JP2013162628A - 発電システム及び発電システムの接地漏洩電流抑制方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発電システムの漏洩電流を抑制する。
【解決手段】太陽電池２と、パワーコンディショナ３とを備える太陽光発電システム１において、パワーコンディショナ３に、コモンモードチョークコイル４とインバータ５を設ける。コモンモードチョークコイル４を、太陽電池２からの出力電力がインバータ５へ入力される入力部に設ける。太陽電池２を接地する接地線６を、コモンモードチョークコイル４とインバータ５との間の電力供給線に接続する。コモンモードチョークコイル４は、例えば、リング状に形成されたフェライトコアに太陽電池２の正極及び負極に接続された電力供給線を巻くことで形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、直流電源とこの直流電源の直流電力を交流電力に変換する電力変換装置とを備える発電システム及びこの発電システムの接地漏洩電流抑制方法に関する。

太陽電池から直流電力を取り出し、この直流電力をＤＣ／ＡＣインバータによって商用周波数の交流電力に変換する太陽光発電システムが開発されている（例えば、引用文献１〜４）。太陽光発電システムでは、安全面などの観点から、太陽電池の正極または負極が接地される場合がある。

図２に、従来技術に係る太陽光発電システム８を示す。図２に示すように、従来技術に係る太陽光発電システム８は、太陽電池２と、パワーコンディショナ３とを備える。パワーコンディショナ３は、太陽電池２から直流電力が入力され、出力端子３ａから交流電力を出力する。

パワーコンディショナ３は、コモンモードチョークコイル４とインバータ５を備える。インバータ５は、太陽電池２から出力された直流電力を交流電力に変換する。コモンモードチョークコイル４は、太陽電池２からの出力電力がインバータ５へ入力される入力部に設けられ、電磁ノイズ（ＥＭＩ：Electro Magnetic Interference）を低減する（例えば、特許文献５，６）。

太陽電池２とコモンモードチョークコイル４との間の電力供給線には接地線９が接続され、太陽電池２を接地する。なお、図２に示す太陽光発電システム８では、接地線９は、太陽電池２の負極を接地しているが、太陽電池２の正極を接地してもよい。

特開２０１１−１９３４５号公報 特開平１−１６３８０９号公報 特開２００９−２７８７７４号公報 特開２００２−３５９３８５号公報 特開平１０−２１０６４９号公報 特開２００５−１６０２６３号公報

しかしながら、図２のような太陽光発電システム８の場合、パワーコンディショナ３のインバータ５におけるパワーデバイスのスイッチングによって発生した高周波の電流が、太陽電池２の対地静電容量７を介して接地線９に流れる場合がある。このとき太陽光発電システム８の外部に流れる漏洩電流が周辺機器の誤作動を引き起こすおそれが生じる。

太陽電池２とパワーコンディショナ３のインバータ５間を流れる直流電流は、経路１となる。経路１を流れる電流は、太陽光発電システム８の外部に流れないので、外部の機器に影響を与えるおそれは少ない。しかし、インバータ５におけるパワーデバイスのスイッチングによって発生した高周波電流が流れる経路は、経路１だけでなく、太陽電池２の対地静電容量７を介して接地線９に至り、インバータ５に戻る経路２の経路をとることもできるため、この漏洩電流が周囲の機器に影響を与えるおそれがあった。このとき、コモンモードチョークコイル４には同相電流が流れるため大地に流れる電流を抑制する役割を果たすことができない。

上記課題に鑑み、本発明は、発電システムの漏洩電流を抑制することに貢献する技術の提供を目的とする。

上記目的を達成する本発明の発電システムの一態様は、直流電力を出力する直流電源と、前記直流電源の直流電力を交流電力に変換する電力変換装置と、前記直流電源と前記電力変換装置を接続する電力供給線と、を備える発電システムであって、前記直流電源と前記電力変換装置との間にコモンモードフィルタを設け、前記直流電源を接地する接地線を、前記コモンモードフィルタと前記電力変換装置との間の電力供給線に接続することを特徴としている。

また、本発明の発電システムの他の態様は、上記発電システムにおいて、前記直流電源は、太陽光発電モジュールであり、前記接地線は、前記太陽光発電モジュールの正極または負極を接地することを特徴としている。

上記目的を達成する本発明の接地漏洩電流抑制方法は、直流電力を出力する直流電源と、前記直流電源の直流電力を交流電力に変換する電力変換装置と、前記直流電源と前記電力変換装置を接続する電力供給線と、を備える発電システムの接地漏洩電流を抑制する接地漏洩電流抑制方法であって、前記直流電源と前記電力変換装置との間にコモンモードフィルタを設け、前記直流電源を接地する接地線を、前記コモンモードフィルタと前記電力変換装置との間の電力供給線に接続することを特徴としている。

以上の発明によれば、発電システムの漏洩電流を抑制することに貢献できる。

本発明の一実施形態に係る発電システムの回路図である。 従来技術に係る発電システムの回路図である。

本発明の発電システム及び発電システムの接地漏洩電流抑制方法について、図１を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態である太陽光発電システム１の回路図である。

図１に示すように、太陽光発電システム１は、太陽電池２と、パワーコンディショナ３とを備える。パワーコンディショナ３は、太陽電池２から直流電力が入力され、出力端子３ａから交流電力を出力する。

