JP2014033587A - Housing structure and power conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、筐体構造およびパワーコンディショナに関する。 The present invention relates to a housing structure and a power conditioner.
近年、地球温暖化の原因となるCO2の排出量削減問題や、いずれ枯渇が予想される化石燃料に対する代替エネルギーへの関心が高まってきている中で、クリーンでかつ無尽蔵のエネルギー源である太陽光による太陽光発電システムが注目を集めている。 In recent years, there has been an increasing interest in reducing CO2 emissions that cause global warming, and alternative energy for fossil fuels that are expected to be depleted. Solar energy is a clean and inexhaustible energy source. The solar power generation system by is attracting attention.
太陽光発電システムにおいては、複数枚を直列に接続した太陽電池モジュール列(ストリングス)によって発電された直流電力を、パワーコンディショナに入力して一般の電気機器で使用可能な交流電力に変換している。この太陽電池モジュール列が複数ある場合は、複数対の出力ケーブルを接続箱で並列に接続し、集電すなわち1対のケーブルにしてからパワーコンディショナに入力する構成が一般的であった。 In a solar power generation system, DC power generated by a series of solar cell modules (strings) connected in series is input to a power conditioner and converted into AC power that can be used in general electrical equipment. Yes. In the case where there are a plurality of solar cell module rows, a configuration in which a plurality of pairs of output cables are connected in parallel in a connection box and collected into a pair of cables and then input to the power conditioner is common.
しかし最近では、省スペース化およびコストダウンを目的として接続箱を廃止し、特許文献1に示されるような接続箱の機能を内蔵したパワーコンディショナも開発されている。 Recently, however, the connection box has been abolished for the purpose of space saving and cost reduction, and a power conditioner incorporating the function of the connection box as disclosed in Patent Document 1 has been developed.
このような接続箱機能内蔵のパワーコンディショナにおいては、太陽電池モジュール列(ストリングス)からの出力ケーブルが複数対、直接パワーコンディショナに接続されることになる。なお、出力ケーブルは、特許文献1の例ではパワーコンディショナ内の電気スイッチに接続されているが、一般的にはパワーコンディショナ内の端子台に接続される。 In such a power conditioner with a built-in junction box function, a plurality of pairs of output cables from the solar cell module array (strings) are directly connected to the power conditioner. In addition, although the output cable is connected to the electrical switch in the power conditioner in the example of patent document 1, it is generally connected to the terminal block in a power conditioner.
いずれにしても、太陽電池モジュール列(ストリングス)からの出力ケーブルは、接続箱が省略されているので、直接パワーコンディショナに接続されており、その接続部(特許文献1では電気スイッチの一次側、一般的には端子台部)が、太陽電池が発電している日中は活線状態になっている。 In any case, the output cable from the solar cell module row (strings) is directly connected to the power conditioner because the connection box is omitted, and the connection portion (the primary side of the electric switch in Patent Document 1) In general, the terminal block portion) is in a live state during the day when the solar cell is generating power.
したがって、パワーコンディショナをメンテナンスする際は内部に活線部があるため、作業者は感電しないように細心の注意を要する。パワーコンディショナの筐体の奥のほうに基板が配置されている場合には、その基板を修理あるいは交換する際に、その手前にある端子台や開閉器等が載っている板(以下、入力板ともいう。)を外す必要が生じる。なお、端子台や開閉器は、設置工事や緊急遮断したい時に扱う箇所なので、これらが搭載された入力板は、筐体内の操作しやすい場所、すなわち、筐体の開口に対して手前側に配置されることが多い。 Therefore, when maintaining the power conditioner, since there is a live part inside, the operator needs to be careful not to get an electric shock. If a board is placed at the back of the inverter casing, when the board is repaired or replaced, the board on which the terminal block or switch, etc., is placed (see below) It is also necessary to remove the plate. Note that the terminal block and switch are used for installation work and emergency shutdown, so the input board on which they are installed is placed in an easy-to-operate place inside the housing, that is, on the front side of the housing opening. Often done.
