JP2009254017A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】点検間隔や寿命期間が最適化される電力変換装置を提供する。
【解決手段】電力変換装置を制御する制御部９は、計時部２０と、運転期間を監視する寿命期間監視部２１と、電力変換装置と発電部との接続および電力変換装置および負荷部との接続をそれぞれ切り換える強制解列指令部２２と、電力変換装置の点検間隔を監視する点検期間監視部２３と、電力変換装置の運転を停止する命令を与える強制停止指令部２４と、点検時期が経過した後の期間を計測する点検期間猶予監視部２５と、電力変換装置が点検を必要であることを通知する点検表示指令部２６と、点検間隔を初期値に設定する点検期間初期化指令部２７と、電力変換装置の運転の停止を解除する強制停止解除指令部２８と、出力変換装置を作動させるためのデータを格納する記憶部３０とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、直流電源からの直流電力を直流電力または交流電力に変換して、負荷に電力を供給する電力変換装置の制御に関し、より特定的には、電力変換装置の強制停止および強制解列に関する。

太陽電池や風力発電機などは、自然エネルギーを利用して直流電力を出力する地球温暖化ガスを排出しないシンプルでクリーンなエネルギー源として知られている。たとえば、太陽光発電システムは、太陽電池を既存の建造物の屋根や敷地内に設置して、太陽光発電によって得られた直流電力を直流電力又は交流電力に変換し、変換後の直流電力又は交流電力を、当該システムの出力側に接続された直流負荷、又は、商用電力系統を含む交流負荷に電力を供給する。

図５に、発電システムの一例を示す。発電システム１０１は、太陽電池で構成された直流電力発電部１０２と、直流電力発電部１０２からの直流電力を交流電力に変換する電力変換装置１０３とを備える。電力変換装置１０３には、商用電力系統１０４および交流電気負荷１０５が接続されている。電力変換装置１０３には、操作表示部１０６が接続されている。電力変換装置１０３は、電力変換部１０７と、電力変換部１０７と商用電力系統１０４とを電気的に接続および遮断する接続遮断部１０８と、電力変換装置１０３の制御部１０９とを含む。

昼間時に、太陽日射が直流電力発電部１０２に当たると、電力が直流電力発電部１０２から電力変換装置１０３に自動的に供給される。制御部１０９は、接続遮断部１０８をオンにして、電力変換部１０７と商用電力系統１０４とを接続し、電力変換部１０７の運転を開始する。電力変換装置１０３は、直流電力を交流電力に変換して、商用電力系統１０４や交流電気負荷１０５に交流電力を供給する。

一方、夜間時になると、電力変換装置１０３に直流電力発電部１０２から電力が供給されなくなるため、制御部１０９は、電力変換部１０７を停止し、接続遮断部１０８をオフにして、電力変換部１０７と商用電力系統１０４および交流電気負荷との接続を遮断する。

電力変換装置１０３の内部には、高電圧および大電流が流れているため、発電システム１０１の監視者は、電力変換装置１０３が安全に運転しているかを確認するために、点検を定期的に実施し、内部の電気回路や部品に異常はないかを確認する。

装置の点検に関し、たとえば、特開２００４−３３６４８号公報（特許文献１）は、使用された風量レベルにより集塵フィルタの交換時期を可変にして交換時期のフィルタの圧損をできるだけ同じレベルにすることができる空気清浄機を開示している。
特開２００４−３３６４８号公報

しかしながら、従来の発電システムでは、電力変換装置の製品寿命が１０年以上と長く、内部が高電圧、大電流のため、寿命時期になると確実に定期点検を実施して電力変換装置が安全に運転しているかの状態を確認する必要がある。また、電力変換装置は、自動的に運転および停止するため、電力変換装置の使用者が、運転状態を常時監視していない場合がある。そのため、運転中に外的要因や内的要因による異常によって、電力変換装置が安全に停止した場合でも使用者が停止に気付かずに通電したまま放置される恐れがあった。そして、点検を行わずに通電状態で電力変換装置が放置されたままであると、その状態が悪化し、電力変換装置が不安全な状態に進行する恐れがあった。

