JP2013198274A

JP2013198274A - パワーコンディショナ

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Publication number: JP2013198274A
Application number: JP2012062619A
Authority: JP
Inventors: Akira Yoshitake; 晃吉武; Yoshihiko Sano; 嘉彦佐野; Atsushi Nakamoto; 篤志中本; Yasuhisa Ihira; 靖久井平; Hitoshi Yoshizawa; 仁吉澤; Yasuhiro Matsuda; 康弘松田
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2013-09-30
Anticipated expiration: 2032-03-19
Also published as: JP5999308B2

Abstract

【課題】放熱性能を高めることができ、且つケースの大型化を回避することのできるパワーコンディショナを提供する。
【解決手段】ケース本体１及びパネル２から成るケース３と、ケース３に収納されて少なくとも太陽電池Ａ１と商用電力系統との系統連系運転を行う電子回路ブロックＢ１とを備え、電子回路ブロックＢ１は、太陽電池Ａ１からの直流電圧を昇圧する昇圧回路と、昇圧回路に含まれて脈流電圧を平滑化するコンデンサブロックＣＢ１と、昇圧回路からの直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路とを少なくとも有し、昇圧回路を実装した第１基板Ｐ１と、インバータ回路を実装した第２基板Ｐ２とを、コンデンサブロックＣＢ１を挟んでヒートシンク７に載置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光発電用のパワーコンディショナに関する。

近年、地球環境問題への関心の高まりとともに、自然エネルギーを利用した新エネルギー技術が注目されている。特に、太陽光発電システムの住宅への普及が加速されてきている。太陽光発電システムは、太陽光を電気エネルギーに変換する太陽電池、およびその設置架台と、直流電力を交流電力に変換するインバータや配線を行う接続箱などにより構成されている。

通常、太陽光発電システムに用いられる太陽電池には、太陽電池素子を複数直列・並列にした太陽電池モジュールが用いられる。しかしながら、太陽電池モジュールによって発電される電力は直流電力として取り出されるため、一般家庭に普及している電気機器のような交流電力用の負荷にそのまま供給することができない。そこで、発電電力の直流−交流変換を行うための電力変換装置を用いて、電力会社の商用電力系統と同様の交流電力を作り出せるようにして交流電力用の負荷に電力供給するのが一般的である。また、電力変換装置では、余剰電力を商用電力系統に逆潮流（売電）できるようにするのが一般的である。このような機能を有する電力変換装置をパワーコンディショナと称している。このようなパワーコンディショナが例えば特許文献１に開示されている。

ところで、パワーコンディショナは、動作時にインバータ回路でのスイッチングロスなどの損失分が熱として生じるため、高温となる。そこで、特許文献１に記載のパワーコンディショナでは、パワーコンディショナの背面に放熱板などを用いることで、外部へ熱を逃がすようにしている。

特開２００５−２６９６９２号公報（段落［０００２］〜［０００７］、及び図９参照）

しかしながら、パワーコンディショナは、通常、屋内の玄関や廊下、洗面所などの人の目に触れる所に設置されることが多く、外観上の理由から極端に大型の放熱板を設けることができない。

そこで、パワーコンディショナのケース内部に放熱板を設けることが考えられる。しかしながら、放熱性能を高めるために放熱板を大きくすると、放熱板を収納するケースも大きくする必要があるため、ケースが大型化するという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、放熱性能を高めることができ、且つケースの大型化を回避することのできるパワーコンディショナを提供することを目的とする。

本発明のパワーコンディショナは、ケースと、前記ケースに収納されて少なくとも太陽電池と商用電力系統との系統連系運転の制御を行う電子回路ブロックとを備え、前記電子回路ブロックは、前記太陽電池からの直流電圧を昇圧する昇圧回路と、前記昇圧回路からの脈流電圧を平滑化する平滑部と、前記平滑部からの直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路とを少なくとも有し、前記昇圧回路を実装した第１基板と、前記インバータ回路を実装した第２基板とを、前記平滑部を挟んでヒートシンクに載置することを特徴とする。

このパワーコンディショナにおいて、前記昇圧回路を、複数の前記太陽電池に対して個別に設けることが好ましい。

このパワーコンディショナにおいて、前記平滑部は複数のコンデンサを有するコンデンサブロックから成り、前記平滑部を、前記各昇圧回路で共用することが好ましい。

このパワーコンディショナにおいて、前記コンデンサブロックは、前記各コンデンサを実装するコンデンサ用基板と、樹脂材料から成るコンデンサ用ケースとを有し、前記コンデンサ用ケースに前記コンデンサ用基板をポッティング材でモールドして成ることが好ましい。

このパワーコンディショナにおいて、前記コンデンサブロックと前記各基板との間を、バスバーを介して電気的に接続することが好ましい。

このパワーコンディショナにおいて、前記コンデンサ用基板は、前記バスバーの一端をねじ止めするための端子部を有し、前記コンデンサブロックに、前記端子部と対向し且つ前記端子部に用いる端子ねじの先端部を少なくとも覆うボス部を設けることが好ましい。