したがって、入力板の取り外しを行う場合には、感電をより確実に防ぐために、太陽電池モジュールの全面に光を遮蔽するシートを被せて発電できない状態にしてから、端子台や開閉器に接続されている太陽電池モジュールからの出力ケーブルを外したり、端子台や開閉器の載っている板を取り外したりするという作業が必要になる。しかしながら、太陽電池モジュールの全面にシートを被せる等の作業は極めて大がかりで時間のかかるものであるという問題があった。 Therefore, when removing the input plate, in order to prevent electric shock more reliably, cover the entire surface of the solar cell module with a light shielding sheet so that power generation is not possible, and then connect it to the terminal block or switch. It is necessary to remove the output cable from the solar cell module and remove the board on which the terminal block and the switch are mounted. However, there is a problem that work such as covering the entire surface of the solar cell module is very large and time-consuming.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、接続箱機能が内蔵されたパワーコンディショナのメンテナンスを行う際、太陽電池モジュールを遮蔽するなどの大がかりな作業を行わずに活線部での感電の恐れを低減することのできる筐体構造を得ることを目的としている。 The present invention has been made in view of the above, and when performing maintenance of a power conditioner with a built-in junction box function, it is possible to use a live line portion without performing a large-scale operation such as shielding a solar cell module. The object is to obtain a housing structure that can reduce the risk of electric shock.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、一面側が開口とされた筐体と、外部電源からの出力ケーブルが接続されて外部電源を取り込む端子台と、端子台からの出力が接続される開閉器とが搭載されて、端子台と開閉器が搭載される搭載面を開口側に向けて筐体内に収容された入力板と、開閉器からの出力が接続されてその出力により動作する制御機器が搭載されて、制御機器が搭載される搭載面を開口側に向けるとともに開口に対して入力板よりも奥となる筐体内に収容された基板と、を備え、入力板は、筐体に対して一辺を軸として開口側に回動可能に支持されることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a housing having an opening on one side, a terminal block to which an output cable from an external power source is connected to take in an external power source, and a terminal block. The switch to which the output is connected is mounted, the terminal board and the mounting surface on which the switch is mounted are directed to the opening side, and the output from the switch is connected to the input plate accommodated in the housing. A control device that operates by output is mounted, and a mounting surface on which the control device is mounted is directed to the opening side, and the substrate is housed in a housing that is deeper than the input plate with respect to the opening. Is characterized in that it is supported so as to be pivotable toward the opening with one side as an axis relative to the housing.
本発明によれば、太陽電池モジュールを遮蔽するなどの大がかりな作業を行わずに活線部での感電の恐れを低減することができるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that it is possible to reduce the risk of electric shock at a live line portion without performing a large-scale operation such as shielding a solar cell module.
以下に、本発明の実施の形態にかかるパワーコンディショナおよびその制御装置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。 Hereinafter, a power conditioner and a control device thereof according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態.
図1は、本発明の実施の形態に係るパワーコンディショナ1を含む太陽光発電システム100の構成を示した回路ブロック図である。まず、図1を用いて、実施の形態に係るパワーコンディショナ1を含む太陽光発電システム100の全体構成について説明する。
Embodiment.
