JP2000023470A - トランスレスインバータの保護装置 - Google Patents

トランスレスインバータの保護装置

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JP2000023470A
JP2000023470A JP10188845A JP18884598A JP2000023470A JP 2000023470 A JP2000023470 A JP 2000023470A JP 10188845 A JP10188845 A JP 10188845A JP 18884598 A JP18884598 A JP 18884598A JP 2000023470 A JP2000023470 A JP 2000023470A
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inverter
circuit
voltage
detection circuit
power supply
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Yukihiko Hatano
幸彦 秦野
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 交流電源が誤って配線された場合にインバー
タが運転されるのを防ぎ配線誤り検出のできる信頼性の
高いトランスレスインバータの保護回路を提供するこ
と。 【解決手段】 トランスレスインバータの保護回路は対
アースに対し容量分を有する直流電源からハーフブリッ
ジで構成されたインバータを介して接地を有する交流電
源に連系するトランスレスインバータにおいて、前記イ
ンバータの交流入力の一方とアース間の電圧を検出する
電圧検出回路19を具備し、電圧検出回路19の出力に
応じてインバータを起動できないようにしたことに特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池や燃料電池
等からインバータを介して絶縁トランスを介さず接地系
を有する交流電源に連系するトランスレスインバータの
保護装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図6に従来のトランスレス太陽光発電用
インバータの構成を示す。太陽電池1、2は各々コンデ
ンサ6、7に接続されダイオード8、9と各々逆並列に
接続されたスイッチング素子10、11で構成されるハ
ーフブリッジ回路の直流電源を構成している。ハーフブ
リッジ回路から出力されたPWM波形はリアクトル1
2、コンデンサ13で構成されるフィルタ回路により高
周波成分を除去してコンタクタ14、回路遮断器15を
介して交流電源16に連系している。太陽電池1、2は
対アース間に浮遊容量3、4、5が存在し太陽電池によ
っては数μF程度になることもある。交流電源16は一
般家庭の単相3線回路の100V系のように中性線がポ
ールトランス側で接地されている。本システムでは零相
事故が発生した場合にはゼロ相変流器17と漏電検出回
路18で漏電を検出しているが一般的には漏電遮断器で
トリップさせている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の回路にて系統の
交流電源の接地側は太陽電池1、2の接続点と同一電位
であり太陽電池の浮遊容量4には零相電流が流れない。
浮遊容量3、5には太陽電池の直流電圧が印加されるの
みであり定常的には零相電流は流れない。ところが交流
電源16の接続を誤った場合、太陽電池1、2の接続点
の対アース電位が交流電源電圧と等しくなるので浮遊容
量4を介して交流零相電流が流れることになる。浮遊容
量3、5には太陽電池の直流電圧に交流電源電圧が重畳
されるので定常的には交流分のみの零相電流が流れるこ
とになる。よって浮遊容量の大きさによっては漏電検出
回路18が動作して誤配線を検出できるので問題はない
が交流零相電流が漏電検出回路18の検出レベル未満の
場合には常時零相電流が流れた状態で運転されることに
なる。太陽電池1、2の浮遊容量3〜5は雨天による雨
水、汚損等により値が変化するので場合によっては漏電
遮断器の不要トリップが発生することになる。
【0004】本発明の目的は交流電源が誤って配線され
た場合にインバータが運転されるのを防ぎ配線誤り検出
のできる信頼性の高いトランスレスインバータの保護回
路を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1記載のトランスレスインバータの保護回路は
対アースに対し容量分を有する直流電源からハーフブリ
ッジで構成されたインバータを介して接地を有する交流
電源に連系するトランスレスインバータにおいて前記イ
ンバータの交流入力の一方とアース間の電圧を検出する
電圧検出回路を具備し、電圧検出回路の出力に応じてイ
ンバータを起動できないようにしたことを特徴とする。
【0006】上記手段によれば交流電源側が誤配線され
た時にはインバータの交流入力の一方とアース間の電圧
は正常に配線された場合と異なるので前記電圧検出回路
