專利名稱：系統(tǒng)的連結(jié)電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)AC模塊和單相3線制配電線相連接的系統(tǒng)連結(jié)電源裝置及其AC模塊的應(yīng)用。
近年來太陽電池借助逆變器裝置與單相3線制的商用電力系統(tǒng)相連接，將太陽電池的發(fā)電電力供給家電用品等負荷的系統(tǒng)連結(jié)電源裝置，已成為現(xiàn)實的實用化(特開平5-308780號)。
例如，將輸出約30V直流電壓的6枚太陽電池模塊相串聯(lián)連接而形成180V。將所獲得的180V直流電壓通過逆變器裝置而變換為100V的單相交流電力，其輸出與單相3線制配電線R相和T相連結(jié)相接。
這樣，過去的系統(tǒng)連結(jié)電源裝置，為了將輸入逆變器裝置的直流電壓達到180V和360V左右，往往使用多數(shù)枚，例如將6枚或12枚的太陽電池模塊串聯(lián)在一起進行使用。但是在這種情況下，只要是其中1枚太陽電池模塊發(fā)生故障，與其相串聯(lián)連接的所有太陽電池均不能使用。
此外，太陽電池模塊與所設(shè)置的場所有關(guān)，由于時間區(qū)域，多枚太陽電池模塊內(nèi)的一部分，處于建筑物等的背陰地則其輸出降低。這時由于每個太陽電池模塊的發(fā)電狀態(tài)相互不同，盡管采取對最佳動作點進行跟蹤控制，也不可能從每個太陽電池模塊中都取出最大電力，因此使變換為變流電力的效率降低。
而且，過去的系統(tǒng)連結(jié)電源裝置，當(dāng)商用電力系統(tǒng)中發(fā)生異?；蛲ｋ姇r，其中設(shè)有使逆變器裝置從商用電力系統(tǒng)脫聯(lián)的連結(jié)保護裝置。連結(jié)保護裝置可迅速檢測出停電和異常，在規(guī)定的時間內(nèi)開啟開閉器，將逆變器裝置從商用電力系統(tǒng)中脫開，同時停止逆變器裝置的運轉(zhuǎn)。
因此，在異常和停電時，太陽電池的發(fā)電電力是無法利用的，這就是有效利用太陽光的存在問題。
本發(fā)明的目的是提供一個當(dāng)部分太陽電池模塊發(fā)生故障時，而沒有發(fā)生故障的太陽電池模塊照樣可繼續(xù)運轉(zhuǎn)，同時盡管每個太陽電池模塊的發(fā)電狀況處于相互不同的情況，而從每個太陽電池模塊中也可取得最大電力，從而獲得高變換效率的系統(tǒng)連結(jié)電源裝置。
本發(fā)明的另一個目的，是當(dāng)商用電力系統(tǒng)和逆變器之間被脫開時，逆變器可繼續(xù)獨立進行運轉(zhuǎn)，仍可有效地利用太陽電池的發(fā)電電力。
在本發(fā)明中，至少裝有一個由輸出太陽電池模塊和單相交流的逆變器裝置構(gòu)成的1個AC模塊。將AC模塊與2個電壓線和1個中性線構(gòu)成的R相和T相的單相3線制配電線相連接。同時設(shè)有當(dāng)AC模塊和商用電力系統(tǒng)之間的連結(jié)被脫開時，使AC模塊仍作獨立運轉(zhuǎn)的獨立運轉(zhuǎn)控制裝置。
1枚的太陽電池模塊例如輸出為約30V的直流電壓。逆變器裝置例如將太陽電池模塊的輸出通過DC/DC變換器變換為180V左右的直流之后，則可通過電壓形電流控制方式變換成50/60Hz 100V的交流電力。
本發(fā)明的理想狀態(tài)，為了實現(xiàn)與商用電力系統(tǒng)的連結(jié)，多于AC模塊與單相3線制配電線的R相或T相，相互進行每個相同的連接。在每個AC模塊中設(shè)有3個連接極，而多數(shù)的AC模塊之間通過連接的連接電纜與連接極進行相互順序連接。當(dāng)設(shè)有對AC模塊進行轉(zhuǎn)換手段的情況下，可不變更與配電線之間連接的工程，AC模塊的輸出連接，可在R相或T相簡單的進行轉(zhuǎn)換。因此可很容易的設(shè)定R相用或T相用的AC模塊的配置和個數(shù)。轉(zhuǎn)換手段，例如被采用跨接線或轉(zhuǎn)換開關(guān)等。
本發(fā)明的理想狀態(tài)，在獨立運轉(zhuǎn)控制裝置中，設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)信號供給部、二次電池、充電器、第2逆變器和綜合控制部。
標(biāo)準(zhǔn)信號供給部，當(dāng)連結(jié)被脫開時，其商用電力系統(tǒng)和同種電壓以及頻率信號，例如通過配電線，將單相50/60Hz的100V的信號供給AC模塊。當(dāng)AC模塊進行獨立運轉(zhuǎn)時，檢測出由標(biāo)準(zhǔn)信號供給部所供給的標(biāo)準(zhǔn)信號，并輸出與其相同頻率的電流。
綜合控制部，是在其充電器對二次電池未進行過充電的充電狀態(tài)下，而對逆變器的輸出電流或輸出電壓進行控制。例如通過充電當(dāng)二次電池的端鈕電壓進行上升時，將給出使AC模塊的輸出電流減少的指令信號。同時，在充電器的輸入電壓不超過允許值的狀態(tài)下，給出對AC模塊的輸出電流進行控制的指令信號。
第2逆變器，是以二次電池為電源進行動作，例如輸出商用交流電力。這個輸出例如作為非常電源來使用。二次電池例如采用燃料電池和蓄電池等。