FIG. 1 is a circuit block diagram showing a configuration of a photovoltaic
屋根上に設置された太陽電池モジュール11,12,13,14,15は数枚〜十数枚程度が直列接続され、その直列単位(ストリングス)からの出力ケーブルがパワーコンディショナ1の入力端子台21,22,23,24,25に接続される。パワーコンディショナ1には複数の入力端子台21,22,23,24,25が準備されており、複数のストリングスからの出力ケーブルが接続可能となっている。
The
パワーコンディショナ1内においては、入力端子台1組(1ストリングス)あるいは入力端子台2組(2ストリングス)単位でDC開閉器31,32,33に接続される。また、入力端子台単位(ストリングス単位)で逆流防止ダイオード41,42,43,44,45が挿入されている。さらに、これらの複数個のDC開閉器31,32,33の出力側は1組にまとめられ、一括DC開閉器35の入力に接続される。
In the inverter 1, the input switches are connected to the
一括DC開閉器35の出力側には、順番にノイズフィルタ2、入力コンデンサ3、昇圧回路4、母線コンデンサ5が接続される。昇圧回路4は、L、スイッチ素子、ダイオード、コンデンサなどから構成されている。また、母線コンデンサ5は2個のコンデンサを直列接続した構成であり、バランス回路6が接続されている。
On the output side of the
母線コンデンサ5の次段には、順番にインバータ回路7、フィルタ回路8、ノイズフィルタ9が接続される。フィルタ回路8はリアクタ、コンデンサから構成される。ノイズフィルタ9の出力側は2系統に別れ、一方は連系MC51、他方は自立MC52に接続される。連系MC51の出力は連系端子台53を経由して電力系統(この実施の形態では三相)に接続され、自立MC52の出力は自立端子台54を経由して負荷に接続される。
The inverter circuit 7, the
また、電源回路10の入力側は入力コンデンサ3両端などの直流電圧部に接続され、出力側は、制御回路20、ゲート回路30、表示ユニット40など各種回路に接続される。また、上記各種回路はパワーコンディショナ1内の関連する箇所に接続されている。
Further, the input side of the
次に本実施の形態に係る太陽光発電システム100の動作の概要を説明する。
Next, the outline | summary of operation | movement of the solar
太陽電池モジュール11,12,13,14,15は太陽光を受けて直流電力を発電するが、その一枚あたりの電圧値は20、30V程度であり、そのままでは使用しにくいため、モジュール数枚〜十数枚程度を直列接続して1ストリングスあたりの直流電圧を高くしている。
The
太陽電池モジュール11,12,13,14,15の直流電力はDC開閉器31,32,33、一括DC開閉器35を経由して、入力コンデンサ3に一旦蓄えられる。ここでDC開閉器31,32,33は1ストリングスあるいは2ストリングス単位で太陽電池モジュール11,12,13,14,15からの直流電力を接続あるいは遮断可能な接続箱機能を有することになる。逆流防止ダイオード41,42,43,44,45は太陽電池モジュール11,12,13,14,15の出力が低下したときに入力コンデンサ3に蓄えられた電力が逆流しないようにするものであり、また、太陽電池モジュールストリングスの逆接続による破損を防止するためのものである。
The direct current power of the
入力コンデンサ3に蓄えられた直流電力は、昇圧回路4により昇圧されて次段の母線コンデンサ5に蓄えられる。この昇圧後の電圧は次段のインバータ回路7が交流に変換するのに適した電圧値となるように制御される。この昇圧の動作は、制御回路20による指令に従ったゲート回路30からのゲート信号により、昇圧回路4が実行する。本実施の形態では、昇圧回路4としてマルチレベルチョッパ方式を採用している。
The DC power stored in the
母線コンデンサ5は2個のコンデンサが直列接続されているが、この各コンデンサの電圧バランスが崩れると、インバータ回路7による交流出力にひずみが生じたり、各素子の耐電圧を超える恐れが生じるため、スイッチ素子とLによるバランス回路6が接続されていて、各コンデンサの電圧バランスを取るようにしている。バランス回路6の制御は制御回路20が実行する。
The
次にインバータ回路7により、母線コンデンサ5に蓄えられた直流電力が交流電力に変換される。この交流電力への変換動作は、制御回路20による指令に従ったゲート回路30からのゲート信号により、インバータ回路7が実行する。本実施の形態では、インバータ回路7として3レベルインバータ方式が採用されている。
Next, the inverter circuit 7 converts the DC power stored in the
インバータ回路7の出力は階段状の不連続な成分が残っているため、次段のフィルタ回路8により、滑らかな正弦波に整えられる。この正弦波出力が、連系運転モードの場合は連系MC51を介して、電力系統に連系され、施設内の三相負荷で消費されたり、余剰分は電力系統に逆潮流(売電)されたりする。自立運転モードの場合は自立MC52を介して、自立端子台54に接続された負荷に供給される。連系運転モード、自立運転モードの切り換えは使用者の操作を受けて、あるいは自動的に、制御回路20によって実行される。
Since the output of the inverter circuit 7 has a step-like discontinuous component, it is adjusted to a smooth sine wave by the