このパワーコンディショナにおいて、前記コンデンサ用ケースと前記ヒートシンクとの間に空隙を設けることが好ましい。

このパワーコンディショナにおいて、前記電子回路ブロックは、少なくとも前記各回路の制御を行う制御回路を有し、前記コンデンサブロックに制御回路を実装した第３基板を載置することが好ましい。

このパワーコンディショナにおいて、前記第３基板を取り付ける支持板を有し、前記第３基板は、支持板を間に挟んで前記コンデンサブロックに載置され、前記支持板は、その一端部を前記コンデンサ用ケースに取り付けることが好ましい。

このパワーコンディショナにおいて、前記電子回路ブロックを構成する電子部品のうちリアクトルを分離して前記ヒートシンクの隣に配置することが好ましい。

本発明は、昇圧回路を実装した第１基板と、インバータ回路を実装した第２基板とを、平滑部を挟んでヒートシンクに載置している。このため、従来のように大型の放熱板をケース内部に設けることなく効率良く放熱することができ、また、各回路を電力の流れに沿って配置できることから、不要な配線の引き回しが少ない。したがって、本発明では、放熱性能を高めることができ、且つケースの大型化を回避することができる。

本発明に係るパワーコンディショナの実施形態を示す図で、（ａ），（ｂ）は全体斜視図で、（ｃ）は電子回路ブロックの斜視図である。同上のパワーコンディショナの電子回路ブロックを示す前面図である。同上のパワーコンディショナの回路概略図である。同上のパワーコンディショナのケース本体を示す図で、（ａ）は斜視図で、（ｂ）は前面図で、（ｃ）は下面図で、（ｄ）は上面図である。（ａ）は同上のパワーコンディショナのケース本体の保護シートを外した状態の斜視図で、（ｂ）〜（ｄ）は同上のパワーコンディショナにおける保護シートの取付説明図である。同上のパワーコンディショナのパネルを示す図で、（ａ）はパネルの取付説明図で、（ｂ）は前面図で、（ｃ）は後方から見た斜視図で、（ｄ）〜（ｆ）は引掛け片の説明図である。同上のパワーコンディショナの電子回路ブロックの一部分解した斜視図である。同上のパワーコンディショナのコンデンサブロックを示す図で、（ａ）は分解斜視図で、（ｂ）は断面図である。同上のパワーコンディショナの第３基板及び操作部を含む電子回路ブロックを示す図で、（ａ）は前面図で、（ｂ）は斜視図である。同上のパワーコンディショナの支持板を示す斜視図である。

以下、本発明に係るパワーコンディショナの実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、図１（ａ）に示す矢印により上下左右方向、及び前後方向を定めるものとする。

本実施形態は、太陽光発電を利用した系統連系システムに用いられるパワーコンディショナＰＣ１である。この系統連系システムは、図３に示すように、住宅の屋根等に設置する複数の太陽電池Ａ１と、各太陽電池Ａ１により発電された直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナＰＣ１とで構成される。そして、この系統連系システムは、パワーコンディショナＰＣ１と商用電力系統（図示せず）との間に接続された負荷（図示せず）に対して、系統連系運転と自立運転との何れか一方に切り替えて交流電力を供給するものである。ここで、系統連系運転とは、パワーコンディショナＰＣ１と商用電力系統とを連系して運転することを示す。また、自立運転とは、例えば商用電力系統が停電している場合等に、パワーコンディショナＰＣ１のみを運転することを示す。

太陽電池Ａ１は、それぞれ複数の太陽電池モジュールＡ１０を直列に接続して成るストリングで構成されている。本実施形態では、各太陽電池Ａ１を構成する太陽電池モジュールＡ１０の数は一定ではない。このため、各太陽電池Ａ１から得られる直流電力も一定ではない。そこで、本実施形態では、後述する昇圧回路を内蔵した所謂マルチストリング型のパワーコンディショナＰＣ１を構成している。したがって、各太陽電池Ａ１から得られる直流電力を昇圧回路により一定にすることで、各太陽電池Ａ１における太陽電池モジュールＡ１０の数を考慮せずに系統連系システムを構築することができる。

パワーコンディショナＰＣ１は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、ケース本体１及びパネル２から成る直方体状のケース３と、ケース３に収納されて上記の系統連系運転又は自立運転の制御を行う電子回路ブロックＢ１とを備える。

ケース本体１は、ベース１０と、上側板１１、下側板１２、右側板１３、左側板１４とで構成される。ベース１０は、図２に示すように、矩形状の金属板から成り、その前面に電子回路ブロックＢ１を載置する。ベース１０の右下部には、後述する第２端子台５を取り付ける。また、ベース１０の右下部には、第２端子台５の入力用端子ねじ５０Ａへの配線作業の妨げとならないように、矩形状の切り欠き１０Ａを設けている。