また、直流電源である発電部は、一定期間における発電期間や発電量が設置場所毎に異なり、電力変換装置内部の電気部品への通電時間も異なる。

本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、点検が行なわれない場合又は寿命時期が到来した場合であっても、安全性が確保できる電力変換装置を提供することである。他の目的は、確実な点検を実現することができる電力変換装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、この発明のある局面に従うと、発電部から供給される電力を直流電力又は交流電力に変換して、変換後の電力を負荷部に出力する電力変換装置が提供される。この電力変換装置は、電力変換装置の運転期間を監視するように構成された寿命期間監視部と、電力変換装置と発電部との接続又は遮断、および、電力変換装置と負荷部との接続又は遮断をそれぞれ切り換えるように構成された強制解列部とを備える。運転時間が電力変換装置の寿命期間に達したことを寿命期間監視部が検知すると、強制解列部は、各接続を遮断する。このように構成された電力変換装置によれば、電力変換装置の寿命末期においても寿命が原因で故障が発生する前に電力変換装置を発電部や出力負荷部から強制的に切り離して通電しない状態にして安全性を確保することができる。

好ましくは、寿命期間監視部は、電力変換装置の作動時間を積算し、積算した作動時間と、予め設定された寿命期間とを比較する。

好ましくは、強制解列部が作動すると、電力変換装置は通電を停止する。このように構成された電力変換装置によれば、強制解列部により電力変換装置を発電部や出力負荷部から強制的に切り離して通電しない状態にするので外的要因または内的要因により電力変換装置が故障したとしても発火発煙といった恐れを防止することができる。

好ましくは、強制解列部は、各接続を、機械的に遮断する。このように構成された電力変換装置によれば、強制解列部が一旦作動すると、点検者が電力変換装置を点検するまで強制解列により電力変換装置を発電部や出力負荷部から強制的に切り離して通電しない状態にするので、外的要因または内的要因により電力変換装置が故障したとしても発火発煙といった恐れを防止することができる。

好ましくは、電力変換装置は、電力変換装置の点検間隔を監視するように構成された点検期間監視部と、電力変換装置の運転を停止するように構成された強制停止部と、電力変換装置に対する指示入力を受け付けるように構成された操作部と、電力変換装置の運転状態を表示するように構成された表示部とをさらに備える。点検期間監視部が、電力変換装置の点検時期の到来を検知した場合に、強制停止部は、電力変換装置の運転を停止する。表示部は、点検時期の到来の通知を表示する。このように構成された電力変換装置によれば、電力変換装置の点検時期においても電力変換装置を強制的に停止した上で、操作表示部に点検時期が来たことを表示するので電力変換装置の利用者に確実に知らせることができる。

好ましくは、点検期間監視部は、電力変換装置が電力を出力している期間を積算し、積算した期間と、設定されている点検間隔とを比較する。

好ましくは、点検期間監視部は、電力変換装置の点検の回数の増加に応じて、監視している点検間隔を、前回の点検間隔より短く設定する。このように構成された電力変換装置によれば、電力変換装置の寿命に近づくにつれて点検間隔が短くなるので、電力変換装置が故障する可能性を低下することができる。

好ましくは、電力変換装置は、強制停止部による電力変換装置の停止を解除する指示入力が操作部によって受け付けられたことに基づいて、電力変換装置の停止を一時的に解除するように構成された強制停止解除部をさらに備える。このように構成された電力変換装置によれば、電力変換装置の利用者に点検時期を知らせるために電力変換装置を強制的に停止させても、すぐに利用者が電力変換装置の停止状態を解除することができるので発電システムの発電機会を逃す恐れはない。

好ましくは、電力変換装置は、点検期間監視部が監視する点検間隔を過ぎた場合に、電力変換装置が点検を受けるまでの期間を監視する点検猶予期間監視部をさらに備える。電力変換装置が点検を猶予する期間として予め設定された期間までに点検を受けない場合に、強制解列部は、各接続を遮断する。このように構成された電力変換装置によれば、操作表示部に点検時期を表示しても電力変換装置の利用者が点検を受けない場合には、電力変換装置を発電部や出力負荷部から強制的に切り離しをして通電しない状態にして点検を実施する前に外的要因または内的要因により電力変換装置が故障したとしても発火発煙といった恐れを防止することができる。

