JP2002142383A - 直流連系装置 - Google Patents
直流連系装置Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/70—Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
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- Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 安全かつ効率よく使用できる直流連系装置を
提供すること。 【解決手段】 系統入力端子、直流電力入力端子、負荷
用出力端子、直流リンク部、系統入力端子から交流電力
を入力し直流リンク部に直流電力を出力するＡＣ／ＤＣ
コンバータ、直流リンク部から直流電力を入力し負荷用
出力端子に電力を供給するＤＣ／ＡＣインバータを有す
る直流連系装置において、前記ＤＣ／ＡＣインバータと
前記負荷用出力端子との間に設けられた出力選択スイッ
チと、前記系統入力端子と該出力選択スイッチとを直結
するバイパス回路と、該出力選択スイッチを制御する制
御装置と、前記直流電力入力端子に入力される直流電力
の有無を検出する直流電力検出装置とを有し、前記制御
装置は、前記直流電力検出装置から出力される情報に基
づいて前記出力選択スイッチを制御することを特徴とす
る。
提供すること。 【解決手段】 系統入力端子、直流電力入力端子、負荷
用出力端子、直流リンク部、系統入力端子から交流電力
を入力し直流リンク部に直流電力を出力するＡＣ／ＤＣ
コンバータ、直流リンク部から直流電力を入力し負荷用
出力端子に電力を供給するＤＣ／ＡＣインバータを有す
る直流連系装置において、前記ＤＣ／ＡＣインバータと
前記負荷用出力端子との間に設けられた出力選択スイッ
チと、前記系統入力端子と該出力選択スイッチとを直結
するバイパス回路と、該出力選択スイッチを制御する制
御装置と、前記直流電力入力端子に入力される直流電力
の有無を検出する直流電力検出装置とを有し、前記制御
装置は、前記直流電力検出装置から出力される情報に基
づいて前記出力選択スイッチを制御することを特徴とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、直流連系装置に関
し、より詳しくは太陽光発電装置と交流電力系統とに接
続される直流連系装置に関する。
し、より詳しくは太陽光発電装置と交流電力系統とに接
続される直流連系装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】太陽光発電システムの一利用形態とし
て、ソーラーエアコンなどで利用されている直流連系シ
ステムがある。これは整流器出力と太陽電池出力を並列
接続し、得られた直流電力をインバータで交流に変換し
て特定負荷（ソーラーエアコンにおいてはコンプレッ
サ）に電力を供給するものである。
て、ソーラーエアコンなどで利用されている直流連系シ
ステムがある。これは整流器出力と太陽電池出力を並列
接続し、得られた直流電力をインバータで交流に変換し
て特定負荷（ソーラーエアコンにおいてはコンプレッ
サ）に電力を供給するものである。
【０００３】また、特開２０００−２１７２７３号公報
では、無停電電源システムとして直流連系システムを適
用し、停電時の動作時間を延長する技術が開示されてい
る。
では、無停電電源システムとして直流連系システムを適
用し、停電時の動作時間を延長する技術が開示されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一方、太陽電池等の直
流電源を用いる場合、対地浮遊容量に起因する直流電源
の不要漏電電流が問題となる。また、太陽電池等の直流
電源をより効率よく使用することが望まれる。
流電源を用いる場合、対地浮遊容量に起因する直流電源
の不要漏電電流が問題となる。また、太陽電池等の直流
電源をより効率よく使用することが望まれる。
【０００５】そこで、本発明は、このような問題を解決
し、太陽電池等の直流電源を、簡単、安全かつ効率よく
利用できる直流連系装置を提供することを目的とする。
し、太陽電池等の直流電源を、簡単、安全かつ効率よく
利用できる直流連系装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、第一
に、系統入力端子、直流電力入力端子、負荷用出力端
子、直流リンク部、系統入力端子から交流電力を入力し
直流リンク部に直流電力を出力するＡＣ／ＤＣコンバー
タ、直流リンク部から直流電力を入力し負荷用出力端子
に電力を供給するＤＣ／ＡＣインバータを有する直流連
系装置において、前記ＤＣ／ＡＣインバータと前記負荷
用出力端子との間に設けられた出力選択スイッチと、前
記系統入力端子と該出力選択スイッチとを直結するバイ
パス回路と、該出力選択スイッチを制御する制御装置
と、前記直流電力入力端子に入力される直流電力の有無
を検出する直流電力検出装置とを有し、前記制御装置
は、前記直流電力検出装置から出力される情報に基づい
て前記出力選択スイッチを制御することを特徴とする直
流連系装置を提供する。
に、系統入力端子、直流電力入力端子、負荷用出力端
子、直流リンク部、系統入力端子から交流電力を入力し
