CN103683997A

CN103683997A - 电力转换装置

Info

Publication number: CN103683997A
Application number: CN201310302687.XA
Authority: CN
Inventors: 久保山宗; 石井佐田夫
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2013-07-17
Publication date: 2014-03-26
Also published as: JP2014064415A; JP5472415B2

Abstract

本发明提供电力转换装置，能够检测出配置在电力转换部与独立运转用端子之间的开闭器的异常。实施方式的电力转换装置具备第1开闭器、第2开闭器、电压检测部和控制部。第1开闭器连接在互连运转用端子与电力转换部之间。第2开闭器连接在独立运转用端子与电力转换部之间。控制部在向第1开闭器与第2开闭器分别输出使它们成为开状态的控制信号而且使电力转换部输出预定电压的控制状态下，根据由电压检测部检测出的独立运转用端子的电压判定第2开闭器的异常。

Description

电力转换装置

技术领域

公开的实施方式涉及电力转换装置。

背景技术

近年来，已开发出使从太阳光等获得的能量进行系统互连或者独立运转的系统。为了在一般家庭等中利用由太阳能电池等发出的直流电力，需要将发出的直流电力转换为与电力系统大致相同电压的交流电力。因此，在上述系统中采用称为具有电力转换部的功率调节器的电力转换装置。

作为这种电力转换装置，公知有如下这样的装置：除了具有与电力系统互连并从互连运转用端子向负载供电的互连运转模式之外，还具有在电力系统停电时等的情况下从独立运转用端子向负载供电的独立运转模式。

例如，专利文献1所述的电力转换装置在电力转换部与互连运转用端子之间以及电力转换部与独立运转用端子之间分别设置有开闭器，通过控制这些开闭器，可选择性地执行互连运转模式和独立运转模式。

专利文献1：日本特开2011-135767号公报

但是，在现有的电力转换装置中，当配置在电力转换部与独立运转用端子之间的开闭器发生异常时，在互连运转模式中有可能对与独立运转用端子连接的电气设备带来恶劣影响。

发明内容

实施方式的一个形式是鉴于上述内容而完成的，其目的是提供能够检测配置在电力转换部与独立运转用端子之间的开闭器的异常的电力转换装置。

本发明的第1方面的电力转换装置的特征在于，该电力转换装置具备：电力转换部，其将由外部装置提供的电力转换为预定的电力；第1开闭器，其连接在与电力系统连接的互连运转用端子和所述电力转换部之间；第2开闭器，其连接在与负载连接的独立运转用端子和所述电力转换部之间；电压检测部，其检测所述独立运转用端子的电压；以及控制部，其控制所述电力转换部、所述第1开闭器以及所述第2开闭器，所述控制部执行异常判定处理，该异常判定处理是在向所述第1开闭器和所述第2开闭器分别输出使它们成为开状态的控制信号、而且使所述电力转换部输出预定电压的控制状态下，根据由所述电压检测部检测出的所述独立运转用端子的电压来判定所述第2开闭器的异常。

本发明的第2方面的电力转换装置的特征在于，所述控制部在执行互连运转处理之前，执行所述异常判定处理，当在该异常判定处理中检测出所述第2开闭器的异常时，不向所述互连运转处理转移，其中，所述互连运转处理是向所述第1开闭器输出使其成为闭状态的控制信号而向与所述电力系统连接的负载输出由所述电力转换部转换后的电力的处理。

本发明的第3方面的电力转换装置的特征在于，所述控制部在执行独立运转处理之后、向所述互连运转处理转移之前，执行所述异常判定处理，其中，所述独立运转处理是向所述第2开闭器输出使其成为闭状态的控制信号而向所述独立运转用端子输出由所述电力转换部转换后的电力的处理。

本发明的第4方面的电力转换装置的特征在于，所述控制部将在所述异常判定处理中从所述电力转换部输出的电压设为在所述独立运转处理中从所述电力转换部输出的电压以下的电压值。

实施方式的一形式的电力转换装置具备电力转换部、第1开闭器、第2开闭器、电压检测部和控制部。上述电力转换部将由外部装置提供的电力向预定电力进行转换。上述第1开闭器连接在与电力系统连接的互连运转用端子和上述电力转换部之间。上述第2开闭器连接在与负载连接的独立运转用端子和上述电力转换部之间。上述电压检测部检测上述独立运转用端子的电压。上述控制部控制上述电力转换部、上述第1开闭器以及上述第2开闭器。上述控制部在对上述第1开闭器和上述第2开闭器分别输出使它们成为开状态的控制信号而且从上述电力转换部输出预定电压的控制状态下，根据由上述电压检测部检测出的上述独立运转用端子的电压，来执行判定上述第2开闭器的异常的异常判定处理。