好ましくは、電力変換装置は、点検期間監視部が監視する点検間隔を初期化するための指示入力が操作部によって受け付けられたことに基づいて、電力変換装置を作動可能にするように構成された点検期間初期化指令部をさらに備える。このように構成された電力変換装置によれば、利用者が電力変換装置の製造者に連絡をして点検を受けた場合に、点検者による点検期間の初期化を行うので次回の点検までの点検期間をカウントすることができる、と同時に強制停止解除部が働くために電力変換装置は運転を開始することができる。

好ましくは、発電部は、太陽電池である。このように構成された電力変換装置によれば、昼間時に太陽電池に日射が当たっている間は発電することができる。

本発明に係る電力変換装置によると、点検が行なわれない場合又は寿命時期が到来した場合であっても、安全性が確保できる。また、他の局面に係る電力変換装置によると、確実な点検を実現することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

［発電システムの構成］
図１を参照して、本実施の形態に係る発電システム１の構成の概略について説明する。図１は、本実施の形態に係る発電システム１の構成の概略を表わす図である。発電システム１は、太陽電池２と、電力変換装置３と、商用電力系統４と、電気負荷５と、操作表示部６とを備える。商用電力系統４と電気負荷５とは、電力変換装置３の出力負荷を構成する。電力変換装置３は、電力変換部７と、商用電力系統接続遮断部８と、制御部９と、電源部１０と、商用電力系統接続解列部１１と、直流電源接続解列部１２とを含む。電力変換装置３は、太陽電池２から出力される直流電力を交流電力に変換してその交流電力を商用電力系統４あるいは電気負荷５に対して出力する。

より詳しくは、電力変換部７は、太陽電池２から供給される直流電力を交流電力に変換する。商用電力系統接続遮断部８は、電力変換部７と、商用電力系統４とを電気的に接続または遮断する。

操作表示部６は、電力変換装置３に対する指示入力を受け付けるとともに、電力変換装置３の状態を表示する。より具体的には、操作表示部６は、表示部６ａと、操作部６ｂとを含む。表示部６ａは、たとえば、液晶ディスプレイ装置、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ装置、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、文字表示装置等により実現される。操作部６ｂは、タッチパネル、スイッチその他の入力装置により実現される。図１に示される例では、表示部６ａと、操作部６ｂが一体として示されているが、別個に構成されても良い。

制御部９は、電力変換装置３の動作を制御する。制御部９は、周知の構成を有するコンピュータがプログラムを実行することによって、ハードウェアとソフトウェアの協働として実現される。

より詳しくは、制御部９は、電力変換装置３に対して与えられる操作入力に基づいて、あるいは電力変換装置３の内部において予め設定された条件が成立したことに基づいて、電力変換装置３の各部の動作を制御する。

電源部１０は、太陽電池２から出力される直流電力を用いて、電力変換装置３の各部に駆動電力を供給する。また、夜間時には、商用電力系統４の交流電力を用いて、電源部１０に駆動電力を供給する。

商用電力系統接続解列部１１は、電力変換部７と商用電力系統４とを、機械的に接続または切り離しする。商用電力系統接続解列部１１は、たとえば、トリップ型開閉器によって実現されるが、その他の開閉器が用いられてもよい。

直流電源接続解列部１２は、太陽電池２と電力変換部７とを機械的に接続または切り離しする。直流電源接続解列部１２は、たとえば、トリップ型開閉器によって実現されるが、その他の開閉器が用いられてもよい。

［機能構成］
図２を参照して、本実施の形態に係る電力変換装置３を実現する制御部９について説明する。図２は、制御部９によって実現される機能の構成を表わすブロック図である。制御部９は、計時部２０と、寿命期間監視部２１と、強制解列指令部２２と、点検期間監視部２３と、強制停止指令部２４と、点検猶予期間監視部２５と、点検表示指令部２６と、点検期間初期化指令部２７と、強制停止解除部２８と、記憶部３０とを備える。

計時部２０は、電力変換装置３の作動時間を計測する。
寿命期間監視部２１は、電力変換部７からの出力と計時部２０からの出力とに基づいて作動するように構成されている。また、ある局面において、寿命期間監視部２１は、記憶部３０に格納されているデータに基づいて作動するように構成され得る。

