JP2014158391A - 電力変換システム - Google Patents

Abstract

【課題】 自立運転用コンセントに大電流（例えば３０Ａ）を要する負荷を接続した場合、パワーコンディショナからの交流電力出力としては供給可能であっても、自立運転用の配線器具（配線用電線あるいはコンセント）の許容電流値が例えば１５Ａだとすると、配線器具には許容電流以上の電流を流すことになり、配線器具の劣化や故障、あるいは安全に関する異常の発生につながる恐れがあった。
【解決手段】 パワーコンディショナの交流電力出力端子と自立運転用コンセントとの配線間に過電流遮断器を配置することにより、自立運転用コンセントに大電流を要する負荷を接続した場合でも、過電流遮断器に設定された所定の値を超える電流が流れると過電流遮断器が遮断するため、自立運転用の配線器具にその許容電流値を超えた電流を継続して流すことを防止できる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、直流電源から得られた直流電力を電力変換器により交流電力に変換し、その交流電力を電力変換器とは異なる場所に設置されたコンセントで使用する電力変換システムに関する。

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。出力１ＭＷを超えるメガソーラーのような大規模な太陽光発電システムが数多く建設されてきているとともに、一般家庭や企業、店舗などに設置される小規模の太陽光発電システムにおいても、出力１０ｋＷを超えるシステムが多く見られるようになってきた。
また、太陽光発電システムのような電力変換システムにおいては、インバータによって直流電力を交流電力に変換した後、系統電源に連系する連系運転モードと、系統には連系しない自立運転モードのいずれかを選択運転できるタイプが多く、中にはインバータの設置場所とは異なる場所での自立運転への切り替えおよびその自立運転出力の使用が可能なシステムも販売されてきている。
特許文献１には、遠隔制御装置（リモートコントローラ）の運転切り替え操作部を操作することにより、インバータを自立運転に切り替え、インバータの自立運転による交流電力を遠隔制御装置の自立運転出力用コンセントに供給する電力連系切り替えシステムが開示されている。

特開２００９−１０６０３１号公報（第４、７〜８頁、第１Ａ図）

上記のようなインバータの設置場所から離れたところで自立運転出力を使用可能な電力変換システムにおいては、インバータから自立運転出力を出力するコンセントまでの配線が行われることになる。これらの配線用電線やコンセントには流すことができる電流の上限を示す許容電流値が定められている。例えば、コンセントは最大許容電流１５Ａ程度のものが一般的である。したがって、このようなコンセントを使用する場合、自立運転出力の消費対象となる負荷はその消費電流が１５Ａ以下でなければならない。
ところが、上述したように、近年太陽光発電システムの出力が１０ｋＷを超える場合が増えてきている。自立運転時の出力電力が１０ｋＷで電圧１００Ｖとすると、１００Ａまでの電流を取り出せることになる。自立運転用コンセントに大電流（例えば３０Ａ）を要する負荷を接続した場合、インバータからは１００Ａ供給可能であるため、負荷には必要な電流を十分に流すことができる。
しかしながら、この自立運転出力用のコンセントまたは配線用電線の許容電流が１５Ａだったとすると、コンセントまたは配線用電線には許容電流以上の電流を流してしまうことになり、配線器具の劣化や故障、あるいは安全に関する異常の発生につながる恐れがあった。

この発明に係る電力変換システムは、上述したような課題を解決するためになされ、インバータ（パワーコンディショナ）の交流電力を出力する出力端子と自立運転用コンセントとの配線間に、自立運転用コンセントおよび配線の許容電流値に対応した定格の過電流遮断器を配置するように構成したものである。

この発明は上記のように構成されたので、電力変換システムの出力部に大電流が流れる負荷を接続してしまった場合でも過電流遮断器の動作によって出力経路を安全に遮断することができるため、配線器具の劣化や故障、あるいは安全に関する異常の発生を防止できるという効果を奏するものである。