各側板１１〜１４は、図１（ａ），図４（ａ）に示すように、ベース１０の四辺からそれぞれ前向きに突出する矩形状の金属板から成る。上側板１１の左右方向における中央部には、前後方向に沿って長尺な複数のスリットから成る第１通気口１１Ａを設けている。また、上側板１１における第１通気口１１Ａの周部には、メッシュ状の第２通気口１１Ｂを設けている。下側板１２の左右方向における中央部には、上側板１１と同様に第１通気口１２Ａを設けている。また、下側板１２における第１通気口１２Ａの周部には、上側板１１と同様に第２通気口１２Ｂを設けている。これら通気口１１Ａ，１２Ａ，１１Ｂ，１２Ｂは、外気をケース本体１内部に取り込むための吸い込み口、又はケース本体１内部の空気を外部に放出するための吐き出し口として機能する。

また、下側板１２の右部には、後述する第２端子台５の下部及びコンセント６を外部に露出するための矩形状の切り欠き１２Ｃを設けている（図４（ａ）参照）。この切り欠き１２Ｃは、矩形状の第１端子カバー１２Ｄで覆われている（図５（ａ）参照）。なお、第１端子カバー１２Ｄは、取り付け及び取り外しが自在である。

上側板１１の前端には、図５（ａ）に示すように、前向きに突出する上延設片１５を設けている。同様に、右側板１３の前端、及び左側板１４の前端には、それぞれ前向きに突出する右延設片１６及び左延設片１７を設けている。各延設片１５〜１７は、パネル２をケース本体１に取り付けた際に、パネル２の内壁と対向する。これにより、例えば埃等の外部からの異物がケース本体１へ侵入するのを防いでいる。上延設片１５には、図６（ａ）に示すように、１対の矩形状の引掛け孔１５Ａを左右方向に亘って一定の間隔を空けて貫設している。

下側板１２の前端縁には、図５（ａ）に示すように、上向きに突出する第１突片１２Ｅを左右方向に亘って複数設けている。また、下側板１２の前端縁には、第１突片１２Ｅと前後方向において互いに段違いとなるように上向きに突出する第２突片１２Ｆを左右方向に亘って複数（本実施形態では４つ）設けている。各第２突片１２Ｆには、図５（ｄ）に示すように、後向きに突出する半球形状の突部１２Ｇを一体に形成している。

上延設片１５の前端縁には、図５（ａ）に示すように、下向きに突出する第１突片１５Ｂを左右方向に亘って複数設けている。また、上延設片１５の前端縁には、第１突片１５Ｂと前後方向において互いに段違いとなるように下向きに突出する第２突片１５Ｃを左右方向に亘って複数（本実施形態では４つ）設けている。各第２突片１５Ｃには、図５（ｄ）に示すように、後向きに突出する半球形状の突部１５Ｄを一体に形成している。

ここで、図４（ａ）に示すように、ケース本体１の前面は、例えば埃等の外部からの異物が内部に侵入しないように、矩形状の保護シート２２で覆っている。なお、保護シート２２の右下部には、後述する第１端子台４の前部を覆う第２端子カバー２３を避けるために、矩形状の切り欠き２２Ａを設けている。なお、第２端子カバー２３は、取り付け及び取り外しが自在である。保護シート２２の上端縁及び下端縁には、図５（ｂ），（ｃ）に示すように、それぞれ複数（本実施形態では４つ）の丸孔２２Ｂを左右方向に亘って貫設している。

以下、保護シート２２をケース本体１に取り付ける方法について説明する。先ず、図５（ｃ）に示すように、保護シート２２の下端縁を各第１突片１２Ｅと各第２突片１２Ｆとの間に挿入する。そして、図５（ｄ）に示すように、各第２突片１２Ｆの突部１２Ｇを、対向する保護シート２２の丸孔２２Ｂに嵌合する。次に、図５（ｂ）に示すように、保護シート２２の上端縁を各第１突片１５Ｂと各第２突片１５Ｃとの間に挿入する。そして、そして、図５（ｄ）に示すように、各第２突片１５Ｃの突部１５Ｄを、対向する保護シート２２の丸孔２２Ｂに嵌合する。これにより、保護シート２２がケース本体１に取り付けられる。

このように、本実施形態では、第１突片１２Ｅ，１５Ｂと第２突片１２Ｆ，１５Ｃとの間に保護シート２２を挟み込み、各突部１２Ｇ，１５Ｄを各丸孔２２Ｂに嵌合するだけで保護シート２２をケース本体１に取り付けることができる。したがって、本実施形態では、従来のように保護シート２２をケース本体１にねじ止めする必要がなく、施工し易い。また、本実施形態では、保護シート２２を取り付ける際にねじ止めが不要であることから、取付ねじやナット等の部品も不要であり、コストを削減することができる。なお、本実施形態では、第２突片１２Ｆ，１５Ｃにそれぞれ突部１２Ｇ，１５Ｄを設けているが、第１突片１２Ｅ，１５Ｂに突部を設けてもよい。