根据实施方式的一个形式，可提供能够检测配置在电力转换部与独立运转用端子之间的开闭器的异常的电力转换装置。

附图说明

图1是示出实施方式的电力转换装置的结构的一例的图。

图2是示出各个模式中的第1开闭器以及第2开闭器的状态和电力转换部的输出电压的关系的图。

图3是示出电力转换装置的控制部进行的处理的一例的流程图。

图4是示出控制信号以及电力转换部的输出的转变例的图。

标号说明

1电力转换装置；2太阳能电池（外部装置）；3电力系统；11互连运转用端子；12独立运转用端子；13电力转换部；14滤波器；15第1开闭器；16第2开闭器；17独立侧电压检测部；18系统侧电压检测部；19控制部。

具体实施方式

以下，参照附图来详细说明本申请公开的电力转换装置的实施方式。此外，本发明不被以下所示的实施方式限定。

图1是示出本实施方式的电力转换装置的结构的一例的图。图1所示的电力转换装置1将由太阳能电池2发出的直流电力转换为交流电力，并将已转换的交流电力提供给与电力系统3连接的负载（以下，记为系统侧负载）。系统侧负载例如是电气设备等。该电力转换装置1除了互连运转处理之外，还执行独立运转处理。

如图1所示，本实施方式的电力转换装置1具备互连运转用端子11、独立运转用端子12、电力转换部13、滤波器14、第1开闭器15、第2开闭器16、独立侧电压检测部17、系统侧电压检测部18和控制部19。

互连运转用端子11是在后述的互连运转模式下输出来自电力转换部13的电力的端子。该互连运转用端子11是用于与电力系统3的R相、S相以及中性线O连接的端子。

另外，独立运转用端子12是用于在后述的独立运转模式下输出来自电力转换部13的电力的端子。该独立运转用端子12与电气设备等负载（以下，记为独立侧负载）连接。此外，互连运转用端子11以及独立运转用端子12是电源插座等布线用插入连接器，但只要是能够与电力系统3或独立侧负载连接的结构即可，不限于布线用插入连接器。

电力转换部13是根据控制部19将由太阳能电池2发出的直流电力转换为交流电力并输出已转换的交流电力的逆变器电路。该电力转换部13例如在使从太阳能电池2输出的直流电压升压之后，将升压后的直流电压转换为交流电压，由此向r线以及s线之间输出交流电力。此外，o线是中性线。

当向电力转换部13供电的外部装置不是太阳能电池而是发电机时，电力转换部13例如可采用具有转换电路和逆变器电路的结构。在此情况下，由发电机供给的交流电力被转换电路转换为直流电力，所转换的直流电力被逆变器电路转换为交流电力。

滤波器14去除向电力系统3输出的交流电力的高频噪声。该滤波器14例如由常模滤波器构成，该常模滤波器由电容器和电抗器构成。另外，滤波器14也可以是包含常模滤波器以及共模滤波器的结构。

第1开闭器15连接在互连运转用端子11与电力转换部13之间。在第1开闭器15是闭状态的情况下，来自电力转换部13的电力经由互连运转用端子11输出到系统侧负载。另一方面，在第1开闭器15是开状态的情况下，来自电力转换部13的电力不从互连运转用端子11输出。

第2开闭器16连接在独立运转用端子12与电力转换部13之间。在第2开闭器16是闭状态的情况下，来自电力转换部13的电力经由独立运转用端子12被输出到独立侧负载。另一方面，在第2开闭器16是开状态的情况下，来自电力转换部13的电力不从独立运转用端子12输出。

独立侧电压检测部17检测独立运转用端子12的电压。具体地说，独立侧电压检测部17分别检测第2开闭器16与独立运转用端子12之间的r线以及s线的电压。

系统侧电压检测部18检测互连运转用端子11的电压。具体地说，系统侧电压检测部18分别检测第1开闭器15与互连运转用端子11之间的r线以及s线的电压。

控制部19控制电力转换部13、第1开闭器15以及第2开闭器16，执行互连运转模式、独立运转模式以及异常判定模式。图2是示出各个模式中的第1开闭器15以及第2开闭器16的状态和电力转换部13的输出电压的关系的图。

