インバータ装置の並列運転方法

【課題】電源システムのインバータ装置に異常が発生すると、電源システムの総入力電力値と直流電源から供給される出力電力値とが略同一にならず変換効率を下げてしまう。
【解決手段】直流電源に複数の同一容量のインバータ装置を並列接続しＭＰＰＴ制御のマスターインバータ装置と定電力制御のスレーブインバータ装置とからなり、マスター装置は所定の周期ごとに自身の分担入力電力値の測定値と起動中のスレーブ装置各々の分担入力電力値の指令値とを合算して直流電源から供給される総入力電力値を算出し、この値に基づいて次周期におけるスレーブ装置の起動台数、指令値及び次周期起動候補の選択を行うインバータ装置の並列運転方法において、マスター装置は起動中のスレーブ装置各々の動作状態を監視し、異常状態にあるスレーブ装置は総入力電力値の算出から除外しかつ次周期起動候補枠からも排除することを特徴とするインバータ装置の並列運転方法である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池、燃料電池等の直流電源からの直流電力を複数台並列接続されたインバータ装置で交流電力に変換して系統電源に供給する電源システムに係り、特にインバータ装置の並列運転の技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７は、従来技術における複数台のインバータ装置が並列接続された電源システムのブロック図である。同図において、直流電源ＳＣは、太陽電池、燃料電池等からなり、電源システムは、上記直流電源ＳＣからの直流電力をインバータ回路で交流出力に変換して出力する並列接続された第１インバータ装置ＰＩ１乃至第ｎインバータ装置ＰＩｎと、上記第１インバータ装置ＰＩ１の分担入力電力値を測定して分担入力電力値Ｄｓとして出力する入力電力検出回路ＤＳとから形成されている。
【０００３】
図７において、第１インバータ装置ＰＩ１は、第１インバータ制御回路ＣＷ１と第１インバータ回路ＰＣ１とで形成され、上記第１インバータ装置ＰＩ１をマスターインバータ装置とし、第２インバータ装置ＰＩ２は、第２インバータ制御回路ＣＷ２と第２インバータ回路ＰＣ２で形成され、第ｎインバータ装置ＰＩｎは、第ｎインバータ制御回路ＣＷｎと第ｎインバータ回路ＰＣｎとで形成され、上記第２インバータ装置ＰＩ２乃至第ｎインバータ装置ＰＩｎをスレーブインバータ装置とする。
【０００４】
第１インバータ制御回路ＣＷ１は、図８に示す電力演算回路ＣＯと制御回路ＭＳと送受信回路ＴＣとで形成され、第２インバータ制御回路ＣＷ２乃至第ｎインバータ制御回路ＣＷｎも上記と同一回路で形成される。
【０００５】
上記マスターインバータ装置である第１インバータ装置ＰＩ１の電力演算回路ＣＯは、入力電力検出回路ＤＳによって検出された分担入力電力値Ｄｓを予め定めた周期ごとに算出して入力電力値Ｃｉとして制御回路ＭＳに入力する。
【０００６】
上記マスターインバータ装置の制御回路ＭＳは、予め定めた周期ごとに上記入力電力値Ｃｉと起動中のスレーブインバータ装置各々の分担入力電力値Ｍｓの指令値とを合算して、直流電源から供給される総入力電力値を算出し、１周期前の上記総入力電力値に基づいて現周期のマスターインバータ装置の第１インバータ回路ＰＣ１のＭｉを決定すると共に現周期の上記総入力電力値に基づいて次周期の各スレーブインバータ装置の指令値Ｍｓを決定する。送受信回路ＴＣは、次周期の分担入力電力値の指令値Ｍｓを送受信信号Ｔｃに変換してスレーブインバータ装置である第２インバータ装置ＰＩ２乃至第ｎインバータ装置ＰＩｎに送信する。
【０００７】
次に、上述の従来技術の動作を図９に示すフローチャートを用いて説明する。
【０００８】