直流リンク部に直流電力を出力するＡＣ／ＤＣコンバー
タ、直流リンク部から直流電力を入力し負荷用出力端子
に電力を供給するＤＣ／ＡＣインバータを有する直流連
系装置において、前記ＤＣ／ＡＣインバータと前記負荷
用出力端子との間に設けられた出力選択スイッチと、前
記系統入力端子と該出力選択スイッチとを直結するバイ
パス回路と、該出力選択スイッチを制御する制御装置
と、前記直流電力入力端子に入力される直流電力の有無
を検出する直流電力検出装置とを有し、前記制御装置
は、前記直流電力検出装置から出力される情報に基づい
て前記出力選択スイッチを制御することを特徴とする直
流連系装置を提供する。
【０００７】また、本発明は、第二に、系統入力端子、
直流電力入力端子、負荷用出力端子、直流リンク部、系
統入力端子から交流電力を入力し直流リンク部に直流電
力を出力するＡＣ／ＤＣコンバータ、直流リンク部から
直流電力を入力し負荷用出力端子に電力を供給するＤＣ
／ＡＣインバータを有する直流連系装置において、前記
直流電力入力端子と前記系統入力端子とが絶縁されてお
り、前記ＡＣ／ＤＣコンバータはＤＣ／ＡＣ変換を行わ
ないことを特徴とする直流連系装置を提供する。
直流電力入力端子、負荷用出力端子、直流リンク部、系
統入力端子から交流電力を入力し直流リンク部に直流電
力を出力するＡＣ／ＤＣコンバータ、直流リンク部から
直流電力を入力し負荷用出力端子に電力を供給するＤＣ
／ＡＣインバータを有する直流連系装置において、前記
直流電力入力端子と前記系統入力端子とが絶縁されてお
り、前記ＡＣ／ＤＣコンバータはＤＣ／ＡＣ変換を行わ
ないことを特徴とする直流連系装置を提供する。
【０００８】上記、本発明が第一に提供する構成におい
て、前記直流電力検出装置が前記直流電力入力端子に直
流電力が入力されていないとの情報を出力した場合に、
前記制御装置は、前記バイパス回路と前記負荷用出力端
子とが接続するように前記出力選択スイッチを制御する
ことが好ましい。また、前記直流電力検出装置が前記直
流電力入力端子に直流電力が入力されているとの情報を
出力した場合に、前記制御装置は、前記ＤＣ／ＡＣイン
バータと前記負荷用出力端子とが接続するように前記出
力選択スイッチを制御することが好ましい。
て、前記直流電力検出装置が前記直流電力入力端子に直
流電力が入力されていないとの情報を出力した場合に、
前記制御装置は、前記バイパス回路と前記負荷用出力端
子とが接続するように前記出力選択スイッチを制御する
ことが好ましい。また、前記直流電力検出装置が前記直
流電力入力端子に直流電力が入力されているとの情報を
出力した場合に、前記制御装置は、前記ＤＣ／ＡＣイン
バータと前記負荷用出力端子とが接続するように前記出
力選択スイッチを制御することが好ましい。
【０００９】また、前記直流電力入力端子と前記系統入
力端子とが絶縁されていることが好ましく、その具体的
な手段としては、前記ＡＣ／ＤＣコンバータが絶縁変圧
器を有していることが好ましい。
力端子とが絶縁されていることが好ましく、その具体的
な手段としては、前記ＡＣ／ＤＣコンバータが絶縁変圧
器を有していることが好ましい。
【００１０】また、本発明においては、前記ＡＣ／ＤＣ
コンバータの定格容量と前記ＤＣ／ＡＣインバータの定
格容量がほぼ等しいことが好ましく、前記直流電力入力
端子の入力電圧が３０Ｖ未満であることが好ましく、前
記ＡＣ／ＤCコンバータは、ＤＣ／ＡＣ変換を行わない
ことが好ましい。
コンバータの定格容量と前記ＤＣ／ＡＣインバータの定
格容量がほぼ等しいことが好ましく、前記直流電力入力
端子の入力電圧が３０Ｖ未満であることが好ましく、前
記ＡＣ／ＤCコンバータは、ＤＣ／ＡＣ変換を行わない
ことが好ましい。
【００１１】本発明の直流電力入力端子には、太陽光発
電装置が好適に接続される。
電装置が好適に接続される。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について説明する。
について説明する。
【００１３】（第一の実施の形態）まず、第一の実施の
形態として、ＡＣ／ＤＣコンバータが絶縁変圧器を有し
ＤＣ／ＡＣ変換を行わない形態について説明する。
形態として、ＡＣ／ＤＣコンバータが絶縁変圧器を有し
ＤＣ／ＡＣ変換を行わない形態について説明する。
【００１４】図１は、このような形態の一例を示すブロ
ック図であり、図２はその外観を示す斜視図である。
ック図であり、図２はその外観を示す斜視図である。
【００１５】図２に示すとおり、本例の直流連系装置は
いわゆるテーブルタップと似た形状であり、プラグ形状
の系統入力端子（商用系統接続端子）１１、コンセント
（レセプタクル）形状の負荷用出力端子（負荷接続端
子）１３、前記端子とは異なった形状を持った直流電力
入力端子（太陽電池接続端子）１２を有している。太陽
電池端子を他の端子と異なる形状にしているのは誤接続
を防ぐためであり、安全対策である。誤接続の無いよう
に配慮すれば、これらの端子形状としては種々雑多なも
のが選択できる。全部をねじ止めターミナルのようなも
ので構成しても構わないが、実用上は本実施例のように
コネクタ類を使用することが望ましい。また、本明細書
中では、直流電力入力端子として太陽電池からの出力が
入力される端子を例にあげて説明しているが、風力発電
装置や燃料電池等の他の直流電源からの電力が入力され
る端子を用いても良い。
