JP2009247186A - 系統連系インバータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数台の単相インバータを直列に接続した系統連系インバータ装置において、系統に連系した状態のまま系統連系インバータ装置を停止した場合であっても、コンデンサに与えるストレスの低減を可能とすること。
【解決手段】インバータユニット５と系統１２とは接続状態にあり、かつ、インバータユニット５の動作が停止している場合に、系統１２から流れ込む電流によって各抵抗２６−１〜２６−３の両端に生ずる電位差が各単相インバータ２０−１〜２０−３を構成する部品の耐圧を超えないように、各抵抗２６−１〜２６−３の抵抗値が設定される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複数のインバータを直列に接続した系統連系インバータ装置に関するものである。

系統に連系する系統連系インバータ装置として、例えば、下記特許文献１に示されたものがある。この特許文献１に示された系統連系インバータ装置（同文献では「電力変換装置」として開示）では、太陽光エネルギーによって発電された直流電力を交流電力に変換して負荷あるいは系統に供給する構成において、第１〜第３のコンデンサによって供給される各直流電力を入力とする複数の単相インバータの交流側端子を直列接続し、各単相インバータの発生電圧の総和が出力電圧となるように構成されている。

なお、上記の構成において、第１のコンデンサの電圧は、太陽電池モジュールの出力電圧を降圧コンバータおよび昇圧チョッパを介して所望電圧に調整され、第２、第３のコンデンサの電圧は、第１のコンデンサに接続されるＤＣ／ＤＣコンバータによって、第１のコンデンサの電圧よりも小さい所望電圧となるように調整される。

特開２００７−１６６７８３号公報

ところで、太陽光発電システムに用いられる系統連系インバータ装置は、複数の太陽電池モジュールによって発電された直流電力を交流電力に変換するとともに、電力会社から供給される一般の商用電源と連系することで、余剰電力は系統側へ回生し、不足電力は系統側から供給されるように動作する。したがって、例えば日射量が少なく、太陽電池モジュールからの発電電力が小さい場合には、系統連系インバータ装置の動作を止めて待機状態にする必要がある。この場合、系統と系統連系インバータ装置とは、例えば開閉器を介して切り離されることが通常である。

一方、開閉器を有する構成では、開閉器のリレーの寿命が問題となることがある。例えば、太陽電池モジュールの発電電力が不足した場合、系統連系インバータ装置を動作させても系統側に電力を供給することができないので、系統連系インバータ装置を待機状態とし、かつ、系統と系統連系インバータ装置との接続を切り離すために開閉器をオフに制御することが通常行われる。すなわち、従来の系統連系インバータ装置では、起動状態と待機状態とを繰り返す度に開閉器のオン／オフの切り替え制御が実行され、リレーの開閉回数が多くなって、リレーの接点寿命が短くなるという問題点があった。

他方、系統連系インバータ装置の状態に関わらず、系統との接続を維持することができれば、開閉器のオン／オフの回数を削減することができ、リレーの寿命を延ばすことが可能となる。また、例えば太陽電池モジュールの発電電力が一時的に低下した場合でも、開閉器をオフさせることなく、系統連系インバータ装置が待機状態になることが許容されるのであれば、系統連系インバータ装置を起動するための閾値を下げることも可能となる。すなわち、系統連系インバータ装置が待機状態のときに、系統との接続を切り離す必要のない構成を実現することができれば、運転効率を高めつつ、リレーの寿命の延伸化が可能となる。

