專利名稱：含有系統(tǒng)互連逆變器的電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含系統(tǒng)互連逆變器(系統(tǒng)連系インバ一タ)的電源裝置，該含有系統(tǒng)互連逆變器的電源裝置，例如，對太陽能電池和燃料電池等的直流電源、或?qū)⒂扇細鉁u輪發(fā)電機和風力發(fā)電機等產(chǎn)生的交流電整流而形成的直流電源的電壓進行變壓，對連接在商用交流系統(tǒng)電源(以下成系統(tǒng)電源)的負載供給經(jīng)逆變變換的交流電。
背景技術(shù)：
近年來，正廣泛普及太陽能電池和燃料電池、或燃氣渦輪發(fā)電機等小規(guī)模的發(fā)電設(shè)備。在這些發(fā)電設(shè)備中，大多數(shù)是利用DC/DC轉(zhuǎn)換器和削波電路等對用太陽能電池和燃料電池等發(fā)電的直流電、或?qū)⒂扇細鉁u輪發(fā)電機和風力發(fā)電機等產(chǎn)生的交流電整流而獲得的直流電進行變壓，利用逆變器逆變變換為交流電源并將電力供給負載的情況。在這種情況下，負載被連接到系統(tǒng)電源，不從發(fā)電設(shè)備供給電力時、或電力供給不足時，就會從系統(tǒng)電源供給電力。
在這種含有將直流電逆變變換為交流電、將電力供給到與系統(tǒng)電源連接的負載上的系統(tǒng)互連逆變器的發(fā)電設(shè)備中，根據(jù)連接的系統(tǒng)電源，設(shè)置各種限制。其中之一是稱為反向潮流限制的限制。此限制的一個例子是所謂的“從發(fā)電設(shè)備的內(nèi)部向系統(tǒng)電源側(cè)的有效功率的流動(流)不在配電用變電站的存儲體(bank)產(chǎn)生”。即，由發(fā)電設(shè)備發(fā)電的有效功率，被全部供給發(fā)電設(shè)備存在的內(nèi)部的線路負載，限制有效功率潮流出到系統(tǒng)電源側(cè)。
但是，發(fā)電設(shè)備內(nèi)部的線路負載的所需功率時時刻刻在變化。相對于此，例如太陽能電池等由日照條件決定發(fā)電設(shè)備的發(fā)電能力，發(fā)電功率不能直接隨動線路負載的所需功率。因此，線路負載的所需功率低于發(fā)電功率時，產(chǎn)生剩余功率，由于剩余的發(fā)電功率指向系統(tǒng)電源側(cè)，所以形成所謂的反向潮流。因此，通常采用所謂的保持發(fā)電功率基本不變、設(shè)置模擬負載(例如加熱器等的功率阻抗器)、根據(jù)線路負載的變化來使剩余功率由模擬負載吸收的方法(例如，參考日本特開2000-320401號公報、日本特開2002-281672號公報)。
但是，由于線路負載時時刻刻都在變化，不能預(yù)先進行預(yù)測。還有，實際上，模擬負載的大小中包含制造誤差等，因溫度/濕度等環(huán)境而變化。并且，按基本固定的速度發(fā)電的發(fā)電輸出中，也并不一定容易地將線路負載消耗之外的剩余功率正確地供給模擬負載。
此外，作為開關(guān)控制模擬負載的功率元件，例如使用可控硅(thyristor)等，通過通電角度線性地控制功率元件時，就會存在逆變器的輸出電壓或輸出電流波形失真、THD(總諧波失真，Total Harmonic Distortion)超過標準值的可能性。
同樣地，使用半橋逆變器這種裝置時，還會存在受到所謂的產(chǎn)生噪聲電壓(噪音)的不良影響而需要安裝濾波器、使價格上升這樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述情況，其目的在于，提供一種含有系統(tǒng)互連逆變器的電源裝置，該裝置在能夠通過簡單的設(shè)備結(jié)構(gòu)將時時刻刻變化的剩余功率確實供給模擬負載的同時，不損傷輸出電壓/輸出電流的失真波形系數(shù)，再有，能夠抑制對電磁波障礙的影響。
