JP2014207849A - 系統連系インバータ及び表示器 - Google Patents

Abstract

【課題】単独運転開始時の過負荷状態を抑制する。【解決手段】直流電力を交流電力に変換して系統５へ重畳させる系統連系インバータ１において、交流電力を少なくとも系統５へ重畳するか、または負荷へ供給するかのいずれか一方に切り換える切換え回路６を有し、運転の制御を行うことを可能に構成しかつ少なくとも系統５の状態の情報及び運転の情報を文字もしくは特定のキャラクターで表示可能に構成する表示器９の文字もしくは特定のキャラクターに対応して設けられるコンセント１０に系統５の状態の情報が系統５の停電の状態を示している際に運転の制御を行う操作に応じて切換え回路６から交流電力を供給可能にすることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、直流電力を交流電力に変換して系統へ重畳する系統連系インバータに関し、
このインバータが単独運転に至った際に回路を切り換えて直接負荷へ交流電力を供給でき
るように成したものに関する。

一般的な家庭向けの系統連系インバータは交流電力を系統に重畳させるか、負荷へ直接
出力させるかを切り換えるスイッチを設けたものがある。（特許文献１参照）

特開２０００−２５３５８５号公報

特許文献１には、電力変換器、解列開閉器、共用分岐回路、及び共用分岐回路用コンセ
ントが記載されており、電力変換器は、直流電源である太陽電池から入力される直流電力
を交流に変換し、系統連系時には商用電源に、系統分離時には共用分岐回路１６に交流電
力を出力するものである。解列開閉器は、分散電源と商用電源とを接続及び解列するため
の開閉器であり、系統連系保護装置により制御されるようになっている。

また、系統連系保護装置は、センサ部に設けられた電圧センサ及び電流センサからの信
号が入力されると、電力変換器を制御する制御信号を出力する。また、系統連系保護装置
は、センサ部からの電圧信号や電流信号により、分散電源の系統内周波数異常や電圧異常
、あるいは商用電源の停電を検知し、これに基づいて解列開閉器を制御することで商用電
源から分散電源を切り離し、電力変換器に商用電源への交流出力を停止させ、系統分離が
確認されると電力変換器に共用分岐回路へ出力を再開するように指令を与えることが記載
されている。

すなわち、特許文献１には系統（商用電源）に停電が生じると切換え回路（解列開閉器
及び共用分岐回路）を制御してコンセント（共用分岐回路用コンセント）から太陽電池の
発電出力を負荷に供給するものが開示されているが、このようなシステムでは、利用者は
切換え回路がいつ切り換わったかが判らず、このコンセントに接続されている負荷が太陽
電池の出力不足で動作不良を起こしたり、又はモーターやコンプレッサなどの負荷では起
動不良によるロック状態を招くことがあった。

本発明は、このような点に鑑みて、利用者による任意の切換えとコンセントに接続され
る負荷の判断を容易に成す系統連系インバータ又は表示器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の系統連系インバータは、直流電力を交流電力に変
換して系統へ重畳させる系統連系インバータにおいて、前記交流電力を少なくとも前記系
統へ重畳するか、または直接負荷へ供給するかのいずれか一方に切り換える切換え回路を
有し、運転の制御を行うことを可能に構成しかつ少なくとも前記系統の状態の情報及び前
記運転の情報を文字もしくは特定のキャラクターで表示可能に構成する表示器の前記文字
もしくは特定のキャラクターに対応して設けられるコンセントに前記系統の状態の情報が
系統の停電の状態を示している際に前記運転の制御を行う操作に応じて前記切換え回路か
ら前記交流電力を供給可能にすることを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するために、本発明の表示器は、直流電力を交流電力に変換して
系統へ重畳させる系統連系インバーから分離して設置され前記交流電力を負荷へ供給可能
に成すコンセントを有する表示器において、前記系統連系インバータの運転を制御する信
号を出力可能に成すと共に、少なくとも前記系統連系インバータの運転状態の情報又は前
記系統の状態の情報を文字または特定のキャラクターで表示可能に成し、前記系統の状態
の情報が系統の停電の状態を示している際に前記信号で前記交流電力を前記コンセントへ
供給させ当該コンセントから前記負荷へ交流電力が供給可能である情報を表示することを
特徴とするものである。