パネル２は、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、後面を開口した扁平な箱形に形成されている。パネル２前面の下部には、後述する操作部８を露出させるための矩形状の窓孔２０を貫設している。パネル２上面の後端縁には、１対の引掛け片２１を左右方向に亘って一定の間隔を空けて設けている。各引掛け片２１は、図６（ｆ）に示すように、後向きに突出する第１立片２１Ａと、第１立片２１Ａの先端から下向きに突出する第２立片２１Ｂと、第２立片２１Ｂの先端から後向きに突出する第３立片２１Ｃとを一体に形成して成る。

パネル２は、図６（ａ）に示すように、各引掛け片２１をケース本体１の引掛け孔１５Ａに挿入して引掛け、下面をケース本体１にねじ止めすることで、ケース本体１に取り付けることができる。

ここで、従来では、図６（ｄ）に示すように、引掛け片２１’の先端部が下向きに突出するように折り曲げられていた。このため、パネル２をケース本体１に取り付ける際には、引掛け片２１’の先端部を上方から下方へとスライドさせることで、引掛け片２１’を引掛け孔１５Ａに挿入して引っ掛けていた。この構成では、引掛け片２１’が引掛け孔１５Ａから外れるのを防ぐために、引掛け片２１’の先端部の下方向に沿った長さを十分に長くする必要があった。

一方、本実施形態では、図６（ｅ），（ｆ）に示すように、パネル２を傾けた状態で各引掛け片２１を各引掛け孔１５Ａに挿入し、パネル２を反時計回りに回動することで、各引掛け片２１を回動して各引掛け孔１５Ａに引っ掛けることができる。この構成では、第３立片２１Ｃが引掛け孔１５Ａの周縁に引っ掛かる。すなわち、引掛け片２１は、引掛け孔１５Ａの周縁に引っ掛かる位置と引っ掛からない位置との間で回動自在となっている。このため、引掛け片２１の先端部の下方向に沿った長さを長くすることなく、引掛け片２１が引掛け孔１５Ａから外れるのを防止することができる。

このように、本実施形態では、引掛け片２１の先端部の下方向に沿った長さを短くすることができる。このため、ケース本体１内部において引掛け片２１の先端部が占めるスペースが小さくなるため、ケース本体１を小型化することができる。なお、パネル２をケース本体１から取り外す場合には、パネル２下面のねじを外し、その後パネル２を時計回りに回動して各引掛け片２１を各引掛け孔１５Ａから外せばよい。

以下、パワーコンディショナＰＣ１の回路の概略について図３を用いて説明する。パワーコンディショナＰＣ１は、第１端子台４及び第２端子台５と、自立運転用のコンセント６とを備える。また、パワーコンディショナＰＣ１は、各種回路を実装した第１基板Ｐ１、第２基板Ｐ２、第３基板Ｐ３（図９（ａ）参照）、第４基板Ｐ４、第５基板Ｐ５、第６基板Ｐ６を備える。

ここで、第１端子台４は、複数（本実施形態では４つ）の太陽電池Ａ１と接続する直流入力用の端子台である。第１端子台４は、図７に示すように、複数（本実施形態では８対）の接続端子４０を備える。各接続端子４０は、太陽電池Ａ１からの入力用配線を接続する入力用端子ねじ４０Ａと、後述する第１ノイズフィルタＮＦ１への出力用配線を接続する出力用端子ねじ４０Ｂとで構成される。接続端子４０は、２対を１組として太陽電池Ａ１の入力に用いる。すなわち、本実施形態では、第１端子台４が４組の接続端子４０を備えるため、４つの太陽電池Ａ１を接続することができる。

第２端子台５は、商用電力系統と接続する系統連系用の端子台である。第２端子台５は、図７に示すように、複数（本実施形態では６対）の接続端子５０を備える。各接続端子５０は、商用電力系統への出力用配線を接続する出力用端子ねじ５０Ａと、後述する解列用リレーＲＹ１及び自立用リレーＲＹ２からの入力用配線を接続する入力用端子ねじ５０Ｂとで構成される。１対の接続端子５０は、アースを接続するために用いる。３対の接続端子５０は、商用電力系統の単相３線を接続するために用いる。残りの２対の接続端子５０は、自立運転時に、例えば予め配線してある照明器具等の電気機器に電力を供給するための接続端子として用いる。

コンセント６は、例えば停電時などの商用電力系統から切り離された状態で、太陽電池Ａ１からの電力で自立運転する場合に用いる。すなわち、商用電力系統から切り離された状態において、コンセント６に電気機器（図示せず）を接続することで、太陽電池Ａ１からの電力を電気機器に供給することができる。