いわゆるテーブルタップと似た形状であり、プラグ形状
の系統入力端子（商用系統接続端子）１１、コンセント
（レセプタクル）形状の負荷用出力端子（負荷接続端
子）１３、前記端子とは異なった形状を持った直流電力
入力端子（太陽電池接続端子）１２を有している。太陽
電池端子を他の端子と異なる形状にしているのは誤接続
を防ぐためであり、安全対策である。誤接続の無いよう
に配慮すれば、これらの端子形状としては種々雑多なも
のが選択できる。全部をねじ止めターミナルのようなも
ので構成しても構わないが、実用上は本実施例のように
コネクタ類を使用することが望ましい。また、本明細書
中では、直流電力入力端子として太陽電池からの出力が
入力される端子を例にあげて説明しているが、風力発電
装置や燃料電池等の他の直流電源からの電力が入力され
る端子を用いても良い。
【００１６】ＡＣ／ＤＣコンバータ１５は、絶縁変圧器
１５１、限流手段としてのヒューズ１５２、ダイオード
による全波整流回路１５３からなっている。整流回路の
出力電圧は１２Ｖとし、その出力容量は６０Ｗとした。
このような構成とすることで直流リンク部１４の電圧は
１２Ｖとなるので、これに見合った電圧、すなわち最適
動作電圧が１２Ｖ近辺の太陽電池を直流電力入力端子に
接続することが好ましい。なお、直流リンク部１４の電
圧を３０Ｖ未満とすれば、そのような連系装置に好適に
接続できる低圧出力（３０Ｖ未満の出力）の直流電源
（太陽電池等）単体は電気事業法上の電気設備の対象外
とできるので、耐圧も低くでき、結果的に低コストであ
ることが期待できる。さらに言えば、そのような低圧の
直流電源（太陽電池等）は、高電圧の直流電源と比べて
一般的に感電の危険性も低いと考えられ、専門知識を有
さない一般人にとっても取り扱いやすいという長所があ
る。
１５１、限流手段としてのヒューズ１５２、ダイオード
による全波整流回路１５３からなっている。整流回路の
出力電圧は１２Ｖとし、その出力容量は６０Ｗとした。
このような構成とすることで直流リンク部１４の電圧は
１２Ｖとなるので、これに見合った電圧、すなわち最適
動作電圧が１２Ｖ近辺の太陽電池を直流電力入力端子に
接続することが好ましい。なお、直流リンク部１４の電
圧を３０Ｖ未満とすれば、そのような連系装置に好適に
接続できる低圧出力（３０Ｖ未満の出力）の直流電源
（太陽電池等）単体は電気事業法上の電気設備の対象外
とできるので、耐圧も低くでき、結果的に低コストであ
ることが期待できる。さらに言えば、そのような低圧の
直流電源（太陽電池等）は、高電圧の直流電源と比べて
一般的に感電の危険性も低いと考えられ、専門知識を有
さない一般人にとっても取り扱いやすいという長所があ
る。
【００１７】本例では、直流電力入力端子と系統入力端
子とは絶縁変圧器１５１によって絶縁されている。即
ち、太陽電池回路は絶縁変圧器によって商用系統２（１
００Ｖ６０Ｈｚ）から絶縁されている。ＡＣ／ＤＣコン
バータ１５としては、この他にも種々の公知公用の回
路、たとえば絶縁型のスイッチングレギュレータなどが
利用可能である。
子とは絶縁変圧器１５１によって絶縁されている。即
ち、太陽電池回路は絶縁変圧器によって商用系統２（１
００Ｖ６０Ｈｚ）から絶縁されている。ＡＣ／ＤＣコン
バータ１５としては、この他にも種々の公知公用の回
路、たとえば絶縁型のスイッチングレギュレータなどが
利用可能である。
【００１８】限流手段１５２は、整流回路の短絡故障の
時に系統からの過電流が流れつづけることを防ぐために
あるもので、過電流遮断器（いわゆるＮｏｎ Ｆｕｓｅ
Ｂｒｅａｋｅｒ）なども利用可能である。
時に系統からの過電流が流れつづけることを防ぐために
あるもので、過電流遮断器（いわゆるＮｏｎ Ｆｕｓｅ
Ｂｒｅａｋｅｒ）なども利用可能である。
【００１９】ＤＣ／ＡＣインバータ１６には、よく知ら
れた昇圧チョッパとフルブリッジ回路からなる正弦波Ｐ
ＷＭインバータを使用した。定格出力は６０ＷとＡＣ／
ＤＣコンバータと同様とした。無停電電源の場合には蓄
電池の充電のためにＤＣ／ＡＣ部の容量がＡＣ／ＤＣ部
の容量よりも大きくなっていることが多く、直流連系装
置を構成する場合には、ＤＣ／ＡＣ部の利用率が低くな
りコスト的に不利となる。本発明の直流連系装置では、
このようにＤＣ／ＡＣ部とＡＣ／ＤＣ部の容量をほぼ等
しくしておくことで各回路の利用率を高めることが可能
でコスト的にも安価となる。ここで、「ほぼ等しい」と
は定格出力の差が５％以内である場合をいう。
れた昇圧チョッパとフルブリッジ回路からなる正弦波Ｐ
ＷＭインバータを使用した。定格出力は６０ＷとＡＣ／
ＤＣコンバータと同様とした。無停電電源の場合には蓄
電池の充電のためにＤＣ／ＡＣ部の容量がＡＣ／ＤＣ部
の容量よりも大きくなっていることが多く、直流連系装
置を構成する場合には、ＤＣ／ＡＣ部の利用率が低くな
りコスト的に不利となる。本発明の直流連系装置では、
このようにＤＣ／ＡＣ部とＡＣ／ＤＣ部の容量をほぼ等
しくしておくことで各回路の利用率を高めることが可能
でコスト的にも安価となる。ここで、「ほぼ等しい」と
は定格出力の差が５％以内である場合をいう。
【００２０】実験用負荷としては電球（消費電力５７
Ｗ）を使用した。本実施例ではインバータ容量を６０Ｗ
にしたので、接続可能な最大負荷容量も６０Ｗとなる。
しかしながら接続する太陽電池容量は６０Ｗ以上であっ