なお、従来の系統連系インバータ装置において、装置が待機状態のときに、系統との接続を切り離さずに接続したままの状態に制御することは、比較的容易である。しかしながら、上記特許文献１に示されるような複数のインバータを直列に接続した系統連系インバータ装置では、単相インバータの入力側にそれぞれ並列に接続される第１〜第３のコンデンサが、系統に対して直列に接続される構成となるので、装置が待機状態のときに系統に連系していると、第１〜３のコンデンサ容量比に応じて各コンデンサの両端電圧が決まり、部品の耐圧を越えて故障してしまう可能性があるという課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数台の単相インバータを直列に接続した系統連系インバータ装置において、系統に連系した状態のまま、装置を停止することが可能となる系統連系インバータ装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる系統連系インバータ装置は、直流電力を交流電力に変換して出力する単相インバータの交流側端子を複数台直列に接続し、当該複数台の単相インバータの各発生電圧の総和による出力電圧を系統に供給するインバータユニットを具備し、このインバータユニットの出力電圧を制御して前記系統と連系する系統連系インバータ装置において、前記インバータユニットの出力を系統に供給するか否かを切り替える開閉器と、前記各単相インバータの直流側端子に繋がる直流母線間にそれぞれ接続され、当該各単相インバータの直流電源として機能するコンデンサと、前記各コンデンサの両端にそれぞれ接続される抵抗と、を備え、前記インバータユニットと前記系統とは接続状態にあり、かつ、前記インバータユニットの動作が停止している場合に、前記系統から流れ込む電流によって前記各抵抗の両端に生ずる電位差が前記各単相インバータを構成する部品の耐圧を超えないように、前記各抵抗の抵抗値が設定されていることを特徴とする。

本発明にかかる系統連系インバータ装置によれば、インバータユニットと系統とは接続状態にあり、かつ、インバータユニットの動作が停止している場合に、系統から流れ込む電流によって各抵抗の両端に生ずる電位差が各単相インバータを構成する部品の耐圧を超えないように各抵抗の抵抗値を設定するようにしているので、系統に連系した状態のまま系統連系インバータ装置を停止することができ、リレーの寿命の延伸化が可能となるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる系統連系インバータ装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。

（太陽光発電システムの構成）
図１は、本発明にかかる系統連系インバータ装置を太陽光発電システムに適用した場合の一例を示す図である。同図において、系統連系インバータ装置３の直流入力端である入力端１４には、太陽電池モジュール２が接続され、交流出力端である出力端１６には、５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚの電力を供給する系統１２が接続されている。このように構成された太陽光発電システム１では、太陽電池モジュール２によって発電された直流電力は、系統連系インバータ装置３によって交流電力に変換され、系統１２との連系により、余剰電力は系統１２側に回生され、不足電力は系統１２側から供給される。なお、同図の構成では、系統１２は、単相２線式の配電系統を接続する実施態様を示しているが、単相３線式の配電系統であっても構わない。この場合、系統の中性線は系統側で対地ＧＮＤに接地され、残り２線の電源ラインは系統連系インバータ装置３の出力端１６に接続される。

（系統連系インバータ装置の構成）
つぎに、系統連系インバータ装置３の構成について説明する。図１において、系統連系インバータ装置３は、コンバータ４、インバータユニット５、制御部６、出力フィルタ回路７、開閉器８、およびＤＣ／ＤＣコンバータ１１を備えている。

（系統連系インバータ装置の接続構成および機能）
つぎに、系統連系インバータ装置３の接続構成および機能について説明する。コンバータ４は、入力端が系統連系インバータ装置３の入力端１４に接続され、入力端１４を通じて供給される太陽電池モジュール２の直流電圧を昇圧または降圧してインバータユニット５およびＤＣ／ＤＣコンバータ１１に出力する。インバータユニット５は、後述するような複数台の単相インバータを備えており、これらの複数台の単相インバータのうちの１個の単相インバータについては、コンバータ４から供給される直流電圧を入力により動作し、当該１個の単相インバータを除く残りの単相インバータについては、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から供給される直流入力により動作する。すなわち、インバータユニット５は、対応する供給源から印加される直流電圧を交流電圧に変換して出力する。開閉器８は、インバータユニット５の出力端と系統連系インバータ装置３の出力端である出力端１６との間に挿入され、インバータユニット５の出力を系統１２に伝達するか否かの切り換え動作を実行する。制御部６は、コンバータ４およびインバータユニット５を制御し、コンバータ４およびインバータユニット５から出力される電圧を好適な値に調整するとともに、インバータユニット５の出力電圧の状態に応じて開閉器８を開閉制御し、インバータユニット５と系統１２との間の連系動作を制御する。

