JP2010213439A - System-cooperative inverter device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池、太陽電池などの直流電力を交流電力に変換し、商用交流に連系して出力する系統連系インバータ装置に関する。 The present invention relates to a grid-connected inverter device that converts DC power, such as a fuel cell or a solar cell, into AC power and outputs the AC power linked to commercial AC.
従来、この種の系統連系インバータ装置は、直流入力元である燃料電池などが発電していない時や、系統連系インバータ装置内部での異常発生時には、商用交流から系統連系インバータ装置を切り離している(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, this type of grid-connected inverter device disconnects the grid-connected inverter device from commercial AC when the fuel cell, which is the DC input source, does not generate power or when an abnormality occurs in the grid-connected inverter device. (For example, refer to Patent Document 1).
以下に、特許文献1に記載された系統連系インバータ装置について、図を用いて説明する。
Below, the grid connection inverter apparatus described in
図6は、従来の系統連系インバータ装置の回路ブロック図である。 FIG. 6 is a circuit block diagram of a conventional grid-connected inverter device.
図6に示すように、系統連系インバータ装置1は、商用交流2と連系して、エアコンや冷蔵庫などの家庭内負荷3に接続されている。このとき、商用交流2と系統連系インバータ装置1は、単相3線(UOW相)のAC200Vで接続されている。そして、家庭内負荷3は、一般的に単相2線で接続され、接続方法としては、U−O間のAC100V、W−O間のAC100V、U−W間のAC200Vがある。
As shown in FIG. 6, the grid-connected
そして、系統連系インバータ装置1は、昇圧コンバータ4、平滑コンデンサ5、インバータ6、フィルタ7と解列リレー8で少なくとも構成される。ここで、昇圧コンバータ4は、燃料電池11などの入力電圧を平滑する入力コンデンサ12、エネルギー蓄積用のリアクトル13、昇圧コンバータ用スイッチング素子14、昇圧用ダイオード15で構成され、入力電圧を系統電圧より高い所定の電圧に昇圧する。
The grid-connected
また、平滑コンデンサ5は、昇圧された電圧を平滑して一時的に蓄える。また、インバータ6は、スイッチング素子Q1〜Q4を4石使用したフルブリッジ回路で構成され、平滑コンデンサ5に蓄えられた電力を商用交流2と同期した交流正弦波として出力する。また、フィルタ7は、高周波ノイズ除去用リアクトル16と出力コンデンサ17とで構成され、インバータ6の出力に重畳する高周波ノイズを除去する。
Further, the
このとき、昇圧コンバータ用スイッチング素子14およびスイッチング素子Q1〜Q4は、制御回路10のドライブ信号に基づいて動作する。また、解列リレー8は、系統連系インバータ装置1を商用交流2と連系/解列する。
At this time, step-up
なお、一般的に、商用交流2と接続された状態を連系、切り離された状態を解列と記し、以下でも同様に記載して説明する。 In general, the state connected to the commercial AC 2 is referred to as interconnection, and the disconnected state is referred to as disconnection.