この発明の実施の形態１を示す電力変換システムのブロック構成図である。 この発明の実施の形態１を示す電力変換システムのパワーコンディショナ部のブロック構成図である。 この発明の実施の形態１を示す電力変換システムのパワーコンディショナおよび出力操作盤部を示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態１を示す電力変換システムのパワーコンディショナおよび出力操作盤部の他の例を示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態１を示す電力変換システムの他の例を示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態１を示す電力変換システムのさらに他の例を示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態２を示す電力変換システムのパワーコンディショナおよび出力操作盤部のブロック構成図である。 この発明の実施の形態３を示す電力変換システムのパワーコンディショナおよび出力操作盤部のブロック構成図である。 この発明の実施の形態４を示す電力変換システムのパワーコンディショナおよび出力操作盤部のブロック構成図である。

実施の形態１．
図１〜図３はそれぞれこの発明を実施するための実施の形態１における電力変換システムのブロック構成図、パワーコンディショナ部のブロック構成図、パワーコンディショナおよび出力操作盤部のブロック構成図である。これらの図により、実施の形態１を説明する。

まず、図１により、電力変換システムとしての太陽光発電システム１の構成について概要を説明する。
直流電源としての太陽電池モジュール２によって発電された直流電力の出力は、接続箱３で集電された後、直流入力端子４からパワーコンディショナ５に入力される。パワーコンディショナ５は入力された直流電力を交流電力に変換して出力する。この交流電力出力は連系運転出力端子６から分電盤７を介して住宅内の負荷８ａに供給されるとともに、系統電源９に接続（連系）され負荷８ａで消費しきれずに余剰電力が発生した場合は逆潮流される（連系運転）。
また、パワーコンディショナ５の交流電力出力は交流電力出力端子としての自立運転出力端子１０から出力操作盤としての自立運転出力操作盤１１を介して住宅内の負荷８ｂに供給することも可能である（自立運転）。

次に、本実施の形態に係るパワーコンディショナ５内の構成と動作について説明する。
図２において、太陽電池モジュールからの直流電力は、パワーコンディショナ５に入力された後、電力変換手段１２によって交流電力に変換され、連系運転モードの場合、連系運転用開閉器１３を経由して連系運転出力端子６から出力される。なお、電力変換手段１２は、直流電力の電圧値を所定の電圧値に変換するＤＣ／ＤＣ変換機能を有するコンバータ、スイッチング動作により直流電力を交流電力に変換するインバータ、リアクトルおよびコンデンサで構成されるフィルタ回路などにより形成されている（いずれも図示せず）。
また、電力変換手段１２によって変換された交流電力は、自立運転モードの場合、開閉手段としての自立運転用開閉器１４を経由して自立運転出力端子１０から出力される。
制御手段としての制御回路１５は演算を実行するＣＰＵやデータを記憶するメモリなどを有し、電力変換手段１２に対し、インバータでのＰＷＭ制御などによるスイッチング動作の指令を出力する。
操作回路１６はパワーコンディショナ５を起動、停止するための運転・停止スイッチや、連系運転モードや自立運転モードを選択するための切替スイッチなどを有する。
操作入力端子１７は、パワーコンディショナ５の外部からモード切替指令を取り込み、制御回路１５に送る。

上記構成によるパワーコンディショナ５の動作概要を以下に述べる。
まず、操作回路１６において使用者により選択された運転モード（連系／自立）や運転スイッチの状態が制御回路１５に送られる。なお、運転モード（連系／自立）の選択は操作入力端子１７から制御回路１５に入力することも可能である。制御回路１５は運転スイッチがＯＮであり、かつ直流電力入力が所定値以上である場合にパワーコンディショナ５の起動条件が整っていると判断し、電力変換手段１２内のコンバータに対して入力された直流電力の電圧値を次段のインバータが必要とする電圧値に変換するように指令する。コンバータはその指令を受けて直流電力をＤＣ／ＤＣ変換し、所定の電圧値としてインバータに出力する。また、制御回路１５は電力変換手段１２内のインバータに対してスイッチング動作を実行するよう指令を出し、インバータはその指令に基づいてスイッチング動作を行い、コンバータから入力した直流電力を交流電力に変換する。この段階の交流電力はスイッチングによるリップル分を含んだ波形であるが、電力変換手段１２内の次段のフィルタ回路により、波形整形され、滑らかな正弦波の交流電力となって電力変換手段１２から出力される。