強制解列指令部２２は、寿命期間監視部２１からの出力と、点検期間猶予監視部２５からの出力とに基づいて作動するように構成される。強制解列指令部２２からの出力は、直流電源接続解列部１２と、商用電力系統接続解列部１１とにそれぞれ入力される。

点検期間監視部２３は、電力変換部７からの出力と、記憶部３０に格納されているデータと、計時部２０からの出力とに基づいて作動するように構成されている。点検期間監視部２３の出力は、強制停止指令部２４に入力される。

強制停止指令部２４は、点検期間監視部２３からの出力に基づいて作動するように構成される。強制停止指令部２４は、電力変換装置３の運転を停止するように構成される。より詳しくは、点検期間監視部２３が電力変換装置３の点検時期の到来を検知した場合に、強制停止指令部２４は、電力変換装置３の運転を停止するための指令を、商用電力系統接続遮断部８に出力する。また、強制停止指令部２４による指令は、点検期間猶予監視部２５に出力される。他の局面において、その指令は、点検表示指令部２６に対して送出される。

点検期間猶予監視部２５は、計時部２０からの出力と、強制停止指令部２４からの出力とに基づいて作動するように構成されている。点検期間猶予監視部２５は、設定された点検間隔が経過した場合に点検が行なわれていないとき、点検をすべきタイミングから経過した時間が、点検を猶予可能な期間であるか否かを判定する。

点検表示指令部２６は、強制停止指令部２４からの出力に基づいて作動するように構成されている。より詳しくは、点検表示指令部２６は、電力変換装置３の運転が強制的に停止されたことを検知すると、その旨を表示するための信号を操作表示部６に送出する。操作表示部６は、その信号に基づき、電力変換装置３が強制的に停止されたことを示す画面を表示する。

点検期間初期化指令部２７は、操作表示部６からの出力に基づいて作動するように構成される。より詳しくは、点検期間監視部２３の監視する点検間隔を初期化するための指示入力が操作表示部６から送られると、点検期間初期化指令部２７は、記憶部３０に記憶されている当該点検間隔を初期化し、予め設定されている初期間隔に変更する。

強制停止解除指令部２８は、操作表示部６からの出力に基づいて作動するように構成されている。より詳しくは、電力変換装置３の停止を解除するための指示入力が操作表示部６によって受け付けられたことに基づいて、強制停止解除指令部２８は、電力変換装置３の停止を一時的に解除する。より具体的には、強制停止解除指令部２８は、商用電力系統接続遮断部８に対して命令を送出することにより、電力変換装置３と商用電力系統４または電気負荷５との接続を復帰させ、その後、電力変換装置３の作動を開始する命令を与える。

［データ構造］
図３を参照して、本実施の形態に係る電力変換装置３のデータ構造について説明する。図３は、制御部９が備える記憶部３０におけるデータの格納の一態様を概念的に表わす図である。記憶部３０は、データ変換装置３の動作を制御するために予め与えられたデータと、電力変換装置３の作動中に生成されたデータまたは電力変換装置３の外部から入力されたデータとを保持している。

より詳しくは、予め設定された寿命期間は、データ領域４１０に格納されている。予め設定された電力変換装置３の点検間隔の初期値は、データ領域４２０に格納されている。電力変換装置３が実際に運転した時間の積算値は、データ領域４３０に格納される。電力変換装置３が電力を変換して変換後の電力を出力した時間の積算値は、データ領域４４０に格納される。点検間隔の短縮率は、データ領域４５０に格納されている。

本実施の形態において、点検間隔の短縮率とは、電力変換装置３が点検を受けるごとに次回の点検までの間隔を短くするために予め設定されたデータをいう。この短縮率は、電力変換装置３の製造時に製造事業者によって設計値として予め入力されてもよく、あるいは、電力変換装置３を使用する発電システム１の設置時に、設置事業者によって操作表示部６から設定データとして入力可能であってもよい。データ領域４３０およびデータ領域４４０に格納される各積算値は、電力変換部７からの出力に基づいて格納される。

なお、記憶部３０は、ある局面において、データを不揮発的に保持することができるハードディスク装置、フラッシュメモリその他の記憶装置として実現される。また他の局面において、記憶部３０は、着脱可能なデータ記録媒体として構成されてもよい。さらに他の局面において、記憶部３０に格納されているデータは、電力変換装置３の外部に、たとえば通信インターフェイスを介して、出力可能な構成であってもよい。