第１基板Ｐ１には、複数（本実施形態では２つ）の昇圧回路を実装している。各昇圧回路は、それぞれ太陽電池Ａ１から供給される直流電力を昇圧して出力するものである。昇圧回路は、太陽電池Ａ１と１対１に対応するため、太陽電池Ａ１の数だけ設ける必要がある。このため、本実施形態では、２つの第１基板Ｐ１にそれぞれ２つの昇圧回路を実装することで、４つの太陽電池Ａ１とそれぞれ接続される計４つの昇圧回路を設けている。

各昇圧回路は、第１リアクトルＬ１と、スイッチング素子Ｑ１と、ダイオードＤ１とから１石式昇圧チョッパとして構成されている。また、各昇圧回路の出力端には、各昇圧回路の脈流電圧を平滑化する平滑部であるコンデンサＣ１を接続している。各昇圧回路は、日射量に基づいて例えば０Ｖ〜３００Ｖ程度の範囲内で絶えず変動する太陽電池Ａ１からの直流電圧を、商用電力系統の交流電圧値の１．４倍程度に昇圧する。

ここで、各昇圧回路の各第１リアクトルＬ１は、第１基板Ｐ１には実装せず、図７に示すようにベース１０前面の左側に配置する。また、コンデンサＣ１は、第１基板Ｐ１には実装せず、複数の小型コンデンサＣ１０から成るコンデンサブロックＣＢ１として別に配置する。

なお、本実施形態では、コンデンサＣ１を各昇圧回路で共用している。このため、昇圧回路毎に平滑用のコンデンサを設ける場合と比較して部品点数を削減することができるので、パワーコンディショナＰＣ１の小型化及びコスト削減を図ることができる。

第２基板Ｐ２には、インバータ回路を実装している。インバータ回路は、４つの第２スイッチング素子Ｑ２によりフルブリッジ回路として構成されている。インバータ回路は、後述する制御回路（図示せず）によるＰＷＭ制御にしたがって各第２スイッチング素子Ｑ２を駆動し、平滑部であるコンデンサＣ１からの直流電力を交流電力に変換する。

インバータ回路の出力端には、高調波を抑制するための第２リアクトルＬ２を接続している。この第２リアクトルＬ２は、第２基板Ｐ２には実装せず、図７に示すようにベース１０前面の左側に配置する。

第３基板Ｐ３には、制御回路を実装している。制御回路は、マイクロコンピュータを備え、パワーコンディショナＰＣ１の制御全般を行う。制御回路は、例えば昇圧回路の出力電圧を取り込み、この出力電圧に基づいてスイッチング素子Ｑ１に与える駆動信号のデューティ比を調整する。これにより、制御回路は、昇圧回路の出力電圧を一定電圧に制御する。また、制御回路は、インバータ回路の各スイッチング素子Ｑ２に駆動信号を与えてＰＷＭ制御することにより、コンデンサＣ１からの直流電力を交流電力に変換する。更に、制御回路は、商用電力系統の停電の有無を監視し、停電の場合には、昇圧回路及びインバータ回路の制御を停止し、解列用リレーＲＹ１に対して解列制御を行う。

また、制御回路は、操作部８での手動入力に基づいて、系統連系を行う系統連系運転モードと、自立運転を行う自立運転モードとを切り替える。ここで、操作部８は、図１（ａ）に示すように、各種情報を表示する液晶ディスプレイ８０と、入力操作を受け付ける各種スイッチ８１とを備える。また、操作部８は、その前面を樹脂材料から成る化粧カバー８２で覆っている。

例えば、系統連系運転モード時において運転切替用のスイッチ８１を操作すると、制御回路は、解列用リレーＲＹ１に対して解列制御を行うとともに、自立用リレーＲＹ２を制御してコンセント６への給電経路を閉成する。これにより、パワーコンディショナＰＣ１は自立運転モードに切り替わるため、コンセント６を介して電気機器に太陽電池Ａ１からの電力を供給することができる。また、停電時において制御回路は系統連系運転を停止させるが、このときに運転切替用のスイッチ８１を操作することで、自立運転モードに切り替えることもできる。

第４基板Ｐ４には、第１端子台４を介して４つの太陽電池Ａ１と接続する４つの第１ノイズフィルタＮＦ１を実装している。各第１ノイズフィルタＮＦ１は、インバータ回路から太陽電池Ａ１への高周波ノイズの流出を抑制するものである。各太陽電池Ａ１は、これら第１ノイズフィルタＮＦ１を介して昇圧回路と接続される。

第５基板Ｐ５には、直流抵抗式の電流センサＳ１やカレントトランスＣＴ１を有する保護回路を実装している。制御回路は、これら電流センサＳ１及びカレントトランスＣＴ１で測定した電流値に基づいてインバータ回路を制御することにより、過負荷からの保護を図っている。また、第５基板Ｐ５には、電源投入時の突入電流を制限する突入電流制限回路ＬＣ１を実装している。