互连运转模式是执行向与电力系统3连接的系统侧负载供电的互连运转处理的动作模式。如图2所示，控制部19向第1开闭器15输出使其成为闭状态的高电平的控制信号S1，而且向第2开闭器16输出使其成为开状态的低电平的控制信号S2，使电力转换部13输出与电力系统3的电压大致相同的电压（以下，记为互连运转用电压V1）。由此，从互连运转用端子11向系统侧负载提供交流电力。

另外，控制部19通过向电力转换部13输出与互连运转用电压V1相应的控制信号S3，使电力转换部13输出互连运转用电压V1。此外，互连运转用电压V1是50Hz或60Hz的200V电压，但不限于该电压。

独立运转模式是执行向与独立运转用端子12连接的独立侧负载供电的独立运转处理的动作模式。如图2所示，控制部19向第1开闭器15输出使其成为开状态的低电平的控制信号S1，而且向第2开闭器16输出使其成为闭状态的高电平的控制信号S2，使电力转换部13输出预定的电压（以下，记为独立运转用电压V2），由此向独立侧负载提供交流电力。

另外，控制部19通过向电力转换部13输出与独立运转用电压V2相应的控制信号S3，使电力转换部13输出独立运转用电压V2。此外，独立运转用电压V2是50Hz或60Hz的100V电压，但不限于该电压。

异常判定模式是执行检测第2开闭器16的异常的异常检测处理的动作模式。如图2所示，控制部19向第1开闭器15以及第2开闭器16分别输出使它们都成为开状态的低电平的控制信号S1、S2，而且使电力转换部13输出测试用电压V3，根据此时的独立侧电压检测部17的检测结果来检测第2开闭器16的异常。

作为第2开闭器16的异常，存在第2开闭器16的内部端子间的熔敷。当发生内部端子间的熔敷时，第2开闭器16维持为闭状态，所以电力转换部13的输出电压经由第2开闭器16被输出到独立运转用端子12。因此，当独立侧负载与独立运转用端子12连接时，电力转换部13的输出电压被施加给该独立侧负载。

在互连运转模式中，因为从电力转换部13输出比独立运转用电压V2高的互连运转用电压V1，所以当第2开闭器16的内部端子间存在熔敷而第2开闭器16不向开状态转移时，互连运转用电压V1被施加给独立侧负载。例如，当独立侧负载的额定电压是120V时，200V的互连运转用电压V1被施加给独立侧负载，成为独立侧负载的故障原因。

这样，当第2开闭器16的内部端子间发生熔敷时，在异常判定模式中，第2开闭器16不向开状态转移，所以当从电力转换部13输出了测试用电压V3时，在独立运转用端子12上出现测试用电压V3。该测试用电压V3由独立侧电压检测部17检测。控制部19根据独立侧电压检测部17的检测结果，判定为第2开闭器16存在异常。

另一方面，当第2开闭器16没有异常而在异常判定模式中第2开闭器16向开状态转移时，在独立运转用端子12上不出现测试用电压V3，所以控制部19根据独立侧电压检测部17的检测结果，判定为第2开闭器16没有异常。

在异常判定模式中，从电力转换部13输出的测试用电压V3只要是独立侧电压检测部17能够检测出r线与s线的电压的期间以上即可，例如，只要从电力转换部13输出10ms左右至1秒左右即可。这样，通过将测试用电压V3的输出时间设为较短的时间，能够降低对异常判定模式时的与独立运转用端子12连接的电气设备的影响。

这里，说明由控制部19执行的处理的一例。图3是示出电力转换装置1的控制部19进行的处理的一例的流程图。此外，当不进行暂时切断已接通（ON）的运转开关（OFF）并再次接通（ON）的动作时，有时无法执行向独立运转模式的转移或向互连运转模式的转移，以下，省略此部分的说明。

首先，电力转换装置1的控制部19判定是否已接通（ON）电力转换装置1的未图示的运转开关（步骤S10）。在接通运转开关之前反复进行该步骤S10的处理。当判定为已接通运转开关时（步骤S10：是），控制部19判定电力系统3是否已停电（步骤S11）。控制部19在由系统侧电压检测部18检测出的互连运转用端子11的电压小于预定值时，判定为电力系统3已停电。

当判定为电力系统3已停电时（步骤S11：是），控制部19向独立运转模式转移，开始独立运转处理（步骤S12）。在该独立运转处理中，向第1开闭器15输出使其成为开状态的控制信号S1，向第2开闭器16输出使其成为闭状态的控制信号S2，从电力转换部13向独立运转用端子12输出独立运转用电压V2。