図９に示す、ステップ１０において、マスターインバータ装置である第１インバータ装置ＰＩ１は、マスターインバータ装置の分担入力電力値Ｄｓを測定する。
【０００９】
ステップ２０において、マスターインバータ装置の制御回路ＭＳは、起動中のスレーブインバータ装置各々の分担入力電力値の指令値Ｍｓと測定したマスターインバータ装置の分担入力電力値Ｄｓとを合算して、電源システムの総入力電力値を算出する。
【００１０】
ステップ３０において、マスターインバータ装置の制御回路ＭＳは、総入力電力値に基づいて、次周期のスレーブインバータ装置の起動台数及び指令値を決定すると共に起動するスレーブインバータ装置も選択する。
【００１１】
ステップ４０において、マスターインバータ装置の制御回路ＭＳは、選択された各スレーブインバータ装置に送受信回路ＴＣを介して、次周期の分担入力電力値の指令値Ｍｓを送信する。
【００１２】
ステップ５０において、各スレーブインバータ装置の制御回路ＭＳは、マスターインバータ装置である第１インバータ装置ＰＳ１から送信されてくる、分担入力電力値の指令値Ｍｓを受信する。
【００１３】
ステップ６０において、選択された各スレーブインバータ装置の制御回路ＭＳは、受信した分担入力電力値の指令値Ｍｓを目標出力電力値とし、上記目標出力電力値に基づいて次周期において、各スレーブインバータ回路を定電力制御する。以後、ステップ１０に戻り、上述と同一動作を繰り返す。
【００１４】
上述により、スレーブインバータ装置である第２インバータ装置ＰＩ２乃至第ｎインバータ装置ＰＩｎを並列運転しても、上記スレーブインバータ装置の各々の出力電力値は略同一になるように定電力制御される。
【００１５】
また、特許文献１には、上述した各インバータ装置の出力電力値が略同一で出力制御する並列運転の技術が開示されている。
【００１６】
【特許文献１】特開２００４−２３６３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上述した従来技術によれば、複数台の同一容量のインバータ装置の並列接続された並列運転方法において、予め定めたインバータ装置をマスターインバータ装置とし、上記マスターインバータ装置は自身の分担入力電力値の測定値と起動中のスレーブインバータ装置各々の分担入力電力値の指令値とを合算して総入力電力値を算出し、上記総入力電力値に基づいて各スレーブインバータ装置の指令値を決定し、上記指令値に基づいて定電力制御を行うので上記スレーブインバータが正常に動作しているときには、上記算出した総入力電力値と直流電源から電源システムに供給される出力電力値と略同一になる。しかし、上述では、マスターインバータ装置は上記起動中のスレーブインバータ装置の動作状態を逐次監視していないために上記スレーブインバータ装置で異常停止状態が発生しても、どのスレーブインバータ装置に異常停止状態が発生したのか判別できず、上記異常停止状態のスレーブインバータ装置を起動枠から排除できない。したがって、異常停止状態が発生したときに算出する総入力電力値は、上記マスターインバータ装置は異常停止状態のスレーブインバータ装置も起動中とし、上記総入力電力値に分担入力電力値の指令値を合算してしまうので、上記電源システムの総入力電力値と直流電源から電源システムに供給する出力電力値とが略同一にならず大きな差を生じてしまう。
【００１８】