（系統連系インバータ装置の詳細構成）
つぎに、本実施の形態にかかる系統連系インバータ装置の詳細構成について、図２を参照して説明する。図２は、本実施の形態にかかる系統連系インバータ装置３の主要構成部であるインバータユニット５のより詳細な構成を示す図であり、図１に示した構成において、インバータユニット５から系統１２までの回路構成を示した図である。

図２において、インバータユニット５は、複数（同図の例では３個）の単相インバータ２０−１〜２０−３の交流側端子間が直列に接続されたインバータユニットを構成する。各単相インバータ２０−１〜２０−３は、ダイオードを逆並列に接続した複数個の、例えばＩＧＢＴである自己消弧型半導体スイッチング素子で構成されている。

第１の単相インバータである単相インバータ２０−１（同図の中段部にあるインバータ）の直流端子側では、第１のコンデンサであるコンデンサ２４−１および第１のバランス抵抗である抵抗２６−１が単相インバータ２０−１の直流側端子に繋がる直流母線間にそれぞれ接続されている。なお、コンデンサ２４−１は第１の直流電源として機能し、抵抗２６−１は直流母線の電圧変動を抑え、他の直流母線との間で所定の電圧比を維持するための第１のバランス抵抗として機能する。一方、単相インバータ２０−１の交流側端子では、交流側端子の一方に第２の単相インバータである単相インバータ２０−２が接続され、交流側端子の他方に第３の単相インバータである単相インバータ２０−３が接続される。また、単相インバータ２０−１の交流側端子間を短絡させる短絡用スイッチとして、ダイオードを逆並列に接続した２個の、例えばＩＧＢＴである自己消弧型半導体スイッチング素子が互いに逆極性に直列接続されたスイッチ回路２２が設けられ、このスイッチ回路２２は、単相インバータ２０−１に並列に接続される。

第２の単相インバータである単相インバータ２０−２（同図の上段部にあるインバータ）、および第３の単相インバータである単相インバータ２０−３（同図の下段部にあるインバータ）についても、直流端子側では同様な構成がとられる。より詳細には、単相インバータ２０−２の直流端子側では、第２のコンデンサであるコンデンサ２４−２および第２のバランス抵抗である抵抗２６−２が単相インバータ２０−２の直流側端子に繋がる直流母線間にそれぞれ接続され。なお、コンデンサ２４−２は第２の直流電源として機能し、抵抗２６−２は直流母線の電圧変動を抑え、他の直流母線との間で所定の電圧比を維持するための第２のバランス抵抗として機能する。同様に、単相インバータ２０−３の直流端子側では、第３のコンデンサであるコンデンサ２４−３および第３のバランス抵抗である抵抗２６−３が単相インバータ２０−３の直流側端子に繋がる直流母線間にそれぞれ接続される。なお、コンデンサ２４−３は第３の直流電源として機能し、抵抗２６−３は直流母線の電圧変動を抑え、他の直流母線との間で所定の電圧比を維持するための第３のバランス抵抗として機能する。

一方、単相インバータ２０−２および単相インバータ２０−３の各交流側端子では、つぎのような構成がとられる。まず、単相インバータ２０−２の交流側端子では、交流側端子の一方に単相インバータ２０−１が接続され、交流側端子の他方に出力フィルタ回路７の入力側端子の一方が接続される。また、単相インバータ２０−３の交流側端子では、交流側端子の一方に単相インバータ２０−１が接続され、交流側端子の他方に出力フィルタ回路７の入力側端子の他方が接続される。

なお、図１にも示すように、単相インバータ２０−１の直流電源となるコンデンサ２４−１に対する直流電力は、コンバータ４によって供給され、単相インバータ２０−２の直流電源となるコンデンサ２４−２、および単相インバータ２０−３の直流電源となるコンデンサ２４−３に対する各直流電力は、コンバータ４から直流電力の供給を受けたＤＣ／ＤＣコンバータ１１によって供給される。