另一方面，当判定为电力系统3没有停电时（步骤S11：否），控制部19向异常判定模式转移，开始异常判定处理（步骤S13）。在该异常判定处理中，向第1开闭器15以及第2开闭器16分别输出使它们成为开状态的控制信号S1、S2，从电力转换部13输出测试用电压V3。

控制部19在从电力转换部13输出测试用电压V3的状态下，根据由独立侧电压检测部17检测出的独立运转用端子12的电压值，判定第2开闭器16是否存在异常。具体地说，控制部19在独立运转用端子12的电压不是零的情况下，判定为存在由于内部端子间的熔敷而产生的第2开闭器16的异常。另一方面，在独立运转用端子12的电压是零的情况下，判定为没有第2开闭器16的异常。

当在异常判定处理中判定为第2开闭器16存在异常时（步骤S14：是），控制部19从未图示的报告部进行表示电力转换装置1存在异常的报告（步骤S15），使电力转换装置1成为停止状态而结束处理。报告部例如是灯、显示器或扬声器。

控制部19在判定为第2开闭器16存在异常时，在内部的存储器中设定“1”作为异常标志，当该异常标志是“1”时，还可以从报告部继续进行表示电力转换装置1存在异常的报告。

另一方面，在异常判定处理中判定为第2开闭器16没有异常时（步骤S14：否），控制部19向系统运转模式转移，开始互连运转处理（步骤S16）。在该互连运转处理中，向第1开闭器15输出使其成为闭状态的控制信号S1，向第2开闭器16输出使其成为开状态的控制信号S2，从电力转换部13输出互连运转用电压V1。

如以上那样，本实施方式的电力转换装置1在异常判定处理中进行如下这样的控制：向第1开闭器15以及第2开闭器16分别输出使其成为开状态的控制信号S1、S2，而且使电力转换部13输出测试用电压V3。在该控制状态下，控制部19根据由独立侧电压检测部17检测出的独立运转用端子12的电压，判定第2开闭器16的异常。

因此，例如，可通过从报告部向电力转换装置1的维护人员等报告第2开闭器16的异常，提醒注意第2开闭器16的交换以及与独立运转用端子12的连接。

另外，控制部19在执行互连运转处理之前，执行异常判定处理。然后，当在该异常判定模式中检测出第2开闭器16的异常时，控制部19不进行互连运转处理。通过该处理可消除如下这样的问题：向独立运转用端子12输出互连运转用电压V1，从而损坏独立侧负载。

另外，控制部19将测试用电压V3设为独立运转用电压V2以下的电压，所以即使在第2开闭器16存在异常的情况下，也不会产生损坏独立侧负载等问题。此外，通过将测试用电压V3设为比独立运转用电压V2低的电压，还可以降低异常判定处理中的功耗。

另外，控制部19也可以在执行独立运转处理之后、执行互连运转处理之前执行异常判定处理。图4是示出控制信号S1、S2以及电力转换部13的输出的转变例的图。

在图4所示的例子中，在互连运转模式执行中发生停电时（t1），控制部19向独立运转模式转移（t1～t2），然后，当停电恢复时（t2），执行异常判定模式（t2～t3），然后，向互连运转模式转移（t3～）。

这样，控制部19可以在执行独立运转处理之后、执行互连运转处理之前，执行异常判定处理。第2开闭器16中的内部端子间的熔敷是由于独立运转处理而使电流流过第2开闭器16而产生的，所以通过在执行独立运转处理之后执行异常判定处理，能够有效地检测第2开闭器16的异常。

另外，在图4所示的例子中，控制部19在异常判定模式中，在期间T12，向第1开闭器15以及第2开闭器16输出使其成为开状态的控制信号S2，在期间T11，使电力转换部13输出测试用电压V3（t2～t3）。

具体地说，控制部19在从独立运转模式向异常判定模式转移时，停止电力转换部13的输出，判定由独立侧电压检测部17检测出的独立运转用端子12的电压是否是零。在电力转换部13的输出停止的状态下，当独立运转用端子12的电压不是零时，控制部19判定为由于某种原因而存在从外部向独立运转用端子12施加电压的异常。作为其原因，例如可考虑误布线等。

当由独立侧电压检测部17检测的独立运转用端子12的电压是零时，控制部19在期间T11使电力转换部13输出测试用电压V3，判定由独立侧电压检测部17检测的独立运转用端子12的电压是否是零。当独立运转用端子12的电压不是零时，判定为存在由于内部端子间的熔敷而产生的第2开闭器16的异常，当独立运转用端子12的电压是零时，判定为没有第2开闭器16的异常。然后，控制部19在停止电力转换部13的输出之后，向互连运转模式转移。