ても良い。これは、太陽電池が規定の出力を出せるのは
日照条件が良い時だけで、ほとんどの時間は定格出力以
下の発電能力しか持たないためである。たとえば１００
Ｗの太陽電池をつないだ場合、極めて日照条件がよくな
ったとしても、インバータ出力が６０Ｗに制限されてお
れば、動作点が自動的に最適動作点からずれた状態で太
陽電池が動作するので実質上問題は生じない。しかし著
しく容量の大きな太陽電池や電圧の高い太陽電池をつな
ぐのは避けるべきである。本実施例のようにＤＣリンク
部の電圧が１２Ｖで出力が６０Ｗとなっている場合に
は、いわゆる標準試験条件（太陽電池温度２５℃、スペ
クトルＡＭ１．５、照射強度１．０ｋＷ／ｍ2）での出
力が５０Ｗ程度、動作電圧が１６Ｖ程度のものがのぞま
しい。そのような太陽電池には多くの市販品がある。
Ｗ）を使用した。本実施例ではインバータ容量を６０Ｗ
にしたので、接続可能な最大負荷容量も６０Ｗとなる。
しかしながら接続する太陽電池容量は６０Ｗ以上であっ
ても良い。これは、太陽電池が規定の出力を出せるのは
日照条件が良い時だけで、ほとんどの時間は定格出力以
下の発電能力しか持たないためである。たとえば１００
Ｗの太陽電池をつないだ場合、極めて日照条件がよくな
ったとしても、インバータ出力が６０Ｗに制限されてお
れば、動作点が自動的に最適動作点からずれた状態で太
陽電池が動作するので実質上問題は生じない。しかし著
しく容量の大きな太陽電池や電圧の高い太陽電池をつな
ぐのは避けるべきである。本実施例のようにＤＣリンク
部の電圧が１２Ｖで出力が６０Ｗとなっている場合に
は、いわゆる標準試験条件（太陽電池温度２５℃、スペ
クトルＡＭ１．５、照射強度１．０ｋＷ／ｍ2）での出
力が５０Ｗ程度、動作電圧が１６Ｖ程度のものがのぞま
しい。そのような太陽電池には多くの市販品がある。
【００２１】制御装置１７は、インバータ回路の制御を
行ったり、その他のスイッチ回路の制御を行ったりする
ものであり、公知公用の１チップマイクロコンピュータ
やシーケンサ等を用いることができる。本実施例では、
制御装置として市販の１チップマイコンを使用したが、
本発明の意図を達成できるならば、いかなる変更も可能
である。また、このような制御回路を動かすためには制
御電源（不図示）が必要となるが、本実施例では、これ
を交流系統から取ることにした。制御電源の取り方には
特に制限は無い。
行ったり、その他のスイッチ回路の制御を行ったりする
ものであり、公知公用の１チップマイクロコンピュータ
やシーケンサ等を用いることができる。本実施例では、
制御装置として市販の１チップマイコンを使用したが、
本発明の意図を達成できるならば、いかなる変更も可能
である。また、このような制御回路を動かすためには制
御電源（不図示）が必要となるが、本実施例では、これ
を交流系統から取ることにした。制御電源の取り方には
特に制限は無い。
【００２２】直流電力検出装置（発電有無検出装置）２
０は、太陽電池等の直流電源が発電しているか否かを判
定するものであり、簡単には直流電源電圧（太陽電池電
圧等）をもとに判断するものでよい。本例で採用したの
は、図５に示されるものであり、基準電圧と太陽電池電
圧をコンパレータで比較し、太陽電池電圧が基準電圧以
上ならば、発電有りということで発電有無表示装置とし
ての発光ダイオードを光らせる。それと同時に制御装置
へ「発電有り検出信号」を送出するようになっている。
なお本例においては「検出信号」を制御装置で利用して
いない。上記のように発電有無を電圧で検出する場合に
は逆流防止手段２１（ごく一般的にはダイオードが使用
される）を本装置に内蔵し、その前段で電圧を検出する
ような構成としなければならない。そのようにしなけれ
ば直流リンク部電圧と太陽電池電圧の区別ができないた
めである。他の方法として、電流向きを検知し、装置側
へ電流が流れているときに発電有りと判定するような構
成も取り得る。その場合は逆流防止手段２１を内蔵する
必要は無い。しかしながら、直流リンク部と太陽電池の
間には、過大な逆電流（直流リンク部から太陽電池へ流
れる電流）を防ぐために逆流防止手段を設けることが一
般的であり、本装置には必ずしも内蔵する必要性はない
が、システム全体としては逆流防止手段を用いることが
安全上望ましいと言える。
０は、太陽電池等の直流電源が発電しているか否かを判
定するものであり、簡単には直流電源電圧（太陽電池電
圧等）をもとに判断するものでよい。本例で採用したの
は、図５に示されるものであり、基準電圧と太陽電池電
圧をコンパレータで比較し、太陽電池電圧が基準電圧以
上ならば、発電有りということで発電有無表示装置とし
ての発光ダイオードを光らせる。それと同時に制御装置
へ「発電有り検出信号」を送出するようになっている。
なお本例においては「検出信号」を制御装置で利用して
いない。上記のように発電有無を電圧で検出する場合に
は逆流防止手段２１（ごく一般的にはダイオードが使用
される）を本装置に内蔵し、その前段で電圧を検出する
ような構成としなければならない。そのようにしなけれ
ば直流リンク部電圧と太陽電池電圧の区別ができないた
めである。他の方法として、電流向きを検知し、装置側
へ電流が流れているときに発電有りと判定するような構
成も取り得る。その場合は逆流防止手段２１を内蔵する
必要は無い。しかしながら、直流リンク部と太陽電池の
間には、過大な逆電流（直流リンク部から太陽電池へ流