［制御構造］
図４を参照して、本実施の形態に係る電力変換装置３の制御構造について説明する。図４は、電力変換装置３の制御部９が実行する動作の一部を表わすフローチャートである。当該動作は、たとえば、プロセッサがプログラムを実行することにより実現されるが、その一部が、ハードウェアによって実現されてもよい。

ステップＳ５１０にて、制御部９は、太陽電池２からの直流電圧が予め設定された閾値を越えたことを検知する。ステップＳ５１２にて、制御部９は、その検知に基づいて、電力変換装置３を商用電力系統４に電気的に接続する。ステップＳ５１４にて、制御部９は、電力変換部７の作動時間を計測し、累積作動時間（運転時間の積算値）を算出する。制御部９は、その算出した積算値をデータ領域４３０に順次書き込む。

ステップＳ５２０にて、制御部９は、電力変換装置３の累積作動時間が予め設定された寿命時間（データ領域４１０）を超えたか否かを判定する。なお、判定の対象は当該累積作動時間に限られず、他の局面において、たとえば、電力変換装置３の製造後からの期間、あるいは、電力変換装置３が設置されてからの期間が判定対象として使用されてもよい。制御部９は、累積作動時間が寿命期間を超えたと判定すると（ステップＳ５２０にてＹＥＳ）、制御をステップＳ５２２に切り換える。そうでない場合には（ステップＳ５２０にてＮＯ）、制御部９は、制御をステップＳ５３０に切り換える。

ステップ５２２にて、制御部９は、電力変換装置３と、太陽電池２および商用電力系統４とを、それぞれ機械的に遮断する。

ステップＳ５３０にて、制御部９は、予め設定された点検間隔（点検から次の点検までの間隔）と、運転時間の積算値（累積作動時間）とに基づいて、当該累積作動時間が点検間隔を超えたか否かを判定する。なお、他の局面において、当該積算値以外に前回初期化されたときから経過した日数が使用されてもよい。点検間隔は、当初は、初期値として電力変換装置３の製造時あるいは発電システム１の設置時に、事業者によって設定入力される。他の局面において、当該点検間隔は、電力変換装置３の運転時間に応じて、予め設定された短縮基準に従って更新されてもよい。制御部９は、累積作動時間が点検間隔を超えたと判定すると（ステップＳ５３０にてＹＥＳ）、制御をステップＳ５３２に切り換える。そうでない場合には（ステップＳ５３０にてＮＯ）、制御部９は、制御をステップＳ５４０に切り換える。

ステップＳ５３２にて、制御部９は、電力変換装置３を停止させた後、電力変換装置３と商用電力系統４とを電気的に遮断する。

ステップＳ５３４にて、制御部９は、点検時期の到来を通知する。より詳しくは、制御部９は、点検表示指令部２６として、点検時期の到来を示すデータを操作表示部６に送出する。操作表示部６は、電力変換装置３について点検時期が到来したことを、たとえば、アイコン、メッセージなどで通知する。あるいは、他の局面において、電力変換装置３が通信回線に接続されている場合には、電力変換装置３は、通信回線に接続されている他の監視装置に対して、当該点検時期の到来を示す信号を送信してもよい。

ステップＳ５４０にて、制御部９は、点検期間猶予監視部２５として、電力変換装置３が点検を受けるまでの期間が設定された許容時間（点検間隔＋猶予期間）を超えたか否かを判定する。猶予間隔は、当初は、初期値として電力変換装置３の製造時あるいは発電システム１の設置時に、事業者によって設定入力される。他の局面において、当該猶予期間は、点検間隔と同様に、電力変換装置３の運転時間に応じて、予め設定された短縮基準に従って更新され得る。制御部９は、当該期間が許容時間を超えたと判定すると（ステップＳ５４０にてＹＥＳ）、制御をステップＳ５４２に切り換える。そうでない場合には（ステップＳ５４０にてＮＯ）、制御部９は、制御をステップＳ５５０に切り換える。

