JP2013251981A

JP2013251981A - パワーコンディショナ

Info

Publication number: JP2013251981A
Application number: JP2012124770A
Authority: JP
Inventors: Isao Yomo; 功四方
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2013-12-12

Abstract

【課題】現地での端子台接続作業時に接続不良が発生した状態で運転を継続しても端子台での発熱、発火を確実に防止できるパワーコンディショナを得ること。
【解決手段】異常検出回路９は、フィルタ回路６が抽出した高周波成分が所定値よりも大きい場合と、フィルタ回路８が抽出した変動成分が所定値よりも大きい場合とのそれぞれにおいて、異常検出信号をパワーコンディショナ回路４へ出力する。パワーコンディショナ回路４内の制御部は、前記２つの異常検出信号のいずれか早く入力された異常検出信号に応答して、当該パワーコンディショナ回路４が行っている変換動作を停止させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、パワーコンディショナに関するものである。

太陽光発電システムを導入する住宅等では、屋内の分電盤にパワーコンディショナを設置し、該太陽光発電システムを商用の配電系統へ連系させる構成を採用している。すなわち、パワーコンディショナは、太陽電池側からのＤＣラインが接続されるＤＣ端子台と、配電系統側へのＡＣラインが接続されるＡＣ端子台とを備えている。

ところで、パワーコンディショナの設置工事においては、ＤＣ端子台やＡＣ端子台への電線接続がネジ締め付け不良等により不完全となる場合がある。接続不完全な状態でパワーコンディショナが動作した場合、端子台の不完全な接続部分において空中放電が起こるなど、アーク放電が発生し、その放電部分が高温になる可能性がある。その状態が持続すると、その端子台から発熱、発火が起こり、場合によっては端子台上にてショートする可能性も出てくる。

この問題に関し、例えば、特許文献１では、ＤＣ端子台の入力側と出力側との間の電圧およびそのラインに流れる電流の変動を検知することにより、接続不良によるアーク放電発生を検知する方法が提案されている。

特開２０１１−７７６５号公報

しかし、ＤＣ端子台の入力側は、現地にて接続作業が行われる部分であり、接続不良が発生する可能性の高いところであるので、そのＤＣ端子台の電圧を測定するためのＤＣ端子台への配線接続が不良になる可能性がある。

つまり、特許文献１に記載の技術では、現地でのＤＣ端子台接続作業時に発生した接続不良によってＤＣ端子台でアークが発生し、ショートや断線の原因となることがあった。それを回避するためには、接続不良が発生しない測定用の端子台を特注して作る必要があり、かなり高価なものとなる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、現地での端子台接続作業時に接続不良が発生した状態で運転を継続しても端子台での発熱、発火を確実に防止できるパワーコンディショナを得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に、本発明は、太陽電池からのＤＣラインが接続されるＤＣ端子台と、商用の配電系統へのＡＣラインが接続されるＡＣ端子台と、前記ＤＣ端子台に印加された前記太陽電池の出力直流電力を交流電力へ変換し前記ＡＣ端子台を経由して前記商用の配電系統へ送出する機能を備えたパワーコンディショナ回路とを備えるパワーコンディショナにおいて、前記ＤＣ端子台から前記パワーコンディショナ回路へ出力される前記太陽電池の出力直流電圧を検出する電圧検出手段と、前記ＤＣ端子台から前記パワーコンディショナ回路内へ流れ込む電流を検出する電流検出手段と、前記電圧検出手段が検出した電圧値に含まれる高周波成分を抽出する第１のフィルタ回路と、前記電流検出手段が検出した電流値に含まれる変動成分を抽出する第２のフィルタ回路と、前記第１のフィルタ回路が抽出した高周波成分が所定値よりも大きい場合と、前記第２のフィルタ回路が抽出した変動成分が所定値よりも大きい場合とのそれぞれにおいて、異常検出信号を前記パワーコンディショナ回路へ出力する異常検出手段とを備え、前記パワーコンディショナ回路内の制御部は、前記２つの異常検出信号のいずれか早く入力された異常検出信号に応答して前記変換動作を停止させることを特徴とする。

本発明によれば、ＤＣ端子台の例で言えば、現地で接続不良が発生するＤＣ端子台の入力側端子を用いずに、工場生産時に接続するＤＣ端子台の出力側端子を用いて電圧変化および電流変化を検出するようにしたので、現地でのＤＣ端子台接続作業時に入力側端子において接続不良が発生した状態で運転を継続しても、ＤＣ端子台での発熱、発火を確実に防止できるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１によるパワーコンディショナの構成を示すブロック図である。図２は、本発明の実施の形態２によるパワーコンディショナの構成を示すブロック図である。