ここで、単相インバータ２０−１の入力となるコンデンサ２４−１の電圧は、他の単相インバータである単相インバータ２０−２，２０−３の各入力となるコンデンサ２４−２およびコンデンサ２４−３の電圧よりも大きい。一方、コンデンサ２４−２の電圧と、コンデンサ２４−３の電圧とについては、何れが大きくてもよいし、両者の電圧が等しくてもよい。なお、ここでは、便宜上、コンデンサ２４−２の電圧と、コンデンサ２４−３の電圧とは、概略等しいと仮定する。つまり、インバータユニット５が起動しているときのコンデンサ２４−１〜２４−３の各電圧（各単相インバータの母線電圧に等しい）をＶ１，Ｖ２，Ｖ３とすると、これらの電圧間には、Ｖ１＞Ｖ２＝Ｖ３の関係がある。

これらの単相インバータ２０−１〜２０−３は、出力として正負およびゼロの電圧を発生することができ、単相インバータ２０−１〜２０−３は、これらの発生電圧を組み合わせた総和としての電圧を出力する。この出力電圧は、例えばリアクトルおよびコンデンサを組み合わせた平滑フィルタ回路としての出力フィルタ回路７によって平滑され、所望の交流電圧が系統１２に供給される。なお、これより詳細な動作については、上記した特許文献１の公報に適切に開示されているため、ここでの詳細な説明は省略する。

（系統連系インバータ装置の要部動作）
つぎに、本実施の形態にかかる系統連系インバータ装置の要部動作について、まず、図３の図面を参照して説明する。ここで、図３は、系統連系を行っている状態でインバータユニット５を停止したときの系統１２からインバータユニット５の内部に流れ込む電流経路を示す図である。

（連系状態−バランス抵抗が存在しないときの動作）
まず、系統連系インバータ装置３が系統１２と連系状態にあり（つまり開閉器８は閉じられ）、かつ、インバータユニット５が停止したときを考えるが、ここでは、さらに、コンデンサ２４−１〜２４−３にそれぞれ並列に接続されている抵抗２６−１〜２６−３が存在しない場合について考える。インバータユニット５が停止した場合、インバータユニット５の各半導体スイッチング素子はオフに制御されるが、各半導体スイッチング素子に並列に接続されたダイオードを通過する電流経路が存在するので、系統１２の電圧は、各単相インバータには並列に接続され、コンデンサ全体としては直列に接続されるコンデンサ２４−１〜２４−３に印加される。

ここで、図３にも示すように、コンデンサ２４−１〜２４−３の各容量値をＣ１，Ｃ２，Ｃ３とし、系統１２の電圧をＶｋとする。また、系統１２の電圧が印加された後のコンデンサ２４−１〜２４−３の各電圧をＶ１’，Ｖ２’，Ｖ３’とする。

まず、インバータユニット５の起動中は、次式が成り立つ。
Ｖ１＞Ｖ２＝Ｖ３ …（１）
なお、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の典型的な値として、Ｖ１＝２１０［Ｖ］、Ｖ２＝Ｖ３＝７０［Ｖ］を想定する。

一方、インバータユニット５が停止すると、系統１２の電圧Ｖｋは、直列に接続されたコンデンサ２４−１〜２４−３の両端に印加されるので、次式が成り立つ。
Ｖ１’＋Ｖ２’＋Ｖ３’＝Ｖｋ …（２）
Ｃ１＊Ｖ１'＝Ｃ２＊Ｖ２'＝Ｃ３＊Ｖ３'＝Ｃｔ＊Ｖｋ＝Ｑ …（３）
ただし、Ｃｔ＝（Ｃ１＊Ｃ２＊Ｃ３）／（Ｃ１＊Ｃ２＋Ｃ２＊Ｃ３＋Ｃ３＊Ｃ１） …（４）
であり、Ｑは、系統１２の電圧Ｖｋが印加されたときの、各コンデンサに蓄積される電荷量である。

上記（３）式より、
Ｖ１'：Ｖ２'：Ｖ３'＝(１／Ｃ１)：(１／Ｃ２)：(１／Ｃ３) …（５）
が成り立つ。

ここで、Ｃ１＊Ｃ２＋Ｃ２＊Ｃ３＋Ｃ３＊Ｃ１＝Ｃｐとおけば、上記（３）式、（４）式、および（５）式の関係より、
Ｖ１’＝（Ｃｔ／Ｃ１）＊Ｖｋ＝（Ｃ２＊Ｃ３）／Ｃｐ＊Ｖｋ …（６）
Ｖ２’＝（Ｃｔ／Ｃ２）＊Ｖｋ＝（Ｃ３＊Ｃ１）／Ｃｐ＊Ｖｋ …（７）
Ｖ３’＝（Ｃｔ／Ｃ３）＊Ｖｋ＝（Ｃ１＊Ｃ２）／Ｃｐ＊Ｖｋ …（８）
となる。