また、上記目的を達成するために、本発明の他の系統連系インバータは、直流電力を交
流電力に変換するＤ／Ａ変換器と、前記交流電力を系統へ供給するか或いは前記交流電力
を前記系統と切り離された負荷へ供給するかを切替える切替え回路と、を備えた系統連系
インバータにおいて、前記交流電力が供給され、前記負荷と接続されるコンセントと、少
なくとも前記系統連系インバータの運転状態又は前記系統の状態の情報を文字または特定
のキャラクターで表示する表示器と、前記表示器或いは前記コンセントの配置される筐体
に設けられ、前記切換え回路の切換えを行うための操作部と、を備え、前記表示器は、前
記筐体の前記コンセントの近隣に着脱可能に構成されることを特徴とする。

本発明は、表示器で系統の状態の情報を確認し切換え回路を操作して、この表示器に設
けられたコンセントから負荷へ容易に電力供給の開始が行えるものである。

本発明の実施例１を示す系統連系インバータと表示器との説明図である。 本発明の実施例２の表示器及びコンセントの斜視図である。

図１において、１は系統連系インバータであり、直流電源２（太陽電池、燃料電池、蓄
電池などであり、風力発電や地熱発電などの交流発電機の出力を直流電力に変換した電力
であってもよい）からの直流電力を昇圧回路３で昇圧した後、Ｄ／Ａ変換器（直流／交流
変換器）４で系統５と同期した周波数の交流電力に変換して系統５へ重畳する。

昇圧回路３はＤ／Ａ変換器４が交流電力を系統５へ重畳させるに要する電圧まで直流電
圧を昇圧させるものであり、Ｄ／Ａ変換器４の方式が昇圧後の電圧の１／２の電圧値を中
心とする交流電力を生成する場合、０ボルト電圧を中心とする交流電力（バイポーラ型の
変換）を生成する場合、階調型の交流電力を生成する場合などで昇圧の範囲が異なるため
変換の方式に合わせて適に設定されるものである。

また、直流電源２が太陽電池のように日射量に応じて変動する場合は太陽電池が最適な
発電量となるように昇圧量を変える最適制御機能を付加することも可能である。また、Ｄ
／Ａ変換器４は一般に電圧型であれば疑似正弦波による交流電力をリアクタを用いたフィ
ルター回路を通して高周波成分を除去して通常の交流電力に変換している。

６は切換え回路であり、接点６ｂ／接点６ｃとの接続を切り換える接片６ａ及び常開接
片６ｂを有し、Ｄ／Ａ変換器４と系統５との間に介在してＤ／Ａ変換器４から出力される
交流電力の流れを制御する。常開接片６ｂが閉じ、接片６ａが接点６ｂの側にあるときは
、Ｄ／Ａ変換器４から出力される交流電力は系統５へ重畳され、接片６ａが接点６ｃの側
にあるときは、Ｄ／Ａ変換器４から出力される交流電力はコンセント７に供給される。コ
ンセント７には所定の消費電力以下の交流負荷を接続することができる。

８は制御部であり、昇圧回路３、Ｄ／Ａ変換器４、切換え回路６などの動作を制御する
。この制御には、系統連系インバータの起動／停止、系統５の状態の検知（停電の検知や
、このインバータの単独運転の検知など）、接片６ａ切換えなど通常の運転制御を行う機
能などが含まれる。

９は表示器であり、系統連系インバータ１から分離した任意の位置に取り付けられ、少
なくともコンセント１０及び液晶の表示部１１を有している。コンセント１０は系統連系
インバータ１のコンセント７につながり、コンセント７に電力が供給されている際に同時
に交流電力が供給されて負荷の接続が可能になる。すなわち、切換え回路６の常開接片６
ｄが閉じ接片６ａが接点６ｃの側にあるときにＤ／Ａ変換器４から出力される交流電力が
コンセント１０に供給される。

切換え回路６がこの状態にあるときの系統連系インバータ１の運転の状態は、系統５が
停電状態または系統連系インバータ１が単独運転状態にある時であり、制御部８が自動的
に運転を停止した後の再起動時にこの停電状態を再び判断して、切換え回路６の操作を行
い、直流電源１（例えば太陽電池）の出力の変換を開始した状態である。制御部８は系統
連系インバータ１に具備されるスイッチの操作、または表示器などからの外部信号がある
場合にこの再起動を行い、前記変換を再開した状態である。

尚、切換え回路６の切換えに際して、再起動を行わず切換え回路６を切り換えるように
構成することも可能であるが、この際は切換え回路６の動作時に回路のマッチングを行え
ばよい。

表示器９においてコンセント１０は表示部１１の横に設けられている。コンセント１０
に交流電力が供給されている際は表示部に「使用可能」、「利用可能」、「コンセント利
用可能」などのコンセント１０に交流電力が供給されて負荷が接続可能の状態の旨を示す
表示１１ａが行われる。尚、この表示はこれらの文字による表示と同等の意味を表すこと
ができる特定のキャラクター表示に置き換えても良いものである。

