CN204244107U - 并网装置 - Google Patents

Abstract

提供一种能进一步抑制在进行独立运转时供给交流电力的2根布线的对地电压的并网装置。具备：逆变器电路(5)，将直流电力转换为交流电力，将交流电力向输出线输出；并网用继电器(7)，介于输出线(Lu、Lw)上，进行商用电网(3)与逆变器电路(5)的连接/解列；以及2根布线(La、Lb)，从输出线(Lu、Lw)分支，经由独立运转用继电器(8)而与负载(10)连接，在进行将逆变器电路(5)从商用电网(3)切离并向负载(10)供给电力的独立运转时，从逆变器电路(5)供给单相的交流电力，在进行独立运转时将并网用继电器(7)解列，连接独立运转用继电器(8)，使2根布线(La、Lb)分别经由电阻(11、12)而接地。

Description

并网装置

技术领域

本实用新型涉及将从太阳能电池、燃料电池或蓄电池等直流电源输出的直流电力转换为交流电力后将该交流电力向商用电网叠加的并网装置(grid connection device)。

背景技术

一直以来，提供一种将太阳能电池、燃料电池或蓄电池等直流电源输出的直流电力转换为交流电力，经由并网用继电器向商用电网并网的并网装置。

并网装置由逆变器电路(inverter circuit)、滤波器电路、并网用继电器及控制电路等构成。逆变器电路将从直流电源输出的直流电力转换为交流电力，将该交流电力向输出线输出。滤波器电路具有滤波用电容器，使逆变器电路的输出电流的一部分从输出线流向滤波用电容器，让已除去输出电流的高次谐波分量的电流流往输出线。并网用继电器被连接在滤波器电路与商用电网之间，通过其开闭来进行直流电源与商用电网的解列/连接(disconnect/connect)。控制电路由微机构成，向逆变器电路及并网用继电器提供信号，来进行逆变器电路及并网用继电器的动作的控制。

再有，并网装置中存在以下装置：在商用电网停电的情况下进行与商用电网切离而向负载供给的独立运转(专利文献1)。这种并网装置经由独立运转用的继电器将负载连接到从输出线分支的2根布线。而且，在进行独立运转的情况下，打开并网用继电器，将商用电网与并网装置切离，关闭独立运转用继电器，向2根布线供给单相的交流电力。由此，可向与这2根布线连接的负载供给电力，用户能够利用该负载。

专利文献1：JP特开2003-87978号公报

再有，专利文献1所述的并网装置通过将此时输出交流电力的2根布线内的1根接地，从而减小该2根布线的对地电压。

实用新型内容

-实用新型所要解决的技术问题

然而，在以往的并网装置中，由于将2根布线内的1根接地，故未接地的布线的对地电压等于由逆变器电路供给的交流电力的电压，等于由逆变器电路供给的交流电力的振幅。

在进行该独立运转的情况下，供给交流电力的2根布线的对地电压越低，就越可安全地利用负载。

本实用新型是鉴于上述问题而做出的实用新型，其目的在于提供一种可以降低在进行独立运转的情况下供给交流电力的2根布线的对地电压的并网装置。

-用于解决技术问题的手段

为了达成上述目的，本发明的并网装置的特征在于，具备：逆变器电路，将直流电力转换成交流电力，将该交流电力向输出线输出；并网用继电器，介于所述输出线上，进行商用电网与所述逆变器电路的连接/解列；2根布线，从所述输出线分支，经由独立运转用继电器而与负载连接，在进行从所述商用电网将所述逆变器电路切离而向所述负载供给电力的独立运转的情况下，从所述逆变器电路供给单相的交流电力；以及电阻，使该2根布线各自接地，在进行所述独立运转时，将所述并网用继电器解列，连接所述独立运转用继电器。

根据本实用新型，因为使2根布线各自经由电阻而接地，所以通过这些电阻，2根布线被分压而接地。由此，2根布线的对地电压，以与这些电阻的分压比对应的量，与从逆变器电路输出的电压相比进一步减小。

再有，在上述实用新型中，其特征在于，所述逆变器电路在将所述商用电网与所述逆变器电路并网的情况下，将直流电力转换成具有U相、V相、W相的三相的交流电力，向由U相线、V相线、W相线构成的所述输出线输出，所述2根布线从3根所述输出线内的2根输出线分支。

还有，在上述实用新型中，其特征在于，所述独立运转用继电器介于与所述电阻被连接于所述布线的连接点相比更靠逆变器电路侧的所述布线上。

另外，在上述实用新型中，其特征在于，具备对所述布线与所述电阻 进行导通/切断的开关元件，在所述商用电网与所述逆变器电路进行并网运转的情况下，将所述开关元件切断，在进行所述独立运转的情况下将所述开关元件导通。