また、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３のうち、端子電圧の最も大きなコンデンサ２４−１の容量値（Ｃ１）が最も大きく、コンデンサ２４−２，２４−３の各容量値（Ｃ２，Ｃ３）は、容量値が概略等しく、かつ、Ｃ１より小さいものと仮定すれば、上記（６）〜（８）式により、
Ｖ１'＜Ｖ２'＝Ｖ３' …（９）
という関係が得られる。

また、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の各容量値が、概略等しいものと仮定すれば、上記（６）〜（８）式により、
Ｖ１'＝Ｖ２'＝Ｖ３' …（１０）
という関係が得られる。

いま、系統１２の電圧を約２８０［Ｖ］（交流２００［Ｖ］のピーク電圧）とすれば、上記（１０）式の場合でも、Ｖ１’＝Ｖ２’＝Ｖ３’≒９３［Ｖ］となる。すなわち、コンデンサ２４−２，２４−３の電圧は、７０［Ｖ］から９３［Ｖ］まで上昇することになる。このとき、インバータユニット２０−２，２０−３の部品の耐圧が７０［Ｖ］だと部品の耐圧を越えて故障してしまうおそれがある。なお、このコンデンサを電解コンデンサで構成していると、経年で容量が変化し、その影響が増大する。

したがって、装置が待機状態の時に系統に連系していると、第１〜３のコンデンサ容量比に応じて各コンデンサの両端電圧が決まり、部品の耐圧を越えて故障してしまう可能性がある。

（連系状態−バランス抵抗が存在するときの動作）
つぎに、図３に示すように、抵抗２６−１〜２６−３が存在する場合について考える。この場合、上記と同様に、系統１２の電圧がインバータユニット５の各単相インバータに印加されるので、系統１２からの電流はコンデンサ２４−１〜２４−３および抵抗２６−１〜２６−３を有する各並列回路部に流れ込むことになる。

ここで、抵抗２６−１〜２６−３に系統１２からの電流が流れることにより生ずる各抵抗の両端に現れる電位差をそれぞれＶ４，Ｖ５，Ｖ６とすると、次式の関係が成り立つ。
Ｖ４＋Ｖ５＋Ｖ６＝Ｖｋ …（１１）

このとき、Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６の大きさが各単相インバータ毎に設定された回路部品の耐圧を超えないように、各抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を決定することができる。例えば、抵抗２６−１〜２６−３の各抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の比率を各単相インバータの母線電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の比率と同一に設定するものとする。

上記と同様な数値を用いるものとすると、
各単相インバータの母線電圧の比は、
Ｖ１：Ｖ２：Ｖ３＝２１０：７０：７０＝３：１：１ …（１２）
となり、抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の比率を、
Ｒ１：Ｒ２：Ｒ３＝３：１：１ …（１３）
と設定する。

上記（１３）式のように抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の比率が設定された場合、系統１２（Ｖｋ＝２８０［Ｖ］）に連系した状態でインバータを停止すると、系統１２の電圧が抵抗２６−１〜２６−３の直列回路に印加され、そのときに流れる電流をＩｋとすれば、次式の関係が得られる。
Ｖ４＝Ｉｋ＊Ｒ１，Ｖ５＝Ｉｋ＊Ｒ２，Ｖ６＝Ｉｋ＊Ｒ３ …（１４）

上記（１３）式および（１４）式より、
Ｖ４：Ｖ５：Ｖ６＝３：１：１ …（１５）
となる。

また、上記（１１）式および（１５）式により、Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６はそれぞれ、
Ｖ４≒１７０［Ｖ］＜Ｖ１
Ｖ５≒ ５７［Ｖ］＜Ｖ２
Ｖ６≒ ５７［Ｖ］＜Ｖ３
となるので、抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の両端電圧が各単相インバータを構成する回路部品の耐圧を超えることはない。