本發(fā)明的含系統(tǒng)互連逆變器的電源裝置，其特征在于，包括將直流電源逆變變換為交流電源、并將上述交流電源供給到與系統(tǒng)電源連接的負載的系統(tǒng)互連逆變器；通過功率元件并聯(lián)連接在上述負載的模擬負載；設(shè)置在上述負載及系統(tǒng)電源側(cè)的檢測電壓和電流的電路；根據(jù)用該電路檢測出的系統(tǒng)電壓和電流進行系統(tǒng)的功率潮流的運算處理的運算部；根據(jù)用該運算部所計算出的功率潮流的數(shù)值開/關(guān)上述模擬負載的功率元件的控制部。
在此，上述運算處理利用設(shè)置在上述負載及系統(tǒng)電源側(cè)的檢測系統(tǒng)電壓和電流的電路，檢測系統(tǒng)電壓值和從系統(tǒng)電源流出并流入負載側(cè)的電流值；利用系統(tǒng)電壓值和電流值，按每一交流的1個周期或半周期等的每一固定周期運算從系統(tǒng)電源流出并流入負載側(cè)的功率值；并且通過順序累加上述交流的1個周期或半周期等的固定周期的運算出的功率值來運算功率潮流的狀態(tài)值。功率值的運算優(yōu)選積分運算交流的1個周期或半周期的零交點間，例如也可以根據(jù)峰值運算功率值。此外，運算周期并不一定是交流的1個周期或半周期，可為任意固定的周期。例如，可以是交流兩周期或交流三周期。并且，在上述固定周期的功率值的運算的累加值(狀態(tài)值)變?yōu)轭A(yù)先指定電平，例如零以下的下一周期或任意的時間后，使上述功率元件接通將電力供給模擬負載。
由此，確實把握時時刻刻變化的負載的功率消耗狀況，能夠用簡單的設(shè)備結(jié)構(gòu)確實地將剩余功率供給模擬負載。例如，作為上述功率元件，能夠利用SSR(固態(tài)繼電器，solid state relay)和繼電器或可控硅等各種功率開關(guān)元件。此外，作為運算部由于僅配備微機等的程序特別簡單的積分/減法裝置等，所以能夠確實防止在系統(tǒng)電源側(cè)流出有效功率所謂的反向潮流。此外，交流的1個周期、半周期等的控制周期不會損傷輸出功率/輸出電流的失真波形系數(shù)。再有能夠抑制對電磁波障礙的影響。


圖1是表示本發(fā)明的一實施方式的含有系統(tǒng)互連逆變器的電源裝置的示意性框圖。
圖2是表示圖1中的控制器的結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖3是表示圖2所示的控制器的運算部和控制部的動作例的時序圖。
圖4是表示圖2的變化例的框圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。再有，各圖中對于具有相同功能的部件或要素標注相同的符號，并省略其重復的說明。
圖1表示本發(fā)明的一實施方式的含系統(tǒng)互連逆變器的電源裝置的簡要結(jié)構(gòu)。直流電源11是太陽能電池或燃料電池等的直流電源、或?qū)⑷細鉁u輪發(fā)電機的交流輸出整流而得到的直流電源。由于此直流電源11的輸出電壓通常較低，所以為了利用DC/DC轉(zhuǎn)換器12等形成系統(tǒng)電源的交流電壓，其被升壓為足夠程度的電壓，此被升壓的直流電壓供給到逆變器13。再有，在直流電源11的輸出電壓高時，按照需要進行降壓。
逆變器13中包括功率開關(guān)元件，根據(jù)由控制器15供給的例如脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號來開/關(guān)控制功率開關(guān)元件，從其輸出端輸出由直流電逆變變換得到的交流電。由于逆變器13的輸出電壓波形是根據(jù)脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號形成的，所以含有大量高次諧波成分。為此，通過濾波器16去除高次諧波成分，逆變器輸出的正弦波電壓連接到系統(tǒng)電源、被供給到連接有負載17的負載線路18。