パワーコンディショナ３は、コモンモードチョークコイル４とインバータ５を備える。インバータ５は、太陽電池２から出力された直流電力を交流電力に変換する。コモンモードチョークコイル４は、太陽電池２からの出力電力がインバータ５へ入力される入力部に設けられ、電磁ノイズを低減する。コモンモードチョークコイル４は、例えば、リング状に形成されたフェライトコアに太陽電池２の正極及び負極に接続された電力供給線を巻くことで形成される。

コモンモードチョークコイル４は、フェライトコアに巻回された各電力供給線を流れる電流によってフェライトコア内部で発生する磁束が打ち消しあう場合（ディファレンシャルモード電流が流れた場合）、インピーダンスが発生しない。一方で、フェライトコアに巻回された各電力供給線によって、フェライトコア内部で発生する磁束が足し合される場合（コモンモード電流が流れた場合）、コモンチョークコイル４では大きなインピーダンスが発生し、インダクタとして作用する。

太陽電池２を接地する接地線６は、コモンモードチョークコイル４とインバータ５との間の電力供給線に接続される。なお、図１に示す太陽光発電システム１では、接地線６は、太陽電池２の負極を接地しているが、太陽電池２の正極を接地しても同様の効果を得ることができる。

次に、本発明の実施形態に係る太陽光発電システム１の作用について説明する。インバータ５におけるパワーデバイスのスイッチングによって発生した高周波電流が流れる経路としては、太陽電池２の対地静電容量７を介して接地線６に至り、インバータ５に戻る経路３の経路が考えられる。この経路３を流れる電流は、太陽光発電システム１の外部を流れ、周囲の機器に影響を与えることとなる。このとき、コモンモードチョークコイル４には太陽電池２の正極に接続された電力供給線にのみ電流が流れるので、経路３を流れる電流は、コモンモードチョークコイル４の差動電流となる。その結果、太陽電池２の対地静電容量７から接地線６を介してインバータ５に流れる経路３の電流（漏洩電流）に対して、コモンモードチョークコイル４のチョークコイル１巻線分が高周波のインピーダンスとなり経路３を流れる電流を抑制することができる。

以上のように、本発明の実施形態に係る太陽光発電システム１は、太陽電池２と、コモンモードチョークコイル４を備えたパワーコンディショナ３によって構成する太陽光発電システム１において、太陽電池２の正極または負極の接地線６をインバータ５とコモンモードチョークコイル４の間に接続することにより、太陽電池２の対地静電容量７から太陽電池２の正極または負極の接地線６を介してインバータ５に至る経路の高周波インピーダンスが高くなり、太陽電池２の対地静電容量７から太陽電池２の正極または負極の接地線６を介してインバータ５に至る経路に流れる高周波電流を低減することができる。その結果、周辺機器に与える影響を低減することができる。

以上、具体的な実施形態を例示して本発明の発電システム及び発電システムの接地漏洩電流抑制方法について説明したが、本発明の発電システムは、上述した実施形態に限らず、本発明の特徴を損なわない範囲で適宜設計変更が可能であり、そのように変更された形態も本発明に係る発電システム及び発電システムの接地漏洩電流抑制方法である。

例えば、本発明の発電システムは、直流電源から出力される直流電力を交流電力に変換するシステムであればよいので、実施形態のように３相交流に変換するシステムに限定するものでなく他の既知のインバータなどを用いることができる。また、コモンモードチョークコイル以外のコモンモードフィルタを用いても同様の効果を得ることができる。

また、本発明の直流電源は、太陽電池（及びこの太陽電池を直列または並列に接続した太陽光パネル）に限定されるものではなく、燃料電池や蓄電池など接地を必要とする直流電源に適用することができる。

１，８…太陽光発電システム（発電システム）
２…太陽電池（直流電源）
３…パワーコンディショナ
３ａ…出力端子
４…コモンモードチョークコイル（コモンモードフィルタ）
５…インバータ（電力変換装置）
６，９…接地線
７…対地静電容量

Claims (3)

1. 直流電力を出力する直流電源と、
   前記直流電源の直流電力を交流電力に変換する電力変換装置と、
   前記直流電源と前記電力変換装置を接続する電力供給線と、
   を備える発電システムであって、
   前記直流電源と前記電力変換装置との間にコモンモードフィルタを設け、
   前記直流電源を接地する接地線を、前記コモンモードフィルタと前記電力変換装置との間の電力供給線に接続する
   ことを特徴とする発電システム。
2. 前記直流電源は、太陽光発電モジュールであり、
   前記接地線は、前記太陽光発電モジュールの正極または負極を接地する
   ことを特徴とする請求項１に記載の発電システム。
3. 直流電力を出力する直流電源と、
   前記直流電源の直流電力を交流電力に変換する電力変換装置と、
   前記直流電源と前記電力変換装置を接続する電力供給線と、
   を備える発電システムの接地漏洩電流を抑制する接地漏洩電流抑制方法であって、
   前記直流電源と前記電力変換装置との間にコモンモードフィルタを設け、
   前記直流電源を接地する接地線を、前記コモンモードフィルタと前記電力変換装置との間の電力供給線に接続する
   ことを特徴とする接地漏洩電流抑制方法。

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