コンセント１０は表示１１ａに対応して設けられているが、コンセント１０の位置は図
１に示した表示器９上の位置に限定されるものではなく、表示１１ａ又は表示１１ｂから
気が付く位置であればよい。

表示部１１の表示はさらにコンセント１０に接続可能な負荷の消費電力の目安の表示１
１ｂ（例えば「目安○○Ｗまで」など）を併記している。

この目安の値は、例えば、直流電源２が太陽電池であれば、送信ユニット１２から送信
される系統連系インバータ１から系統５へ重畳される電力量の情報を逐次受信して記憶し
、過去数日間の変化から求まる特性と切換え回路６が切り換わる前の電力量とから求める
時刻毎の推定値に所定の余裕をもって求めた値に、更に例えば日射量による補正を行った
値であり、またはコンセント１０に接続される負荷とは別に疑似負荷を設けこの疑似負荷
の値を変えて常に太陽電池を最適動作させた時の発電量から求めた値であってもよく、こ
れらの算出方法に限定されるものでない。

尚、コンセント７に接続される負荷の大きさを電流センサなどで検知して補正すること
も可能である。また、コンセント１０から負荷へ供給できる電力量に負荷の消費している
電力量が近づいた範囲内で特定の表示を行うようにすると、ユーザはそれを確認して負荷
を減らしたり、増やしたりすることができる。これは、音による報知にしても良い。

送信ユニット１２の制御部１３は系統連系インバータ１の制御部８と信号の授受が可能
に例えば有線で接続されたものであり、制御部８による太陽電池の最適動作時の発電量、
コンセント７に接続される負荷の消費電力量や切換え回路６の状態などを含む運転状態の
情報を表示器９へ送信可能に構成されている。

尚、表示器９と送信ユニット１２とを別途設ける信号線又はコンセント７とコンセント
１０とをつなぐ電力線による電力線搬送を用いて双方向通信を可能に構成すれば、表示器
９の操作信号（外部信号）を送信ユニット１２経由で制御部８へ直接送ること及び情報を
受信することが可能になる。

また、制御部８が系統５への供給する交流電力の量を検出可能に構成されていれば、送
信ユニット１２を経由することなく表示器９へ直接情報を送るように構成しても良いもの
である。

また、表示部１１に表示される表示１１ｂは、直流電源２が燃料電池など直流電力の出
力を任意の値に制御できるものであれば、その任意の値に基づいて行えばよい。また、送
信ユニット１２は系統５へ供給される交流電力の電流を検出する電流センサ１２ａ（カレ
ントトランスなど）、電流センサ１２ａの電圧を検出する電圧センサ１２ｂ、１２ｃを有
し、制御部１３でこの検出された電流及び電圧に基づいて電力を求めている。

表示器９は系統連系インバータ１が系統へ重畳する電力の累積値や現在の値などを切り
換えて表示する汎用の機能を有すると共に、さらに系統連系インバータ１を起動（再起動
）させる操作信号（外部信号）を送信ユニット１２経由又は直接に制御部８へ送る機能を
備え、この操作信号はスイッチ（図示せず）又は表示部１１上に設けられたタッチパネル
のスイッチ１１ｃを操作することによって発せられる。

系統連系インバータ１の制御部８が系統５の停電、もしくは系統連系インバータ１の単
独運転を判断するとこの制御部８は運転を停止する。すなわち、切換え回路６の常開接片
６ｄを開き、昇圧回路３及びＤ／Ａ変換器４の動作を停止し、制御部８が系統連系インバ
ータ１の運転の状態が停電もしくは単独運転で停止時至った旨を表す情報を送信ユニット
１２経由又は直接に表示器９へ送信する。

尚、表示器９が定期的に送信ユニット１２又は制御部８へアクセスしてこの情報を得る
ように構成しても同様の作用が得られるものである。

表示器９はこのような停止を示す情報を得ると、表示部１１に系統５の停電、もしくは
系統連系インバータ１の単独運転を示す表示、例えば「停電／単独運転」等の表示を行い
、再起動を示すスイッチ１１ｃを表示しタッチパネル上でこのスイッチの操作を可能にす
る。

スイッチ１１ｃの操作が成されると、表示器９は制御部８へ操作信号（外部信号）を送
信ユニット１２経由又は直接に送信する。制御部８はこの操作信号を受信すると切換え回
路６を操作して接片６ａを接点６ｃ側へ切換え、常開接片６ｄを閉じた後、昇圧回路３及
びＤ／Ａ変換器４を動作させて交流電力をコンセント１０へ供給する。