此外，在上述实用新型中，其特征在于，与所述2根布线连接的各个电阻的电阻值为相同的值。

-实用新型效果 

根据本实用新型，可以提供能降低在进行独立运转的情况下供给交流电力的2根布线的对地电压的并网装置。

附图说明

图1是表示第1实施方式涉及的太阳能发电系统100的构成图。

图2是表示第2实施方式涉及的独立运转用布线的接地的构成图。

图3是表示第3实施方式涉及的太阳能发电系统100的构成图。

图4是表示使用了具有切换式接片的继电器时的连接的图。

图4(a)是将具有切换式接片的继电器适用于输出三相交流电力的逆变器电路5，图4(b)是适用于输出单相交流电力的逆变器电路5a。

具体实施方式

(第1实施方式)

以下，基于附图详述本实用新型的第1实施方式。图1是表示第1实施方式涉及的太阳能发电系统100的构成图。如该图所示，太阳能发电系统100具备太阳能电池1(直流电源)、并网装置2。

并网装置2具备升压电路4、逆变器电路5、滤波器电路6、并网用继电器7、独立运转用继电器8、控制电路9、布线La、Lb、3根输出线Lu、Lv、Lw。并网装置2进行并网运转，即经由并网用继电器7将逆变器电路5输出的三相的交流电力向商用电网3叠加。再有，在商用电网3停电的情况下，进行将逆变器电路5与商用电网3切离而向负载10供给单相的交流电力的独立运转。

如图1所示，商用电网3是具有U相、V相、W相的V接线的商用电网，V相被接地。U相具有比V相还超前了120°的相位，W相具有比V相还滞后了120°的相位。 

升压电路4对从太阳能电池1输出的直流电压进行升压。而且，升压 电路4将该升压后的直流电压向逆变器电路5输出。如图1所示，升压电路4构成为具有电抗器41、IGBT(绝缘栅极双极型晶体管)等开关元件42、及二极管43。升压电路4的输入侧连接太阳能电池1，电抗器41及二极管43与太阳能电池1的正极串联地连接。开关元件42被连接在电抗器41及二极管43的连接点与太阳能电池1的负极之间，对其间进行开闭。

由控制电路9来控制升压电路4的动作。具体是，控制电路9决定接通占空比(ON duty ratio)，向开关元件42的栅极周期性地提供具有该占空比的脉冲信号。如此，开关元件42周期性地开闭，升压电路4获得与占空比相应的规定的升压比。

逆变器电路5具有2个电容器51、52、及多个开关元件53～56，经由升压电路4将从太阳能电池1输出的直流电力转换成三相的交流电力。电容器51与52串联地连接而构成串联电路。该串联电路被连接于二极管43与太阳能电池1的负极。再有，开关元件53与开关元件54串联连接而构成第1臂电路，开关元件55与开关元件56串联连接而构成第2臂电路。逆变器电路5将电容器51、52组成的串联电路、第1臂电路、及第2臂电路并联地连接，由此作为三相的半桥电路而动作。再有，串联电路的2个电容器51、52的连接点与V相线Lv连接，第1臂电路的2个开关元件53、54的连接点与U相线Lu连接，第2臂电路的2个开关元件55、56的连接点与W相线Lw连接。

逆变器电路5的开关元件53～56可以使用IGBT等开关元件。由控制电路9来控制逆变器电路5的动作。后述逆变器电路5的动作。

滤波器电路6具有电抗器61、62、及3个滤波器用电容器63a、63b、63c。再有，滤波器电路6被连接到开关元件51及开关元件52的连接点、开关元件53及开关元件54的连接点和电容器3a及电容器3b的连接点(被设置在逆变器电路5的输出侧)。具体是，电抗器61介于U相线Lu上，电抗器62介于W相线Lw上。各滤波器用电容器63a、63b、63c在3根输出线Lu、Lv、Lw的各自之间被接线。还有，各滤波器用电容器63a～63c使用相等电容的电容器。滤波器电路6将逆变器电路5的输出电流分为流经滤波器用电容器63a、63b、63c的电容器电流和流经输出线Lu、Lv、Lw的滤波器电流。由此，逆变器电路5的输出电流的高次谐波分量 已被除去的滤波器电流，通过滤波器电路6而流经商用电网3侧的输出线Lu、Lv、Lw，然后向商用电网30供给。