第６基板Ｐ６には、第２ノイズフィルタＮＦ２と、解列用リレーＲＹ１と、自立用リレーＲＹ２とを実装している。第２ノイズフィルタＮＦ２は、インバータ回路の出力に含まれるＰＷＭキャリア周波数のリップル成分を平滑することで、正弦波状の交流電圧に変換して出力する。解列用リレーＲＹ１は、制御回路の制御にしたがって、系統連系（パワーコンディショナＰＣ１と商用電力系統との接続）又は解列（パワーコンディショナＰＣ１と商用電力系統との接続の遮断）を行う。自立用リレーＲＹ２は、制御回路の制御にしたがって、パワーコンディショナＰＣ１からコンセント６への給電経路の開閉を行う。

第２ノイズフィルタＮＦ２の入力端には、インバータ回路と第２ノイズフィルタＮＦ２との間の両ラインを内側に挿通した地絡検出用コアＧＣ１を設けている。制御回路は、この地絡検出用コアにより地絡電流が検出されると、異常有りと判断して昇圧回路及びインバータ回路の制御を停止し、解列用リレーＲＹ１に対して解列制御を行う。これにより、本実施形態に係る系統連系システムを地絡から保護することができる。

第４基板Ｐ４と第６基板Ｐ６とは、図７に示すように遮蔽板４１によって隔てられている。遮蔽板４１は、金属板の上下両端をそれぞれ後向きに折り曲げて形成されている。遮蔽板４１の前面には、第４基板Ｐ４と、第１端子台４とを取り付けている。遮蔽板４１は、第６基板Ｐ６と、第２端子台５の入力用端子ねじ５０Ｂとを覆う形でベース１０に取り付ける。なお、遮蔽板４１には、第２端子台５を避けるために矩形状の切り欠き４１Ａを設けている。

遮蔽板４１の下方には、図９（ａ），（ｂ）に示すように、第１端子台４の入力用端子ねじ４０Ａと、第２端子台５の出力用端子ねじ５０Ａとを周囲の電子部品から隔離する金属製の隔離板５１を設けている。隔離板５１は、金属板を折り曲げて成り、各端子ねじ４０Ａ，５０Ａの上側、左右両側を覆うように形成されている。また、隔離板５１のうち右側の板材の下端縁には、右向きに突出する矩形状の延設板５１Ａを一体に形成している。この延設片５１Ａには、コンセント６を嵌め込み可能な切り欠き５１Ｂを設けている。すなわち、本実施形態では、コンセント６を隔離板５１に固定している。なお、本実施形態では、隔離板５１は金属製であるが、一定の強度を持つ剛体であれば金属製でなくてもよい。

コンデンサブロックＣＢ１は、図８（ａ）に示すように、複数の小型コンデンサＣ１０と、各小型コンデンサＣ１０を実装するコンデンサ用基板ＣＰ１と、コンデンサ用基板ＣＰ１を収納するコンデンサ用ケースＣＣ１とで構成される。

複数の小型コンデンサＣ１０は、コンデンサＣ１を構成するものである。このように、大型のコンデンサを用意する代わりに、複数の小型コンデンサＣ１０でコンデンサＣ１を構成することで、前後方向に沿った厚み寸法を小さくすることができる。

コンデンサ用ケースＣＣ１は樹脂材料から成り、前面を開口した扁平な箱形に形成されている。コンデンサ用ケースＣＣ１の右端部には、右向きに突出する矩形状の取付片ＣＣ４を一体に形成している。この取付片ＣＣ４の上下両側には、ねじ止め用の１対の取付孔ＣＣ４０を貫設している。取付片ＣＣ４は、後述する支持板９の第１取付板９０Ａにねじ止めにより取り付ける。

コンデンサ用ケースＣＣ１の四隅には、その後面よりも後向きに突出する突台部ＣＣ２０をそれぞれ一体に形成している。これら突台部ＣＣ２０には、取付ねじ（図示せず）を挿入するための取付孔ＣＣ２０を貫設している。そして、各取付孔ＣＣ２０に取付ねじを挿入してねじ止めすることにより、コンデンサ用ケースＣＣ１をヒートシンク７前面に取り付ける。

ここで、図８（ｂ）に示すように、各突台部ＣＣ２０がコンデンサ用ケースＣＣ１の後面よりも後向きに突出していることから、コンデンサ用ケースＣＣ１とヒートシンク７との間に空隙を設けることができる。この空隙により、ヒートシンク７から各小型コンデンサＣ１０への輻射熱を遮断することができるので、小型コンデンサＣ１０の長寿命化を図ることができる。