また、表示ユニット40は、太陽光発電システム100で発電している発電電力の瞬時値や積算電力量を表示し、使用者はそれを見て太陽光発電システム100の運転状況を把握することができる。
Further, the
次に、図2〜図5を用いて、本発明に係る筐体構造を有するパワーコンディショナ1の説明をする。図2は、パワーコンディショナ1の外観斜視図である。図3は、筐体カバーを外した状態のパワーコンディショナ1の外観斜視図である。図4は、パワーコンディショナ1を側方から見た断面図である。 Next, the power conditioner 1 having the housing structure according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is an external perspective view of the power conditioner 1. FIG. 3 is an external perspective view of the power conditioner 1 with the housing cover removed. FIG. 4 is a cross-sectional view of the power conditioner 1 as viewed from the side.
パワーコンディショナ1は壁に設置され、太陽電池モジュール(外部電源)11,12,13,14,15からの複数対(この例では5対)の出力ケーブル81が筐体50の下部から筐体50内に取り込まれている。筐体50内に取り込まれた5対の出力ケーブル81は、図3に示すように、それぞれ入力端子台(端子台)21,22,23,24,25に接続される。
The power conditioner 1 is installed on a wall, and a plurality of pairs (five pairs in this example) of
入力端子台21,22,23,24,25の出力は、次段のDC開閉器(開閉器)31,32,33の入力に接続される。DC開閉器31,32,33の出力は、複数個分(この例では3個)が集約されて1個の一括DC開閉器(開閉器)35の入力に接続される。 The outputs of the input terminal blocks 21, 22, 23, 24, 25 are connected to the inputs of DC switches (switches) 31, 32, 33 at the next stage. A plurality of outputs (three in this example) of the DC switches 31, 32, and 33 are aggregated and connected to the input of one collective DC switch (switch) 35.
入力端子台21,22,23,24,25、DC開閉器31,32,33、一括DC開閉器35は、プリント基板や板金プレートなどで形成された入力板60の搭載面60a上に搭載される。入力板60は、一面側が開口50aとされた筐体50の内部に収容される。入力板60は、搭載面60aが開口50a側に向くように配置される。
The input terminal blocks 21, 22, 23, 24, 25, the DC switches 31, 32, 33, and the
これにより、筐体50の開口50aを通してDC開閉器31,32,33、一括DC開閉器35等の操作が可能となる。入力板60は、例えばその四隅をネジ止めするなどして筐体50内に固定されている。なお、筐体50の開口50aは、図1に示すように筐体カバー49で塞がれる。
Accordingly, the DC switches 31, 32, 33, the
筐体50の内部には、昇圧回路4やインバータ回路7等(図1も参照)が搭載されたパワー基板や、制御回路20(図1も参照)等が搭載された制御基板も収容されている。なお、以下の説明において、パワー基板や制御基板に搭載された、昇圧回路4、インバータ回路7、制御回路20をまとめて制御機器90ともいい、パワー基板や制御基板をまとめて基板70ともいう(図4も参照)。
The
制御機器90は、基板70の搭載面70a上に搭載される。基板70は、筐体50の内部であって、開口50aに対して入力板60よりも奥となる位置に設けられる。基板70は、搭載面70aが筐体50の開口50a側に向くように配置される。一括DC開閉器35の出力は、筐体50の奥に配置された基板70に搭載された制御機器90に接続される。制御機器90は、一括DC開閉器35からの出力によって動作する。
The
図5は、パワーコンディショナ1を側方から見た断面図であって、入力板60を回動させた状態を示す図である。図5に示すように、入力板60は、自身の一辺を軸として回動可能に筐体50に支持されている。本実施の形態では、入力板60の下辺に沿って設けられた支持軸92を中心に回動可能に支持されている。入力板60の四隅を固定するネジを外すことで、入力板60を回動させることができるようになる。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the power conditioner 1 viewed from the side, and shows a state where the
また、入力板60の回動を所定の範囲に規制するストッパ91が設けられている。なお、出力ケーブル81が接続される入力端子台21,22,23,24,25は、入力板60の搭載面60aのうち、回動可能に支持される一辺側に寄せて設けられる。
In addition, a