そこで、本発明では、上述した課題を解決するインバータ装置の並列運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上述した課題を解決するために、第１の発明は、直流電源に複数台の同一容量のインバータ装置を並列接続し、上記インバータ装置はＭＰＰＴ制御のマスターインバータ装置と定電力制御のスレーブインバータ装置とからなり、上記マスターインバータ装置は、予め定めた周期ごとに上記マスターインバータ装置の分担入力電力値の測定値と起動中の上記スレーブインバータ装置各々の分担入力電力値の指令値とを合算して上記直流電源から供給される総入力電力値を算出し、上記総入力電力値に基づいて次周期における上記スレーブインバータ装置の起動台数、上記分担入力電力値の指令値及び上記スレーブインバータ装置の次周期起動候補の選択を行うインバータ装置の並列運転方法において、上記マスターインバータ装置は起動中の上記スレーブインバータ装置各々の動作状態を監視し、動作状態が異常停止状態にある上記スレーブインバータ装置は上記総入力電力値の算出から除外しかつ上記次周期起動候補枠からも排除する、ことを特徴とするインバータ装置の並列運転方法である。
【００２０】
第２の発明は、上記マスターインバータ装置は、上記スレーブインバータ装置各々の動作状態を監視し、上記スレーブインバータ装置の異常停止状態が解除されると上記次周期起動候補枠に復帰する、ことを特徴とする請求項１記載のインバータ装置の並列運転方法である。
【発明の効果】
【００２１】
第１の発明によれば、マスターインバータ装置は、各スレーブインバータ装置の動作状態を逐次監視し、異常停止状態が発生すると、上記スレーブインバータ装置のうち、どのスレーブインバータ装置が異常停止状態かを判別し、上記異常停止状態のスレーブインバータ装置を起動中の枠から排除すると共に上記異常停止状態のスレーブインバータ装置の分担入力電力値の指令値を総入力電力値の算出から除外して算出するので、上記異常発生時に算出する上記総入力電力値と直流電源から電源システムに供給される出力電力値とが略同一値となり、上記スレーブインバータ装置に異常停止状態が発生しても変換効率を下げることなく安定した動作が可能となる。
【００２２】
第２の発明によれば、異常停止状態にあるスレーブインバータ装置の異常が解除されると、解除後に次周期起動枠に復帰するので各スレーブインバータ装置の負荷が軽減でき、耐用寿命を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施形態１に係る電源システムのブロック図である。同図において、上述した図７に示す従来技術の電源システムのブロック図と同一符号は同一動作を行うので説明は省略し、符号が相違する構成について説明する。
【００２４】
図１において、電源システムは、上記直流電源ＳＣに並列接続されて直流電力をインバータで交流電力に変換して出力する第１インバータ装置ＰＩ１至第ｎインバータ装置ＰＩｎと、上記第１インバータ装置ＰＩ１の分担入力電力値を測定する入力電力検出回路ＤＳと、上記直流電源ＳＣに並列接続され上記各々のインバータ装置を開閉する第１開閉器ＳＷ１乃至第ｎ開閉器ＳＷｎとから形成されている。
【００２５】
第１インバータ装置ＰＩ１は、ＭＰＰＴ制御のマスターインバータ装置であり、上記マスターインバータ装置ＰＩ１は、マスターインバータ主制御回路ＣＭ１とマスターインバータ回路ＰＭ１とで形成され、第２インバータ装置ＰＩ２は定電力制御のスレーブインバータ装置であり、スレーブインバータ主制御回路ＣＳ２とスレーブインバータ回路ＰＳ２とで形成され、第ｎインバータ装置ＰＩｎも定電力制御のスレーブインバータ装置であり、第ｎスレーブインバータ主制御回路ＣＳｎと第ｎスレーブインバータ回路ＰＳｎとで形成されている。
【００２６】
図１に示す、マスターインバータ主制御回路ＣＭ１は、図２に示す電力演算回路ＣＯと主制御回路ＭＡと送受信回路ＴＣとで形成され、スレーブインバータ主制御回路ＣＳ２乃至第ｎスレーブインバータ制御回路ＣＳｎも上記と同一回路で形成されている。
【００２７】