此外，控制部19可取代图4所示的异常判定处理，在从独立运转模式向异常判定模式转移时，不停止电力转换部13的输出而继续从电力转换部13输出电压。在此情况下，控制部19不判断从外部向独立运转用端子12施加电压的异常。另外，控制部19可通过将测试用电压V3设为与独立运转用电压V2相同的电压，来节省在输出测试用电压V3之前的时间，可迅速地进行异常判定处理。

另外，当继续从电力转换部13输出电压而进行动作模式的切换时，为了降低切换时的噪声，控制部19在从电力转换部13输出的交流电压为零的时刻控制第1开闭器15以及第2开闭器16的开闭。此外，交流电压为零的时刻是由控制部19根据独立侧电压检测部17或系统侧电压检测部18的检测结果来判定的。

另外，控制部19还可以在进行动作模式的切换时，在该切换的前后停止从电力转换部13输出电压。在此情况下，不进行交流电压为零的时刻的检测。

在上述实施方式中，说明了使异常判定处理与独立运转处理、互连运转处理等相关联的处理，但也可以与独立运转处理以及互连运转处理无关地执行异常判定处理。

例如，控制部19也可以向第1开闭器15以及第2开闭器16输出使其成为开状态的控制信号S1、S2，在电力转换部13的输出停止的等待状态中，根据预定的条件执行异常判定处理。

例如，在控制部19的内部存储器中预先存储异常判定处理的时间表。然后，控制部19在时间表所规定的时刻，当电力转换装置1是待机状态时，执行异常判定处理。此外，控制部19还可以在独立侧电压检测部17以及系统侧电压检测部18所检测出的电压分别是零时，从待机状态执行异常判定处理。

另外，控制部19还可以在电力转换装置1接通电源进行初始处理时，执行异常判定处理。另外，控制部19还可以在操作了电力转换装置1的未图示的维护按钮时，执行异常判定处理。

另外，在上述实施方式中，将第1开闭器15以及第2开闭器16作为根据高电平的控制信号成为闭状态的开闭器进行了说明，但也可以是根据低电平的控制信号成为闭状态的开闭器。

另外，在上述实施方式中，是通过检测r线以及s线间的电压来检测第2开闭器16的异常，但第2开闭器16的异常检测方法不限于此。例如，控制部19也可以在r线以及s线中的一方的电压与电力转换部13向r线以及s线中的一方输出的电压相同时，判定为第2开闭器16的内部端子间发生了熔敷。

对本领域技术人员来说，能够容易地导出进一步的效果或变形例。因此，本发明的更宽范围的方式不受以上表示并记述的特定的详细内容和代表性的实施方式限定。因此，只要不脱离由权利要求和其等同物所定义的总括的发明概念的精神或范围，能够进行各种变更。

Claims

1.一种电力转换装置，其特征在于，该电力转换装置具备：

电力转换部，其将由外部装置提供的电力转换为预定的电力；

第1开闭器，其连接在与电力系统连接的互连运转用端子和所述电力转换部之间；

第2开闭器，其连接在与负载连接的独立运转用端子和所述电力转换部之间；

电压检测部，其检测所述独立运转用端子的电压；以及

控制部，其控制所述电力转换部、所述第1开闭器以及所述第2开闭器，

所述控制部执行异常判定处理，该异常判定处理是在向所述第1开闭器和所述第2开闭器分别输出使它们成为开状态的控制信号、而且使所述电力转换部输出预定电压的控制状态下，根据由所述电压检测部检测出的所述独立运转用端子的电压来判定所述第2开闭器的异常。

2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，

所述控制部在执行互连运转处理之前，执行所述异常判定处理，当在该异常判定处理中检测出所述第2开闭器的异常时，不向所述互连运转处理转移，其中，所述互连运转处理是向所述第1开闭器输出使其成为闭状态的控制信号而向与所述电力系统连接的负载输出由所述电力转换部转换后的电力的处理。

3.根据权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于，

所述控制部在执行独立运转处理之后、向所述互连运转处理转移之前，执行所述异常判定处理，其中，所述独立运转处理是向所述第2开闭器输出使其成为闭状态的控制信号而向所述独立运转用端子输出由所述电力转换部转换后的电力的处理。

4.根据权利要求3所述的电力转换装置，其特征在于，

所述控制部将在所述异常判定处理中从所述电力转换部输出的电压设为在所述独立运转处理中从所述电力转换部输出的电压以下的电压值。