在此，從此直流電源11到負載17的發(fā)電及電力供給設(shè)備配置在發(fā)電設(shè)備設(shè)置者的內(nèi)部。并且，連接有負載17的負載線路18連接在發(fā)電設(shè)備設(shè)置者的外部的系統(tǒng)電源20上。因此，例如，在太陽能電池等的直流電源11不發(fā)電的時間帶等中，向負載設(shè)備17的電力供給通過從系統(tǒng)電源20側(cè)的送電來進行。此外，即使在直流電源11的發(fā)電功率量低于負載設(shè)備17所需功率量的情況下，由負載設(shè)備17消耗的功率的一部分也從系統(tǒng)電源20側(cè)進行傳送。
于是，在直流電源11的發(fā)電功率量高于負載設(shè)備17所需功率量的情況下，雖然存在將剩余功率送出到系統(tǒng)電源20側(cè)的所謂進行賣電的情況，但還存在將有效功率向系統(tǒng)電源20側(cè)的送出作為反向潮流都未看到的情況。此實施方式的系統(tǒng)互連逆變器裝置適用于這種都未看到反向潮流的情況。即，直流電源11的發(fā)電功率量超過負載17的所需功率量時，逆變器的輸出功率中，將剩余功率通過功率元件22供給到模擬負載21。
在此，作為模擬負載21，可以使用所謂的電池充電器或慣性輪(flywheel)等能夠存儲能量的裝置或加熱器等功率阻抗器。即，電池充電器等的情況能夠?qū)⑹Ｓ喙β首鳛殡娔艽鎯?，加熱器等的情況能夠通過將負載電流供給功率阻抗器而將電能轉(zhuǎn)換為熱能，能夠通過加熱配置在功率阻抗器周圍的水等來吸收剩余功率。此外，作為功率元件22，可使用例如SSR(固態(tài)繼電器，solid state relay)或可控硅、繼電器等各種功率開關(guān)元件。通過使此功率元件22接通，將逆變器輸出的剩余功率供給模擬負載21，通過使功率元件22關(guān)斷，截斷向模擬負載21的功率供給。
功率元件22的接通/關(guān)斷，優(yōu)選每半周期或一個周期在零交叉點間進行進行，以便不損傷逆變器的輸出電壓/輸出電流波形的失真波形系數(shù)(THD)。此外為了每半周期的控制時不輸出直流成分，而進行不輸出連續(xù)的正半波或負半波的控制，控制整體的正半波和負半波的各自的輸出獲取平衡。再有，在能夠忽略波形的失真波形系數(shù)(THD)的情況下，不考慮在零交叉等的周期進行，能夠在任意的固定時間間隔進行開/關(guān)控制。
從負載17側(cè)流向系統(tǒng)電源20的電力的反向潮流可由電流檢測器23及電壓檢測器24檢測。電流檢測器23連接在電流傳感器電路25上，將檢測出的電流值輸入控制器15。隨后，電壓檢測器24連接在電壓傳感器電路26上，將檢測出的電壓值同樣地輸入控制器15。電流檢測器23配置在向系統(tǒng)電源的連接部，檢測在系統(tǒng)電源輸入輸出的電流。電壓檢測器24配置在濾波器16的輸出側(cè)，檢測系統(tǒng)電源的電壓。
并且，通過控制器15，在交流的1個周期或半周期等的每一固定周期對檢測出的電流值及電壓值進行運算，由此可由控制器15檢測流出流入系統(tǒng)電源20和負載17側(cè)的功率值。此時，從系統(tǒng)電源20側(cè)流向負載線路18側(cè)的電力是正向潮流，從負載線路18側(cè)流向系統(tǒng)電源20側(cè)的電力是反向潮流。因此，根據(jù)此運算結(jié)果，能夠檢測從負載線路18側(cè)向系統(tǒng)電源20側(cè)流出的所謂反向潮流的大小。