れる電流）を防ぐために逆流防止手段を設けることが一
般的であり、本装置には必ずしも内蔵する必要性はない
が、システム全体としては逆流防止手段を用いることが
安全上望ましいと言える。
【００２３】本例では、太陽電池回路が系統とは絶縁さ
れた構成になっている。このことにより漏電ブレーカの
不要動作を防げるという効果を有する。以下簡単にそれ
を説明する。
れた構成になっている。このことにより漏電ブレーカの
不要動作を防げるという効果を有する。以下簡単にそれ
を説明する。
【００２４】一般に入力端子が系統と非絶縁になるよう
な系では、対地浮遊容量の大きい太陽光発電システムで
は、不要漏電電流の流れることが知られている。そこ
で、実験的に太陽電池回路とアース間に１００μＦのコ
ンデンサを接続して、漏電電流の有無を見たところ、全
く漏電電流は観測されなかった。この観点から言えば、
本発明の装置は、漏電電流が流れないので漏電ブレーカ
の不要動作を起こすことがなく、非常に安全性が高いと
考えられる。浮遊容量は、太陽電池の形状や設置形態、
天候などにより変化すると考えられるので、そのような
不定の浮遊容量の存在を気に止めることなく太陽電池を
接続・利用できる本発明の直流連系装置は、専門知識を
もたない人々にとって大変利用しやすい機器であると言
えよう。
な系では、対地浮遊容量の大きい太陽光発電システムで
は、不要漏電電流の流れることが知られている。そこ
で、実験的に太陽電池回路とアース間に１００μＦのコ
ンデンサを接続して、漏電電流の有無を見たところ、全
く漏電電流は観測されなかった。この観点から言えば、
本発明の装置は、漏電電流が流れないので漏電ブレーカ
の不要動作を起こすことがなく、非常に安全性が高いと
考えられる。浮遊容量は、太陽電池の形状や設置形態、
天候などにより変化すると考えられるので、そのような
不定の浮遊容量の存在を気に止めることなく太陽電池を
接続・利用できる本発明の直流連系装置は、専門知識を
もたない人々にとって大変利用しやすい機器であると言
えよう。
【００２５】（第二の実施の形態）本形態では、太陽電
池（直流電源）の発電の有無に応じてバイパス回路を操
作し、発電の無いときに電気を効率よく利用できる実施
形態について説明する。
池（直流電源）の発電の有無に応じてバイパス回路を操
作し、発電の無いときに電気を効率よく利用できる実施
形態について説明する。
【００２６】図３は、本実施形態の構成例を示すブロッ
ク図であり、前実施例にバイパス回路１８および出力選
択スイッチ１９を加えたものとなっている。また制御装
置１７は直流電力検出装置（発電有無検出装置）２０か
ら出力される情報（検出結果）をもとに出力選択スイッ
チ１９を操作するようになっている。なお、第一の実施
の形態の欄で述べたものと同じ部材については同じ符号
を付して説明を省略する場合がある。
ク図であり、前実施例にバイパス回路１８および出力選
択スイッチ１９を加えたものとなっている。また制御装
置１７は直流電力検出装置（発電有無検出装置）２０か
ら出力される情報（検出結果）をもとに出力選択スイッ
チ１９を操作するようになっている。なお、第一の実施
の形態の欄で述べたものと同じ部材については同じ符号
を付して説明を省略する場合がある。
【００２７】バイパス回路１８は系統入力端子１１と出
力選択スイッチ１９とを接続するものである。出力選択
スイッチ１９は、機械式リレー、半導体リレーなどで構
成される。自動切り替えにあっては、無瞬断で切り替え
られるものが最も望ましく、多くの公知公用技術が適用
可能である。また、その設置位置は、出力端子直前のほ
かに入力側端子直後、あるいはその両方でも良い。本例
では、機械式リレーを出力端子直前に設置した。
力選択スイッチ１９とを接続するものである。出力選択
スイッチ１９は、機械式リレー、半導体リレーなどで構
成される。自動切り替えにあっては、無瞬断で切り替え
られるものが最も望ましく、多くの公知公用技術が適用
可能である。また、その設置位置は、出力端子直前のほ
かに入力側端子直後、あるいはその両方でも良い。本例
では、機械式リレーを出力端子直前に設置した。
【００２８】このようなバイパス回路自体は、無停電電
源の分野では公知技術である。しかしながら、バイパス
回路の使用は無停電電源ではインバータ等の異常時に限
られており、そのまま直流連系装置に利用したのでは、
電気の利用効率が悪くなってしまう。これは、ＡＣ／Ｄ
Ｃ変換回路およびＤＣ／ＡＣ変換回路には損失があるの
で、その損失分＋負荷電力が系統から供給しなければな
らないためである。無停電の電源供給を目的としない直
流連系装置にあっては、これは大きな無駄である。そこ
で本形態では、太陽電池等の直流電源の発電の有無に応
じてバイパス回路を使用し、この損失分の負担をなくし
ている。
源の分野では公知技術である。しかしながら、バイパス
回路の使用は無停電電源ではインバータ等の異常時に限
られており、そのまま直流連系装置に利用したのでは、
電気の利用効率が悪くなってしまう。これは、ＡＣ／Ｄ
Ｃ変換回路およびＤＣ／ＡＣ変換回路には損失があるの
で、その損失分＋負荷電力が系統から供給しなければな
らないためである。無停電の電源供給を目的としない直
流連系装置にあっては、これは大きな無駄である。そこ
で本形態では、太陽電池等の直流電源の発電の有無に応