さらに、フィルタ7と解列リレー8の間にはU−O間およびW−O間の線間過電圧を検出する過電圧検出回路9が備えられている。解列リレー8は制御回路10の信号と過電圧検出回路9の信号によって駆動される。
Further, an
以下に、燃料電池11と商用交流2がともに家庭内負荷3に電力供給を行っている場合の系統連系インバータ装置の動作について具体的に説明する。
Below, the operation | movement of the grid connection inverter apparatus in case both the
まず、インバータ6の入力電圧としては、商用交流2の電圧がAC200Vの場合、電圧のピークは283Vに達するため、それ以上の入力電圧が必要となる。具体的には、商用交流2の電圧の変動を考慮すると、通常DC350V程度の入力電圧が必要となる。
First, as the input voltage of the
このとき、例えば定格出力が40V程度の燃料電池11を入力電源として用いる場合、約9倍程度の昇圧が必要となる。そこで、制御回路10により昇圧コンバータ用スイッチング素子14をONしてリアクトル13にエネルギーを蓄積し、昇圧コンバータ用スイッチング素子14をOFFした際にリアクトル13に蓄えられたエネルギーが昇圧用ダイオード15を介して平滑コンデンサ5に電力として蓄えている。
At this time, for example, when the
以上の動作を高周波で繰り返すことにより、インバータ6の入力側の電圧はDC350V程度に昇圧されて一定に維持される。
By repeating the above operation at a high frequency, the voltage on the input side of the
つぎに、インバータ6は制御回路10により、4石のスイッチング素子Q1〜Q4を高周波でスイッチング動作させることで平滑コンデンサ5に一時的に蓄えられた電力を略正弦波として出力する。この略正弦波の出力電流には高周波成分が含まれているが、フィルタ7の高周波ノイズ除去用リアクトル16と出力コンデンサ17で平滑されて滑らかな正弦波となり、制御回路10により閉状態に保たれた解列リレー8を介して家庭内負荷3に供給される。
Next, the
そして、燃料電池11が発電を終了した場合には、解列リレー8は制御回路10により開状態に保持され、系統連系インバータ装置1は商用交流2から解列され、家庭内負荷3から切り離される。また、このとき、昇圧コンバータ用スイッチング素子14とスイッチング素子Q1〜Q4は全てOFFされ、昇圧コンバータ4とインバータ6は動作を停止する。
When the
さらに、系統連系インバータ装置1の出力中に商用交流2や系統連系インバータ装置1の内部で異常が発生した場合にも、発電終了時と同様に、商用交流2および家庭内負荷3から切り離される。例えば、商用交流2のU−O間に過電圧が発生した場合、過電圧検出回路9はU−O間の電圧がある閾値を超えた時点で過電圧検出信号を解列リレー8および制御回路10に送る。その信号を受けて、解列リレー8は開状態に、また昇圧コンバータ4とインバータ6は停止状態に保持される。
しかしながら、上記従来の構成では、燃料電池11の発電が終了したり、何らかの異常によって系統連系インバータ装置1が出力を停止した場合、解列リレー8を開状態とするため、家庭内負荷3と切り離されてしまう。そのため、平滑コンデンサ5や出力コンデンサ17に蓄えられた電力が消費されずに保持されることとなる。特に、平滑コンデンサ5はDC350V程度の高電圧で充電された状態となっており、系統連系インバータ装置1を修理交換する際に感電する可能性があるという課題を有していた。
However, in the above-described conventional configuration, when the power generation of the
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、修理・交換作業時の安全性を向上させた系統連系インバータ装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a grid-connected inverter device with improved safety during repair / replacement work.
上記従来の課題を解決するために、本発明の系統連系インバータ装置は、直流入力電圧を所定の高電圧に変換する昇圧コンバータと、直流出力を交流出力に変換するインバータと、前記昇圧コンバータの出力側と前記インバータの入力側との間に設けられ前記昇圧コンバータの出力電圧を平滑する平滑コンデンサと、前記インバータの前記交流出力を商用交流から切断する解列手段と、リアクトルと出力コンデンサとからなり前記解列手段と前記インバータとの間に設けられたフィルタと、を少なくとも備え、前記平滑コンデンサに蓄えられた電力を放電する放電手段を備えた構成を有する。 In order to solve the above-described conventional problems, a grid-connected inverter device of the present invention includes a boost converter that converts a DC input voltage into a predetermined high voltage, an inverter that converts a DC output into an AC output, and the boost converter. A smoothing capacitor provided between the output side and the input side of the inverter for smoothing the output voltage of the boost converter; a disconnecting means for disconnecting the AC output of the inverter from commercial AC; and a reactor and an output capacitor And at least a filter provided between the disconnecting means and the inverter, and a discharging means for discharging the electric power stored in the smoothing capacitor.
これによって、解列手段が開状態となり、家庭内負荷が商用交流から切り離された時においても、放電手段によって平滑コンデンサに蓄えられた電力を消費して、安全性と信頼性を高めた系統連系インバータ装置を実現できる。 As a result, even when the disconnecting means is in an open state and the domestic load is disconnected from commercial AC, the power stored in the smoothing capacitor is consumed by the discharging means, thereby improving safety and reliability. System inverter device can be realized.