圖1是表示本發(fā)明系統(tǒng)連結(jié)電源裝置回路的方框圖；圖2是AC模塊的概貌圖3是AC模塊回路的方框圖；圖4是為說明AC模塊連接狀態(tài)的方框圖；圖5是說明AC模塊連接狀態(tài)的表示圖；圖6(A)和圖6(B)是AC模塊配置狀態(tài)圖；圖7是說明其它實施例的AC模塊連接狀態(tài)的方框圖；圖8是說明另一個實施例的AC模塊連接狀態(tài)的方框圖；圖9是表示獨立運轉(zhuǎn)控制裝置動作概況的流程圖；圖10是表示獨立運轉(zhuǎn)處理過程的流程圖。
在圖1中，系統(tǒng)連結(jié)電源裝置是由商用電力系統(tǒng)的一種形態(tài)單相3線制配電線3、連結(jié)保護裝置4、AC模塊5a、5b、5c…、獨立運轉(zhuǎn)控制裝置6，及個人計算機而組成。將AC模塊5a、5b、5c…的全部或部分統(tǒng)記為AC模塊5。
配電線3是由2個電壓線R和T以及1個中性線構(gòu)成的R相和T相而組成。R相和T相每個都是AC100V，電壓線R和T之間為單相200V。
連結(jié)保護裝置4是由開閉器11、系統(tǒng)異常檢測回路12和連結(jié)控制回路13等而組成。
開閉器11是根據(jù)系統(tǒng)異常檢測回路12的信號進行關(guān)或開，AC模塊5和配電線3相接形成連結(jié)狀態(tài)或斷開形成脫解狀態(tài)。
系統(tǒng)異常檢測回路12，設(shè)有OVR/UVR和OFR/UFR，以監(jiān)視商用電力系統(tǒng)的電壓和有無頻率異?，F(xiàn)象，當(dāng)從中檢測出異常時，則輸出開啟開閉器11的信號。系統(tǒng)異常檢測回路12，還設(shè)有被動式和主動式的防止單獨運轉(zhuǎn)的功能，當(dāng)由于商用電力系統(tǒng)停電等而AC模塊5形成單獨運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，則檢測出其信號，并輸出開啟開閉器11的信號。
連結(jié)控制回路13是對連結(jié)保護裝置4的整體進行控制。連結(jié)控制回路13設(shè)有RS-485的接口。連結(jié)控制回路13，當(dāng)系統(tǒng)異常檢測回路12檢測出異常而開啟開閉口11時，則對所有的AC模塊5輸出選通程序指令信號，使這些運轉(zhuǎn)停止。將所接收的表示開閉器11狀態(tài)的開閉狀態(tài)信號SK，對獨立運轉(zhuǎn)控制裝置6進行輸出。而連結(jié)控制回路13接收每個AC模塊5的發(fā)電狀態(tài)和運轉(zhuǎn)狀態(tài)情報。
連結(jié)控制回路13是與個人計算機7之間進行通信。個人計算機7通過接收連結(jié)保護裝置4的情報，對每個AC模塊5的發(fā)電狀態(tài)和有無故障等進行監(jiān)控。
AC模塊5如圖2所示，它是由1枚太陽電池模塊PVM和1個逆變裝置VTU而組成一個整體。1枚太陽電池模塊PVM約輸出30V的直流電壓。逆變器裝置VTU通過DC/DC變換器(變換器回路21)，將太陽電池模塊PVM的輸出變換為180V左右的直流之后，再通過電壓形電流控制方式的逆變器(逆變器回路23)，將其變換為50/60Hz的交流電力。
這樣將構(gòu)成的多個AC模塊5，與配電線3a的R相和T相進行相互每個相同的連接，從而實現(xiàn)與商用電力系統(tǒng)的連結(jié)。每個AC模塊5如圖6(A)和圖6(B)所示那樣配置，一般是裝在室外。如此進行連結(jié)的裝置有如下的優(yōu)點。
(1)太陽電池模塊PVM的每1枚，由于是根據(jù)每個不同條件而進行發(fā)電，因此可將每個太陽電池PVM相對其方位、光線和溫度等不同環(huán)境的條件，而將其影響控制在最小的限度，從而對每個太陽電池模塊PVM，可進行MPPT的控制(最佳動作點跟蹤控制)，以達到提高整體裝置的效率。
(2)R相和T相由于可構(gòu)筑多個太陽電池PVM相并聯(lián)連接的裝置，因此既可實現(xiàn)全面有效利用其設(shè)置的空隙，而且又容易設(shè)計和施工。
(3)1個AC模塊5的輸出100W左右嫌小，但由于可進行增減AC模塊5的個數(shù)，因此可容易根據(jù)需要從100W左右小的規(guī)模裝置，增大到數(shù)KW左右的中規(guī)模的裝置。為保持配電線3的R相和T相之間的相互平衡，通常需采用偶數(shù)個AC模塊，但是盡管是奇數(shù)個情況，如最大為100W時，在實用上其不平衡幾乎可忽略。
(4)因無直流回路，因此不需要防止逆流的二極管，當(dāng)然也無直流損耗。此外，配線工程只是交流回路，因此都是普通的室內(nèi)配線工程。
(5)逆變器裝置VTU的使用個數(shù)增多了，例如與3KW的逆變器裝置相比較，其使用個數(shù)就增大10倍以上，因此可進行批量生產(chǎn)，從而降低成本。
(6)在AC模塊5中只裝有自身保護功能，而未配有控制復(fù)雜的高度連結(jié)保護功能，以及獨立運轉(zhuǎn)的控制功能，因此AC模塊5的回路構(gòu)成簡單，又由于部件減少，可實現(xiàn)低成本高可靠性。
(7)AC模塊5的主要回路是由原膜IC等形成IC化，可實現(xiàn)小型化。