并网用继电器7通过介于与商用电网3连接的输出线Lu、Lv、Lw(介于滤波器电路6与商用电网3之间)上的接片而进行输出线Lu、Lv、Lw的开闭。根据来自控制电路9的控制信号，控制该并网用继电器7的关闭状态与打开状态，对逆变器电路5与商用电网30进行连接(并网)或解列。

独立运转用继电器8通过介于自U相线Lu、及W相线Lw各自分支的布线La、Lb上的接片来进行布线La、Lb的开闭。根据来自控制电路9的控制信号，控制该独立运转用继电器8的关闭状态与打开状态，对逆变器电路5与负载10进行连接或解列。再有，布线La、Lb各自经由电阻11、12而被接地，独立运转用继电器介于比电阻11、12与布线La、Lb所连接的连接点更靠逆变器电路5侧的布线La、Lb上。由此，在对逆变器电路5与负载10进行连接时(进行独立运转时)，布线La、Lb经由电阻而被接地。电阻11与电阻12可以使用电阻值为相同值的电阻。

如上所述，控制电路9对升压电路4、逆变器电路5、并网用继电器7、及独立运转用继电器8的动作进行控制。控制电路9在将逆变器电路5与商用电网3连接而进行并网运转的情况下，连接并网用继电器7而将独立运转用继电器解列。再有，控制电路9在进行独立运转的情况下将并网用继电器7解列而连接独立运转用继电器。

控制电路9按照太阳能电池的输出电力变为最大的方式使升压电路4进行MPPT动作。根据升压电路的输入电流Iin与升压电路的输入电压Vin来运算电力Pn，按照电力Pn变为最大的方式调整升压电路的升压比，由此进行MPPT动作。

控制电路9在进行并网运转的情况下和进行独立运转的情况，改变逆变器电路5的动作。控制电路9在进行并网运转的情况下，使逆变器电路5根据PWM(Pulse Width Modulation)控制将各开关元件53～56周期性地导通/切断，将从太阳能电池输出的直流电力转换为三相的交流电力。由此，逆变器电路5将转换后的三相的交流电力输出至3根输出线Lu、Lv、Lw。

进行并网运转时的PWM控制，是通过以下那样的电流控制而进行的：检测由滤波器电路6流过后级的U相线Lu的电流(以下、U相线电流Iu)和由滤波器电路6流过后级的W相线Lu的电流(以下、W相线电流Iw)，使线电流Iu、Iw各自变为目标值Iut、Iwt。具体是，第1臂电路的开关元件53、54的开关定时是基于线电流Iu来决定的，第2臂电路的开关定时是基于线电流Iw来决定的。即，控制电路9按照各臂电路的每一个来生成指令值Iut、Iwt，对各臂电路的开关元件的开关定时进行控制。

控制电路9在进行独立运转的情况下，使逆变器电路5根据PWM(Pulse Width Modulation)控制将各开关元件53～56周期性地导通/切断，将从太阳能电池输出的直流电力转换为单相的交流电力。由此，逆变器电路5将转换后的单相的交流电力向U相线Lu与W相线Lw输出。

进行独立运转时的PWM控制是通过以下那样的电压控制而进行：检测由滤波器电路6而施加给后级的U相线Lu与W相线Lw的电压V(或者布线La、Lb间的电压)，使该电压V变为目标值Vt。具体是，第1臂电路的开关元件53、54、及第2臂电路的开关元件55、56的开关定时是基于电压V来决定的。即，控制电路9对第1、第2臂电路生成共同的指令值Vt，以控制两个第1、第2臂电路的开关元件的开关定时。

并网装置2在像这样进行独立运转的情况下，使用第1臂电路的输出与第2臂电路的输出而输出单相交流电力，使逆变器电路5作为第1臂电路、及第2臂电路组成的单相全桥而动作，生成单相的交流电力。

如上，根据第1实施方式，由于将2根布线La、Lb各自经由电阻而接地，故通过这些电阻11、12，2根布线La、Lb被分压而进行接地。由此，2根布线La、Lb的对地电压与从逆变器电路5输出的电压相比，可以与这些电阻的分压比相应地减小。

再有，在第1实施方式中，将电阻11与电阻12的电阻值设为相同的值，由此施加给各布线La、Lb与大地之间的电压可以抑制为独立运转时逆变器电路输出的电压的一半，可以使施加给各布线La、Lb与大地之间的电压在使用本方式的过程中第一小。

再有，在第1实施方式中，与电阻11、12被连接于布线La、Lb的 连接点相比，独立运转用继电器8介于更靠逆变器电路侧的所述布线上。由此，在并网运转中电阻11、12被从逆变器电路5切离，电阻11、12所产生的电力消耗消失，效率变好。