図２に示す、マスターインバータ主制御回路ＣＭ１の電力演算回路ＣＯは、入力電力検出回路ＤＳによって検出される分担入力電力値Ｄｓを予め定めた周期ごとに演算して入力電力値Ｃｉとして主制御回路ＭＡに入力する。上記主制御回路ＭＡは、上記周期ごとの入力電力値Ｃｉと起動中のスレーブインバータ装置各々の分担入力電力値の指令値Ｍａｓとを合算して、直流電源から供給される総入力電力値を算出し、上記総入力電力値に基づいて次周期のスレーブインバータ装置の起動台数、指令値及び起動候補を決定する。
【００２８】
マスターインバータ主制御回路ＣＭ１の送受信回路ＴＣは、主制御回路ＭＡによって選択された各スレーブインバータ装置に分担入力電力値の指令値Ｍａｓを送信し、上記各スレーブインバータ装置の主制御回路ＭＡは受信した上記指令値Ｍａｓに基づいて各スレーブインバータ回路を定電力制御させる。
【００２９】
次に、本発明の動作を、図３に示すフローチャートと図６に示すタイミング図とを用いて説明する。
【００３０】
図３に示す、ステップ１０において、マスターインバータ装置である第１インバータ装置ＰＩ１は、図６に示す時刻ｔ＝ｔ１〜ｔ２の期間中におけるスレーブインバータ装置の起動台数の確認と、時刻ｔ＝ｔ２のときの上記マスターインバータ装置の分担入力電力値Ｄｓとを測定する。
【００３１】
ステップ２０において、マスターインバータ装置の主制御回路ＭＡは、時刻ｔ＝ｔ１〜ｔ２の起動中の各スレーブインバータ装置の分担入力電力値の指令値Ｍａｓと、時刻ｔ＝ｔ２のときに測定したマスターインバータ装置の分担入力電力値Ｄｓとを合算して、図６に示す、時刻ｔ＝ｔ２における電源システムの総入力電力値Ｔｐ２を算出する。
【００３２】
ステップ３０において、マスターインバータ装置の主制御回路ＭＡは、時刻ｔ＝ｔ２における総入力電力値Ｔｐ２に基づいて、次周期の時刻ｔ＝ｔ２〜ｔ３の期間中における、スレーブインバータ装置の起動台数及び指令値を決定すると共に起動するスレーブインバータ装置も選択する。
【００３３】
ステップ４０において、マスターインバータ装置の主制御回路ＭＡは、選択された各スレーブインバータ装置に送受信回路ＴＣを介して、次周期の時刻ｔ＝ｔ２〜ｔ３の期間中における分担入力電力値の指令値Ｍａｓを送信する。
【００３４】
ステップ５０において、各スレーブインバータ装置の主制御回路ＭＡは、マスターインバータ装置である第１インバータ装置ＰＳ１から送信されてくる、分担入力電力値の指令値Ｍａｓを送受信回路ＴＣを介して受信する。
【００３５】
ステップ６０において、選択された各スレーブインバータ装置の主制御回路ＭＡは、受信した分担入力電力値の指令値Ｍａｓを目標出力電力値とし、上記目標出力電力値に基づいて次周期の時刻ｔ＝ｔ２〜ｔ３の期間中、各スレーブインバータ回路を定電力制御する。
【００３６】
ステップ７０において、マスターインバータ装置の主制御回路ＭＡは、時刻ｔ＝ｔ２〜ｔ３における起動中の各スレーブインバータの動作状態を確認する。
【００３７】
ステップ８０において、異常を判定し、上記各スレーブインバータ装置に異常停止状態がないときはステップ１１０に進み、上記ステップ１１０において、選択された各スレーブインバータ装置から上記マスターインバータ装置に送受信回路ＴＣを介して正常動作していることを送信し、以後、ステップ１０に戻る。
【００３８】
図３に示すステップ１０において、マスターインバータ装置である第１インバータ装置ＰＩ１は、図６に示す時刻ｔ＝ｔ２〜ｔ３の期間中におけるスレーブインバータ装置の起動台数の確認と、時刻ｔ＝ｔ３のときの上記マスターインバータ装置の分担入力電力値Ｄｓとを測定する。以後は、上述と同一動作を繰り返す。
【００３９】
ステップ８０において、異常を判定し、上記各スレーブインバータ装置で異常停止状態があるときはステップ９０に進む。
【００４０】