にて検出が可能となる。
【0007】また、請求項2記載のトランスレスインバ
ータの保護回路は対アースに対し容量分を有する直流電
源からハーフブリッジで構成されたインバータを介して
接地を有する交流電源に連系するトランスレスインバー
タにおいてアースに流れる電流を検出する零相電流検出
回路を具備し、零相電流検出回路の出力に応じてインバ
ータを起動できないようにしたことを特徴とする。
【0008】上記手段によれば交流電源を誤配線したと
きには交流零相電流が浮遊容量を介してアースに流れる
ので零相電流検出回路にて検出できる。請求項3記載の
トランスレスインバータの保護回路は請求項1に記載の
トランスレスインバータの保護装置において前記電圧検
出回路はコンデンサと直列にコンデンサに流れる電流を
検出する電流検出回路で構成されたことを特徴とする。
【0009】上記手段によれば検出回路の耐圧を小さく
することが可能でまた絶縁された構成にもできる。請求
項4記載のトランスレスインバータの保護回路は請求項
1に記載のトランスレスインバータの保護装置において
前記電圧検出回路は複数のコンデンサで分圧した電圧で
検出するように構成されたことを特徴とする。
【0010】上記手段によれば検出回路の耐圧を小さく
することができる。請求項5記載のトランスレスインバ
ータの保護回路は請求項3に記載のトランスレスインバ
ータの保護装置において前記電流検出回路は整流回路と
その出力に接続された増幅回路、増幅回路の出力と所定
の電圧と比較する比較回路、比較回路の出力のオンデュ
ーティを演算するデューティ検出回路で構成されたこと
を特徴とする。
【0011】上記手段によればコンデンサ電流を整流回
路で半波又は全波整流した波形に整流され、増幅回路に
て増幅された後の出力と所定の電圧と比較されるのでコ
ンデンサ電流に対応したデューティが得られることにな
り、簡単な構成で信頼性の高い電流検出回路が得られ
る。
【0012】請求項6記載のトランスレスインバータの
保護回路は請求項1に記載のトランスレスインバータの
保護装置において前記インバータは昇圧又は降圧用のD
C/DC変換部を有することを特徴とする。上記手段に
よれば直流電圧の変動範囲を拡大できる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1実施例を図1
に基づいて説明する。まず、図1において太陽電池1、
2は各々コンデンサ6、7に接続されダイオード8、9
と各々逆並列に接続されたスイッチング素子10、11
で構成されるハーフブリッジ回路の直流電源を構成して
いる。ハーフブリッジ回路から出力されたPWM波形は
リアクトル12、コンデンサ13で構成されるフィルタ
回路により高周波成分を除去してコンタクタ14、回路
遮断器15を介して交流電源16に連系している。太陽
電池1、2は対アース間に浮遊容量3、4、5が存在
し、交流電源16は一般家庭の単相3線回路の100V
系のように中性線がポールトランス側で接地されてい
る。電圧検出回路19は接地アースと本来の中性線電位
である交流入力に接続されており、この間の電圧が所定
の電圧以上になった場合に信号を出力するようになって
いる。配線が正常な場合は電圧検出回路の入力電圧は零
Vであり出力信号も発生しない。電圧検出回路19の出
力はインバータ制御回路20に入力されインバータが起
動できないように保護されている。図1ではコンタクタ
14と回路遮断器15の接続点から検出した例を示して
いる。ここで、回路遮断器15への入力にて配線を誤っ
た場合を想定すると電圧検出回路19には交流電源電圧
16の電圧が入力されることになり電圧検出回路19は
信号を出力しインバータ制御回路はインバータを起動さ
せないように働く。
【0014】次に本発明の第2の実施例を図2に基づい
て説明する。尚、上記第1実施例と同一の部材について
は同一の符号を付して説明を省略し、以下異なる部材に
ついてのみ説明を行う。交流入力側には零相変流器17
と零相電流演算回路21で構成された零相電流検出回路
22が接続されている。零相電流検出回路22は所定の
零相電流レベルを越えた場合にインバータ制御回路20
に信号を出力するように設定される。インバータ制御回
路20は零相電流検出回路22の出力信号が入力される
とインバータが起動できないようになっている。上記実
施例によれば系統側の配線を誤った場合、零相電流が流
れることになり零相電流検出回路22は信号を出力しイ
ンバータ制御回路20はインバータを起動させないよう
に働く。
【0015】本発明の第3の実施例を図3に基づいて説
明する。尚、上記第1実施例と同一の部材については同
一の符号を付して説明を省略し、以下異なる部材につい
てのみ説明を行う。請求項1記載の電圧検出回路19は
コンデンサ23に流れる電流を電流検出器24で検出
し、電流検出回路25にて所定の電流が流れたときに出
力信号を発生するようにしても同様の作用が得られる。
【0016】本発明の第4の実施例を図4に基づいて説
明する。請求項1記載の電圧検出回路19はコンデンサ
23a、23bで分圧して低電圧となったコンデンサ2
3bの電圧を電圧検出回路26で検出し、所定の電圧に