（非連系状態−バランス抵抗が存在するときの動作）
つぎに、インバータユニット５が系統１２から切り離され、かつ、インバータユニット５が停止しているときの動作について図４の図面を参照して説明する。なお、図４は、系統１２から切り離した状態でインバータユニット５を停止したときの各コンデンサに蓄積された電荷の放電経路を示す図である。

インバータユニット５が系統１２から切り離され、インバータユニット５が停止している状態の場合、抵抗２６−１〜２６−３がなければ、コンデンサ２４−１〜２４−３に蓄積された電荷は各コンデンサに残留したままとなる。したがって、例えば、系統連系インバータ装置３のメンテナンスを行う場合には、各コンデンサに蓄積された電荷が小さくなるまで待たなければならない。

一方、本実施の形態にかかる系統連系インバータ装置３では、バランス抵抗として設けた抵抗２６−１〜２６−３が存在するため、これらの抵抗を放電抵抗としても利用することが可能となる。インバータユニット５が系統１２から切り離され状態では、コンデンサ２４−１〜２４−３に蓄積された電荷の流れる経路は抵抗２６−１〜２６−３を通る経路しか存在しないので、コンデンサ２４−１〜２４−３に蓄積された電荷を速やかに、かつ、自動的に放電することが可能となる。その結果、系統連系インバータ装置３を系統１２から切り離した直後に、系統連系インバータ装置３のメンテナンスを行う場合であっても、あまり時間をかけず、かつ、特別な処置を行うことなく、メンテナンス作業を開始することが可能となる。

（抵抗値の選定に関する他の手法）
上記では、抵抗値の選定手法の一例として、各単相インバータの母線電圧比（分圧比）に設定する手法について示したが、ここでは、各抵抗で消費される電力（消費電力）が、系統連系インバータ装置３の電力変換効率に与える影響が小さくなるように決定する手法について説明する。

まず、系統１２から流れる電流Ｉｋにあわせて、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の比率を選定し、Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６が各単相インバータを構成する部品の耐圧を超えないようにする。

このとき、各放電用抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３で消費する電力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、次式で表せる。
Ｐ１＝(Ｖ１^２)／Ｒ１ …（１６）
Ｐ２＝(Ｖ２^２)／Ｒ２ …（１７）
Ｐ３＝(Ｖ３^２)／Ｒ３ …（１８）

上記（１６）式〜（１８）式から明らかなように、抵抗値が小さくなると、運転時の損失も大きくなる。つまり、抵抗値が小さい場合には、コンデンサに蓄積された電荷を早く放電することができるが、運転時の損失も大きくなる。

そこで、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３での損失が、インバータユニットの電力変換効率に影響を与えないように抵抗値を決めることの意義が生まれる。例えば、定格出力４．０［ｋＷ］の単相インバータにおいて、Ｖ１＝２１０［Ｖ］，Ｒ１＝１５０［ｋΩ］とすると、Ｒ１での損失Ｐ１は、上記（１６）式より、Ｐ１＝０．３［Ｗ］となる。いま、損失と定格出力との比を「電力変換効率影響度（η）」として定義すると、Ｒ１における電力変換効率影響度η１は、
η１＝０．３／４０００＝０．００７５［％］
となり、インバータユニットの電力変換効率に影響しないレベルとなる。

なお、上記のようにしてＲ１を決定することができれば、例えば上記（１３）式の関係を用いて、Ｒ２，Ｒ３を決定することができる。具体的に、この（１３）式の関係を利用すると、
Ｒ２＝Ｒ３＝５０［ｋΩ］
が得られる。

また、抵抗Ｒ２，Ｒ３で消費される電力Ｐ２，Ｐ３、および電力変換効率影響度η２，η３をそれぞれ計算すると、
Ｐ２＝Ｐ３＝０．１［Ｗ］
η２＝η３＝０．１／４０００＝０．００２５［％］
となり、Ｒ２，Ｒ３で消費される電力についても、インバータユニットの電力変換効率に影響しないレベルとなる。