じてバイパス回路を使用し、この損失分の負担をなくし
ている。
【００２９】以下、本例の直流連系装置の動作について
説明する。
説明する。
【００３０】図６が、本例の装置の動作の本質を表した
ものであり、直流電力検出装置（太陽電池発電検出回
路）と出力選択スイッチの動作をタイムチャートで示し
たものである。
ものであり、直流電力検出装置（太陽電池発電検出回
路）と出力選択スイッチの動作をタイムチャートで示し
たものである。
【００３１】時刻がＳ未満（すなわち朝）およびＥを超
える場合（夕方）では太陽電池電圧が基準電圧より低
く、図５に示す検出信号がＬｏ（たとえば０Ｖ）の状態
になるので、直流電力検出装置は、「発電なし」と判断
し、制御装置１７に「発電なし検出信号」を送出する。
それに基づいて、制御装置１７は出力選択スイッチ１９
をバイパス回路１８側に動かす。これにより系統電力が
直接負荷に供給され、ＤＣ／ＡＣインバータ回路などの
損失は生じない。時刻がＳ以上Ｅ以下では、直流電力検
出装置は、「発電あり」と判断し、制御装置１７に「発
電あり検出信号」を送出する。それに基づいて、制御装
置１７は出力選択スイッチ１９をインバータ回路側に動
かす。それによって、太陽電池発電電力が利用できるよ
うになる。しきい値としての基準電圧は、直流リンク部
の電圧以上とするのが良い。この例では１２Ｖとしてあ
る。
える場合（夕方）では太陽電池電圧が基準電圧より低
く、図５に示す検出信号がＬｏ（たとえば０Ｖ）の状態
になるので、直流電力検出装置は、「発電なし」と判断
し、制御装置１７に「発電なし検出信号」を送出する。
それに基づいて、制御装置１７は出力選択スイッチ１９
をバイパス回路１８側に動かす。これにより系統電力が
直接負荷に供給され、ＤＣ／ＡＣインバータ回路などの
損失は生じない。時刻がＳ以上Ｅ以下では、直流電力検
出装置は、「発電あり」と判断し、制御装置１７に「発
電あり検出信号」を送出する。それに基づいて、制御装
置１７は出力選択スイッチ１９をインバータ回路側に動
かす。それによって、太陽電池発電電力が利用できるよ
うになる。しきい値としての基準電圧は、直流リンク部
の電圧以上とするのが良い。この例では１２Ｖとしてあ
る。
【００３２】このように本例のような構成をとること
で、特に意識することもなく、無駄な電気使用を減らす
ことができるという効果が得られる。
で、特に意識することもなく、無駄な電気使用を減らす
ことができるという効果が得られる。
【００３３】（第三の実施の形態）本形態では、太陽電
池入力端子の系統からの絶縁を、直流リンク部の直流電
力入力側の回路（太陽電池側回路）で実施した例につい
て述べる。
池入力端子の系統からの絶縁を、直流リンク部の直流電
力入力側の回路（太陽電池側回路）で実施した例につい
て述べる。
【００３４】本例の構成は、図４のとおりで、第二の実
施の形態から商用絶縁トランス１５１が除かれ、その代
わり、逆流防止手段２１が、高周波絶縁トランス２１１
を内蔵したＤＣ／ＤＣコンバータ（入力電圧１２Ｖ、出
力電圧１４１Ｖ）で構成されている。このような構成で
は、直流リンク部の電圧は１４１Ｖとなるので、インバ
ータ部で昇圧回路が不要となり効率向上が期待できる。
また、商用絶縁トランスを用いないので、全体の小型・
軽量化が可能となる。
施の形態から商用絶縁トランス１５１が除かれ、その代
わり、逆流防止手段２１が、高周波絶縁トランス２１１
を内蔵したＤＣ／ＤＣコンバータ（入力電圧１２Ｖ、出
力電圧１４１Ｖ）で構成されている。このような構成で
は、直流リンク部の電圧は１４１Ｖとなるので、インバ
ータ部で昇圧回路が不要となり効率向上が期待できる。
また、商用絶縁トランスを用いないので、全体の小型・
軽量化が可能となる。
【００３５】このように「漏電電流を流さないための絶
縁機能」は、「直流電源」と「系統」の中間に存在する
ことが本質的には大事であり、商用系統入力回路側に存
在しなくとも良いということがわかる。また、本例のよ
うな構成とすることでＤＣ／ＤＣコンバータを制御する
ことで最適動作点追尾動作をさせることが可能となり、
太陽電池等の直流電力の利用率をあげられるという効果
も期待できる。
縁機能」は、「直流電源」と「系統」の中間に存在する
ことが本質的には大事であり、商用系統入力回路側に存
在しなくとも良いということがわかる。また、本例のよ
うな構成とすることでＤＣ／ＤＣコンバータを制御する
ことで最適動作点追尾動作をさせることが可能となり、
太陽電池等の直流電力の利用率をあげられるという効果
も期待できる。
【００３６】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明には以下
の効果がある。 （１）直流電力入力端子と系統入力端子とが絶縁されて
いる系では、直流電源の浮遊容量を通じての不要漏電電
流が原理的に流れない。したがって漏電ブレーカの不要
動作や直流電源の浮遊容量などを気にせずに直流連系装
置を利用できる。これは直流電源として浮遊容量の大き
い太陽電池を用いたときに顕著となる。 （２）発電有無により制御可能なバイパス回路を設け
て、発電の無い時間にはコンバータやインバータをバイ
パスして負荷に電力を供給すれば、インバータ等による
変換ロスを防ぐことができ、効率よく電気を利用でき
る。 （３）ＤＣ／ＡＣコンバータとＡＣ／ＤＣインバータの
容量をほぼ等しくすることで装置価格のコストダウンが