ステップ９０において、マスターインバータ装置の主制御回路ＭＡは、異常停止状態のスレーブインバータ装置を判別し、例えば、スレーブインバータ装置である第２インバータ装置ＰＩ２が異常停止状態のときに、送受信回路ＴＣを介して起動停止指令を送信すると共に上記第２インバータ装置ＰＩ２に接続された第２開閉器ＳＷ２に第２開閉信号Ｓｗ２を入力して開にして、次周期起動候補枠から排除する。
【００４１】
ステップ１００において、異常停止状態の第２インバータ装置ＰＩ２は、起動停止指令を受けてスレーブインバータ回路は起動を停止する。
【００４２】
ステップ１１０において、上記異常のスレーブインバータ装置を除く、正常に起動している各スレーブインバータ装置は上記マスターインバータ装置に送受信回路ＴＣを介して動作状態を送信する。以後、ステップ１０に戻る。
【００４３】
［実施の形態２］
本発明の実施の形態２の動作を、図４に示すフローチャートと図６に示すタイミング図とを用いて説明する。
【００４４】
図４に示すフローチャートは、図３に示す実施の形態１のフローチャートにステップ１０１及びステップ１０２のみを追加したもので、その他は図３に示すフローチャートと同一である。
【００４５】
ステップ８０において、異常を判定し、上記各スレーブインバータ装置に異常停止状態がないときはステップ１１０に進む。
【００４６】
ステップ８０において、異常を判定し、上記各スレーブインバータ装置で異常停止状態があるときはステップ９０に進む。
【００４７】
ステップ９０において、マスターインバータ装置の主制御回路ＭＡは、異常停止状態のスレーブインバータ装置を判別し、送受信回路ＴＣを介して起動停止指令を送信すると共に上記異常のスレーブインバータ装置に接続された開閉器を開にして、次周期起動候補枠から排除する。
【００４８】
ステップ１００において、異常停止状態のスレーブインバータ装置は、起動停止指令を受けてスレーブインバータ回路は起動を停止する。
【００４９】
ステップ１０１において、異常解除の判定を行い、異常停止状態が継続しているときは、ステップ１１０に進む。ステップ１１０において、異常を排除した正常に起動中の各スレーブインバータ装置から上記マスターインバータ装置に送受信回路ＴＣを介して動作状態を送信する。以後、次周期のステップ１０に戻り、上述と同一動作を繰り返す。
【００５０】
ステップ１０１において、異常解除の判定を行い、異常解除のときは、ステップ１０２に進む。上記ステップ１０２において、異常解除されたスレーブインバータ装置を次周期起動候補枠に復帰させると共に上記異常解除されたスレーブインバータ装置に接続された開閉器を閉にしてステップ１１０に進む。
【００５１】
［実施の形態３］
図５は、本発明の実施形態３の電源システムのブロック図である。同図において、図１に示す実施形態１の電源システムのブロック図と同一符号は同一動作を行うので説明は省略し符号が相違する構成について説明する。
【００５２】
図５において、電源システムは、上記直流電源ＳＣに並列接続されて直流電力をインバータで交流電力に変換して出力する第１インバータ装置ＰＩ１至第ｎインバータ装置ＰＩｎと、マスターインバータ装置である第１インバータ装置ＰＩ１の分担出力電力値Ａｓを測定する出力電力検出回路ＡＳと、上記直流電源ＳＣに並列接続され上記各インバータ装置を開閉する開閉器ＳＷ１乃至開閉器ＳＷｎとから形成されている。
【００５３】
