで構成し、系統連系インバータから供給する交流電力の増減に対応してインバータユニットの運転台数を制御しているから、不必要なインバータユニットを運転することに伴う固定損失を低減することができるとともに、運転されるインバータユニットの一つを最大電力で運転し、(運転台数−1)のインバータユニットを定電流で運転するという運転形態を制御しているから、簡素な制御装置にすることができる。
【0034】また、本発明に係る系統連系インバータを運転するためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体は、前述した運転装置および運転方法をコンピュータを用いて実現することができるから、このような系統連系インバータの運転装置および運転方法の実現に寄与するところが大である。
【0035】さらに、前述した運転装置、運転方法および運転するためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体において、ランダム運転台数テーブルにより、特定のインバータユニットの運転時間が長くなったり、ほとんど運転されないインバータユニットがあるといったことも防止することができる。




 

 


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