以下に、本発明にかかるパワーコンディショナの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるパワーコンディショナの構成を示すブロック図である。図１において、実施の形態１によるパワーコンディショナ１は、太陽電池からのＤＣラインが接続されるＤＣ端子台２と、商用の配電系統へのＡＣラインが接続されるＡＣ端子台３と、ＤＣ端子台２とＡＣ端子台３との間に配置されるパワーコンディショナ回路４とを備えるものにおいて、電圧検出回路５と、第１のフィルタ回路であるフィルタ回路６と、電流検出回路７と、第２のフィルタ回路であるフィルタ回路８と、異常検出回路９とが追加して設けられている。異常検出回路９は、２つの比較器９ａ，９ｂを備え、異常を検出すると異常検出信号をパワーコンディショナ回路４へ出力する構成になっている。

パワーコンディショナ回路４は、ＤＣ端子台２から入力される太陽電池の出力直流電力を交流電力へ変換し、ＡＣ端子台３を経由して商用の配電系統へ送出する一般的な機能に加えて、異常検出回路９からの異常検出信号を処理する若干の機能追加がなされている。

電圧検出回路５は、ＤＣ端子台２からパワーコンディショナ回路４へ出力される太陽電池の出力直流電圧を検出する。フィルタ回路６は、電圧検出回路５の検出電圧値に含まれる高周波成分を抽出する。フィルタ回路６にて抽出された高周波成分は、異常検出回路９の比較器９ａのプラス入力端に入力される。比較器９ａのマイナス入力端には基準電圧源Ｅ１から基準電圧（以降「基準電圧Ｅ１」表記する）が印加されている。比較器９ａは、フィルタ回路６にて抽出された高周波成分が基準電圧Ｅ１よりも大きい場合に出力を高レベルに立ち上げる。

また、電流検出回路７は、ＤＣ端子台２からパワーコンディショナ回路４内へ流れ込む電流を検出する。フィルタ回路８は、電流検出回路７の検出電流値に含まれる変動成分を抽出する。フィルタ回路８にて抽出された変動成分は、異常検出回路９の比較器９ｂのプラス入力端に入力される。比較器９ｂのマイナス入力端には基準電圧源Ｅ２から基準電圧（以降「基準電圧Ｅ２」表記する）が印加されている。比較器９ｂは、フィルタ回路８にて抽出された変動成分が基準電圧Ｅ２よりも大きい場合に出力を高レベルに立ち上げる。

ここで、ＤＣ端子台２の出力側端子とパワーコンディショナ回路４との間は工場生産時に接続されるので、出力側端子において接続不良が発生する可能性は極めて低い。ＤＣ端子台２において接続不良が発生するのは、現地において太陽電池からのＤＣラインが接続される入力側端子においてである。そこで、この実施の形態では、ＤＣ端子台２の出力側端子を検出対象とすることにしている。

さて、太陽電池からのＤＣラインが接続されるＤＣ端子台２の入力側端子において接続不良が発生している状態で、パワーコンディショナ回路４が動作していると、ＤＣ端子台２の入力側端子の異極間においてアーク放電が発生する。アーク放電が発生した場合、通常よりも高い周波数のノイズ電圧が、ＤＣ端子台２の出力側端子からパワーコンディショナ回路４へ出力される太陽電池の出力直流電圧に重畳される。電圧検出回路５が検出する太陽電池の出力直流電圧には、その通常よりも高い周波数のノイズ電圧が含まれており、それをフィルタ回路６にて抽出し、比較器９ａにて、基準電圧Ｅ１と比較することで、異常発生有無を判断する。

また、ＤＣ端子台２の入力側端子の異極間においてアーク放電が発生した場合、パルス電流がＤＣ端子台２の出力側端子からパワーコンディショナ回路４へ流れ込む。電流検出回路７の検出電流値には、そのパルス電流成分が変動成分として含まれているので、それをフィルタ回路８にて抽出し、比較器９ｂにて、基準電圧Ｅ２と比較することで、異常発生有無を判断する。