(8)逆變器裝置VTU的輸出電壓為100V，當(dāng)與配電線3的電壓線之間相連接的情況(輸出電壓200V)相比較，由于是其1/2，因此可提高逆變器裝置VTU的綜合變換效率。
(9)當(dāng)相之間產(chǎn)生不平衡時，例如當(dāng)R相的電壓為102V，而T相的電壓是98V時，連接在負荷大的一方相(T相)的AC模塊5的個數(shù)，比另一方相(R相)的個數(shù)多，因此可不出現(xiàn)相間的不平衡或減輕其不平衡。
在圖3中，逆變器裝置VTU是由變換器回路21、MPPT回路22、逆變器回路23、門控制回路24、演算放大器25、乘法器26、演算放大器27和28、帶通演波器29、轉(zhuǎn)換裝置30、變流器31和變壓器32等而組成。
變換器回路21通過高頻轉(zhuǎn)換，將太陽電池模塊PVM所輸出的30V左右的直流電壓，變換成180V左右的直流電壓。這時，通過MPPT回路22太陽電池PVM所取得的最大電力，對已知的最佳動作點進行跟蹤控制。
逆變器回路23是由橋式連接的轉(zhuǎn)換元件而組成。門控制回路24設(shè)有微處理機，將脈沖調(diào)幅的轉(zhuǎn)換控制信號供給逆變器回路23。
輸入逆變器回路23的電壓V11和輸入演算放大器25的電壓指令值Vref之差，將產(chǎn)生輸入誤差信號Sa。輸入誤差信號Sa成為乘法器26的一方的輸入信號。而乘法器26的另一方的輸入信號為輸入信號S12。信號S12是由帶通濾波器29所獲得的連結(jié)點電壓V3的基本頻率成分S11與由信號SC所給出的電壓控制信號S13在演算放大器28相加而成。通過輸入誤差信號Sa和信號S12的相乘，而產(chǎn)生表示控制目標(biāo)值的電流指令值信號Si。電流指令值信號Si和通過變流器31檢測的實際輸出電流值，以及通過信號SC所供給的電流控制信號S14，同時輸入到演算放大器27，從而產(chǎn)生電流誤差信號SΔi。這個電流誤差信號SΔi輸入到門控制回路24。
在門控制回路24中，對電流誤差信號SΔi和20KHz左右的標(biāo)準(zhǔn)三角波信號進行比較，將產(chǎn)生調(diào)整脈沖幅度的轉(zhuǎn)換信號輸出到逆變器回路23。
轉(zhuǎn)換裝置30是借助RS-485轉(zhuǎn)換器(接口)，與外部的機器進行數(shù)字系列通信，除從外部將上述電壓控制信號S13和電流控制信號S14進行輸入之外，并將有關(guān)逆變器裝置VTU的動作狀態(tài)情報向外部輸出。
這樣通過反饋控制，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定電流值，而且將與系統(tǒng)電壓同一電流相位、功率因數(shù)為1的交流電力，從逆變器回路23輸出到配電線3的R相和T相的負載。
通過上述說明便知，在連結(jié)中是由商用電力系統(tǒng)的電壓和連結(jié)點電壓V3所組成，當(dāng)連結(jié)被脫開，則商用電力系統(tǒng)的電壓即不存在，而連結(jié)點電壓V3為零。這時，由于代替商用電力系統(tǒng)后面將述的標(biāo)準(zhǔn)信號供給部61，是以商用電力系統(tǒng)和相同交流電壓為標(biāo)準(zhǔn)信號而進行供給，因此逆變器裝置VTU可進行運轉(zhuǎn)。同時，既或是連結(jié)點電壓V3為零，即例如既或是連結(jié)保護裝置4的開閉器11被開啟時，也可通過代替連結(jié)點電壓的電壓控制信號S13進行控制。電壓控制信號S13，因具有所需要的適當(dāng)?shù)念l率電壓波形，因此必須在高速下進行控制。如設(shè)有產(chǎn)生適當(dāng)?shù)念l率電壓波形的振蕩器，也可通過信號SC進行控制其振幅。此外，通過電流控制信號S14，也可控制其輸出電流的大小。
下面對配電線3a(配電線3)和AC模塊5的配線連接方法進行說明。
在圖4中，每個逆變器裝置VTU，為將逆變器接向R相和T相，其中裝有具有5個連接極R、N、T、P0和E的2個固定側(cè)接頭41a和41b。而且這些固定側(cè)接頭41a和41b，相互對應(yīng)的連接極之間都是并聯(lián)連接。
固定側(cè)接頭41a和41b，僅使用了3個連接極R、N和T，而其它2個連接極PO和E也可與別的系統(tǒng)的線路相連接。而且也可不僅是與連接極PO和E的多數(shù)極相連接。
在逆變器回路23和連接極R和T之間，設(shè)有跨接線回路42，通過改變跨接線42a的連接，可將逆變器回路23的輸出，與選擇R相或T相的任何相相連接。
從圖5可知，每個逆變器裝置VTU之間，通過連接在兩個電纜側(cè)接頭51a和51b的連接電纜50，相互順序地進行連接。即每個電纜側(cè)接頭51a和51b，設(shè)有與固定側(cè)接頭41a和41b相連接的5個連接極R、N、T、PO和E，而每個電纜側(cè)接頭51a和51b，通過插頭連接在相鄰逆變器裝置所設(shè)的每個固定側(cè)接頭41a和41b上，根據(jù)這種方法，將所有的逆變器裝置即AC模塊5被順序地相連接。