圖2表示將剩余功率供給模擬負載的控制裝置的結(jié)構(gòu)例。在此實施方式中，作為控制向并聯(lián)連接在負載17的模擬負載21供給電力的功率元件，使用了SSR(固態(tài)繼電器，solid state relay)22a。在控制器15的內(nèi)部，具備功率運算部28，運算處理從電流傳感器電路25及電壓傳感器電路26輸入的信號，檢測從負載側(cè)向系統(tǒng)電源側(cè)流出流入的功率。再有，作為功率元件，替代SSR(固態(tài)繼電器，solid state relay)也能夠使用繼電器、可控硅等各種功率開關(guān)元件。
將由功率運算部28檢測出的功率輸入到運算部29，通過在交流的1個周期或半周期等的每一固定周期對檢測出的功率進行運算，來檢測在此時刻的電力的流量、即所謂反向潮流的大小(功率值)。并且，還包括根據(jù)通過運算部29加法(減法)運算交流的1個周期或半周期等的每一固定周期的功率值得到的累加功率值(功率潮流的狀態(tài)值)的大小、來產(chǎn)生開/關(guān)模擬負載21的功率元件22a的控制信號的控制部30。在此，運算部29和控制部30進行在交流的1個周期或半周期等的每一固定周期由運算部28檢測電力的運算，按每一各個周期進行累加，在累加計算的累加值成為預(yù)先指定的電平例如零以下的下一周期時，使功率元件22a接通，將電力供給模擬負載21。因此，此時在模擬負載21吸收了逆變器的發(fā)電功率的全部或一部分，模擬負載和負載17的所需功率的合計超過逆變器的供給電力，不足的部分作為正向潮流從系統(tǒng)電源20進行供給。
即，產(chǎn)生反向潮流時，在每一各個周期累加計算功率元件22關(guān)斷狀態(tài)的反向潮流的大小，當此狀態(tài)值(累加值)到達固定值(例如模擬負載21的容量)時，使功率元件22接通，就能夠使逆變器的輸出功率由模擬負載所吸收，對于負載17，就能夠從系統(tǒng)電源供給與反向潮流的累加值相稱的正向潮流。因此，均衡地，能夠用正向潮流抵消反向潮流，不會在系統(tǒng)電流側(cè)產(chǎn)生反向潮流。
控制器15由微機等構(gòu)成，功率運算部28、運算部29、控制部30都作為設(shè)置在微機內(nèi)部的邏輯運算裝置而構(gòu)成。并且，由于運算裝置僅是在每一極短時間單一地加法運算功率運算部的輸出值，所以能夠通過極簡單的程序處理來實現(xiàn)。此外，在控制器15中具有，存儲由運算部29運算的功率潮流數(shù)據(jù)的由存儲器等存儲裝置構(gòu)成的存儲部31、和將數(shù)據(jù)輸出到顯示裝置等的輸出部32。同樣地，在控制器15中還具有選擇此功率潮流控制的開/關(guān)的選擇部33。
接著，參照圖3說明具體的動作例。如上所述，以系統(tǒng)電流的交流的1個周期或半周期為基準進行功率運算部及運算部的動作。即，50Hz地區(qū)的情況一周期為20msec(毫秒)、60Hz地區(qū)的情況為16.67msec，在此每一各個周期或半周期進行功率值的運算，進行運算結(jié)果的加法(減法)運算，根據(jù)累加值(功率潮流的狀態(tài)值)進行控制部的輸出等處理。圖3所示的例子表示每20msec運算部中的運算值(功率值)的加減運算(累加)結(jié)果、和向控制部中的功率元件的輸出控制信號。在此，T1、T2、…是各20msec。
在此例中表示了直流電源11的發(fā)電功率為1kW，在模擬負載同樣是1kW的情況下，負載從1kW在時間T1中變化到800W的情況。并且，作為時間T1中的系統(tǒng)功率累加值(狀態(tài)值)的初始值例如設(shè)為500W。此情況下，由于發(fā)電功率是1kW，負載所需功率為800W，當模擬負載關(guān)斷時，產(chǎn)生200W的反向潮流。為此，在時間T2中，系統(tǒng)功率累加值變?yōu)?00W(500W-200W)，在時間T3中，系統(tǒng)功率累加值變?yōu)?00W(300W-200W)。如此這樣，當為時間T4時，系統(tǒng)功率累加值變?yōu)?100W(負值)，在下一時間T5中，控制部30對功率元件22a輸出接通信號。此時，逆變器的發(fā)電功率即1kW的功率全部由模擬負載21吸收，從系統(tǒng)電源21側(cè)向負載17供給正向潮流800W。