本発明の系統連系インバータ装置は、商用交流に接続された負荷と切り離された状態でも、内部の放電手段によって平滑コンデンサに蓄えられた電力を消費できる。そのため、発電終了時や異常発生時に、解列手段が開状態となり家庭内負荷と切り離された後でも、平滑コンデンサに蓄えられていた電力を確実に放電できる。その結果、燃料電池発電装置などに組み込まれた系統連系インバータ装置の修理・交換時において、感電する可能性を低減できる。 The grid-connected inverter device of the present invention can consume the electric power stored in the smoothing capacitor by the internal discharging means even in the state disconnected from the load connected to the commercial AC. Therefore, even when power generation ends or when an abnormality occurs, the power stored in the smoothing capacitor can be reliably discharged even after the disconnecting means is opened and disconnected from the household load. As a result, it is possible to reduce the possibility of electric shock when repairing or replacing the grid-connected inverter device incorporated in the fuel cell power generation device or the like.
第1の発明は、直流入力電圧を所定の高電圧に変換する昇圧コンバータと、直流出力を交流出力に変換するインバータと、前記昇圧コンバータの出力側と前記インバータの入力側との間に設けられ前記昇圧コンバータの出力電圧を平滑する平滑コンデンサと、前記インバータの前記交流出力を商用交流から切断する解列手段と、リアクトルと出力コンデンサとからなり前記解列手段と前記インバータとの間に設けられたフィルタと、を少なくとも備え、前記平滑コンデンサに蓄えられた電力を放電する放電手段を備える構成の系統連系インバータ装置である。 A first invention is provided between a boost converter that converts a DC input voltage into a predetermined high voltage, an inverter that converts a DC output into an AC output, and an output side of the boost converter and an input side of the inverter. A smoothing capacitor for smoothing the output voltage of the boost converter, a disconnecting means for disconnecting the AC output of the inverter from commercial AC, a reactor and an output capacitor, and provided between the disconnecting means and the inverter. A grid-connected inverter device having a structure including at least a discharging unit that discharges the electric power stored in the smoothing capacitor.
この構成によって、解列手段が開状態となり商用交流と切り離された後でも、系統連系インバータ装置内部の平滑コンデンサに蓄えられた電力を放電させることができる。その結果、燃料電池発電装置などに組み込まれた系統連系インバータ装置の修理・交換における感電の可能性を低減した安全性と信頼性を高めた系統連系インバータ装置を実現できる。 With this configuration, the power stored in the smoothing capacitor inside the grid-connected inverter device can be discharged even after the disconnecting means is opened and disconnected from the commercial AC. As a result, it is possible to realize a grid-connected inverter device with improved safety and reliability that reduces the possibility of electric shock in the repair / replacement of the grid-connected inverter device incorporated in a fuel cell power generator or the like.
第2の発明は、第1の発明において、前記インバータの出力動作中は、前記放電手段の動作を禁止する禁止手段を備えるものである。これにより、系統連系インバータ装置が商用交流に連系して、家庭用負荷に電力を出力している時に、平滑コンデンサの電力の消費を抑制して、系統連系インバータ装置の効率を向上できる。 According to a second invention, in the first invention, there is provided prohibiting means for prohibiting the operation of the discharging means during the output operation of the inverter. As a result, when the grid-connected inverter device is linked to commercial AC and outputs power to a household load, the power consumption of the smoothing capacitor can be suppressed and the efficiency of the grid-connected inverter device can be improved. .
第3の発明は、第2の発明において、前記禁止手段が前記放電手段から絶縁されているものである。これにより、禁止手段が、商用交流のノイズなどの影響を防止して安定した回路動作を実現できる。 According to a third invention, in the second invention, the prohibiting means is insulated from the discharging means. As a result, the prohibiting means can prevent the influence of commercial AC noise and the like and realize a stable circuit operation.
第4の発明は、第1から第3のいずれかの発明において、前記平滑コンデンサの電圧が所定の電圧以上の場合に報知する報知手段を備える。これにより、作業者に対して、平滑コンデンサが充電されていることを容易に認識させ、修理・交換する際の感電などに対する注意を喚起できる。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects of the present invention, there is provided an informing means for informing when the voltage of the smoothing capacitor is equal to or higher than a predetermined voltage. As a result, the operator can easily recognize that the smoothing capacitor is charged, and can be alerted to an electric shock or the like when repairing or replacing.