还有，根据第1实施方式，在独立运转时并不供给三相的交流电力而是供给单相的交流电力，因此可以容易地利用通过单相的交流电力而动作的负载。

另外，在并网运转时，由于商用电网3的V相被接地，输出线Lu、Lv、Lw的对地电压稳定。但是，若以未将布线La、Lb接地的方式进行独立运转，则输出线Lu、Lv、Lw的对地电压被太阳能电池的杂散电容大大地左右，变得不稳定。虽然也考虑通过将V相线Lv接地而在独立运转时使输出线Lu、Lv、Lw的对地电压稳定的方法，但若如第1实施方式那样逆变器电路5使用无变压器的逆变器电路，则在并网时V相线Lv中没有电流流过，因此无法将V相线Lv接地。若如第1实施方式那样在进行独立运转时将2根布线各自经由电阻而接地，那么与布线La、Lb连接的输出线Lu、Lv、Lw的对地电压稳定。为此，无论在进行并网运转的情况下还是进行独立运转的情况下，输出线Lu、Lv、Lw的对地间电位都稳定。

(第2实施方式)

在第1实施方式中，例示了独立运转用继电器8介于与电阻11、12被连接于布线La、Lb的连接点相比更靠逆变器电路5侧的布线La、Lb上。第2实施方式中，将例示独立运转用继电器介于与电阻11、12被连接于布线La、L的连接点相比更靠商用电网3侧的布线La、Lb上。

图2是表示第2实施方式涉及的独立运转用布线La、Lb的接地的构成图。如图所示，独立运转用继电器8介于与电阻11、12被连接于布线La、Lb的连接点相比更靠商用电网3侧的布线La、Lb上。再有，设置对电阻11与布线La进行导通/切断的开关电路13，设置对电阻11与布线Lb进行导通/切断的开关电路14。

开关电路13、14以与独立运转用继电器8相同的定时进行导通/切断。即，在进行并网运转的情况下使开关电路13、14成为切断状态，在 进行独立运转的情况下成为连接状态。如此这样，与第1实施例同样地在并网运转时切离逆变器电路5与电阻13、14，因此电阻11、12所产生的电力消耗消失，效率变好。另外，由控制电路9来控制开关电路13、14的动作。

再有，在第2实施例中，在开始独立运转之际，可以使开关电路13、14从切断状态变成导通状态后，由逆变器电路5开始单相的交流电力的生成，然后使独立运转用继电器8从解列状态变成连接状态。

由此，在大地与布线La、Lb被接地的状态下，使逆变器电路5动作，可以向负载供给电力，因此可以减轻对负载的负担。

还有，在第2实施方式中，设置开关电路13、14，在并网运转中将逆变器电路5与电阻11、12切离，但在进行独立运转时只要将布线La、Lb各自经由电阻11、12而接地即可，因此也可以不要开关电路13、14而将电阻11、12各自与布线La、Lb连接。

(第3实施方式)

第1实施方式、及第2实施方式中，示出了在并网装置2中逆变器电路5使用三相的逆变器电路的例子。在第3实施方式中表示逆变器电路5使用单相逆变器电路5a的并网装置2a的例子。

图3是表示第3实施方式中的太阳能发电系统100的图。单相的逆变器电路5a取代电容器51、52而使用电容器57，电容器57与第1臂电路、及第2臂电路并联连接。使用所谓全桥型的逆变器电路。再有，2根输出线L1与L2各自连接第1臂电路、及第2臂电路。逆变器电路5a将直流电力转换成单相的交流电力后向这2根输出线L1、L2输出。控制电路9进行逆变器电路5a的控制。

通过该逆变器电路5a，并网装置2a在进行并网运转的情况下向商用电网3a供给单相的交流电力，在进行独立运转的情况下向负载10供给单相的交流电力。

滤波器电路使用由电抗器61、电抗器62、电容器63构成的滤波器电路6a。电抗器61介于输出线L1上，电抗器62介于输出线L2上。电容器57连接电抗器61、62所处的输出线L1、L2的商用电网3侧。由此， 除去从逆变器电路5a输出的交流电力的高次谐波分量。2根输出线L1、L2经由该滤波器电路6a与并网用继电器7而与单相的三线式商用电网3b连接。

布线La、Lb从比滤波器电路6a更靠商用电网侧的输出线L1、L2分支。布线La、Lb分支后的目标的连接可以使用与第1实施方式、及第2实施方式同样的构成，因此省略说明。

如上，本实用新型关于单相逆变器电路5a也可以适用。 

以上，对本实用新型的一实施方式进行了说明，但以上的说明是为了使本实用新型的理解容易，并非限定本实用新型。本实用新型在不脱离其主旨的前提下能够进行变更、改良，并且本实用新型中当然包含其等价物。