制御回路１５は、連系運転モード時には連系運転用開閉器１３をＯＮ（閉状態）、自立運転用開閉器１４をＯＦＦ（開状態）に制御し、電力変換手段１２からの交流電力を連系運転出力端子６からパワーコンディショナ５の外部に出力する。また、自立運転モード時には自立運転用開閉器１４をＯＮ（閉状態）、連系運転用開閉器１３をＯＦＦ（開状態）に制御し、電力変換手段１２からの交流電力を自立運転出力端子１０からパワーコンディショナ５の外部に出力する。
なお、インバータへのスイッチング動作指令は、連系運転モード時には交流電力出力が系統電源９や負荷８ａに供給可能な電圧値、周波数値（例えば単相ＡＣ２００Ｖ、６０Ｈｚ）になるような指令値として出力され、自立運転モード時には交流電力出力が負荷８ｂに供給可能な電圧値、周波数値（例えば単相ＡＣ１００Ｖ、６０Ｈｚ）になるような指令値として出力される。

続いて、図３により、本実施の形態に係る電力変換システムのパワーコンディショナおよび出力操作盤部の構成および動作について詳細に説明する。
図３において、屋外に設置されたパワーコンディショナ５の自立運転出力端子１０に接続された電線あるいはケーブルなどの配線材は屋外から屋内に引き込まれ、屋内の任意の場所に設置された自立運転出力操作盤１１まで配線される。そして、自立運転出力操作盤１１内に収納された過電流遮断器１８の一端側（入力端側）に接続される。過電流遮断器１８の他端側（出力端側）には別の電線あるいはケーブルなどの配線材が接続され、その配線は自立運転出力操作盤１１の外部に設置されたコンセント１９に接続される。自立運転出力操作盤１１内には他に切替手段としての自立運転切替スイッチ２０が収納され、その自立運転切替スイッチ２０の状態を電気的に伝えるための信号線が自立運転出力操作盤１１の外部に延びて、屋外のパワーコンディショナ５の操作入力端子１７に接続される。
なお、ここで過電流遮断器１８および自立運転切替スイッチ２０が自立運転出力操作盤１１内に収納されるとしたが、盤内に完全に収納される場合のみでなく、過電流遮断器１８を手動で開閉するためのレバー部分や自立運転切替スイッチ２０の操作部分が盤の外部に露出している場合（盤の扉を開けなくても操作可能）も含まれるものとする。
また、過電流遮断器１８および自立運転切替スイッチ２０が収納されている自立運転出力操作盤１１の設置場所が目の高さあるいは胸の高さなどの壁面にあると、使用者がそこまで近づいて操作する際に使いやすい。それに対して、自立運転出力操作盤１１から配線により引き延ばされたコンセント１９は床面に近い壁面に設置されていると、使用したい負荷（電気機器）の電源プラグを差し込みやすい。

以下、動作について説明する。
停電などで系統電源９から電力が供給されなくなったときにも動作させたい負荷がある場合、日射があって太陽電池モジュール２が発電していれば、使用者は以下に示す手順で対象負荷を動作させることができる。
まず、使用したい負荷をコンセント１９の近くに移動させて、負荷の電源プラグをコンセント１９に差し込む。次に、過電流遮断器１８のレバーをＯＮ（閉状態）側にするとともに、自立運転切替スイッチ２０をＯＮさせる（あるいは自立運転側に切り替える）。自立運転切替スイッチ２０をＯＮにしたという信号は、信号線を経由し、パワーコンディショナ５の操作入力端子１７を介して制御回路１５に入力される。制御回路１５はその信号により、自立運転モードが選択されたことを認識し、電力変換手段１２を自立運転モードで制御するとともに、連系運転用開閉器１３をＯＦＦ（開状態）、自立運転用開閉器１４をＯＮ（閉状態）に制御する。
これにより、太陽電池モジュール２で発電された直流電力は電力変換手段１２で交流電力に変換された後、自立運転用開閉器１４を介して自立運転出力端子１０から出力され、配線部を経由して、自立運転出力操作盤１１内の過電流遮断器１８（ＯＮ（閉状態））を通り、コンセント１９へと供給される。すなわち、コンセント１９に接続された負荷（電気機器）を運転することができる。