第1號逆變器裝置VTU1的固定側(cè)接頭41a，其中電纜側(cè)接頭51a與連結(jié)用電纜55相連接。連結(jié)用電纜55其中的3根電線R、N和T與配電線3相連接，另外2根電線PO和E，與連結(jié)保護裝置4和獨立運轉(zhuǎn)控制裝置6的轉(zhuǎn)換回路相接。
這樣，每個AC模塊5的輸出分別與配電線3的R相或T相相接，而每個AC模塊5的轉(zhuǎn)換器30的信號SC，借助電線或連接極PO和E與連結(jié)保護裝置4和獨立運轉(zhuǎn)控制裝置6相接。
如圖6(A)所示，多個(本實施例為24個)的AC模塊5以矩陣狀進行排列，每個AC模塊5如圖虛線所示，將相鄰AC模塊5之間通過連接電纜50分別順序相接。每個AC模塊5通過跨接線42a分別進行選擇相接，而使接在R相的AC模塊5和接在T相的AC模塊5則形成曲折狀排列。
圖6(A)所示的曲折狀排列情況，盡管當(dāng)太陽光被建筑物等所遮蔽，但由于R相和T相所接受的光線幾乎平均，因此在R相和T相之間不會產(chǎn)生大的平平衡。
這樣，由于采用了通過與R相和T相無關(guān)的共同連接的電纜50，而將相鄰AC模塊5之間進行順序連接的共同接頭方式，因此，使接在配電線3上的AC模塊5的配線工程，也就變得極為容易，且工程時間短，不擔(dān)心錯誤配線。同時，通過改變每個AC模塊5的跨接線42a的連接，也可很容易地改變R相和T相中的任何相，因此，可在不改變AC模塊5的實際位置上進行設(shè)定任意的排列。
圖6(B)所示，是將上面的AC模塊5作為R相用，而將下面的AC模塊5作為T相用。在這樣進行排列的情況下，R相用和T相用分別被固結(jié)，因此使管理上容易，但是也使R相用和T相用中的任何相光線偏倚的可能性增大，從而在R相和T相之間產(chǎn)生不平衡。
此外，不論任何AC模塊5發(fā)生故障，或產(chǎn)生負載不平衡時，在增減AC模塊5個數(shù)的情況下，通過改變?nèi)魏蜛C模塊5的跨接線42a的連接，即可取得整體的平衡。
通過圖6(A)和圖6(B)可進一步得知，整體AC模塊5的連接，通過連接電纜50中的3根電線，可進行最短距離的順序相接，既可縮短所需的電線長度，又可降低成本提高可靠性，實現(xiàn)方便維修。實際為了實現(xiàn)例如圖6(A)的排列，當(dāng)R相用和T相用的每個模塊5分別與另一個相接時，R相用和T相用的每2根共4根電線，由于通過了全面的周圍連接，因此所需電線也增長，誤配線的可能幾率也相應(yīng)增大，從而造成維修困難。
下面對配電線3和AC模塊配線連接方法的其它實施例進行說明。
在圖7所示的逆變器裝置VTUA1中，設(shè)有3個為1組的2組連接極R1、R2、N1、N2、T1和T2的端鈕板43。端鈕板43的連接極R1和R2、N1和N2、T1和T2，分別相互進行并聯(lián)相接。
各逆變器裝置VTUA的相互之間，通過與各端鈕板43相接的連接電纜52，相互進行順序連接。第1號逆變器裝置TVUA1，通過與端鈕板43連接極R1、N1和T1相接的連結(jié)電纜56，與配電線3a相接。
在逆變器回路的輸出U和連接極R、T之間，設(shè)有轉(zhuǎn)換開關(guān)44，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)44的轉(zhuǎn)換，可將逆變器回路的輸出與R相和T相任何相進行選擇相接。
在本實施例中設(shè)有一個具有6個連接極的端鈕板43，當(dāng)然也設(shè)有2個具有3個連接極的端鈕板。同時如只設(shè)有1個具有3個連接極的端鈕板，也可將2根線分別與各連接極相接。此外在端鈕板上也可設(shè)與其它電線PO和E相接的連接極。
在圖8所示的逆變器裝置VTUB1中，設(shè)有具有3個連接極R、N和T的固定側(cè)接頭45。在各逆變器VTUB的相之間，通過在電纜側(cè)接頭54設(shè)有兩端連接的電纜53，以順序相互進行連接。即這種情況下，實際是在1個電纜側(cè)接頭54的各個連接極，由2根連接電纜53的2根線進行分別連接。而第1號逆變器裝置VTUB1，是通過與電纜側(cè)接頭54相接的連結(jié)電纜57，接在配電線3a上。
本實施例中是在固定側(cè)接頭54設(shè)有3個連接極，但也可為連接其它電線P0和E而增加連接極的個數(shù)。
獨立運轉(zhuǎn)控制裝置6，當(dāng)開啟連結(jié)保護裝置4的開閉器11使連結(jié)被脫開時，則商用電力系統(tǒng)處于獨立狀態(tài)，使AC模塊5進行運轉(zhuǎn)，利用其輸出作為非常用電源。獨立運轉(zhuǎn)控制裝置6，是由標(biāo)準(zhǔn)信號供給部61、充電器62、非常用逆變器63、綜合控制部64、電池65、轉(zhuǎn)換開關(guān)66和插孔67所組成。
標(biāo)準(zhǔn)信號供給部61，當(dāng)其連結(jié)被脫開時，為了對AC模塊5供給連結(jié)點電壓V3的基本頻率成份S11，需供給配電線3a和商用電力系統(tǒng)相同的電壓及頻率。因此，標(biāo)準(zhǔn)信號供給部61，也可只輸出和連結(jié)點電壓V3相同的波形，而不需要供給電力，但是由于對配電線3a及其雜散電容進行充電的電力，例如也希望能輸出數(shù)十～數(shù)百mW左右的電力。