第5の発明は、第4の発明において、前記報知手段が、前記平滑コンデンサの電圧の低下とともに輝度が低下する発光素子であるものである。これにより、平滑コンデンサの電圧の状態を確実に認識させ、系統連系インバータ装置の修理・交換作業時の安全性・作業性を向上できる。 According to a fifth invention, in the fourth invention, the notifying means is a light-emitting element whose luminance decreases as the voltage of the smoothing capacitor decreases. As a result, the voltage state of the smoothing capacitor can be reliably recognized, and the safety and workability during repair / replacement work of the grid-connected inverter device can be improved.
第6の発明は、第4または第5の発明において、前記昇圧コンバータを第1基板に設け、前記インバータを第2基板に設けるとともに、前記報知手段を前記第1基板に設けるものである。これにより、第1基板と第2基板間を接続するハーネスなどが断線した場合でも平滑コンデンサが充電状態であることを報知できる。その結果、系統連系インバータ装置の修理・交換作業者に対して感電の可能性をより確実に注意喚起できる。 According to a sixth invention, in the fourth or fifth invention, the boost converter is provided on a first substrate, the inverter is provided on a second substrate, and the notification means is provided on the first substrate. Thereby, even if the harness etc. which connect between 1st board | substrate and 2nd board | substrates are disconnected, it can alert | report that a smoothing capacitor is a charge state. As a result, the possibility of electric shock can be more reliably alerted to the repair / replacement operator of the grid-connected inverter device.
第7の発明は、第1から第6のいずれかに発明において、前記昇圧コンバータを前記第1基板に設け、前記インバータを前記第2基板に設けるとともに、前記放電手段を前記第1基板に設けるものである。これにより、第1基板と第2基板間を接続するハーネスなどが断線した場合でも確実に平滑コンデンサの電圧を放電させることができる。その結果、系統連系インバータ装置の修理・交換作業時の感電の恐れをより確実に低減できる。 In a seventh aspect based on any one of the first to sixth aspects, the boost converter is provided on the first substrate, the inverter is provided on the second substrate, and the discharging means is provided on the first substrate. Is. Thereby, even when the harness etc. which connect between 1st board | substrate and 2nd board | substrates are disconnected, the voltage of a smoothing capacitor can be discharged reliably. As a result, the risk of electric shock during repair / replacement work of the grid-connected inverter device can be more reliably reduced.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、先に説明した実施の形態と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the same components as those of the above-described embodiments will be denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. The present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
以下に、本発明の実施の形態1における系統連系インバータ装置について、図を用いて説明する。
(Embodiment 1)
Below, the grid connection inverter apparatus in
図1は、本発明の実施の形態1における系統連系インバータ装置の回路ブロック図である。図2は、本発明の実施の形態1における系統連系インバータ装置の接続される放電回路を説明する構成図である。
FIG. 1 is a circuit block diagram of a grid-connected inverter device according to