図１では、異常検出回路９は、フィルタ回路６が抽出した高周波成分が所定値Ｅ１よりも大きい電圧異常の場合と、フィルタ回路８が抽出した変動成分が所定値Ｅ２よりも大きい電流異常の場合とにおいて、異常検出信号をパワーコンディショナ回路４へ出力するとしている。フィルタ回路６，８は、それぞれ微分回路を使用して構成されている。

パワーコンディショナ回路４内の制御部は、比較器９ａが出力する電圧異常検出信号と、比較器９ｂが出力する電流異常検出信号とのうち、いずれか早く入力された異常検出信号に応答して、当該パワーコンディショナ回路４に行わせている変換動作を停止する制御を行う。

この実施の形態１によれば、現地で接続不良が発生するＤＣ端子台の入力側端子を用いずに、工場生産時に接続するＤＣ端子台の出力側端子を用いて電圧変化および電流変化を検出するようにしたので、現地でのＤＣ端子台接続作業時に入力側端子において接続不良が発生した状態で運転を継続しても、ＤＣ端子台での発熱、発火を確実に防止できる。

実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２によるパワーコンディショナの構成を示すブロック図である。なお、図２では、図１（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないし同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。

図２において、この実施の形態２によるパワーコンディショナ１０では、図１（実施の形態１）に示した構成において、電圧検出回路５は、パワーコンディショナ回路４からＡＣ端子台３へ出力される出力交流電圧を検出するように配置され、電流検出回路７は、パワーコンディショナ回路４とＡＣ端子台３との間の接続ラインを流れる電流を検出するように配置され、フィルタ回路６，８と異常検出回路９とは、図１（実施の形態１）に示したのと同様の関係で配置されている。

したがって、この実施の形態２では、現地で接続不良が発生するＡＣ端子台の出力側端子を用いずに、工場生産時に接続するＡＣ端子台の入力側端子を用いて電圧変化および電流変化を検出するようにしたので、現地でのＡＣ端子台接続作業時に出力側端子において接続不良が発生した状態で運転を継続しても、ＡＣ端子台での発熱、発火を確実に防止できる。

そして、実施の形態１と実施の形態２とを合体すれば、現地でのＤＣ端子台およびＡＣ端子台の接続作業時に、ＤＣ端子台の入力側端子とＡＣ端子台の出力側端子の両方または一方において接続不良が発生した状態で運転を継続しても、端子台での発熱、発火を確実に防止できる。

加えて、パワーコンディショナ回路４の制御部は、当該パワーコンディショナ回路４に行わせている変換動作を停止する制御を行う際に、異常発生を報知する報知手段を駆動するようにしてもよい。そうすれば、ユーザは適切な措置を迅速に採ることができる。

なお、図１や図２では、図示を省いたが、太陽電池からのＤＣラインは温度ヒューズを介してＤＣ端子台２の入力側端子に接続され、商用の配電系統へのＡＣラインは、温度ヒューズを介してＡＣ端子台３の出力側端子に接続される構成でもよい。そうすれば、温度ヒューズによる保護も併用することができる。

以上のように、本発明にかかるパワーコンディショナは、現地での端子台接続作業時に接続不良が発生した状態で運転を継続しても端子台での発熱、発火を確実に防止できるパワーコンディショナとして有用である。

１、１０パワーコンディショナ
２ＤＣ端子台
３ＡＣ端子台
４パワーコンディショナ回路
５電圧検出回路
６、８フィルタ回路
７電流検出回路
９異常検出回路
９ａ、９ｂ比較器