為此，此時的系統(tǒng)功率累加值變?yōu)?00W(-100W-(-800W))。并且，在時間T6～T9中，由于控制部30的功率元件22a的控制信號都關(guān)斷，所以對于模擬負載在此期間不供給電力，成為200W的反向潮流狀態(tài)。為此在T6中系統(tǒng)功率累加值變?yōu)?00W。
接著，在時間T7中功率累加值變?yōu)?00W，在T8中功率累加值變?yōu)?00W，在T9中功率累加值變?yōu)?100W。由此，在下一時間T10中，對于功率元件形成接通信號。即，在此時刻周期T6、T7、T8、T9中的反向潮流的累加值800W由周期T10中的正向潮流抵消，平均地看，在系統(tǒng)電源20中就不會產(chǎn)生反向潮流。并且，在T10以后，重復T6～T10的循環(huán)。
因此，在上述運算部29中，通過對初始值累加(減法運算)反向潮流的功率值，當此累加值變?yōu)樨摃r，控制部30在其下一周期向功率元件22供給接通信號，使與發(fā)電功率相當部分的電力由模擬負載吸收。由此，平均地看，反向潮流的累加值和正向潮流的累加值自動平衡，能夠防止向看平均值的系統(tǒng)電源的反向潮流的產(chǎn)生。并且，例如在20msec或16.67msec、或它們的每一各個半周期中通過運算檢測反向潮流的大小，順序?qū)Υ诉M行加減法運算(累加)，使模擬負載接通以形成與此相稱的順電流，所以就能夠?qū)?yīng)于時時刻刻變化的負載所需功率而確實地將發(fā)電功率的剩余功率部分供給到模擬負載，就能夠不產(chǎn)生作為整體的反向潮流。
在上述說明中，為了簡化，全部用整數(shù)表示系統(tǒng)功率、逆變器輸出、模擬負載、負載的大小，但實際中，系統(tǒng)功率利用電壓/電流傳感器以更細的單位來計算，最終利用加減運算累加功率值進行運算，所以其結(jié)果能夠正確地運算功率潮流。因此，在模擬負載的制造誤差和時時刻刻負載變化的情況下，也能夠確實將剩余功率供給模擬負載。
此外，在上述例子中，在所謂運算部29的累加值的累加結(jié)果比零小的條件下，控制部30判斷功率元件的ON/OFF。但是，也可將不為零、以零為基準決定的滯后設(shè)為正或負，作為使之動作等的預(yù)先決定的設(shè)定值。
在此，模擬負載21通常選擇硬件設(shè)計時比逆變器額定輸出稍大的負載容量。例如，逆變器額定輸出為1kW的情況選定1.2kW的加熱器作為模擬負載。此外，預(yù)先知道使用者通常使用時的消耗功率的情況也可與其相應(yīng)地選定模擬負載容量。
根據(jù)設(shè)置現(xiàn)場的狀況改變模擬負載的容量，由此即使在逆變器輸出不同的情況下也能夠不改變控制方法而進行應(yīng)對。
此外，由于用輸入裝置預(yù)先設(shè)定模擬負載的容量，就能夠通過功率元件的開/關(guān)的模式來調(diào)整模擬負載的消耗功率。
此外，優(yōu)選追加檢測流入流出到模擬負載的電流的電路，并且能夠利用例如觸摸板等設(shè)定裝置來輸入與模擬負載的容量不同的、在模擬負載消耗的功率的設(shè)定值。由此，使用者通過綜合考慮了進行賣電有利于成本的情況，或?qū)δM負載供給電力、例如向供熱水等的熱能轉(zhuǎn)換有利于成本的情況，就能夠加以選擇。此外，通過利用設(shè)定裝置設(shè)定模擬負載的消耗功率值，也能夠進行向?qū)?yīng)于消耗功率設(shè)定值的模擬負載的電力供給控制。
并且，除了上述記載的內(nèi)容，還能夠通過分別設(shè)定分時間帶賣電和向模擬負載供給，而對應(yīng)于例如所謂的晝夜時間帶，轉(zhuǎn)換控制賣電和向模擬負載的供給。