コンデンサ用基板ＣＰ１は、図８（ｂ）に示すように、コンデンサ用ケースＣＣ１に樹脂材料から成るポッティング材ＰＭ１を充填してモールドすることにより、コンデンサ用ケースＣＣ１の内部に固定する。これにより、各小型コンデンサＣ１０の端子間の絶縁距離を確保することができるので、小型且つ長寿命の電解コンデンサを小型コンデンサＣ１０として使用することができる。また、ポッティング材ＰＭ１により、各小型コンデンサＣ１０の発する熱を放熱する効果も期待できる。

コンデンサブロックＣＢ１と第１基板Ｐ１との間、及びコンデンサブロックＣＢ１と第２基板Ｐ２との間は、図２に示すように、それぞれリード線よりも低インピーダンスのバスバーＣＰ３を介して電気的に接続している。このため、本実施形態では、リード線を介して電気的に接続する場合と比較して、配線における発熱量を小さくすることができる。

コンデンサ用基板ＣＰ１には、バスバーＣＰ３の一端をねじ止めするための端子部ＣＰ２が複数（本実施形態では、６つ）設けられている。各端子部ＣＰ２は、コンデンサ用基板ＣＰ１から前向きに突出する形で突出しており、その前面には、端子ねじ（図示せず）を挿入するための端子孔ＣＰ２０を貫設している。

ところで、バスバーＣＰ３を端子部ＣＰ２にねじ止めする際に、端子ねじの先端部がコンデンサ用基板ＣＰ１と接触しないように、本実施形態では各端子部ＣＰ２をコンデンサ用基板ＣＰ１から前向きに突出して設けている。しかしながら、上記のポッティング材ＰＭ１がコンデンサ用基板ＣＰ１よりも前方まで充填されるため、端子ねじの先端部がポッティング材ＰＭ１に接触することにより、ねじ止めを行い難くなる虞がある。

そこで、本実施形態では、前向きに突出し且つ内面に雌ねじ部（図示せず）を形成した複数（本実施形態では、６つ）の円筒状のボス部ＣＣ３をコンデンサ用ケースＣＣ１と一体に形成している。各ボス部ＣＣ３は、図８（ｂ）に示すように、コンデンサ用基板ＣＰ１における各端子部ＣＰ２の位置に貫設した通孔ＣＰ１０を通ってコンデンサ用基板ＣＰ１の前方に突出する。なお、各ボス部ＣＣ３は、充填したポッティング材ＰＭ１よりも前方に突出している。したがって、バスバーＣＰ３を端子部ＣＰ２にねじ止めする際に、端子ねじの先端部がボス部ＣＣ３に覆われるので、ポッティング材ＰＭ１に邪魔されることなく容易にねじ止めを行うことができる。

ところで、昇圧回路のスイッチング素子Ｑ１と、インバータ回路のスイッチング素子Ｑ２とは、何れも発熱量の大きい電子部品である。このため、パワーコンディショナＰＣ１の放熱性能を高めるには、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を効率良く放熱することが課題の一つとなる。そこで、本実施形態では、昇圧回路を実装した第１基板Ｐ１と、インバータ回路を実装した第２基板Ｐ２とを、平滑部を構成するコンデンサブロックＣＢ１を挟んでヒートシンク７の前面に載置している。このため、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が分離してヒートシンク７に載置されるので、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が発する熱が分散される。

上述のように、本実施形態では、従来のように大型の放熱板をケース内部に設けることなく効率良く放熱することができる。また、本実施形態では、昇圧回路、平滑部、インバータ回路の各回路を電力の流れに沿って配置できることから、不要な配線の引き回しが少ない。したがって、本実施形態では、放熱性能を高めることができ、且つケース３の大型化を回避することができる。

なお、本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１を第１基板Ｐ１の後面に実装するとともに、スイッチング素子Ｑ２を第２基板Ｐ２の後面に実装し、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をヒートシンク７の前面に接触させている。これにより、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を効率良く放熱することができる。

また、本実施形態では、昇圧回路の第１リアクトルＬ１と、高調波抑制用の第２リアクトルＬ２とをヒートシンク７の左側に纏めて配置している。このため、発熱量の大きい各リアクトルＬ１，Ｌ２を、同じく発熱量の大きい各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２から遠ざけることができるので、各リアクトルＬ１，Ｌ２を効率良く放熱することができる。更に、本実施形態では、上側板１１及び下側板１２における各リアクトルＬ１，Ｌ２と対向する位置に、それぞれ第２通気口１１Ｂ，１２Ｂを設けている。このため、一方の第２通気口１１Ｂから他方の第２通気口１２Ｂへの放熱経路上に各リアクトルＬ１，Ｌ２が位置するため、各リアクトルＬ１，Ｌ２を放熱する効果をより高めることができる。

ところで、本実施形態では、図９（ａ），（ｂ）に示すように、コンデンサブロックＣＢ１の前方に制御回路を実装した第３基板Ｐ３を配置している。より具体的には、コンデンサブロックＣＢ１の前方に支持板９を配置し、この支持板９に第３基板Ｐ３を取り付けている。すなわち、第３基板Ｐ３は、支持板９を挟んでコンデンサブロックＣＢ１に載置される。このように、制御信号の流れることの少ないコンデンサブロックＣＢ１の前方に制御回路を配置することで、より効率的に制御信号を送ることができる。