以上説明したように、本実施の形態にかかる系統連系インバータ装置によれば、インバータユニットと系統とは接続状態にあり、かつ、インバータユニットの動作が停止している場合に、系統から流れ込む電流によって各抵抗の両端に生ずる電位差が各単相インバータを構成する部品の耐圧を超えないように各抵抗の抵抗値が設定されているので、系統に連系した状態でインバータユニットを停止することができ、また、各インバータユニットにおいて、系統電圧よりも低い耐圧の部品の使用が可能となる。

また、本実施の形態にかかる系統連系インバータ装置によれば、系統に連系した状態のままで、系統連系インバータ装置の停止が可能となるので、開閉器のリレー接点の劣化を抑制することができ、開閉器の寿命を長くすることが可能となる。

さらに、本実施の形態にかかる系統連系インバータ装置によれば、各抵抗の抵抗値を電力変換効率の影響度に対する影響度を評価した評価値に基づいて設定することができるので、インバータユニットの電力変換効率に与える影響を小さくすることが可能となる。

なお、本実施の形態では、電圧比と抵抗比とを一致させる実施形態を例示したが、電圧比と抵抗比とを厳密な意味で一致させる必要はなく、ある程度の誤差は許容されるものである。

また、本実施の形態では、太陽電池モジュールの発電電力を用いて系統と連系する場合を一例として示したが、発電電力を供給するエネルギー源として、燃料電池等を用いてもよい。

また、本実施の形態では、３台の単相インバータを備える構成について例示したが、この態様に限定されるものではなく、２台もしくは４台以上の単相インバータを備える構成であっても構わない。

以上のように、本発明にかかる系統連系インバータ装置は、リレーの寿命の延伸化が可能となる発明として有用である。

本発明にかかる系統連系インバータ装置を太陽光発電システムに適用した場合の一例を示す図である。 本実施の形態にかかる系統連系インバータ装置３の主要構成部であるインバータユニット５のより詳細な構成を示す図である。 系統連系を行っている状態でインバータユニット５を停止したときの系統１２からインバータユニット５の内部に流れ込む電流経路を示す図である。 系統１２から切り離した状態でインバータユニット５を停止したときの各コンデンサに蓄積された電荷の放電経路を示す図である。

符号の説明

１ 太陽光発電システム
２ 太陽電池モジュール
３ 系統連系インバータ装置
４ コンバータ
５ インバータユニット
６ 制御部
７ 出力フィルタ回路
８ 開閉器
１１ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１２ 系統
１４ 入力端
１６ 出力端
２０−１〜２０−３ 単相インバータ
２２ スイッチ回路
２４−１〜２４−３ コンデンサ
２６−１〜２６−３ 抵抗

Claims (3)

1. 直流電力を交流電力に変換して出力する単相インバータの交流側端子を複数台直列に接続し、当該複数台の単相インバータの各発生電圧の総和による出力電圧を系統に供給するインバータユニットを具備し、このインバータユニットの出力電圧を制御して前記系統と連系する系統連系インバータ装置において、
   前記インバータユニットの出力を系統に供給するか否かを切り替える開閉器と、
   前記各単相インバータの直流側端子に繋がる直流母線間にそれぞれ接続され、当該各単相インバータの直流電源として機能するコンデンサと、
   前記各コンデンサの両端にそれぞれ接続される抵抗と、
   を備え、
   前記インバータユニットと前記系統とは接続状態にあり、かつ、前記インバータユニットの動作が停止している場合に、前記系統から流れ込む電流によって前記各抵抗の両端に生ずる電位差が前記各単相インバータを構成する部品の耐圧を超えないように、前記各抵抗の抵抗値が設定されていることを特徴とする系統連系インバータ装置。
2. 前記インバータユニットを動作させるときの前記各単相インバータの母線電圧が当該各単相インバータ毎に設定されているとき、
   前記各抵抗の抵抗比は、前記各母線電圧の電圧比に等しく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の系統連系インバータ装置。
3. 前記各抵抗の抵抗値は、前記各単相インバータ毎に、当該各単相インバータの電力変換効率に関する評価値に基づいて設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の系統連系インバータ装置。

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