もし、ここで使用者がコンセント１９あるいは配線の許容電流を超える消費電流を必要とする負荷（電気機器）を誤ってコンセント１９に接続したとする。設置された太陽電池モジュール２やパワーコンディショナ５の出力能力が比較的大きく、例えば１０ｋＷあるとすると、自立運転出力の能力自体は電圧１００Ｖで１００Ａの電流まで供給できることになる。したがって、接続した負荷が定格３ｋＷの機器であったとしても負荷が必要とする３０Ａの電流を出力することは可能であり、パワーコンディショナ５の自立運転出力端子１０から出力されることになる。しかしながら、一般住宅で使用されるような出力コンセントの定格は１５Ａ程度のものが普通であり、配線の定格も出力コンセントの定格に合わせて決められることが合理的であることから、３０Ａもの電流を流すことはコンセントや配線の許容値を超える使い方となり、異常発熱などの望ましくない状態を引き起こすことになる。

そのような状態になったとき、本発明によればパワーコンディショナ５と負荷との経路の途中に過電流遮断器１８を配置しているため、この過電流遮断器１８の遮断電流を例えば１５Ａに設定しておけば、万が一消費電流の大きな負荷を接続してしまった場合には、過電流遮断器１８が電流経路を遮断し、配線路や出力コンセントに定格以上の電流が流れ続けることを防止する。

実施の形態１では以上のように構成したので、自立運転用出力を供給するコンセントに、コンセントあるいはそれに至る配線の定格電流を超える消費電流を必要とする負荷を誤って接続した場合でも、過電流遮断器が所定の電流以上になったときに電流経路を遮断し、負荷電流の供給を継続させずに停止することができる。したがって、配線およびコンセントに許容電流以上の電流を流し続けて異常発熱などの望ましくない状態に至ることを防止できるという効果を奏する。

図４は、上述した実施の形態１の他の例を示す電力変換システムのパワーコンディショナおよび出力操作盤部のブロック構成図である。
図４においては、過電流遮断器１８、自立運転切替スイッチ２０およびコンセント１９が出力操作盤としての自立運転出力操作盤１１内に収納されている。すなわち自立運転に関連する操作部分と出力部分であるコンセント１９が同じ自立運転出力操作盤１１内に収納されているため、コンセント１９の機能が明確となり、誤使用の恐れがなくなるという効果を有する。

図５は、上述した実施の形態１の他の例を示す電力変換システムのブロック構成図である。
図５においては、パワーコンディショナ５が分電盤に接続されない事例を示している。すなわち、系統電源に連系しない独立システムの事例である。自立運転切替スイッチ２０により自立運転モードを選択すると、パワーコンディショナ５の制御回路１５は電力変換手段１２の出力電力を自立運転用開閉器１４を介して自立運転出力端子１０から出力させ、その出力電力は自立運転出力操作盤１１内の過電流遮断器１８（ＯＮ（閉状態））を通ってコンセント１９へと供給される。
すなわち、系統連系しない太陽光発電の独立システムであっても、前述したような大電流を必要とする負荷を誤って接続した場合に過電流遮断器の動作により配線やコンセントを保護することが可能であり、本発明は系統連系しないシステムにおいても有効である。

図６は、上述した実施の形態１のさらに他の例を示す電力変換システムのブロック構成図である。
図６においては、直流電源が太陽電池モジュールでない事例を示している。すなわち、直流電源としてバッテリー２１を用いている蓄電システムの事例である。自立運転切替スイッチ２０により自立運転モードを選択すると、パワーコンディショナ５の制御回路１５は電力変換手段１２の出力電力を自立運転用開閉器１４を介して自立運転出力端子１０から出力させ、その出力電力は自立運転出力操作盤１１内の過電流遮断器１８（ＯＮ（閉状態））を通ってコンセント１９へと供給される。
すなわち、太陽光発電モジュールによる発電システムでない場合、例えばバッテリーによる直流電源を用いた場合でも、前述したような大電流を必要とする負荷を誤って接続した場合に過電流遮断器の動作により配線やコンセントを保護することが可能であり、本発明は太陽光発電システムに限らず電力変換システム全般において有効である。

実施の形態２．
図７はこの発明を実施するための実施の形態２における電力変換システムのパワーコンディショナおよび出力操作盤部のブロック構成図である。以下、図７により、実施の形態２を説明する。なお、本実施の形態における太陽光発電システムおよびパワーコンディショナの構成、動作については実施の形態１と同じなので説明を省略する。