充電器62是對AC模塊5進行整流，變換成直流后對電池65進行充電。充電器62的輸入電流、輸入電壓、輸出電流和輸出電壓的各值，通過未附圖的檢測裝置進行檢測，而輸入到綜合控制部64。充電器62只是在連結(jié)被脫開時進行動作，在內(nèi)部設(shè)有與配電線3a之間進行開閉的電磁開閉器。當(dāng)然不放電磁開閉器，也可通過電子控制其動作。充電器62的輸出電流，由于取決于其輸入電流，即AC模塊5的輸出電流，因此，就是不通過充電器62對電池65進行過充電，對應(yīng)電池65的狀態(tài)，也可通過綜合控制部64對AC模塊5的輸出電流進行控制。此外，附加在充電器62上的電壓如不超過輸入的允許電壓范圍，AC模塊5的輸出電流和輸出電壓，可通過綜合控制部64進行控制。
非常用逆變器63，將電池65所儲存的直流電力變換為單相AC100V的商用電力，然后供給對應(yīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)66相連接的插孔67。插孔67，平時雖然接受通過配電線3來自商用電力系統(tǒng)的電力供給，但是當(dāng)由于停電等而連結(jié)被脫開時，則轉(zhuǎn)換開關(guān)66被轉(zhuǎn)換，而接受來自非常用逆變器63的電力供給。非常用逆變器63是屬于耐沖擊型，在瞬間可輸出額定電流10倍左右的沖擊電流。因此，對電動機等起動電流大的感應(yīng)負載也可進行運轉(zhuǎn)，可以將冷藏車、洗衣機和空調(diào)等直接與插孔67相接。
綜合控制部64，當(dāng)開啟開閉器11商用電力系統(tǒng)和AC模塊5之間的連結(jié)被脫開時，AC模塊5處于獨立狀態(tài)進行動作，對獨立運轉(zhuǎn)控制裝置6的整體進行控制。綜合控制裝置64，當(dāng)電池65的充電電流處于適中狀態(tài)，則輸出以電流控制信號S14為準(zhǔn)的指令信號SC，這個指令信號是為了控制各AC模塊5的輸出電流。指令信號SC籍助RS-485的接口，使各AC模塊5例如按每1秒輸出。而各AC模塊5根據(jù)指令信號SC產(chǎn)生電流控制信號S14。
這樣，對AC模塊5的輸出電流進行控制的指令信號SC，由于可通過秒指令進行緩速輸出，因此可通過系列通信而進行充分地控制。
通過上述說明可知，獨立運轉(zhuǎn)控制裝置6，當(dāng)由于商用電力系統(tǒng)停電等原因而使其連結(jié)被脫開時，是利用AC模塊5的發(fā)電電力作為非常用電源。僅靠太陽光發(fā)電作為電源裝置由于不穩(wěn)定，因此通過對電池65進行充電，然后將電池65所儲存的電力變換成商用電力而供給負載。利用這種手段，由太陽電池模塊PVM所形成的發(fā)電電力，能穩(wěn)定地供給負載，實現(xiàn)對太陽光有效的利用。此外，將連接在配電線3或3a上的電氣產(chǎn)品，例如將家用計算機與連結(jié)被脫開的同時，隨之通過轉(zhuǎn)換到與配電線3b相接，因此可使系統(tǒng)連接電源裝置1作為計算機無停電電源進行動作。而且象這樣的復(fù)雜控制，由于是通過獨立運轉(zhuǎn)控制裝置6進行的，從而也可簡單地實現(xiàn)各AC模塊5的回路構(gòu)成。
這里省略了附圖，但在綜合控制部64中，實際是設(shè)有當(dāng)連結(jié)被脫開時，對獨立運轉(zhuǎn)控制裝置6的獨立運轉(zhuǎn)控制采用自動起動或手動起動的轉(zhuǎn)換式轉(zhuǎn)換開關(guān)、當(dāng)設(shè)置手動式時采用手動起動的開關(guān)和其它開關(guān)以及各種指示燈等。
下面，通過流程圖對獨立運轉(zhuǎn)控制裝置6進行說明。
從圖9可知，當(dāng)獨立運轉(zhuǎn)被起動，則開閉器11處于開啟狀態(tài)，當(dāng)線路電壓為零時，(#11-13為是)，則使標(biāo)準(zhǔn)信號供給部61動作，將標(biāo)準(zhǔn)信號供給配電線3a(#14)，使AC模塊5開始運轉(zhuǎn)(#15)，從而進行獨立運轉(zhuǎn)控制的處理(#16)。
其中獨立運轉(zhuǎn)被起動，狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)通過自動方式進行檢測，或當(dāng)在手動狀態(tài)下通過接通手動起動開關(guān)進行檢測。當(dāng)開閉器11處于開啟狀態(tài)，可通過開閉器11的開閉狀態(tài)信號SK進行檢測。當(dāng)線路電壓為零時，例如其連結(jié)點電壓V3通過零進行檢測。
在圖10中，獨立運轉(zhuǎn)控制著先判斷有無停止指令(#21)。當(dāng)手動起動開關(guān)處于開斷或按下停止開關(guān)時(#21為是)，則停止充電器62、AC模塊5和非常用逆變器63的輸出，對標(biāo)準(zhǔn)信號供給部61的動作進行停止等的停止處理(#31)。
判斷AC模塊5的輸出電流指令I(lǐng)1是否需要更新(#22)。在電池65處于充電或放電狀態(tài)下，例如電池65的端鈕電壓是在適中的周期(例如每數(shù)分鐘)下被進行監(jiān)視，則就以對應(yīng)這種狀態(tài)的輸出電流指令I(lǐng)1的更新作為指令。