例如，在本实施方式中，举出了作为直流电源而利用太阳能电池1的例子，但例如也可利用燃料电池或蓄电池等其他直流电源。

再有，本实施方式中，对并网用继电器7与独立运转用继电器8使用具有开闭式接片的继电器的例子进行了说明，但也可以使用具有选择多个输出路径内的1个并进行切换的切换式接片的继电器。图4是表示使用了具有切换式接片的切换式继电器70时的连接的图。图4(a)是将具有切换式接片的继电器适用于输出三相交流电力的逆变器电路5，图4(b)是适用于输出单相交流电力的逆变器电路5a。如图4所示，切换式继电器70在输出线的数量、即三相的情况下具有3个、单相的情况下具有2个。切换式继电器70选择并连接各接片的输入侧接点及与各输入侧接点对应的2个输出侧接点内的1个，由此对输出路径进行切换。

在切换式继电器70的各输入侧接点连接各自的输出线Lu、Lw、Lv、L1、L2，在2个输出侧接点内的一方连接各自与商用电网3连接的输出线Lu、Lw、Lv、L1、L2。再有，2个输出侧接点内的另一方连接负载10所连接的布线La、Lb，通过对切换式继电器70的接片的连接目标进行切换，从而可以切换由逆变器电路5转换过的交流电力的供给目标。

具体是，在三相的情况下，在输出线Lu、Lw所连接的输出侧接点连接布线La、Lb，在输出线Lv所连接的输出侧接点任何都未连接而成为开放状态。在独立运转时，从第1、第2臂电路所连接的输出线Lu、Lw向布线La、Lb供给交流电力。在单相的情况下，在输出线L1、L2所连 接的输出侧接点连接布线La、Lb。

切换式继电器70切换接片，以便：在并网运转进行的情况下连接逆变器电路5与商用电网3，在进行独立运转等而不进行并网运转的情况下连接逆变器电路5与负载10。切换式继电器70介于输出线Lu、Lv、Lw、L1、L2及布线La、Lb上，兼用作并网用继电器与独立运转用继电器。

继电器71具有与输出线的根数相同根数的开闭式接片，这些接片介于输出线Lu、Lv、Lw、L1、L2上。继电器71用于将并网装置2与商用电网3及并网装置2与负载10切离。继电器71在逆变器电路5动作时(包含并网运转时及独立运转时)将输出线Lu、Lv、Lw、L1、L2设为连接状态，在逆变器电路5停止之际将输出线Lu、Lv、Lw、L1、L2设为打开状态。

-符号说明-

1       太阳能电池

2       并网装置

3       商用电网

4       升压电路

5       逆变器电路

6       滤波器电路

7       并网用继电器

8       独立运转用继电器

9       控制电路

10      负载 。

Claims (7)

1.一种并网装置，其特征在于，具备：

逆变器电路，将直流电力转换成交流电力，将该交流电力向输出线输出；

并网用继电器，介于所述输出线上，进行商用电网与所述逆变器电路的连接/解列；

2根布线，从所述输出线分支，经由独立运转用继电器而与负载连接，在进行从所述商用电网将所述逆变器电路切离而向所述负载供给电力的独立运转的情况下，从所述逆变器电路供给单相的交流电力；以及

电阻，使该2根布线各自接地，

在进行所述独立运转时，将所述并网用继电器解列，连接所述独立运转用继电器。

2.根据权利要求1所述的并网装置，其特征在于，

在将所述商用电网与所述逆变器电路并网的情况下，所述逆变器电路将直流电力转换成具有U相、V相、W相的三相的交流电力，向由U相线、V相线、W相线构成的所述输出线输出，

所述2根布线从3根所述输出线内的2根输出线分支。

3.根据权利要求1或2所述的并网装置，其特征在于，

所述独立运转用继电器介于与所述电阻被连接于所述布线的连接点相比更靠逆变器电路侧的所述布线上。

4.根据权利要求1或2所述的并网装置，其特征在于，

具备对所述布线与所述电阻进行导通/切断的开关元件，

在所述商用电网与所述逆变器电路进行并网运转的情况下，切断所述开关元件，在进行所述独立运转的情况下将所述开关元件导通。

5.根据权利要求1或2所述的并网装置，其特征在于，

与所述2根布线连接的各个电阻的电阻值是相同的值。

6.根据权利要求3所述的并网装置，其特征在于，

与所述2根布线连接的各个电阻的电阻值是相同的值。

7.根据权利要求4所述的并网装置，其特征在于，

与所述2根布线连接的各个电阻的电阻值是相同的值。