支持板９は、金属板を折り曲げて成り、図１０に示すように、第３基板Ｐ３を取り付ける第１主板９０と、第５基板Ｐ５を取り付ける第２主板９１とを備える。各主板９０，９１には、各基板Ｐ３，Ｐ５を取り付けるための複数の第１取付片９４を前向きに突出する形で切り起こして形成している。各第１取付片９４の前面には、各基板Ｐ３，Ｐ５のねじ止め用の取付孔９４Ａをそれぞれ貫設している。

第１主板９０は、コンデンサブロックＣＢ１の各小型コンデンサＣ１０を避けるために第２主板９１よりも前方に突出している。第１主板９０の前後両面は、２つ折りにした絶縁シート９６によって覆われる。また、第１主板９０の右端には、コンデンサ用ケースＣＣ１の取付片ＣＣ４に取り付けるための１対（図示では１つ）の第２取付片９０Ａを右向きに突出する形で形成している。各第２取付片９０Ａには、ねじ止め用の取付孔９０Ｂをそれぞれ貫設している。

第１主板９０の左端と第２主板９１の右端とは、第１立板９２によって連結している。また、第２主板９１の左端には、後向きに突出する第２立板９３を一体に形成している。第２立板９３の後端には、ベース１０に取り付けるための第３取付片９３Ａを左向きに突出する形で形成している。第３取付片９３Ａの上下両側には、ねじ止め用の取付孔９３Ｂをそれぞれ貫設している。

そして、第２取付片９０Ａをコンデンサ用ケースＣＣ１の取付片ＣＣ４にねじ止めし、且つ第２立板９３の後端から突出する第３取付片９３Ａをベース１０にねじ止めすることで、支持板９を取り付けることができる。ここで、支持板９の一端部（右端部）の第２取付板９０Ａを、金属製のベース１０ではなく樹脂製の取付片ＣＣ４にねじ止めしている。このため、本実施形態では、支持板９を介して流れるノイズを遮断することができる。

１ケース本体
２パネル
３ケース
７ヒートシンク
Ｂ１電子回路ブロック
ＣＢ１コンデンサブロック（平滑部）
Ｐ１第１基板
Ｐ２第２基板

Claims

ケースと、前記ケースに収納されて少なくとも太陽電池と商用電力系統との系統連系運転の制御を行う電子回路ブロックとを備え、前記電子回路ブロックは、前記太陽電池からの直流電圧を昇圧する昇圧回路と、前記昇圧回路からの脈流電圧を平滑化する平滑部と、前記平滑部からの直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路とを少なくとも有し、前記昇圧回路を実装した第１基板と、前記インバータ回路を実装した第２基板とを、前記平滑部を挟んでヒートシンクに載置することを特徴とするパワーコンディショナ。
前記昇圧回路を、複数の前記太陽電池に対して個別に設けることを特徴とする請求項１記載のパワーコンディショナ。
前記平滑部は複数のコンデンサを有するコンデンサブロックから成り、前記平滑部を、前記各昇圧回路で共用することを特徴とする請求項２記載のパワーコンディショナ。
前記コンデンサブロックは、前記各コンデンサを実装するコンデンサ用基板と、樹脂材料から成るコンデンサ用ケースとを有し、前記コンデンサ用ケースに前記コンデンサ用基板をポッティング材でモールドして成ることを特徴とする請求項３記載のパワーコンディショナ。
前記コンデンサブロックと前記各基板との間を、バスバーを介して電気的に接続することを特徴とする請求項３又は４に記載のパワーコンディショナ。
前記コンデンサ用基板は、前記バスバーの一端をねじ止めするための端子部を有し、前記コンデンサブロックに、前記端子部と対向し且つ前記端子部に用いる端子ねじの先端部を少なくとも覆うボス部を設けることを特徴とする請求項５記載のパワーコンディショナ。
前記コンデンサ用ケースと前記ヒートシンクとの間に空隙を設けることを特徴とする請求項４乃至６の何れか１項に記載のパワーコンディショナ。
前記電子回路ブロックは、少なくとも前記各回路の制御を行う制御回路を有し、前記コンデンサブロックに制御回路を実装した第３基板を載置することを特徴とする請求項４乃至７の何れか１項に記載のパワーコンディショナ。
前記第３基板を取り付ける支持板を有し、前記第３基板は、支持板を間に挟んで前記コンデンサブロックに載置され、前記支持板は、その一端部を前記コンデンサ用ケースに取り付けることを特徴とする請求項８記載のパワーコンディショナ。
前記電子回路ブロックを構成する電子部品のうちリアクトルを分離して前記ヒートシンクの隣に配置することを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載のパワーコンディショナ。