表示器９は制御部８から再起動し交流電力の出力が可能になったことを示す信号もしく
はコンセント１０に交流電力が供給されていることを電圧センサ等で検知した際に表示１
１ａ及び表示１１ｂの表示を行うものであり、コンセント１０から負荷へ電力の供給が可
能になるものである。

実施例１では、表示器９にコンセント１０を設けたが、表示器とコンセントとを分離し
、コンセントの近隣に表示器を着脱可能に構成しても良い。実施例２では、このような表
示器２１及びコンセント２０を別体にした系統連系インバータ１について述べる。

図２（ａ）には、コンセント２０の近隣に表示器２１を配置した際の斜視図を示す。図
２（ｂ）には、コンセント２０の近隣から表示器２１を取り外した際の斜視図を示す。コ
ンセント２０の配置される筐体３０には、コンセント２０の配置箇所に隣接して表示器２
１を着脱可能になす配置部３１（配置スペース）が設けられている。この筐体３０の配置
部３１に表示器２１を配置する（取り付ける）際には、配置部３１に設けられた鉤状の支
持部３２により表示器２１が支持され、表示器２１が配置部３１から予期せずに落下する
ことを防止している。

表示器２１は、取り外した際にも操作可能なようにこの表示器２１を駆動するためのバ
ッテリを内蔵している。また、図２（ｂ）に示されるように、筐体３０には、表示器２１
のバッテリへ充電電力を供給するための充電端子３３が備えられており、表示器２１を筐
体３０に配置した際に表示器２１を充電可能に構成している。

この充電端子３３へは、コンセント２０へ供給される電力、系統５の電力、或いはコン
セント２０とは別の配電経路にて供給される直流電源２の電力などが供給され、表示器２
１の充電電力として利用することができる。尚、表示器２１のバッテリを充電するための
充電回路は、表示器２１、筐体３０のどちらに配置されていても良い。また、上記の電力
を充電電力として選択的に利用できるようにしても良い。

コンセント２０へ供給される電力を利用すると、コンセント２０への配線をそのまま利
用できるため配線がコンパクトになる。また、系統５の電力を利用する場合は夜間でも利
用でき、コンセント２０とは別の配電経路にて供給される直流電源２の電力を利用する場
合は停電していなくても充電できる。

表示器２１は、系統連系インバータ１専用の表示器を利用しても良いが、タブレット型
のパソコン、携帯電話等の携帯端末にソフトウェアをインストールして利用できるように
しても良い。

表示器２１は、コンセント２０近隣に配置された状態（コンセント２０に取り付けられ
た状態）で、系統連系インバータ１の運転状態の情報、系統の状態の情報、系統連系イン
バータの操作を行うスイッチ１１ｃ（操作部）をコンセント２０側に表示する。

図２（ａ）に示すように、負荷の消費している電力量やコンセント２０から負荷へ供給
できる電力量の情報の表示１１ｄは、他の表示１１ａ、１１ｃよりもコンセント２０に近
い位置（或いは同じ位の距離の位置）になされるようにする。また、複数のコンセント２
０を有する場合、負荷に接続されているコンセント２０に対しては消費電力量を、負荷に
接続されていないコンセント２０に対してはコンセント２０へ接続可能な負荷の消費電力
量を表示する。

尚、筐体３０に表示器２１と通信するための通信回路と複数のコンセントの夫々の消費
電力を検出するためのセンサ（電流センサ、電圧センサ、電力センサ等）を設けて、直接
コンセント２０（筐体３０内の通信回路）と表示器２１間で通信して表示器２１に消費電
力量の情報を表示しても良い。

表示器２１は、コンセント２０（筐体３０）から取り外された状態（分離した状態）で
は、上記の情報やスイッチ等を隠し、必要に応じて表示するように構成されている。この
様にすることで、表示器２１にて他のソフトウェア（例えば、インターネットブラウザな
ど）を利用する際に邪魔にならなくなる。

また、表示器２１をコンセント２０（筐体３０）と分離した状態で、コンセント２０か
ら負荷へ供給できる電力量に負荷の消費している電力量が近づいた際に、表示器２１から
警報を鳴らす或いはその旨の表示を行うようにしても良い。このようにすることで、ユー
ザは任意の位置でこの警報を受け取ることができるため、気づき忘れを抑制することがで
きる。

以上のように、表示器２１とコンセント２０とを分離し、コンセント２０の近隣に表示
器２１を着脱可能にしたことにより、表示器２１を持ち運んで様々な場所から表示器で系
統の状態の情報を確認し切換え回路を操作して、この系統連系インバータ１からコンセン
ト２０に交流電力が供給され、コンセント２０から負荷へ容易に電力供給の開始が行える
。