ここで、DC開閉器31,32,33をOFFにすれば、そのDC開閉器に接続された系列の太陽電池モジュール11,12,13,14,15とパワーコンディショナ主回路との接続を遮断することができる。一括DC開閉器35をOFFにすれば、全系列の太陽電池モジュール11,12,13,14,15とパワーコンディショナ主回路との接続を遮断することができる。ただし、各DC開閉器31,32,33,35をOFFにしても、入力端子台21,22,23,24,25、DC開閉器31,32,33の入力部は、太陽電池モジュール11,12,13,14,15の出力が印加されており、活線状態となっている。
Here, if the DC switches 31, 32, 33 are turned off, the connection between the
活線状態となっている入力部への接触を避けながら入力板60よりも奥に位置する制御機器90のメンテナンスを行うことは困難である。一方、本実施の形態に係る筐体構造を有するパワーコンディショナ1では、図5に示すように、入力板60を開口50a側に回動させることで、制御機器90へのアクセスを容易にすることができる。
It is difficult to perform maintenance on the
入力板60を回動させる際には、DC開閉器31,32,33、一括DC開閉器35を全てOFFにした上で、入力板60を固定しているネジなどの固定具を外す。そして、入力板60の下辺に沿って設けられた支持軸92を中心に、入力板60を開口50a側に回動させる。
When the
なお、入力板60の回動を所定の範囲に規制するストッパ91が設けられているので、入力板60が倒れすぎて充電部が他の部分に接触することを回避することができる。ストッパ91は、図5に示した例に限られず、入力板60の回動を所定の範囲に規制することができるものであればよい。例えば、所定の範囲だけ回動したところで入力板60に当接する突起を筐体50の内側に形成して、この突起をストッパとしてもよい。搭載面60aの背面60bは電気的に絶縁されており、背面60bに触れても感電しないようになっている。
Since the
入力板60を回動させることによって、基板70の搭載面70aの前面から入力板60を移動させることができるので、基板70を取り外したり交換したりするなどのメンテナンス作業の容易化を図ることができる。また、DC開閉器31,32,33や一括DC開閉器35のOFFにすれば、パワー基板や制御基板等はすべて非活線状態となる。
By rotating the
また、入力板60の背面60bも絶縁されているので、作業者が作業を行う領域は感電の恐れがなく、メンテナンス作業の安全性の向上を図ることができる。したがって、太陽電池モジュール11,12,13,14,15の全面にシートを被せるような大がかりな作業を行わずに済むため、パワー基板や制御基板等のメンテナンス作業の簡単化と安全性の向上を図ることができる。
In addition, since the
また、出力ケーブル81が接続される入力端子台21,22,23,24,25が、入力板60の搭載面60aのうち、回動可能に支持される一辺側に寄せて設けられているので、回動可能に支持される一辺側から出力ケーブル81を入力端子台21,22,23,24,25に接続させることができる。これにより、図5に示すように、入力板60の回動に出力ケーブル81が邪魔になりにくくなる。また、入力板60の回動に伴う出力ケーブル81自体の変形も抑えることができ、出力ケーブル81の劣化を抑えることができる。
Further, the input terminal blocks 21, 22, 23, 24, 25 to which the
なお、本実施の形態では、入力板60の一辺である下辺に沿って支持軸92を設けているが、支持軸92は、入力板60の一辺と略平行かつその一辺の近傍に設けられればよい。このように構成すれば、入力板60を回動させて、パワー基板や制御基板等のメンテナンス作業の簡単化と安全性の向上を図ることが可能となる。
In the present embodiment, the
さらに、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出されうる。例えば、上記実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。更に、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent requirements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the above embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and is described in the column of the effect of the invention. In the case where a certain effect can be obtained, a configuration from which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention. Furthermore, the constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
以上のように、本発明にかかる筐体構造は、太陽電池モジュールが接続される太陽光発電用パワーコンディショナに有用である。 As described above, the housing structure according to the present invention is useful for a power conditioner for photovoltaic power generation to which a solar cell module is connected.