図1に示すように、系統連系インバータ装置101は、昇圧コンバータ104、平滑コンデンサ105、インバータ106、フィルタ107、解列手段108である解列リレー108と放電回路109とで少なくとも構成される。そして、本実施の形態では、放電回路109は、放電手段である放電抵抗と、報知手段である放電LEDで構成されている。なお、以下では、解列手段を解列リレー108と記して説明する。
As shown in FIG. 1, the grid
ここで、昇圧コンバータ104は、燃料電池111などの直流入力電圧を平滑する入力コンデンサ112、エネルギー蓄積用のリアクトル113、昇圧コンバータ用スイッチング素子114、昇圧用ダイオード115で構成され、入力電圧を系統電圧より高い所定の電圧に昇圧する。また、平滑コンデンサ105は、昇圧された電圧を平滑して一時的に蓄える。
Here, the
また、インバータ106は、スイッチング素子Q101〜Q104を4石使用したフルブリッジ回路で構成され、平滑コンデンサ105に蓄えられた電力を商用交流102と同期した交流正弦波として出力する。また、フィルタ107は、高周波ノイズ除去用リアクトル116と出力コンデンサ117とで構成され、インバータ106の出力に重畳する高周波ノイズを除去する。
このとき、昇圧コンバータ用スイッチング素子114およびスイッチング素子Q1〜Q4は、制御回路110のドライブ信号に基づいて動作する。また、解列リレー108は、系統連系インバータ装置101を商用交流102と連系/解列する。
At this time, boost
さらに、平滑コンデンサ105には、インバータ106と並列に放電回路109が接続されている。このとき、図2に示すように、放電回路109は、直列につながれた放電手段である放電抵抗118と報知手段である放電LED119で構成されている。そして、放電回路109は、家庭内負荷103が商用交流102と切断された時、以下で説明するように平滑コンデンサ105に充電された電力を放電する。
Further, a
そして、本実施の形態の系統連系インバータ装置101は、商用交流102と連系して、例えばエアコンや冷蔵庫などの家庭内負荷103に接続されている。このとき、商用交流102と系統連系インバータ装置101は、単相3線(UOW相)のAC200Vで接続されている。また、一般に家庭内負荷103は単相2線で接続され、接続方法としては、U−O間のAC100V、W−O間のAC100V、U−W間のAC200Vがある。
And the grid
以下に、上記構成の系統連系インバータ装置101の動作および作用について、詳細に説明する。
The operation and action of the grid-connected
はじめに、燃料電池111が、商用交流102とともに、家庭内負荷103に対して電力供給を行っている場合の動作について説明する。
First, the operation when the
まず、商用交流102の電圧がAC200Vの場合、電圧のピークは283V程度であり、さらに商用交流102の変動を考慮すると、インバータ106の入力側の電圧としては、通常DC350V程度の電圧が必要となる。そのため、例えば燃料電池111を入力電源として用いる場合、燃料電池111の定格出力が、例えば40V程度の場合、約9倍程度に昇圧する必要がある。
First, when the voltage of the commercial alternating current 102 is AC 200V, the voltage peak is about 283V, and considering the fluctuation of the commercial alternating current 102, the voltage on the input side of the
具体的には、まず、制御回路110により昇圧コンバータ用スイッチング素子114をONしてリアクトル113にエネルギーを蓄積する。そして、昇圧コンバータ用スイッチング素子114をOFFした時に、リアクトル113に蓄えられたエネルギーが昇圧用ダイオード115を介して平滑コンデンサ105に電力として蓄えられる。
Specifically, first, the
さらに、昇圧コンバータ用スイッチング素子114のON/OFFの動作を高周波で繰り返して平滑コンデンサ105に電力を蓄えることにより、インバータ106の入力側の電圧はDC350V程度に昇圧されて、制御回路110により一定に維持するように制御される。
Further, by repeating the ON / OFF operation of the boost
つぎに、インバータ106は、4石のスイッチング素子Q101〜Q104を制御回路110により高周波でスイッチング動作させて平滑コンデンサ105に一時的に蓄えられた電力を略正弦波として出力する。このとき、略正弦波の出力電流に含まれる高周波成分は、高周波ノイズ除去用リアクトル116と出力コンデンサ117からなるフィルタ107で平滑されて滑らかな正弦波となる。そして、平滑化された正弦波は、制御回路110により閉状態に保たれた解列リレー108を介して家庭内負荷103に供給される。
Next, the
以下に、燃料電池111による発電が終了した場合の動作について説明する。
The operation when power generation by the
まず、制御回路110は、解列リレー108を開状態にする。それにより、系統連系インバータ装置101は、商用交流102から解列するとともに、燃料電池111が家庭内負荷103から切り離される。
First, the
そして、昇圧コンバータ用スイッチング素子114とスイッチング素子Q101〜Q104は全てOFFにされて、昇圧コンバータ104とインバータ106の動作が停止する。このとき、系統連系インバータ装置101が停止した直後において、平滑コンデンサ105にはDC350V程度の電圧で充電された状態となっている。
Then, boost
しかし、本実施の形態では、平滑コンデンサ105に充電された電力は、放電回路109の放電抵抗118を介して放電できる。このとき、放電抵抗118を介して放電LED119に電流が流れるため、平滑コンデンサ105に電圧が残っている間は放電LED119が発光し、作業者などに報知することができる。
However, in the present embodiment, the electric power charged in the smoothing