將由上述運算部29運算的功率潮流的數(shù)據(jù)存儲在存儲器等存儲裝置31中，如后所述，利用數(shù)字濾波器等數(shù)據(jù)處理裝置，就能夠由LED等顯示裝置顯示系統(tǒng)功率潮流。此外，通過將存儲的功率潮流的數(shù)據(jù)通過輸出部32向外部設(shè)備輸出，就能夠根據(jù)故障發(fā)生前后的功率潮流狀態(tài)，作為修補操作的參考，或者使用者可以根據(jù)功率潮流狀態(tài)來賣電或預(yù)測和參考反向潮流的經(jīng)濟效果。
再有，將由上述運算部29運算的功率潮流的數(shù)據(jù)通過信號或通信向外部設(shè)備輸出，外部上位設(shè)備不僅能夠把握系統(tǒng)互連逆變器裝置的輸出，還能夠把握包括負載的整體功率潮流。
此外，例如，相對于發(fā)電系統(tǒng)等的外部上位設(shè)備，通過輸出反向潮流電力或模擬負載的消耗功率的信息，就能夠通過通信或接點等從外部上位設(shè)備輸入上述模擬負載的設(shè)定容量，并根據(jù)此設(shè)定進行控制。
此外，在來自微型燃氣渦輪機、燃料電池等的供給電力的情況，根據(jù)上述功率潮流的數(shù)據(jù)，外部上位設(shè)備通過調(diào)整供給電力，就能夠進行符合負載側(cè)要求的經(jīng)濟運行。
例如，在上述例子中，在功率元件從上一次變?yōu)镺N到本次ON之間，除功率元件變?yōu)镺N的周期外，功率潮流產(chǎn)生每次200W的反向潮流，但利用移動平均法等使此反向潮流的數(shù)值200W平滑，并能作為供給電力的減少指令值進行計算。根據(jù)上述供給電力的減少指令值200W，外部上位設(shè)備通過以比較慢的速度進行使供給電力從1kW下降到800W的調(diào)整控制，就能夠最終平衡逆變器輸出和負載，不會產(chǎn)生反向潮流。
此外，在平衡上述逆變器輸出和負載的情況下，例如，當負載變大100W時，功率潮流變?yōu)檎虺绷鞯?00W。此時，顯然功率元件關(guān)斷。為此，就能夠通過移動平均法等使正向潮流的數(shù)值100W平滑，作為供給電力的增加指令值進行計算。外部上位設(shè)備以比較慢的速度進行使供給電力從800W上升到900W的調(diào)整控制，能夠最終以不產(chǎn)生反向潮流的條件使逆變器輸出和負載平衡。在此，需要注意逆變器輸出使最大輸出不超過1kW。通過按照上述的方法使供給電力上下地實施調(diào)整控制，就能夠最終使電源裝置輸出和負載側(cè)達到平衡，以進行高經(jīng)濟性的運轉(zhuǎn)。
此外，開/關(guān)上述模擬負載的控制可通過選擇部33來選擇。雖然不用說在不能確認反向潮流/賣電的情況下進行此控制，但即使在能確認賣電的情況下也優(yōu)選進行此控制。對于通過此選擇部33進行賣電的情況、和進行通過向模擬負載的電力供給的電能存儲或向熱能的交換情況，存在能夠利用根據(jù)經(jīng)濟效果等的優(yōu)缺點的比較結(jié)果、由使用者來設(shè)定進行本控制的開/關(guān)的優(yōu)點。
圖4表示本發(fā)明的另一實施方式的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例。與圖2所示的控制系統(tǒng)不同點在于，相對于在圖2所示的實施方式中使用SSR(solidstate relay)作為功率元件，在此實施方式中使用可控硅22b。其它的結(jié)構(gòu)完全相同。根據(jù)起輝相角的角度指令值使可控硅22b在起輝過程中接通動作。為此，例如通過供給如圖3所示的例子中T5、T10等那樣的接通信號，使各周期所有區(qū)間起輝，由此此區(qū)間中全部變?yōu)榻油顟B(tài)。即使在此實施方式中，通過在每一各個周期對向系統(tǒng)電源的電力輸入輸出量進行積分運算，也能夠確實由模擬負載吸收剩余功率部分，防止反向潮流，其與圖2及圖3所示的實施方式相同。