図５に示す、マスターインバータ主制御回路ＣＭ１の電力演算回路ＣＯは、出力電力検出回路ＡＳによって検出される分担出力電力値Ａｓを予め定めた周期ごとに演算して出力電力値Ｃｏとして主制御回路ＭＡに入力する。上記主制御回路ＭＡは上記出力電力値Ｃｏと起動中のスレーブインバータ装置の分担出力電力値の指令値Ｍａｓとを合算して、電源システムから系統電源ＡＣに供給される総出力電力値を算出し、上記総出力電力値に基づいて次周期の上記スレーブインバータ装置の起動台数、指令値及び上記スレーブインバータ装置の次周期起動候補の選択を行う。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施形態１に係る電源システムのブロック図である。
【図２】図１に示すマスターインバータ主制御回路の詳細図である。
【図３】本発明の実施の形態１の動作を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２の動作を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態３に係る電源システムのブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態の動作を説明するタイミング図である。
【図７】従来技術における複数台のインバータ装置が並列接続された電源システムのブロック図である。
【図８】図７に示す第１インバータ主制御回路の詳細図である。
【図９】従来技術の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００５５】
ＡＣ系統電源
ＡＳ出力電力検出回路
ＣＯ電力演算回路
ＣＭ１マスターインバータ主制御回路
ＣＳ２スレーブインバータ主制御回路
ＣＳｎ第ｎスレーブインバータ主制御回路
ＣＷ１第１インバータ制御回路
ＣＷ２第２インバータ制御回路
ＣＷｎ第ｎインバータ制御回路
ＤＳ入力電力検出回路
ＭＡ主制御回路
ＭＳ制御回路
ＰＣ１第１インバータ回路
ＰＣ２第２インバータ回路
ＰＣｎ第ｎインバータ回路
ＰＭ１マスターインバータ回路
ＰＳ２スレーブインバータ回路
ＰＳｎ第ｎスレーブインバータ回路
ＰＩ１第１インバータ装置
ＰＩ２第２インバータ装置
ＰＩｎ第ｎインバータ装置
ＳＣ直流電源（太陽電池、燃料電池等）
ＳＷ１第１開閉器
ＳＷ２第２開閉器
ＳＷｎ第ｎ開閉器
ＴＣ送受信回路

Ａｓ分担出力電力値
Ｃｉ入力電力値
Ｃｏ出力電力値
Ｄｓ分担入力電力値
Ｍｉ制御信号
Ｍｓ分担入力電力値の指令値
Ｍａｓ分担入力電力値の指令値（又は起動監視信号）
Ｓｗ１第１開閉信号
Ｓｗ２第２開閉信号
Ｓｗ３第３開閉信号
Ｔｃ送受信信号

【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源に複数台の同一容量のインバータ装置を並列接続し、前記インバータ装置はＭＰＰＴ制御のマスターインバータ装置と定電力制御のスレーブインバータ装置とからなり、前記マスターインバータ装置は、予め定めた周期ごとに前記マスターインバータ装置の分担入力電力値の測定値と起動中の前記スレーブインバータ装置各々の分担入力電力値の指令値とを合算して前記直流電源から供給される総入力電力値を算出し、前記総入力電力値に基づいて次周期における前記スレーブインバータ装置の起動台数、前記分担入力電力値の指令値及び前記スレーブインバータ装置の次周期起動候補の選択を行うインバータ装置の並列運転方法において、前記マスターインバータ装置は起動中の前記スレーブインバータ装置各々の動作状態を監視し、動作状態が異常停止状態にある前記スレーブインバータ装置は前記総入力電力値の算出から除外しかつ前記次周期起動候補枠からも排除する、ことを特徴とするインバータ装置の並列運転方法。
【請求項２】
前記マスターインバータ装置は、前記スレーブインバータ装置各々の動作状態を監視し、前記スレーブインバータ装置の異常停止状態が解除されると前記次周期起動候補枠に復帰する、ことを特徴とする請求項１記載のインバータ装置の並列運転方法。

【図１】