ステップＳ５４２にて、制御部９は、強制解列指令部２２として命令を出力することにより、電力変換装置３と、太陽電池２および商用電力系統４とを機械的に遮断する。これにより、直流電源接続解列部１１および商用電力系統接続遮断部８を構成する各開閉器は、その状態を「閉」から「開」に切り換える。

ステップＳ５５０にて、制御部９は、太陽電池２からの直流電圧が予め設定された閾値を下回ったことを検知したか否かを判定する。制御部９は、直流電圧が当該閾値を下回ったことを検知すると（ステップＳ５５０にてＹＥＳ）、制御をステップＳ５５２に切り換える。そうでない場合には（ステップＳ５５０にてＮＯ）、制御部９は、制御をステップＳ５１４に戻す。

ステップＳ５５２にて、制御部９は、記憶部３０に累積作動時間および点検後作動時間を格納し、電力変換装置３と商用電力系統４とを電気的に遮断する。

［発電システム１の動作］
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本発明の実施の形態に係る発電システム１の動作について説明する。以下、太陽電池２が個人住宅または公共施設の屋根に設置されており、当該住宅や施設の屋内外の壁面に設置されている電力変換装置３と直流電源接続解列部１２とが接続されており、さらに電力変換装置３は商用電力系統接続解列部１１を介して商用電力系統４にも接続されているものとする。

明け方に、太陽からの日射が太陽電池２に当たると、電力変換装置３の電源部１０に直流電力が供給され、制御部９が作動する。制御部９は、電力変換装置３を運転するために十分な直流電力が供給されていると判断すると、商用電力系統接続遮断部８をオンに設定し（接続する命令を与え）、電力変換装置３と商用電力系統４とを電気的に接続し、連系運転を開始する。通常は、電力変換装置３の出力電力は、電気負荷５に供給される。しかし、連系運転時に発電システム１の発電電力が住宅用施設内の電気負荷５で消費される電力を上回ると、その余剰電力は、商用電力系統４に供給（「逆潮流」ともいう。）される。

一方、夕方に太陽からの日射が少なくなり、太陽電池２からの直流電力が十分に電力変換装置３に供給されなくなると、電力変換装置３は運転を停止して、制御部９は、商用電力系統接続遮断部８をオフに設定して電力変換装置３と商用電力系統４とを電気的に遮断する。また、夜間は商用電力系統４から交流電力が電源部１０に供給され、操作表示部６の表示が可能となる。

このように、太陽電池２を利用した発電システム１によると、１日のうちの太陽電池２に太陽日射が当っている時間だけ、電力変換装置３は運転する。電力変換装置３には、パワースイッチング素子、電解コンデンサ、空冷ファンその他の部品が含まれるが、これらの部品が使用できる期間が定められている（この期間にマージンを加えた期間を本実施の形態における電力変換装置３の「寿命」と呼ぶ）。電力変換装置３が寿命時期を迎えると、電力変換装置３の故障につながる恐れがあり、故障に至った後で通電状態が継続すると電力変換装置３が不安全な状態になる恐れがあるため、電力変換装置３は、内部で寿命期間を監視している。

より詳しくは、制御部９は、寿命期間監視部２１として、電力変換装置３が運転している時間、すなわち、電力変換部７が作動している時間を計測する。この時間が予め設定されている寿命期間を超えると、制御部９は、強制解列指令部２２として、商用電力系統接続解列部１１および直流電源接続解列部１２に対して、解列動作の命令を与える。解列動作の命令に応答して、商用電力系統接続解列部１１および直流電源接続解列部１２は、各々の内部の回路を「開」に切り換える。これにより、電力変換装置３は、太陽電池２から強制的に（機械的に）切り離されるとともに、商用電力系統からも切り離される。この時、太陽電池２から電源部１０への直流電力の供給および商用電力系統４から電源部１０への交流電力の供給がなくなり、電力変換装置３は非通電状態となる。これにより、寿命の到来によって電力変換装置３が故障した場合であっても、通電による発火あるいは発煙その他の不測の事態を防止することができる。