再有，根據(jù)情況通過起輝相角的控制就能夠進行向模擬負載的電力供給量的調(diào)整。即，在模擬負載的最大功率消耗量為1kW，發(fā)電功率為1kW、沒有負載的情況下，采用全起輝，在負載功率例如為200W的情況下，通過控制與此相對應(yīng)的起輝相角，就能夠不改變模擬負載的吸收電力量即加熱器容量，而將模擬負載消耗功率變更為800W。如此，通過使用能夠控制起輝相角的可控硅22b作為功率元件22，就能夠?qū)?yīng)于負載功率調(diào)整模擬負載的電力容量，以使消耗功率量的合計與發(fā)電功率相符。
對于上述兩個實施例，無論上述功率元件和模擬負載哪個都是連接在輸出濾波器和系統(tǒng)電源或負載之間的。相反，當上述功率元件及模擬負載被連接在其它位置時，例如上述功率元件及模擬負載連接在輸出濾波器之前時，逆變器輸出中包含的高次諧波就直接流入模擬負載，對整個電源裝置會帶來所謂的產(chǎn)生雜音電壓(噪音)的不良影響。
并且，不僅在系統(tǒng)電源20側(cè)，還在負載側(cè)17、逆變器側(cè)13、模擬負載側(cè)21的各側(cè)或任一側(cè)追加檢測流入流出電流的電路，由此就能夠更加容易地識別與模擬負載的消耗功率反向潮流的電力。
再有，上述實施方式記述了本發(fā)明的實施例的一種方式，不用說只要不脫離本發(fā)明的宗旨能夠進行各種變化實施例。
如上述所說明的，根據(jù)本發(fā)明，通過在逆變器的控制器中設(shè)置在交流的1個周期或半周期等的每一固定周期中運算朝向系統(tǒng)電源的功率潮流、將上述交流的1個周期或半周期等固定周期的運算的功率值進行順次加法運算的運算部、和根據(jù)運算結(jié)果對模擬負載供給控制電力的功率元件，就能夠控制模擬負載的供給電力量以便在系統(tǒng)電源側(cè)從平均的看不產(chǎn)生反向潮流。由于上述這種運算部和控制部的結(jié)構(gòu)能夠由微機等簡單程序處理，此外能夠使用SSR(solid state relay)或繼電器、可控硅等特別簡單的功率開關(guān)元件作為功率元件，所以，能夠非常經(jīng)濟且穩(wěn)定地進行反向潮流的防止控制。同時，通過進行利用零交叉劃分的一周期或半周期控制，對于系統(tǒng)互連逆變器的輸出電壓/電流不會損傷失真波形系數(shù)。此外，能夠提供一種可抑制對電磁波障礙的影響的裝置。
工業(yè)上的可利用性本發(fā)明可利用在含有系統(tǒng)互連逆變器的電源裝置中，該含系統(tǒng)互連逆變器的電源裝置，對太陽能電池和燃料電池等的直流電源、或?qū)⒂扇細鉁u輪發(fā)電機和風力發(fā)電機等產(chǎn)生的交流電整流而形成的直流電的電壓進行變壓，對連接在商用交流系統(tǒng)電源(以下成系統(tǒng)電源)的負載供給逆變變換后的交流電。
權(quán)利要求
1.一種電源裝置，其特征在于，包括將直流電逆變變換為交流電、并將上述交流電供給到與系統(tǒng)電源連接的負載的系統(tǒng)互連逆變器；通過功率元件與上述負載并聯(lián)連接的模擬負載；設(shè)置在上述負載及系統(tǒng)電源側(cè)的檢測系統(tǒng)電壓和電流的電路；根據(jù)用該電路檢測出的系統(tǒng)電壓和電流進行相對于系統(tǒng)電源的功率潮流的運算處理的運算部；以及根據(jù)用該運算部所計算出的功率潮流的狀態(tài)值來開/關(guān)上述模擬負載的功率元件的控制部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的電源裝置，其特征在于，上述運算處理是利用設(shè)置在上述負載及系統(tǒng)電源側(cè)的檢測系統(tǒng)電壓和電流的電路，檢測系統(tǒng)電壓值和從系統(tǒng)電源流出流入負載側(cè)的電流值，利用系統(tǒng)電壓值和電流值，按每一固定周期運算從系統(tǒng)電源流出流入負載側(cè)的