なお、放電抵抗118の抵抗値としては、小さいほど放電時間が短くなるため好ましいが、放電LED119の電流制限も兼ねているので、例えば35kΩ程度としている。具体的には、平滑コンデンサ105の電圧がDC350Vの時には10mAの電流が流れ、放電が進み電圧が低下すればそれに比例して電流値が減少する。
As the resistance value of the
このとき、平滑コンデンサ105の電圧の低下に伴い、放電LED119の輝度が低下し、平滑コンデンサ105の電圧が放電LED119の順方向電圧、例えばDC1.5Vよりも低下すると消灯する。
At this time, as the voltage of the smoothing
また、系統連系インバータ装置101が解列し、停止した直後には平滑コンデンサ105だけでなく出力コンデンサ117にも電力が蓄えられ、高い電圧を維持している。なお、系統連系インバータ装置101が出力動作中においては、出力コンデンサ117には交流電圧が印加されているため、停止するタイミングによって、その瞬間ごとに電圧が異なる。例えば、商用交流102がAC200Vの場合、出力コンデンサ117の両端の電圧は、絶対値として0〜283V程度となる。
Further, immediately after the grid-connected
このとき、出力コンデンサ117の電圧も、スイッチング素子Q101、Q104の転流ダイオードD101、D104を介して、もしくはスイッチング素子Q102、Q103の転流ダイオードD102、D103を介して放電回路109で放電できる。これにより、平滑コンデンサ105と同様に、出力コンデンサ117の電圧も低下できる。
At this time, the voltage of the
以上で説明したように、本実施の形態によれば、商用交流102と解列され、家庭内負荷103が切り離されている状態でも、平滑コンデンサ105や出力コンデンサ117の電力を放電回路109の放電抵抗118を介して放電することができる。その結果、系統連系インバータ装置101を修理・交換する際に感電の可能性を低減した、信頼性や安全性に優れた系統連系インバータ装置を実現できる。
As described above, according to the present embodiment, the electric power of the smoothing
また、本実施の形態によれば、平滑コンデンサ105や出力コンデンサ117が放電LED119の順方向電圧であるDC1.5V以上に充電されている時には、放電LED119が点灯する。その結果、平滑コンデンサ105や出力コンデンサ117が高電圧であることを表示して報知することにより、作業者に対して、感電の恐れがあることを注意喚起できる。
Further, according to the present embodiment, when the smoothing
また、本実施の形態によれば、放電LED119の輝度が、平滑コンデンサ105および出力コンデンサ117の電圧低下に伴って低下する。その結果、電圧低下の状況を容易に認識することが可能であるため、修理・交換時の安全性・作業性を向上した系統連系インバータ装置を実現できる。
Further, according to the present embodiment, the luminance of the
(実施の形態2)
以下に、本発明の実施の形態2における系統連系インバータ装置について、図を用いて説明する。
(Embodiment 2)
Below, the grid connection inverter apparatus in Embodiment 2 of this invention is demonstrated using figures.
図3は、本発明の実施の形態2における系統連系インバータ装置の回路ブロック図である。図4は、本発明の実施の形態2における放電回路109の回路ブロック図である。
FIG. 3 is a circuit block diagram of the grid-connected inverter device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a circuit block diagram of
つまり、図3に示すように、本実施の形態は、制御回路110のドライブ信号を、昇圧コンバータ用スイッチング素子114、スイッチング素子Q101〜Q104および解列リレー108へフォトカプラPC101〜PC103を介して伝達する点で、実施の形態1と異なる。
That is, as shown in FIG. 3, in the present embodiment, the drive signal of the
また、図4に示すように、放電回路109に放電抵抗118と放電LED119をON/OFFするスイッチとして電界効果トランジスタ(Field Effect Transistor:FET)120を設け、制御回路110とフォトカプラで電気的に絶縁した点で実施の形態1とは異なる。他の構成は、実施の形態1と同様であり、説明を省略する。
Further, as shown in FIG. 4, a field effect transistor (FET) 120 is provided in the
また、本実施の形態でも、放電回路109は、放電手段である放電抵抗と、報知手段である放電LEDで構成された例で説明する。なお、以降、電界効果トランジスタ120をFET120と記して説明する。
Also in this embodiment, the
図4に示すように、放電回路109のFET120のゲート端子には分圧抵抗R122、R123によって平滑コンデンサ105の分圧された電圧が入力される。また、FET120のゲート端子には、禁止信号用フォトカプラ124の出力トランジスタ125のコレクタ端子が接続される。
As shown in FIG. 4, the voltage divided by the smoothing
このとき、禁止信号用フォトカプラ124の入力側発光ダイオード126のアノード側は、電流制限用抵抗127を介して電源線に接続され、カソード側は制御回路110の信号線が接続される。