また、制御部９は、点検期間監視部２３として、前回の点検時期から電力変換装置３が運転した時間を計測する。この時間が予め設定されている点検間隔を超えると、連系運転を強制的に停止させるために、制御部９は、強制停止指令部２４として、電力変換部７のスイッチングを停止させるとともに、商用電力系統接続遮断部８をオフに設定して電力変換装置３と商用電力系統４とを電気的に遮断する。このとき、点検表示指令部２６は、操作表示部６内の表示部６ａに、点検時期が来たことを表示する。これにより、表示部６ａは、電力変換装置３の停止および電力変換装置３の点検間隔の到来を、発電システム１の利用者に知らせることができる。なお、このような通知の態様は、表示に限られず、音声が使用されてもよい。あるいは、ライトが点灯する構成が使用されてもよい。

そして、発電システム１の利用者が、電力変換装置３の製造者に連絡をして点検を受ける状態になると、利用者が、操作表示部６内の操作部６ｂを操作する。制御部９は、その操作に応答して、強制停止解除部２８として、商用電力系統接続遮断部８をオンに設定して、電力変換装置３と商用電力系統４とを電気的に接続して、連系運転を再開することができる。

また、利用者が電力変換装置３の製造者に連絡をして点検を受けた場合、点検者が電力変換装置３の点検を行う際に操作部６ｂを操作すると、その操作に応答して、制御部９は、初期化指令部２７として、点検間隔を初期化し、予め準備された初期値に設定する。これにより、点検後の電力変換装置３は、当初の点検間隔まで作動が許容されることになる。また、制御部９は、強制停止解除部２８として、商用電力系統接続遮断部８をオンに設定して、電力変換装置３と商用電力系統４とを電気的に接続して、連系運転を開始する。

なお、点検は、おおむね１年毎に行なわれるが、他の局面において、制御部９は、点検の回数が増加するにつれて、監視している点検期間を短くしてもよい。たとえば、制御部９は、点検期間の短縮率（データ領域４５０）を点検期間の初期値（データ領域４１０）に乗ずることにより、短縮された点検期間を算出してもよい。あるいは、さらに他の局面において、制御部９は、予め作成されて記憶部３０に格納された複数の点検期間から、点検期間が順次短くなるように選択して、新たな点検期間として使用してもよい。

一方、制御部９は、点検期間猶予期間監視部２５として、発電システム１の利用者が点検を受けるまでの期間を計測する。この期間が予め設定されている点検期間猶予期間を超えると、制御部９は、強制解列指令部２２として、直流電源接続解列部１２および商用電力系統接続解列部１１に解列動作をさせる。解列動作によって、電力変換装置３は、太陽電池２から強制的に切り離されるとともに、商用電力系統からも強制的に切り離される。この時、電力変換装置３内の太陽電池２から電源部１０への直流電力の供給、および、商用電力系統４から電源部１０への交流電力の供給がなくなる。電力変換装置３は、非通電状態となるので、発電システム１の管理者が点検を実施する前に外的要因または内的要因によって電力変換装置３が故障しても、発火あるいは発煙といった事態の発生を防止することができる。

なお、本実施の形態においては、電力変換装置３の入力側に発電部１０が接続される構成、出力側で商用電力系統が接続されている発電システムについて説明しているが、出力側に商用電力系統ではなく直流または交流電気負荷のみが接続されている、いわゆる独立型発電システムが適用されてもよい。

また、本実施の形態においては、強制解列指令部２２は、電力変換装置３に内蔵されている。また、操作表示部６は、電力変換装置３から独立して設けられているが、電力変換装置３に内蔵されていてもよい。また、点検期間は表示部６ａのみに表示されるが、電力変換装置３が外部の管理装置（図示しない）に接続されている場合には、操作表示部６ａは、使用者以外の管理者が監視してもよく、さらには、点検期間が、管理者に逐次連絡されてもよい。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る電力変換装置によると、電力変換装置の寿命末期においても寿命が原因で故障が発生する前に電力変換装置を発電部や商用電力系統から強制的に切り離して通電しない状態にして安全性を確保することができる。また、直流電源である発電部は、設置場所毎に一定期間における発電量が異なっていたとしても寿命期間の最適化を図ることができる。