Claims

太陽電池からのＤＣラインが接続されるＤＣ端子台と、商用の配電系統へのＡＣラインが接続されるＡＣ端子台と、前記ＤＣ端子台に印加された前記太陽電池の出力直流電力を交流電力へ変換し前記ＡＣ端子台を経由して前記商用の配電系統へ送出する機能を備えたパワーコンディショナ回路とを備えるパワーコンディショナにおいて、
前記ＤＣ端子台から前記パワーコンディショナ回路へ出力される前記太陽電池の出力直流電圧を検出する電圧検出手段と、
前記ＤＣ端子台から前記パワーコンディショナ回路内へ流れ込む電流を検出する電流検出手段と、
前記電圧検出手段が検出した電圧値に含まれる高周波成分を抽出する第１のフィルタ回路と、
前記電流検出手段が検出した電流値に含まれる変動成分を抽出する第２のフィルタ回路と、
前記第１のフィルタ回路が抽出した高周波成分が所定値よりも大きい場合と、前記第２のフィルタ回路が抽出した変動成分が所定値よりも大きい場合とのそれぞれにおいて、異常検出信号を前記パワーコンディショナ回路へ出力する異常検出手段と
を備え、
前記パワーコンディショナ回路内の制御部は、前記２つの異常検出信号のいずれか早く入力された異常検出信号に応答して前記変換動作を停止させる
ことを特徴とするパワーコンディショナ。
太陽電池からのＤＣラインが接続されるＤＣ端子台と、商用の配電系統へのＡＣラインが接続されるＡＣ端子台と、前記ＤＣ端子台に印加された前記太陽電池の出力直流電力を交流電力へ変換し前記ＡＣ端子台を経由して前記商用の配電系統へ送出する機能を備えたパワーコンディショナ回路とを備えるパワーコンディショナにおいて、
前記パワーコンディショナ回路から前記ＡＣ端子台へ出力される出力交流電圧を検出する電圧検出手段と、
前記パワーコンディショナ回路と前記ＡＣ端子台との間の接続ラインを流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電圧検出手段が検出した電圧値に含まれる高周波成分を抽出する第１のフィルタ回路と、
前記電流検出手段が検出した電流値に含まれる変動成分を抽出する第２のフィルタ回路と、
前記第１のフィルタ回路が抽出した高周波成分が所定値よりも大きい場合と、前記第２のフィルタ回路が抽出した変動成分が所定値よりも大きい場合とのそれぞれにおいて、異常検出信号を前記パワーコンディショナ回路へ出力する異常検出手段と
を備え、
前記パワーコンディショナ回路内の制御部は、前記２つの異常検出信号のいずれか早く入力された異常検出信号に応答して前記変換動作を停止させる
ことを特徴とするパワーコンディショナ。
太陽電池からのＤＣラインが接続されるＤＣ端子台と、商用の配電系統へのＡＣラインが接続されるＡＣ端子台と、前記ＤＣ端子台に印加された前記太陽電池の出力直流電力を交流電力へ変換し前記ＡＣ端子台を経由して前記商用の配電系統へ送出する機能を備えたパワーコンディショナ回路とを備えるパワーコンディショナにおいて、
前記ＤＣ端子台から前記パワーコンディショナ回路へ出力される前記太陽電池の出力直流電圧を検出する第１の電圧検出手段と、
前記ＤＣ端子台から前記パワーコンディショナ回路内へ流れ込む電流を検出する第１の電流検出手段と、
前記第１の電圧検出手段が検出した電圧値に含まれる高周波成分を抽出する第１のフィルタ回路と、
前記第１の電流検出手段が検出した電流値に含まれる変動成分を抽出する第２のフィルタ回路と、
前記第１のフィルタ回路が抽出した高周波成分が所定値よりも大きい場合に第１の異常検出信号を、前記第２のフィルタ回路が抽出した変動成分が所定値よりも大きい場合に第２の異常検出信号をそれぞれ前記パワーコンディショナ回路へ出力する第１の異常検出手段と、
前記パワーコンディショナ回路から前記ＡＣ端子台へ出力される出力交流電圧を検出する第２の電圧検出手段と、
前記パワーコンディショナ回路と前記ＡＣ端子台との間の接続ラインに流れる電流を検出する第２の電流検出手段と、
前記第２の電圧検出手段が検出した電圧値に含まれる高周波成分を抽出する第３のフィルタ回路と、
前記第２の電流検出手段が検出した電流値に含まれる変動成分を抽出する第４のフィルタ回路と、
前記第３のフィルタ回路が抽出した高周波成分が所定値よりも大きい場合に第３の異常検出信号を、前記第４のフィルタ回路が抽出した変動成分が所定値よりも大きい場合に第４の異常検出信号をそれぞれ前記パワーコンディショナ回路へ出力する第２の異常検出手段と
を備え、
前記パワーコンディショナ回路内の制御部は、前記第１〜第４の異常検出信号のいずれか早く入力された異常検出信号に応答して前記変換動作を停止させる
ことを特徴とするパワーコンディショナ。
前記パワーコンディショナ回路の制御部は、前記変換動作を停止させる際に、異常発生を報知する報知手段を駆動することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のパワーコンディショナ。
前記太陽電池からのＤＣラインは第１の温度ヒューズを介して前記ＤＣ端子台の入力側端子に接続され、
前記商用の配電系統へのＡＣラインは第２の温度ヒューズを介して前記ＡＣ端子台の出力側端子に接続されている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のパワーコンディショナ。