図７において、パワーコンディショナ５の電力変換手段１２からの交流電力は自立運転用開閉器１４を介して自立運転出力端子１０から出力され、配線を経由して自立運転出力操作盤１１へと送られる。そして、自立運転出力操作盤１１内で４経路に分岐し、それぞれが４個の過電流遮断器１８の一端側（入力端側）に接続される。各過電流遮断器１８の他端側（出力端側）には別の電線あるいはケーブルなどの配線材が接続され、その配線は自立運転出力操作盤１１内に設置された４個のコンセント１９のそれぞれに接続される。また、自立運転出力操作盤１１内には自立運転切替スイッチ２０が収納され、その自立運転切替スイッチ２０の状態を電気的に伝えるための信号線が自立運転出力操作盤１１の外部に延びて、屋外のパワーコンディショナ５の操作入力端子１７に接続される。
なお、本実施の形態では自立運転出力端子１０からの配線の分岐数、自立運転出力操作盤１１内の過電流遮断器１８の個数、コンセント１９の個数をそれぞれ４として説明したが、パワーコンディショナ５の自立運転出力を複数に分岐させて使用する形態を説明するための便宜的な数字であり、４に限ることなく、２でも８でもよい。

実施の形態１では、コンセントが１個であってその許容電流が１５Ａとすると、１００Ａの能力を有する電力変換システムであっても使用できるのは１５Ａまでで残りの８５Ａは使用できないということになる。そこで、本実施の形態では、上述したような、パワーコンディショナ５からの配線を分岐させ、過電流遮断器１８およびそれを経由して使用できるコンセント１９の個数を複数とする構成を示す。ここで、パワーコンディショナ５から自立運転出力操作盤１１内の分岐点までの配線は、パワーコンディショナ５が供給可能な電流の値以上の許容電流を有するケーブルで配線するものとする。分岐点以降の配線およびコンセント１９は一般的に入手しやすい例えば許容電流１５Ａのものを使い、過電流遮断器１８は１５Ａ以上で遮断するものとする。
この構成にすることにより、パワーコンディショナ５の自立運転出力として、１５Ａまでの負荷を４台使用することができ、発電電力の有効活用が可能となる。なお、分岐を８にすればパワーコンディショナ５の能力をさらに有効活用することができる。

実施の形態２では以上のように構成したので、自立運転用出力を供給するコンセントに、コンセントあるいはそれに至る配線の定格電流を超える消費電流を必要とする負荷を誤って接続した場合でも、過電流遮断器が所定の電流以上になったときに電流経路を遮断し、負荷電流の供給を継続させずに停止することができる。したがって、配線およびコンセントに許容電流以上の電流を流し続けて異常発熱などの望ましくない状態に至ることを防止できるという効果を奏する。
さらに、コンセントが複数用意されているので、複数の負荷を接続することが可能となり、パワーコンディショナが有する出力能力を余すところなく有効に活用できるという効果も得られる。

実施の形態３．
図８はこの発明を実施するための実施の形態３における電力変換システムのパワーコンディショナおよび出力操作盤部のブロック構成図である。以下、図８により、実施の形態３を説明する。なお、本実施の形態における太陽光発電システムおよびパワーコンディショナの構成、動作については実施の形態１と同じなので説明を省略する。

図８において、パワーコンディショナ５の電力変換手段１２からの交流電力は自立運転用開閉器１４を介して自立運転出力端子１０から出力され、配線を経由して自立運転出力操作盤１１へと送られる。そして、自立運転出力操作盤１１内で過電流遮断器２２の一端側（入力端側）に接続される。過電流遮断器２２の他端側（出力端側）には別の電線あるいはケーブルなどの配線材が接続され、その配線は自立運転出力操作盤１１の外部に設置されたコンセント１９に接続される。また、過電流遮断器２２は、過電流遮断器２２自身が有するレバー（図示せず）に連動して開閉し、所定の値以上の電流が流れた場合に自動的に開状態（遮断）になる主接点２２ａのほかに、主接点に連動して開閉する補助接点２２ｂを有するものとする。過電流遮断器２２の補助接点２２ｂの状態を電気的に伝えるための信号線が自立運転出力操作盤１１の外部に延びて、屋外のパワーコンディショナ５の操作入力端子１７に接続される。