1 パワーコンディショナ、 2,9 ノイズフィルタ、3 入力コンデンサ、4 昇圧回路、5 母線コンデンサ、6 バランス回路、7 インバータ回路、8 フィルタ回路、10 電源回路、11,12,13,14,15 太陽電池モジュール、20 制御回路(CPU)、21,22,23,24,25 入力端子台、30 ゲート回路、31,32,33 DC開閉器、35 一括DC開閉器、40 表示ユニット、41,42,43,44,45 逆流防止ダイオード、49 筐体カバー、50 筐体、50a 開口、51 連系MC、52 自立MC、53 連系端子台、54 自立端子台、60 入力板、60a 搭載面、60b 背面、70 基板、70a 搭載面、81 出力ケーブル、90 制御機器、91 ストッパ、92 支持軸、100 太陽光発電システム。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power conditioner, 2,9 Noise filter, 3 Input capacitor, 4 Booster circuit, 5 Bus capacitor, 6 Balance circuit, 7 Inverter circuit, 8 Filter circuit, 10 Power supply circuit, 11, 12, 13, 14, 15 Solar cell Module, 20 Control circuit (CPU) 21, 22, 23, 24, 25 Input terminal block, 30 Gate circuit, 31, 32, 33 DC switch, 35 Collective DC switch, 40 Display unit, 41, 42, 43 , 44, 45 Backflow prevention diode, 49 Housing cover, 50 Housing, 50a Opening, 51 Interconnection MC, 52 Self-supporting MC, 53 Interconnection terminal block, 54 Self-supporting terminal block, 60 Input plate, 60a Mounting surface, 60b Back surface , 70 substrate, 70a mounting surface, 81 output cable, 90 control device, 91 stopper, 92 support shaft, 1 0 solar power system.
Claims (5)
外部電源からの出力ケーブルが接続されて外部電源を取り込む端子台と、前記端子台からの出力が接続される開閉器とが搭載されて、前記端子台と前記開閉器が搭載される搭載面を前記開口側に向けて前記筐体内に収容された入力板と、
前記開閉器からの出力が接続されてその出力により動作する制御機器が搭載されて、前記制御機器が搭載される搭載面を前記開口側に向けるとともに前記開口に対して前記入力板よりも奥となる前記筐体内に収容された基板と、を備え、
前記入力板は、前記筐体に対して一辺を軸として前記開口側に回動可能に支持されることを特徴とする筐体構造。 A housing with an opening on one side,
A terminal block to which an output cable from an external power source is connected to take in the external power source and a switch to which an output from the terminal block is connected are mounted, and a mounting surface on which the terminal block and the switch are mounted An input plate housed in the housing toward the opening;
A control device that is connected to the output from the switch and operates according to the output is mounted, the mounting surface on which the control device is mounted is directed to the opening side, and the back of the input plate with respect to the opening. A substrate housed in the housing
The case structure, wherein the input plate is rotatably supported on the opening side with one side as an axis with respect to the case.
前記外部電源は、太陽電池モジュールであり、
前記制御機器には、直流電力を交流電力に変換するインバータが含まれることを特徴とするパワーコンディショナ。 The housing structure according to claim 1,
The external power source is a solar cell module,
The power conditioner characterized in that the control device includes an inverter that converts DC power into AC power.
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