尚、実施例２は実施例１に則して、系統連系インバータ１からコンセント２０を分離し
た任意の位置に取り付けられる構成を利用したが、系統連系インバータ１にコンセント２
０が備えられていても良い。この場合、筐体３０は、Ｄ／Ａ変換器４や切換え回路６が収
容される筐体となる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、以上の説明は本発明の理解を容易にす
るためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱すること
なく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

本実施形態の系統連系インバータ１は、直流電源２を含む直流電源システム等としても
利用することができる。

１ 系統連系インバータ
２ 直流電源
３ 昇圧回路
４ Ｄ／Ａ変換器
５ 系統
６ 切換え回路
７ コンセント
８ 制御部
１３ 制御部
９、２１ 表示器
１０、２０ コンセント
１１ 表示部
１２ 送信ユニット
３０ 筐体
３１ 配置部
３２ 支持部
３３ 充電端子

Claims (10)

1. 直流電力を交流電力に変換して系統へ重畳させる系統連系インバータにおいて、
   前記交流電力を少なくとも前記系統へ重畳するか、または直接負荷へ供給するかのいずれ
   か一方に切り換える切換え回路を有し、運転の制御を行うことを可能に構成しかつ少なく
   とも前記系統の状態の情報及び前記運転の情報を文字もしくは特定のキャラクターで表示
   可能に構成する表示器の前記文字もしくは特定のキャラクターに対応して設けられるコン
   セントに前記系統の状態の情報が系統の停電の状態を示している際に前記運転の制御を行
   う操作に応じて前記切換え回路から前記交流電力を供給可能にすることを特徴とする系統
   連系インバータ。
2. 前記表示器と前記系統インバータとは別体に構成されていることを特徴とする請求項１
   に記載の系統連系インバータ。
3. 直流電力を交流電力に変換して系統へ重畳させる系統連系インバータから分離して設置
   され前記交流電力を負荷へ供給可能に成すコンセントを有する表示器において、
   前記系統連系インバータの運転を制御する信号を出力可能に成すと共に、少なくとも前記
   系統連系インバータの運転状態の情報又は前記系統の状態の情報を文字または特定のキャ
   ラクターで表示可能に成し、前記系統の状態の情報が系統の停電の状態を示している際に
   前記信号で前記交流電力を前記コンセントへ供給させ当該コンセントから前記負荷へ交流
   電力が供給可能である情報を表示することを特徴とする表示器。
4. 前記表示器は前記コンセントから負荷へ供給できる電力量を表示可能とすることを特徴
   とする請求項２に記載の系統連系インバータ又は請求項３に記載の表示器。
5. 前記表示器は前記電力量に負荷の消費している電力量が近づいた範囲内で特定の表示を
   行うことを特徴とする請求項４に記載の系統連系インバータ又は表示器。
6. 前記電力は、少なくとも前記直流電力、又は前記交流電力のいずれか一方の電力の過去
   の値の変化に基づくことを特徴とする請求項４に記載の系統連系インバータ又は表示器。
7. 直流電力を交流電力に変換するＤ／Ａ変換器と、前記交流電力を系統へ供給するか或い
   は前記交流電力を前記系統と切り離された負荷へ供給するかを切替える切替え回路と、を
   備えた系統連系インバータにおいて、
   前記交流電力が供給され、前記負荷と接続されるコンセントと、
   少なくとも前記系統連系インバータの運転状態又は前記系統の状態の情報を文字または
   特定のキャラクターで表示する表示器と、
   前記表示器或いは前記コンセントの配置される筐体に設けられ、前記切換え回路の切換
   えを行うための操作部と、を備え、
   前記表示器は、前記筐体の前記コンセントの近隣に着脱可能に構成されることを特徴と
   する系統連系インバータ。
8. 前記表示器は、前記コンセント近隣に配置された状態で、前記負荷の消費している電力
   量或いは前記コンセントへ接続可能な負荷の消費電力量の情報を前記表示器の前記コンセ
   ントに対応して表示することを特徴とする系統連系インバータ。
9. 前記表示器に前記情報が表示される位置を変更可能に構成していることを特徴とする請
   求項７又は請求項８に記載の系統連系インバータ。
10. 前記表示器は、該表示器を駆動するためのバッテリを内蔵し、
    前記表示器を前記筐体に配置した際に前記表示器を充電可能に構成することを特徴とす
    る請求項７乃至請求項９の何れかに記載の系統連系インバータ。
    
    
    

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