実施の形態１あるいは２においては、パワーコンディショナ５の制御回路１５への外部からの運転モード（連系／自立）の選択信号は、過電流遮断器とは独立した自立運転切替スイッチを設け、それによって実行する構成であった。本実施の形態においては、過電流遮断器２２の補助接点２２ｂを運転モード（連系／自立）の選択信号を発する手段として用いるものである。
使用者は停電時であっても以下に示す手順で必要な負荷を動作させることができる。
まず、使用したい負荷をコンセント１９の近くに移動させて、負荷の電源プラグをコンセント１９に差し込む。次に、過電流遮断器２２のレバーをＯＮ（閉状態）側に倒す。それによって、過電流遮断器２２の主接点２２ａおよび補助接点２２ｂがＯＮ（閉状態）となる。補助接点２２ｂがＯＮ状態になったという信号は、信号線を経由し、パワーコンディショナ５の操作入力端子１７を介して制御回路１５に入力される。制御回路１５はその信号により、自立運転モードが選択されたことを認識し、電力変換手段１２を自立運転モードで制御するとともに、連系運転用開閉器１３をＯＦＦ（開状態）、自立運転用開閉器１４をＯＮ（閉状態）に制御する。
これにより、太陽電池モジュール２で発電された直流電力は電力変換手段１２で交流電力に変換された後、自立運転用開閉器１４を介して自立運転出力端子１０から出力され、配線部、過電流遮断器２２の主接点２２ａを経由して、コンセント１９へと供給される。すなわち、コンセント１９に接続された負荷（電気機器）を運転することができる。

実施の形態３では以上のように構成したので、自立運転用出力を供給するコンセントに、コンセントあるいはそれに至る配線の定格電流を超える消費電流を必要とする負荷を誤って接続した場合でも、過電流遮断器が所定の電流以上になったときに電流経路を遮断し、負荷電流の供給を継続させずに停止することができる。したがって、配線およびコンセントに許容電流以上の電流を流し続けて異常発熱などの望ましくない状態に至ることを防止できるという効果を奏する。
さらに、運転モード（連系／自立）の選択手段として過電流遮断器の補助接点を使用するため、過電流遮断器のレバーをＯＮ（閉状態）側に倒すだけの一つの操作で、自立運転への切替指令操作および自立運転出力のコンセント部への供給操作の両方を実行できるという効果を奏する。
また、運転モード（連系／自立）を選択する手段としての専用スイッチが不要となるため、自立運転出力操作盤１１のサイズを小さくできるとともにコストも低減できるという効果もある。

実施の形態４．
図９はこの発明を実施するための実施の形態４における電力変換システムのパワーコンディショナおよび出力操作盤部のブロック構成図である。以下、図９により、実施の形態４を説明する。なお、本実施の形態における太陽光発電システムおよびパワーコンディショナの構成、動作については実施の形態１と同じなので説明を省略する。

図９において、パワーコンディショナ５の電力変換手段１２からの交流電力は自立運転用開閉器１４を介して自立運転出力端子１０から出力され、配線を経由して自立運転出力操作盤１１へと送られる。そして、自立運転出力操作盤１１内で２経路に分岐し、それぞれが過電流遮断器２２、過電流遮断器２３の一端側（入力端側）に接続される。過電流遮断器２２、過電流遮断器２３の他端側（出力端側）には別の電線あるいはケーブルなどの配線材が接続され、その配線は自立運転出力操作盤１１の外部に設置されたコンセント１９、コンセント２４のそれぞれに接続される。また、過電流遮断器２２、２３はレバーに連動して開閉し、所定の値以上の電流が流れた場合は自動的に開状態（遮断）になる主接点２２ａ、２３ａのほかに主接点に連動して開閉する補助接点２２ｂ、２３ｂを有する。過電流遮断器２２、２３の補助接点２２ｂ、２３ｂのそれぞれの状態を電気的に伝えるための信号線が自立運転出力操作盤１１の外部に延びて、屋外のパワーコンディショナ５の操作入力端子１７、２５にそれぞれ接続される。
なお、本実施の形態では自立運転出力端子１０からの配線の分岐数、自立運転出力操作盤１１内の過電流遮断器の個数、コンセントの個数をそれぞれ２として説明したが、パワーコンディショナ５の自立運転出力を複数に分岐させて使用する形態を説明するための便宜的な数であり、２に限ることなく、４でも８でもよい。