當(dāng)進行更新時(#22為是)，則對輸出電流指令I(lǐng)1的值進行更新(#23)，將其修正系數(shù)a設(shè)定為1.0(#24)。在電流指令入口輸出電流指令I(lǐng)p(＝a×I1)(#25)。在電流指令I(lǐng)p的基礎(chǔ)上產(chǎn)生信號SC，對AC模塊5進行輸出。在AC模塊5中，根據(jù)信號SC再產(chǎn)生電流控制信號S14。
對AC模塊5的輸出電流I0進行測量(#26)，并對輸出電流I0和輸出電流指令I(lǐng)1進行比較(#27)。當(dāng)輸出電流I0的一方小時(#27為否)，則反復(fù)進行階段#21以后的處理。當(dāng)輸出電流I0的一方大時(#27為是)，則為減小其修正系數(shù)a，將取其修正系數(shù)a比1小的系數(shù)d的乘積值作為新的修正系數(shù)a(#28)。系數(shù)d使用固定值，或是利用從預(yù)先設(shè)定換算表讀出的理想值。這個換算表包含例如對應(yīng)電池65各種電壓值的系數(shù)d。修正系數(shù)a在不小于最低的范圍反復(fù)進行上述處理(#29)。
當(dāng)修正系數(shù)a比最低值小時(#29為是)，而不能判斷輸出電流I0進行調(diào)整的情況，則就進行異常處理(#30)。異常處理需停止充電器62，AC模饋櫚和非常用逆變器63的輸出，停止標(biāo)準(zhǔn)信號供給部61，點亮異常指示燈。
這樣，隨著電池65的繼續(xù)充電而充電，電流逐漸減小，而AC模塊5的輸出電流，也隨電池65的端鈕電壓而被進行調(diào)整。
根據(jù)上述實施狀態(tài)，即使部分太陽電池模塊PVM出現(xiàn)了故障，可使有故障的AC模塊5停止運轉(zhuǎn)，并通過跨接線回路42促使R相和T相之間的平衡，因此無故障的太陽電池模塊PVM仍可繼續(xù)進行運轉(zhuǎn)。由于各太陽電池模塊PVM之間是相互進行獨立動作，因此各太陽電池模塊PVM的發(fā)電狀況雖相互有所不同，也可使各太陽電池模塊PVM輸出最大電力，并可獲得整體的高變換效率。
此外，當(dāng)商用電力系統(tǒng)和AC模塊5的連結(jié)被脫開時，AC模塊5可獨立進行運轉(zhuǎn)，太陽電池模塊PVM的發(fā)電電力仍可有效利用。這種情況下，可通過AC模塊5的輸出對電池65進行充電，通過電池65驅(qū)動非常用逆變器63，供給商用電力，因此所供給的這個電力很穩(wěn)定，可將AC模塊5和獨立運轉(zhuǎn)控制裝置6，用作家用電器的非常用電源。
在上述實施狀態(tài)中，通過RS-485接口對連結(jié)保護裝置、AC模塊5和獨立運轉(zhuǎn)控制裝置6之間進行連接，雖在雙向都通過信號SC的授受連接，但也可利用RS-485以外的接口，例如也可使用RS-422和RS-232C等進行連接，當(dāng)然也可使用模擬信號。在跨接線回路42中也可設(shè)轉(zhuǎn)換開關(guān)。當(dāng)商用電力系統(tǒng)和AC模塊5之間在平時進行連結(jié)時，為從商用電力系統(tǒng)獲得小的電力，也可對電池65進行細流充電。當(dāng)商用電力系統(tǒng)和AC模塊5之間的連結(jié)被脫開時，也可通過獨立運轉(zhuǎn)控制裝置6對獨立運轉(zhuǎn)進行自動控制或設(shè)置開關(guān)等用手動啟動獨立運轉(zhuǎn)控制。在手動情況下，為表示其連結(jié)已被脫開，也可設(shè)有指示燈和警報發(fā)生器等。
在上述實施狀態(tài)中，對所提出的太陽電池模塊PVM的輸出電壓、逆變器裝置VTU的結(jié)構(gòu)、AC模塊5的整體個數(shù)、連結(jié)保護裝置4的結(jié)構(gòu)、獨立運轉(zhuǎn)控制裝置6的結(jié)構(gòu)、這些裝置之間的通信方法、系統(tǒng)連結(jié)電源裝置1的整體結(jié)構(gòu)、動作內(nèi)容和動作順序等，均可根據(jù)本發(fā)明的目的而進行適當(dāng)?shù)淖兏?br> 權(quán)利要求
1.本系統(tǒng)連結(jié)電源裝置的特征，是設(shè)有由太陽電池模塊(PVM)和輸出單相交流的逆變器裝置(VTU)組成的至少1個AC模塊(5)，將上述AC模塊(5)與由2根電壓線和1根中性線組成的R相和T相的單相3線制配電線(3a)相接，而且當(dāng)上述AC模塊(5)和商用電力系統(tǒng)之間的連結(jié)被脫開時，并設(shè)有使上述AC模塊(5)進行獨立運轉(zhuǎn)的獨立運轉(zhuǎn)控制裝置(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的系統(tǒng)連結(jié)電源裝置，上述AC模塊(5)分別與上述R相和T相進行連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的系統(tǒng)連結(jié)電源裝置，上述多個AC模塊(5)分別與上述R相和T相進行連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所記載的系統(tǒng)連結(jié)電源裝置，在上述R相和上述T相所連接的全部上述AC模塊(5)的輸出方法相互一致，而且與上述R相所連接的AC模塊(5a，5c)的個數(shù)，與上述T相所連接的AC模塊(5b，5d)的個數(shù)也是相同的。