At this time, the anode side of the input side
以下に、上記構成の系統連系インバータ装置101の動作および作用について、詳細に説明する。なお、系統連系インバータ装置101の交流出力動作は実施の形態1と同一であるので、異なる放電回路109の動作を主に説明する。
The operation and action of the grid-connected
まず、系統連系インバータ装置101が商用交流102と連係して出力している時、制御回路110は禁止信号用フォトカプラ124の入力側発光ダイオード126を発光させる。
First, when the grid-connected
これにより、出力トランジスタ125がONして、放電回路109のFET120のゲート端子とソース端子間の電位差が強制的に零となりFET120がOFFする。その結果、放電回路109の放電抵抗118には電流が流れず、放電LED119は点灯しない。
As a result, the
一方、系統連系インバータ装置101が解列または停止すると、制御回路110は入力側発光ダイオード126を消灯させる。
On the other hand, when the grid-connected
これにより、出力トランジスタ125がOFFして、放電回路109のFET120のゲート端子とソース端子間には、分圧抵抗R122、R123の比で規定される電圧が印加される。
As a result, the
具体的には、例えばR122:R123=1:4などである。なお、分圧抵抗R122、R123の値は電力消費を抑制するという観点から、比較的大きな定数を設定するのが好ましく、例えばR122=1MΩ、R123=4MΩなどである。以下ではこの抵抗値を例に説明する。 Specifically, for example, R122: R123 = 1: 4. The values of the voltage dividing resistors R122 and R123 are preferably set to relatively large constants from the viewpoint of suppressing power consumption, for example, R122 = 1 MΩ and R123 = 4 MΩ. Hereinafter, this resistance value will be described as an example.
このとき、系統連系インバータ装置101の停止直後には、平滑コンデンサ105にDC350Vの電圧を維持する電力が蓄えられている。そのため、FET120のゲート端子には、R122、R123の分圧抵抗比により、70V(=350V×1/5)の電圧が印加される。これにより、放電回路109のFET120はONし、放電抵抗118を介して、充電された平滑コンデンサ105の電力の放電が行われる。
At this time, immediately after the grid-connected
そして、平滑コンデンサ105の電圧が徐々に低下し、FET120のゲート電圧がカットオフ電圧を下回るとFET120がOFFして、放電抵抗118による放電は終了する。具体的には、例えばカットオフ電圧が4Vの場合、平滑コンデンサ105の電圧は20V(=4V×5)となる。
Then, when the voltage of the smoothing
以上で説明したように、本実施の形態によれば、系統連系インバータ装置101のインバータ106が出力動作中には放電抵抗118を介する平滑コンデンサ105の放電を禁止できる。その結果、無駄な電力消費を防ぎ、効率の高い系統連系インバータ装置101を実現できる。
As described above, according to the present embodiment, discharging of the smoothing
また、本実施の形態によれば、放電回路109のFET120をON/OFF制御する信号を禁止信号用フォトカプラ124を介して伝達することにより、制御回路110と商用交流102とを電気的に絶縁できる。同様に、制御回路110と、昇圧コンバータ用スイッチング素子114、スイッチング素子Q101〜Q104および解列リレー108とを、フォトカプラPC101〜PC103により電気的に絶縁して制御できる。その結果、制御回路110は、商用交流102のノイズなどの影響を受けず、安定して動作する系統連系インバータ装置を実現できる。
Further, according to the present embodiment, the
また、本実施の形態によれば、分圧抵抗R122、R123によって、放電抵抗118を介した平滑コンデンサの放電を終了させる電圧や放電LED119を消灯させる電圧を任意に設定できる。
Further, according to the present embodiment, the voltage at which the smoothing capacitor is discharged via the
なお、放電抵抗118と放電LED119をそれぞれ独立したFETでON/OFFして、放電を終了させる電圧と放電LED119を消灯させる電圧を個別に設定してもよい。これにより、設計自由度の高い系統連系インバータ装置を実現できる。
Alternatively, the
(実施の形態3)
以下に、本発明の実施の形態3における系統連系インバータ装置について、図を用いて説明する。
(Embodiment 3)
Below, the grid connection inverter apparatus in Embodiment 3 of this invention is demonstrated using figures.
図5は、本発明の実施の形態3における系統連系インバータ装置の回路ブロック図である。 FIG. 5 is a circuit block diagram of the grid-connected inverter device in the third embodiment of the present invention.