本実施の形態では、実施の形態２で示したのと同様に、パワーコンディショナ５からの配線を分岐させ、過電流遮断器を経由して使用できるコンセントの個数を複数とする構成を示す。また、実施の形態３で示したのと同様に、過電流遮断器２２、２３の補助接点２２ｂ、２３ｂをパワーコンディショナ５の制御回路１５への運転モード（連系／自立）の選択信号を発する手段として用いるものである。
使用者は以下に示す手順で必要な負荷を動作させることができる。
まず、使用したい負荷の電源プラグを２個のコンセントのうちのいずれか（例えばコンセント２４）に差し込む。次に、負荷を接続したコンセント側の過電流遮断器（例えば過電流遮断器２３）のレバーをＯＮ（閉状態）側に倒す。それによって、過電流遮断器２３の主接点２３ａおよび補助接点２３ｂがＯＮ（閉状態）となる。補助接点２３ｂがＯＮ状態になったという信号は、信号線を経由し、パワーコンディショナ５の操作入力端子２５を介して制御回路１５に入力される。

ここで、もう一方の過電流遮断器２２のレバーがＯＦＦ（開状態）だったとすると、過電流遮断器２２の主接点２２ａおよび補助接点２２ｂもＯＦＦ（開状態）である。したがって、操作入力端子１７へは補助接点２２ｂがＯＦＦ状態である信号が伝えられ、その信号はさらに制御回路１５へと送られる。すなわち、制御回路１５は、過電流遮断器２３（コンセント２４側）が自立運転モードを選択、過電流遮断器２２（コンセント１９側）が自立運転モードを非選択（連系運転モードを選択）という異なる要求を受けることになるが、この場合には自立運転モードの選択を優先して処理されるものとする。すなわち、制御回路１５内では、操作入力端子１７からの自立選択信号と操作入力端子２５からの自立選択信号とのＯＲ（論理和）を取って判断し、運転モード（連系／自立）を決めるものとする。したがって、ここでは、２信号のうち一方が自立運転モード（１）で他方が連系運転モード（０）なのでＯＲをとった結果が１（自立運転モード）となる。

この結果、制御回路１５は電力変換手段１２を自立運転モードで制御するとともに、連系運転用開閉器１３をＯＦＦ（開状態）に制御し、自立運転用開閉器１４をＯＮ（閉状態）に制御する。それによって、太陽電池モジュール２で発電された直流電力は電力変換手段１２で交流電力に変換された後、自立運転用開閉器１４を介して自立運転出力端子１０から出力され、配線部を経由して、過電流遮断器２２および過電流遮断器２３の一端側（入力端側）まで供給される。そして、自立運転モードを選択していない過電流遮断器２２はその主接点２２ａがＯＦＦ（開状態）であるため、コンセント１９までは自立運転出力が供給されない。自立運転モードを選択した過電流遮断器２３側のコンセント２４にのみ自立運転出力が供給される。すなわち、コンセント２４に接続された負荷（電気機器）を運転することができる。過電流遮断器のレバーをＯＮにした側のコンセントが使用可能となるので、コンセントに接続したままの運転不要な負荷に対して不用意に自立運転出力を供給してしまうなどの使用上の不具合や操作上の誤解を回避できる。

実施の形態４では以上のように構成したので、自立運転用出力を供給するコンセントに、コンセントあるいはそれに至る配線の定格電流を超える消費電流を必要とする負荷を誤って接続した場合でも、過電流遮断器が所定の電流以上になったときに電流経路を遮断し、負荷電流の供給を継続させずに停止することができる。したがって、配線およびコンセントに許容電流以上の電流を流し続けて異常発熱などの望ましくない状態に至ることを防止できるという効果を奏する。
さらに、運転モード（連系／自立）の選択手段として過電流遮断器の補助接点を使用するため、過電流遮断器のレバーをＯＮ（閉状態）側に倒すだけの一つの操作で、自立運転への切替指令操作および自立運転出力のコンセント部への供給操作の両方を実行できるという効果を奏する。
また、運転モード（連系／自立）を選択する手段としての専用スイッチが不要となるため、自立運転出力操作盤１１のサイズを小さくできるとともにコストも低減できるという効果もある。
さらには、複数の自立出力用コンセントのうち、使用したいコンセントに対応する過電流遮断器のレバーをＯＮすることで、そのコンセントのみに自立運転出力が供給されるため、運転不要な負荷に対して不用意に自立運転出力を供給するような不具合を回避できるという効果もある。