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所記載的系統(tǒng)連結(jié)電源裝置，上述各AC模塊(5)，為了將上述逆變器裝置(VTU)的輸出與上述R相或上述T相進行連接，至少設(shè)有3個連接極(R、N、T)，上述多個AC模塊(5)之間，通過連接的連接電纜(50)、(52)和(53)，與上述連接極相互進行順序連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所記載的系統(tǒng)連結(jié)電源裝置，至少3個連接極(R、N、T)的組設(shè)有2組，這2組的連接極相互進行并聯(lián)相接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或權(quán)利要求6所記載的系統(tǒng)連結(jié)電源裝置，上述各AC模塊(5)，設(shè)有具有上述連接極的固定側(cè)接頭(41a)、(41b)和(45)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或權(quán)利要求6所記載的系統(tǒng)連結(jié)電源裝置，上述各AC模塊(5)設(shè)有上述連接極的端鈕極(43)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或權(quán)利要求6所記載的系統(tǒng)連結(jié)電源裝置，上述各AC模塊(5)設(shè)有通過上述逆變裝置(VTU)的輸出和上述連接極之間進行的轉(zhuǎn)換開關(guān)，有選擇地與上述R相或上述T相中的任何相進行連接的轉(zhuǎn)換開關(guān)(42)和(44)。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所記載的系統(tǒng)連結(jié)電源裝置，上述各AC模塊(5)，為了將上述逆變裝置(VTU)的輸出，與上述R相或上述T相進行連接，至少設(shè)有具有3個連接極的2個固定側(cè)接頭(41a)和(41b)，而且這2個固定側(cè)接頭相互對應(yīng)的連接極之間進行并聯(lián)相接，上述各AC模塊(5)之間，通過適于上述固定側(cè)接頭(41a)和(41b)的設(shè)有電纜側(cè)接頭(51a)和(51b)的連接電纜(50)，依順序與兩端進行連接，其中任何一個上述AC模塊(5)至少在一端通過設(shè)有電纜接頭(51a)的連結(jié)相連電纜(55)，與上述配電線(3a)相接。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的系統(tǒng)連結(jié)電源裝置，在上述獨立運轉(zhuǎn)控制裝置(6)中，設(shè)有當(dāng)上述連結(jié)被脫開時，供給上述配電線的上述商用電力系統(tǒng)和相同電壓及頻率信號的標(biāo)準(zhǔn)信號供給部(61)，以及對上述AC模塊，供給為控制其分別輸出的輸出電壓和輸出電流指令信號的綜合控制部(64)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的系統(tǒng)連結(jié)電源裝置，在上述獨立運轉(zhuǎn)控制裝置(6)中，設(shè)有當(dāng)上述連結(jié)被脫開時，對上述配電線進行供給的上述商用電力系統(tǒng)和相同電壓及頻率信號的標(biāo)準(zhǔn)信號供給部(61)，二次電池(65)，至少當(dāng)上述連結(jié)被脫開時，對上述二次電池進行充電并與上述配電線相接的充電器(62)，以及當(dāng)上述連結(jié)被脫開時，對上述AC模塊供給為控制其分別輸出的輸出電流指令信號的綜合控制部(64)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所記載的系統(tǒng)連結(jié)電源裝置，上述綜合控制部(64)是由對上述充電器輸入的輸入電流和輸入電壓進行檢測，輸出為控制上述輸入電壓不超過規(guī)定值的上述指令信號而組成。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所記載的系統(tǒng)連結(jié)電源裝置，上述綜合控制部(64)是由對上述二次電池的充電電流進行檢測，輸出為控制上述充電電流不超過正當(dāng)值的上述指令信號而組成。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至權(quán)利要求14中任何所記載的系統(tǒng)連結(jié)電源裝置，設(shè)有上述以二次電池作為輸入電源的第2逆變器(63)。