可能である。 （４）直流電力入力端子の入力電圧を３０Ｖ未満とすれ
ば、人体他に対する安全性が極めて高く、また低耐圧で
低廉な民生用の太陽電池等が利用できるようになる。 （５）交流連系ではないので、煩わしい手続きや複雑な
工事なしに、気軽に太陽電池等の発電電力を利用でき
る。
の効果がある。 （１）直流電力入力端子と系統入力端子とが絶縁されて
いる系では、直流電源の浮遊容量を通じての不要漏電電
流が原理的に流れない。したがって漏電ブレーカの不要
動作や直流電源の浮遊容量などを気にせずに直流連系装
置を利用できる。これは直流電源として浮遊容量の大き
い太陽電池を用いたときに顕著となる。 （２）発電有無により制御可能なバイパス回路を設け
て、発電の無い時間にはコンバータやインバータをバイ
パスして負荷に電力を供給すれば、インバータ等による
変換ロスを防ぐことができ、効率よく電気を利用でき
る。 （３）ＤＣ／ＡＣコンバータとＡＣ／ＤＣインバータの
容量をほぼ等しくすることで装置価格のコストダウンが
可能である。 （４）直流電力入力端子の入力電圧を３０Ｖ未満とすれ
ば、人体他に対する安全性が極めて高く、また低耐圧で
低廉な民生用の太陽電池等が利用できるようになる。 （５）交流連系ではないので、煩わしい手続きや複雑な
工事なしに、気軽に太陽電池等の発電電力を利用でき
る。
【００３７】このような優れた特徴を持った本発明の産
業上の利用価値あるいは本発明の直流連系装置の商品価
値は極めて高い。
業上の利用価値あるいは本発明の直流連系装置の商品価
値は極めて高い。
【図１】本発明の一例を表したブロック図である。
【図２】本発明の装置の外観の一例を示す斜視図であ
る。
る。
【図３】本発明の他の例を表したブロック図である。
【図４】本発明のさらに他の例を表したブロック図であ
る。
る。
【図５】本発明の発電有無検出回路の例を示すブロック
図である。
図である。
【図６】バイパス回路の動作を示す説明図である。
１ 直流連系装置 ２ 商用交流系統 ３ 太陽電池 ４ 負荷 １１ 系統入力端子 １２ 直流電力入力端子 １３ 負荷用出力端子 １４ 直流リンク部 １５ ＡＣ／ＤＣコンバータ １６ ＤＣ／ＡＣインバータ １７ 制御装置 １８ バイパス回路 １９ 出力選択スイッチ ２０ 直流電力検出装置 ２１ 逆流防止手段 １５１ 絶縁変圧器 １５２ 限流手段 １５３ 整流回路 ２１１ 高周波絶縁変圧器
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5G003 AA06 BA01 DA03 DA18 GB03 GB06 5G015 GA07 HA15 JA05 JA21 JA64 5G065 DA01 EA03 EA06 JA04 MA01 MA02 5H007 BB03 BB05 BB07 DC05 EA02 5H420 CC03 CC04 CC06 DD03 EA37 EB09 EB38 EB39 FF03 FF22 KK06
Claims (11)
- 【請求項１】 系統入力端子、直流電力入力端子、負荷
用出力端子、直流リンク部、系統入力端子から交流電力
を入力し直流リンク部に直流電力を出力するＡＣ／ＤＣ
コンバータ、直流リンク部から直流電力を入力し負荷用
出力端子に電力を供給するＤＣ／ＡＣインバータを有す
る直流連系装置において、前記ＤＣ／ＡＣインバータと
前記負荷用出力端子との間に設けられた出力選択スイッ
チと、前記系統入力端子と該出力選択スイッチとを直結
するバイパス回路と、該出力選択スイッチを制御する制
御装置と、前記直流電力入力端子に入力される直流電力
の有無を検出する直流電力検出装置とを有し、前記制御
装置は、前記直流電力検出装置から出力される情報に基
づいて前記出力選択スイッチを制御することを特徴とす
る直流連系装置。 - 【請求項２】 前記直流電力検出装置が前記直流電力入
力端子に直流電力が入力されていないとの情報を出力し
た場合に、前記制御装置は、前記バイパス回路と前記負
荷用出力端子とが接続するように前記出力選択スイッチ
を制御することを特徴とする請求項１に記載の直流連系
装置。 - 【請求項３】 前記直流電力検出装置が前記直流電力入
力端子に直流電力が入力されているとの情報を出力した
場合に、前記制御装置は、前記ＤＣ／ＡＣインバータと
前記負荷用出力端子とが接続するように前記出力選択ス
イッチを制御することを特徴とする請求項１又は２に記
載の直流連系装置。 - 【請求項４】 前記直流電力入力端子と前記系統入力端
子とが絶縁されていることを特徴とする請求項１乃至３
に記載の直流連系装置。 - 【請求項５】 前記ＡＣ／ＤＣコンバータが絶縁変圧器
を有していることを特徴とする請求項４に記載の直流連
系装置。 - 【請求項６】 前記ＡＣ／ＤＣコンバータの定格容量と
前記ＤＣ／ＡＣインバータの定格容量がほぼ等しいこと
を特徴とする請求項１乃至５に記載の直流連系装置。 - 【請求項７】 前記直流電力入力端子の入力電圧が３０
Ｖ未満であることを特徴とする請求項１乃至６に記載の
直流連系装置。 - 【請求項８】 前記ＡＣ／ＤCコンバータは、ＤＣ／Ａ
Ｃ変換を行わないことを特徴とする請求項１乃至７に記
載の直流連系装置。 - 【請求項９】 前記直流電力入力端子に太陽光発電装置
が接続されることを特徴とする請求項１乃至８に記載の
直流連系装置。 - 【請求項１０】 系統入力端子、直流電力入力端子、負