さらには、電力変換装置は、その点検時期が到来すると、電力変換装置を強制的に停止した上で、操作表示部に点検時期が来たことを表示する。これにより、電力変換装置の利用者に確実に知らせることができる。また、操作表示部が点検時期を表示しても、利用者が、点検猶予期間内に電力変換装置の点検を受けない場合には、電力変換装置を、発電部および商用電力系統から強制的に切り離して通電しない状態にする。これにより、利用者が点検を実施する前に外的要因または内的要因によって電力変換装置が故障しても発火あるいは発煙その他の事故を防止することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本実施の形態に係る発電システム１の構成の概略を表わす図である。 電力変換装置３を構成する制御部９によって実現される機能の構成を表わすブロック図である。 制御部９が備える記憶部３０におけるデータの格納の一態様を概念的に表わす図である。 電力変換装置３の制御部９が実行する動作の一部を表わすフローチャートである。 他の局面に従う電力変換装置の構成を表わす図である。

符号の説明

１，１０１ 発電システム、２ 太陽電池、３，１０３ 電力変換装置、４，１０４ 商用電力系統、５，１０５ 電気負荷、６，１０６ 操作表示部、６ａ 表示部、６ｂ 操作部、７，１０７ 電力変換部、８ 商用電力系統接続遮断部、９，１０９ 制御部、１０ 電源部、１１ 商用電力系統接続解列部、１２ 直流電源接続解列部、１０２ 直流電力発電部、１０５ 交流電気負荷、６００ コンピュータシステム、６６２ ＣＤ−ＲＯＭ。

Claims (11)

1. 発電部から供給される電力を直流電力又は交流電力に変換して、変換後の電力を負荷部に出力する電力変換装置であって、
   前記電力変換装置の運転期間を監視するように構成された寿命期間監視部と、
   前記電力変換装置と前記発電部との接続又は遮断、および、前記電力変換装置と前記負荷部との接続又は遮断をそれぞれ切り換えるように構成された強制解列部とを備え、
   前記運転時間が前記電力変換装置の寿命期間に達したことを前記寿命期間監視部が検知すると、前記強制解列部は、各前記接続を遮断する、電力変換装置。
2. 前記寿命期間監視部は、
   前記電力変換装置の作動時間を積算し、
   積算した作動時間と、予め設定された寿命期間とを比較する、請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記強制解列部が作動すると、前記電力変換装置は通電を停止する、請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記強制解列部は、各前記接続を、物理的に遮断する、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電力変換装置。
5. 前記電力変換装置の点検間隔を監視するように構成された点検期間監視部と、
   前記電力変換装置の運転を停止するように構成された強制停止部と、
   前記電力変換装置に対する指示入力を受け付けるように構成された操作部と、
   前記電力変換装置の運転状態を表示するように構成された表示部とをさらに備え、
   前記点検期間監視部が、前記電力変換装置の点検時期の到来を検知した場合に、
   前記強制停止部は、前記電力変換装置の運転を停止し、
   前記表示部は、前記点検時期の到来の通知を表示する、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電力変換装置。
6. 前記点検期間監視部は、
   前記電力変換装置が電力を出力している期間を積算し、
   積算した期間と、設定されている点検間隔とを比較する、請求項５に記載の電力変換装置。
7. 前記点検期間監視部は、
   前記電力変換装置の点検の回数の増加に応じて、監視している点検間隔を、前回の点検間隔より短く設定する、請求項５または請求項６に記載の電力変換装置。
8. 前記強制停止部による前記電力変換装置の停止を解除する指示入力が前記操作部によって受け付けられたことに基づいて、前記電力変換装置の停止を一時的に解除するように構成された強制停止解除部をさらに備える、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の電力変換装置。
9. 前記点検期間監視部が監視する点検間隔を過ぎた場合に、前記電力変換装置が点検を受けるまでの期間を監視する点検猶予期間監視部をさらに備え、
   前記電力変換装置が点検を猶予する期間として予め設定された期間までに点検を受けない場合に、前記強制解列部は、各前記接続を遮断する、請求項５〜請求項８のいずれかに記載の電力変換装置。
10. 前記点検期間監視部が監視する点検間隔を初期化するための指示入力が前記操作部によって受け付けられたことに基づいて、前記電力変換装置を作動可能にするように構成された点検期間初期化指令部をさらに備える、請求項５〜請求項９のいずれかに記載の電力変換装置。
11. 前記発電部は、太陽電池である、請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の電力変換装置。

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