なお、本実施の形態では、複数個の過電流遮断器の補助接点信号はそれぞれ独立にパワーコンディショナ５に送られる例で説明した。すなわち、複数の操作入力端子から入力した複数の信号を制御回路内でＯＲを取って判定する構成であった。この構成だと、設置した過電流遮断器の個数分だけの操作入力端子が必要になり、また配線も過電流遮断器の個数分だけ必要になってしまう。このような課題に対しては、複数個の過電流遮断器の補助接点を全て並列に接続し、その合成回路の出力をパワーコンディショナの操作入力端子に信号線で送る構成をとれば、少なくとも１個の補助接点を閉じることによってパワーコンディショナ５の制御回路１５に自立運転モードの選択信号を送ることができる。したがって、この構成によれば操作入力端子および配線は一対だけで済むことになる。

１ 太陽光発電システム
２ 太陽電池モジュール
５ パワーコンディショナ
６ 連系運転出力端子
１０ 自立運転出力端子
１１ 自立運転出力操作盤
１２ 電力変換手段
１３ 連系運転用開閉器
１４ 自立運転用開閉器
１５ 制御回路
１８、２２、２３ 過電流遮断器
１９、２４ コンセント
２０ 自立運転切替スイッチ
２２ｂ、２３ｂ 補助接点

Claims (8)

1. 直流電源と、
   前記直流電源からの直流電力を入力し交流電力に変換する電力変換手段と、前記交流電力をパワーコンディショナ外部に出力するための交流電力出力端子と、前記電力変換手段の出力部と前記交流電力出力端子との間の電流経路を開閉する開閉手段と、前記開閉手段の開閉を制御する制御手段とを有するパワーコンディショナと、
   前記パワーコンディショナの外部に設けられ、前記交流電力出力端子と配線により接続されて、前記交流電力出力端子からの交流電力を負荷に供給するコンセントと、
   前記交流電力出力端子と前記コンセントとの配線間に設けられ、前記交流電力出力端子から前記コンセントへの交流電力の電流経路を開閉する過電流遮断器とを備える
   ことを特徴とする電力変換システム。
2. 前記パワーコンディショナの前記制御手段と接続されて、前記開閉手段を閉状態に制御する指令信号を出力する切替手段をさらに備え、
   前記パワーコンディショナを屋外に設置し、前記過電流遮断器および前記コンセントおよび前記切替手段を屋内に設置する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換システム。
3. 屋内に前記過電流遮断器および前記切替手段を収納する出力操作盤をさらに備え、
   前記コンセントは前記出力操作盤の外部に配置される
   ことを特徴とする請求項２に記載の電力変換システム。
4. 屋内に前記過電流遮断器および前記切替手段および前記コンセントを収納する出力操作盤をさらに備える
   ことを特徴とする請求項２に記載の電力変換システム。
5. 前記過電流遮断器および前記コンセントによる直列回路は少なくとも２以上の複数組あり、各直列回路は前記交流電力出力端子に対してそれぞれ並列に接続される
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換システム。
6. 前記切替手段は、前記過電流遮断器の主接点に連動して開閉する、前記過電流遮断器に内蔵された補助接点である
   ことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の電力変換システム。
7. 前記切替手段は、前記複数個の過電流遮断器の各主接点に連動して開閉する、各過電流遮断器に内蔵された各補助接点からなり、各補助接点からの前記開閉手段を閉状態に制御する指令信号の論理和信号を出力する
   ことを特徴とする請求項５に記載の電力変換システム。
8. 前記直流電源は太陽電池モジュールであり、
   前記開閉手段は自立運転用開閉器であり、
   前記パワーコンディショナは、前記電力変換手段の交流電力出力を系統電源に連系するための連系運転出力端子と、前記電力変換手段の出力部と前記連系運転出力端子との間の電流経路を開閉する連系運転用開閉器とをさらに有し、
   前記制御手段は、前記自立運転用開閉器を閉状態に制御する際は前記連系運転用開閉器を開状態に制御し、前記連系運転用開閉器を閉状態に制御する際は前記自立運転用開閉器を開状態に制御する
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電力変換システム。

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