なった場合に出力信号を発生するようにしても同様の作
用が得られる。
【0017】本発明の第5の実施例を図5に基づいて説
明する。第3項記載の電流検出器、電流検出回路は整流
回路27にてコンデンサ23に流れる電流を整流して抵
抗28にて電圧に変換し、その電圧を増幅回路29にて
増幅後比較回路3にて所定の値V*と比較しパルス信号
に変換してデューティ演算回路31に入力されデューテ
ィ演算回路31は所定のデューティ以上になった場合に
信号を発生するようにしても同様の作用が得られる。
【0018】上記第1乃至第5の実施例では直流電源が
直接インバータの直流電源で構成されていたが直流電源
を昇圧または降圧用のDC/DC変換部でインバータの
直流電源を構成しても同様の作用が得られるのは言うま
でもない。
【0019】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
トランスレスインバータの保護装置は次の効果を奏す
る。請求項1記載の発明によれば交流電源側が誤配線さ
れた時にはインバータの交流入力の一方とアース間の電
圧は正常に配線された場合と異なるので前記電圧検出回
路にて検出が可能となる。
【0020】請求項2記載の発明によれば交流電源を誤
配線したときには交流零相電流が浮遊容量を介してアー
スに流れるので零相電流検出回路にて検出できる。請求
項3記載の発明によれば検出回路の耐圧を小さくするこ
とが可能でまた絶縁された構成にもできる。
【0021】請求項4記載の発明によれば検出回路の耐
圧を小さくすることができる。請求項5記載の発明によ
ればコンデンサ電流を整流回路で半波又は全波整流した
波形に整流され、増幅回路にて増幅された後の出力と所
定の電圧と比較されるのでコンデンサ電流に対応したデ
ューティが得られることになり、簡単な構成で信頼性の
高い電流検出回路が得られる。請求項6記載の発明によ
れば直流電圧の変動範囲を拡大できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す図
【図2】本発明の第2実施例を示す図
【図3】本発明の第3実施例を示す図
【図4】本発明の第4実施例を示す図
【図5】本発明の第5実施例を示す図
【図6】従来例を示す図
【符号の説明】
1、2は太陽電池、3、4、5は浮遊容量、6、7、1
3、23,23a、23bはコンデンサ、8、9はダイ
オード、10、11はスイッチング素子、12はリアク
トル、14はコンタクタ、15は回路遮断器、16は交
流電源、17は零相変流器、18は漏電検出回路、1
9、26は電圧検出回路、20はインバータ制御回路、
24は電流検出器、25は電流検出回路、27は整流回
路、28は抵抗器、29は増幅回路、30は比較回路、
31はデューティ演算回路を示す。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対アースに対し容量分を有する直流電源
    からハーフブリッジで構成されたインバータを介して接
    地を有する交流電源に連系するトランスレスインバータ
    において、前記インバータの交流入力の一方とアース間
    の電圧を検出する電圧検出回路を具備し、前記電圧検出
    回路の出力に応じて前記インバータを起動できないよう
    にしたことを特徴とするトランスレスインバータの保護
    装置。
  2. 【請求項2】 対アースに対し容量分を有する直流電源
    からハーフブリッジで構成されたインバータを介して接
    地を有する交流電源に連系するトランスレスインバータ
    において、アースに流れる電流を検出する零相電流検出
    回路を具備し、前記零相電流検出回路の出力に応じて前
    記インバータを起動できないようにしたことを特徴とす
    るトランスレスインバータの保護装置。
  3. 【請求項3】 前記電圧検出回路はコンデンサと直列に
    コンデンサに流れる電流を検出する電流検出回路で構成
    されたことを特徴とする請求項1記載のトランスレスイ
    ンバータの保護装置
  4. 【請求項4】 前記電圧検出回路は複数のコンデンサで
    分圧した電圧で検出するように構成されたことを特徴と
    する請求項1記載トランスレスインバータの保護装置。
  5. 【請求項5】 前記電流検出回路は整流回路とその出力
    に接続された増幅回路、増幅回路の出力と所定の電圧と
    比較する比較回路、比較回路の出力のオンデューティを
    演算するデューティ検出回路で構成されたことを特徴と
    する請求項3記載のトランスレスインバータの保護装
    置。
  6. 【請求項6】 トランスレスインバータの保護装置にお
    いて前記インバータは昇圧又は降圧用のDC/DC変換
    部を有することを特徴とする請求項1乃至2記載のトラ
    ンスレスインバータの保護装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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