16.系統(tǒng)連結(jié)電源裝置的特征，是將由太陽電池模塊(PVM)和輸出單相交流的逆變裝置(VTU)所組成的AC模塊(5)，與由2根電壓線和1根中性線所組成的R相和T相的單相3線制配電線(3a)，共同連接成一個系統(tǒng)連結(jié)電源裝置。上述R相和上述T相，分別與上述多個AC模塊(5a)、(5c)、(5b)和(5d)相連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所記載的系統(tǒng)連結(jié)電源裝置，上述各AC模塊(5)，為了將上述逆變器裝置(VTU)的輸出與上述R相或上述T相進行連接，至少設(shè)有3個連接極(R、N、T)。上述多個AC模塊(5)之間，通過上述連接的連接電纜(50)、(52)和(53)，與上述連接極按順序相互進行連接。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所記載的系統(tǒng)連結(jié)電源裝置，在上述各AC模塊(5)中，設(shè)有通過上述逆變裝置(VTU)的輸出和上述連接極之間相連接的轉(zhuǎn)換，對上述R相或上述T中的任何相進行有選擇相連接的轉(zhuǎn)換手段(42)和(44)。
19.系統(tǒng)連結(jié)電源裝置的AC模塊的特征，是由太陽電池模塊(PVM)和逆變裝置(VTU)的結(jié)構(gòu)，與由2根電壓線和1根中性線構(gòu)成的R相和T相的單相3線制配電線(3a)相連接而成的系統(tǒng)連結(jié)電源裝置AC模塊(5)，為了將上述逆變裝置(VTU)的輸出與上述R相或上述T相進行連接，至少設(shè)有具有3個連接極(R、N、T)的2個固定側(cè)接頭(41a)和(41b)，而且對應(yīng)這2個固定側(cè)接頭的連接極進行并聯(lián)相接，設(shè)有通過上述逆變裝置(VTU)的輸出和上述連接極之間的連接轉(zhuǎn)換，而對上述R相或上述T相中的任何相進行選擇連接的轉(zhuǎn)換手段(42)和(44)。
20.系統(tǒng)連結(jié)電源裝置的獨立運轉(zhuǎn)控制裝置特征，設(shè)有在使太陽電池所輸出的直流電力變換為交流電力的逆變裝置和商用電力系統(tǒng)相連接的系統(tǒng)連結(jié)電源裝置中，當(dāng)其連結(jié)被脫開時而為使上述逆變裝置獨立進行運轉(zhuǎn)所使用的獨立運轉(zhuǎn)控制裝置(6)，設(shè)有當(dāng)上述連結(jié)被脫開時，對上述逆變裝置進行供給上述商用電力系統(tǒng)和相同電壓、頻率信號的標(biāo)準(zhǔn)信號供給部(61)，設(shè)有對上述逆變裝置為控制其輸出電壓和輸出電流指令信號的供給控制部(64)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所記載的系統(tǒng)連結(jié)電源裝置的獨立運轉(zhuǎn)控制裝置，在上述獨立運轉(zhuǎn)控制裝置(6)中，設(shè)有當(dāng)連結(jié)被脫開時，對上述逆變裝置供給上述商用電力系統(tǒng)和相同電壓、頻率信號的標(biāo)準(zhǔn)信號供給部(61)，二次電池(65)，至少當(dāng)上述連結(jié)被脫開時，對上述二次電池進行充電的連接充電器(62)，以及當(dāng)上述連結(jié)被脫開時，對上述逆變裝置進行供給為控制輸出電流指令信號的綜合控制部(64)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所記載的系統(tǒng)連結(jié)電源裝置的獨立運轉(zhuǎn)控制裝置，上述綜合控制部(64)是由對上述充電器輸入的輸入電流和輸入電壓進行檢測，輸出為控制上述輸入電壓不超過規(guī)定值的上述指令信號而組成。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所記載的系統(tǒng)連結(jié)電源裝置的獨立運轉(zhuǎn)控制裝置，上述綜合控制部(64)是由對上述二次電池的充電電流進行檢測，輸出為控制上述充電電流不超過正當(dāng)值的指定信號而組成。
24.根據(jù)權(quán)利要求21至權(quán)利要求23中的任何項所記載的系統(tǒng)連結(jié)電源裝置的獨立運轉(zhuǎn)控制裝置，設(shè)有以上述二次電池作為輸入電源的第2逆變器(63)。
全文摘要
本裝置設(shè)有由太陽電池模塊和輸出單相交流的逆變裝置所組成多數(shù)AC模塊。多數(shù)的AC模塊在單相3線前配電線的R相和T相上,相互以每相同的個數(shù)進行連接。在各AC模塊中設(shè)有3個連接極,多數(shù)的AC模塊之間通過連接的連接電纜,依順序進行相互連接。在AC模塊中為了將其輸出簡單地進行轉(zhuǎn)換到R相和T相上,并設(shè)有轉(zhuǎn)換手段。同時,當(dāng)AC模塊和商用電力系統(tǒng)之間的連結(jié)被脫開時,為使AC模塊進行獨立的運轉(zhuǎn),而備有獨立運轉(zhuǎn)控制裝置。
文檔編號H02J3/38GK1170262SQ9711183
公開日1998年1月14日 申請日期1997年6月24日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月24日
發(fā)明者石田健雄, 萩原龍藏, 上妻信一, 岸均 申請人:三洋電機株式會社