功率值，并且通過順序累加計算上述固定周期的運算出的功率值來運算功率潮流的狀態(tài)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的電源裝置，其特征在于，上述功率潮流的狀態(tài)值為零或為預(yù)先決定的設(shè)定值時，上述模擬負載的功率元件為接通狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的電源裝置，其特征在于，通過使上述模擬負載的功率元件處于接通狀態(tài)來形成與上述模擬負載的功率元件關(guān)斷狀態(tài)時的反向潮流的累加值相符的量的正向潮流。
5.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的電源裝置，其特征在于，上述固定周期是交流的1個周期或半周期。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的電源裝置，其特征在于，上述功率元件是固態(tài)繼電器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的電源裝置，其特征在于，上述功率元件是可控硅。
8.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的電源裝置，其特征在于，上述功率元件是繼電器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的電源裝置，其特征在于，上述運算部按每一固定時間進行上述功率值的運算，在上述運算的累積值變?yōu)轭A(yù)先指定的電平的下一周期，使上述功率元件接通，對模擬負載供給電力。
10.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的電源裝置，其特征在于，上述功率元件及模擬負載被連接在除去逆變器輸出中包含的高次諧波的濾波器和系統(tǒng)電源或負載之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的電源裝置，其特征在于，包括存儲利用上述運算部所計算出的功率值的數(shù)據(jù)的存儲裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的電源裝置，其特征在于，包括通過信號或通信將由上述運算部所計算出的功率值的數(shù)據(jù)向外部設(shè)備輸出的裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的電源裝置，其特征在于，通過開關(guān)或軟件等設(shè)定裝置能夠設(shè)定是否進行開/關(guān)上述模擬負載的控制。
全文摘要
本發(fā)明提供一種含有系統(tǒng)互連逆變器的電源裝置，該裝置能夠通過簡單的設(shè)備結(jié)構(gòu)將時時刻刻變化的剩余功率確實地供給模擬負載。該電源裝置具有將直流電逆變變換為交流電、將交流電供給到與系統(tǒng)電源連接(20)的負載(17)的系統(tǒng)互連逆變器(13)；通過功率元件(22)并聯(lián)連接在負載(17)的模擬負載(21)；按每一固定時間檢測從負載側(cè)流出流入到系統(tǒng)電源的功率的電路(18)；通過累加運算檢測出的功率進行運算的運算部(29)；根據(jù)用運算部所計算出的功率潮流的狀態(tài)值來開/關(guān)模擬負載的功率元件的控制部(30)。
文檔編號H02J3/38GK1784817SQ200480012390
公開日2006年6月7日 申請日期2004年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月7日
發(fā)明者戴政, 原田陽介 申請人:株式會社荏原電產(chǎn)