荷用出力端子、直流リンク部、系統入力端子から交流電
力を入力し直流リンク部に直流電力を出力するＡＣ／Ｄ
Ｃコンバータ、直流リンク部から直流電力を入力し負荷
用出力端子に電力を供給するＤＣ／ＡＣインバータを有
する直流連系装置において、前記直流電力入力端子と前
記系統入力端子とが絶縁されており、前記ＡＣ／ＤＣコ
ンバータはＤＣ／ＡＣ変換を行わないことを特徴とする
直流連系装置。 - 【請求項１１】 前記直流電力入力端子に太陽光発電装
置が接続されることを特徴とする請求項１０に記載の直
流連系装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000331581A JP2002142383A (ja) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | 直流連系装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000331581A JP2002142383A (ja) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | 直流連系装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002142383A true JP2002142383A (ja) | 2002-05-17 |
Family
ID=18807905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000331581A Withdrawn JP2002142383A (ja) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | 直流連系装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002142383A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007104822A (ja) * | 2005-10-05 | 2007-04-19 | Toshiba Corp | 電力変換装置の並列化システム |
| JP2007124864A (ja) * | 2005-10-31 | 2007-05-17 | Sharp Corp | 電力変換システム |
| WO2013146773A1 (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-03 | シャープ株式会社 | 電源システム |
| KR101350290B1 (ko) * | 2009-11-24 | 2014-01-14 | 에스엠에이 솔라 테크놀로지 아게 | 높은 개방 회로 전압을 갖는 광전지 어레이의 스타트 업 |
| JP2014241716A (ja) * | 2011-05-31 | 2014-12-25 | エルジー・ケム・リミテッド | 電力貯蔵用単位ラックを連結するための電圧平準化装置及びこれを含む電力貯蔵システム |
-
2000
- 2000-10-31 JP JP2000331581A patent/JP2002142383A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007104822A (ja) * | 2005-10-05 | 2007-04-19 | Toshiba Corp | 電力変換装置の並列化システム |
| JP2007124864A (ja) * | 2005-10-31 | 2007-05-17 | Sharp Corp | 電力変換システム |
| KR101350290B1 (ko) * | 2009-11-24 | 2014-01-14 | 에스엠에이 솔라 테크놀로지 아게 | 높은 개방 회로 전압을 갖는 광전지 어레이의 스타트 업 |
| US9331564B2 (en) | 2009-11-24 | 2016-05-03 | Sma Solar Technology Ag | Connecting a photovoltaic array at a high open circuit voltage |
| JP2014241716A (ja) * | 2011-05-31 | 2014-12-25 | エルジー・ケム・リミテッド | 電力貯蔵用単位ラックを連結するための電圧平準化装置及びこれを含む電力貯蔵システム |
| US9350168B2 (en) | 2011-05-31 | 2016-05-24 | Lg Chem, Ltd. | Voltage equalization apparatus for connecting power storage unit racks and power storage system including the same |
| WO2013146773A1 (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-03 | シャープ株式会社 | 電源システム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080108 |