本実施の形態は、昇圧コンバータ、インバータおよび制御基板を、それぞれ異なる基板で構成した点で、実施の形態1とは異なる。 The present embodiment is different from the first embodiment in that the boost converter, the inverter, and the control board are formed of different boards.
つまり、図5に示すように、本実施の形態の系統連系インバータ装置は、第1基板128に昇圧コンバータ104と平滑コンデンサ105と放電回路109を、第2基板129にインバータ106とフィルタ107と解列リレー108を、制御基板130に制御回路110を実装して構成されている。
That is, as shown in FIG. 5, the grid-connected inverter device of the present embodiment includes a
そして、第1基板128と第2基板129は電力用ハーネス131で接続され、制御基板130と第1基板128および第2基板129とは信号用ハーネス132で接続されている。なお、電力用ハーネス131および信号用ハーネス132は、図面中において、点線で示す領域で示している。
The
本実施の形態によれば、平滑コンデンサ105と、放電手段である放電抵抗118と報知手段である放電LED119からなる放電回路109が昇圧コンバータ104と同じ第1基板128に実装される。
According to the present embodiment, the
そのため、例えば電力用ハーネス131の断線や電力用ハーネス131のコネクタへの未挿入の場合でも、放電回路109の放電抵抗118による充電された平滑コンデンサの放電と、平滑コンデンサの充電電圧の放電LEDによる表示とを確実に行うことができる。その結果、修理・交換時の安全性・作業性を向上した系統連系インバータ装置を実現できる。
Therefore, for example, even when the
なお、上記各実施の形態では、放電抵抗による放電手段と放電LEDによる報知手段を一体化した放電回路を例に説明したが、これに限られない。例えば、放電手段と報知手段とをそれぞれ独立して構成してもよく、同様の効果が得られる。さらに、放電手段だけで放電回路を構成してもよい。これにより、簡略化した構成で修理・交換時の安全性・作業性を向上した系統連系インバータ装置を実現できる。 In each of the above embodiments, the discharge circuit in which the discharge means using the discharge resistance and the notification means using the discharge LED are integrated has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, the discharging unit and the notification unit may be configured independently, and the same effect can be obtained. Furthermore, you may comprise a discharge circuit only with a discharge means. Thereby, the grid connection inverter apparatus which improved the safety | security and workability | operativity at the time of repair and replacement | exchange with the simplified structure is realizable.
また、上記各実施の形態では、報知手段である放電LEDの輝度が電圧の低下とともに、低下する例で説明したが、これに限られない。例えば、電圧のレベルに応じて、複数の放電LEDの点灯する数を変化する構成としてもよい。さらに、放電LEDの点灯する色を電圧の低下とともに変化させてもよい。 Moreover, in each said embodiment, although the brightness | luminance of discharge LED which is an alerting | reporting means demonstrated with the fall of a voltage, the example demonstrated, it is not restricted to this. For example, the number of lighting of the plurality of discharge LEDs may be changed according to the voltage level. Furthermore, you may change the color which discharge LED turns on with the fall of a voltage.
本発明にかかる系統連系インバータ装置は、内部のコンデンサに蓄えられた高電圧を強制的に放電することにより、修理・交換時の感電の可能性を低減できる。そのため、現地での修理・交換が必要なガスエンジン発電装置や太陽光発電装置および電気温水器などの家庭用設置型発電装置などの技術分野において有用である。 The grid-connected inverter device according to the present invention can reduce the possibility of electric shock during repair / replacement by forcibly discharging the high voltage stored in the internal capacitor. Therefore, it is useful in technical fields such as gas engine power generators, solar power generators, and home-installed power generators such as electric water heaters that require local repair and replacement.
101 系統連系インバータ装置
102 商用交流
104 昇圧コンバータ
105 平滑コンデンサ
106 インバータ
107 フィルタ
108 解列リレー(解列手段)
109 放電回路
116 高周波ノイズ除去用リアクトル
117 出力コンデンサ
118 放電抵抗(放電手段)
119 放電LED(報知手段)
120 FET(電界効果トランジスタ)
124 禁止信号用フォトカプラ
128 第1基板
129 第2基板
DESCRIPTION OF
109
119 Discharge LED (notification means)
120 FET (Field Effect Transistor)
124 Photocoupler for
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