JP2015100249A - 系統連系インバータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インバータ回路部と商用電力系統との間に設置する連系開閉器の故障を確実に検出できる系統連系インバータ装置を得ること。
【解決手段】制御回路６ａは、インバータ回路部２の運転前に、連系開閉器３を開路させた状態において、第１の電圧検出部７がゼロボルトから大きく外れた電圧値を検出した場合には、連系開閉器３の異常と判断してインバータ回路部２の運転開始への移行を中止する。一方、第１の電圧検出部７がゼロボルトに近い電圧値を検出した場合には、インバータ回路部２に或る定めた電圧を出力させ、その或る定めた電圧に対応した電圧値を第２の電圧検出部８または第３の電圧検出部９が検出した場合に、連系開閉器３に異常があると判断してインバータ回路部２の運転開始への移行を中止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池や燃料電池などの外部直流電源を用いた直流発電システムを商用電力系統に連系させるのに使用される系統連系インバータ装置に関するものである。

太陽電池や燃料電池などの外部直流電源を用いた直流発電システムを商用電力系統に連系させるのに使用される系統連系インバータ装置として、２つの例を示す。１つは、商用電力系統との連系運転機能と商用電力系統を切り離した自立運転機能とを切り替えて実施できる系統連系インバータ装置である。これを「第１の系統連系インバータ装置」とする。もう１つは、例えば特許文献１に示されているように、系統連系インバータ装置と商用電力系統との間に接続された負荷に対する交流電力を、系統連系インバータ装置および商用電力系統の連系運転により供給する場合と、商用電力系統のみの単独運転により供給する場合とを切り替えて制御する系統連系インバータ装置である。これを「第２の系統連系インバータ装置」とする。

第１の系統連系インバータ装置は、太陽電池や燃料電池などの外部直流電源が発生する直流電力を交流電力へ変換し、それを一般交流負荷に供給し、その際の余剰電力を商用電力系統に供給する。その場合、一般交流負荷に必要とされる交流電力が太陽電池や燃料電池による直流電力だけでは不足するときは商用電力系統から賄うという連系運転を行う。そして、商用電力系統が事故や災害等で停電した場合に、商用電力系統を切り離し、太陽電池や燃料電池による直流電力が十分であればそれを変換した交流電力を一般交流負荷に供給して運転を継続する自立運転を行うことができるようになっている。

このような商用電力系統との連系運転機能と商用電力系統を切り離した自立運転機能とを切り替えて実施できる系統連系インバータ装置では、インバータ回路部の出力端に連系開閉器と自立開閉器とが並列に接続され、連系開閉器を介して商用電力系統が接続され、自立開閉器を介して一般交流負荷が接続される構成となる。すなわち、連系運転モード時は連系開閉器が閉路し自立開閉器が開路するように制御され、自立運転モード時は自立開閉器が閉路し連系開閉器が開路するように制御される。

そして、連系開閉器が溶着故障した場合に自立運転モードを実施すると、自立運転出力が溶着故障した連系開閉器を介して商用電力系統へ流出するので、それを防止するため、連系開閉器を２段直列構成とすることが行われている。

また、特許文献１に開示される第２の系統連系インバータ装置においても、インバータ回路部の出力端と商用電力系統との間に２段直列構成の連系開閉器（特許文献１では「解列開閉器」と称している）を介在させ、１台の連系開閉器が溶着故障した場合に対処する構成が示されている。

特開２００４−１８７３６２号公報

しかし、連系開閉器は、１台当たりのサイズが大きいので、その連系開閉器を２段直列構成とする場合、例えばＡＣ２００Ｖの商用電力系統に連系する容量４ｋＷの系統連系インバータ装置であれば、２０アンペア以上の電流容量のものが必要となる。よって、大きなスペースが必要であり、コストアップを招来するという問題がある。

また、第２の系統連系インバータ装置では、２台の連系開閉器が同時に溶着した場合には系統連系インバータ装置が運転を開始してしまう可能性があるという問題があり、それを解決するため、特許文献１では、インバータ回路部と商用電力系統との間に接続された１台の連系開閉器と、インバータ回路部の出力を制御する制御回路と、連系開閉器のインバータ回路部側の端子間電圧を検出する電圧検出器とを備え、制御回路が、インバータ動作を停止させるとともに連系開閉器をオフにした連系運転を開始する直前の状態において、電圧検出器が検出した端子間電圧をもとに連系開閉器が正常か否かを判断する系統連系インバータ装置が提案されている。

しかし、この特許文献１に記載の技術では、電圧検出器の電圧または周波数を比較して連系開閉器の異常を検出しているため、連系開閉器の２つの接片の内いずれか一方が溶着しているような場合には、異常を検出できない場合があるという問題がある。また、商用電力系統が停電状態であった場合には、連系開閉器の溶着状態の有無にかかわらず、連系開閉器前後の電圧検出器の検出電圧は概ねゼロとなるため、連系開閉器の溶着の有無を検出できないという問題もある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、インバータ回路部と商用電力系統との間に設置する連系開閉器の故障を確実に検出できる系統連系インバータ装置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、本発明にかかる系統連系インバータ装置は、外部直流電源の直流電力をスイッチング素子のオン／オフによって交流電力に変換するインバータ回路部と、前記インバータ回路部と商用電力系統との間に設置される１台の連系開閉器と、前記インバータ回路部内のインバータ回路を構成するスイッチング素子をオン／オフ制御して当該インバータ回路部の出力を制御するとともに、前記連系開閉器を開閉制御して当該インバータ回路部と前記商用電力系統との間の連系とその解除とを制御する制御回路と、前記連系開閉器の前記インバータ回路部側の両端電圧を検出する第１の電圧検出部と、前記連系開閉器の系統側の一方端と前記インバータ回路部の一方の直流入力との間の電圧を検出する第２の電圧検出部と、前記連系開閉器の系統側の他方端と前記インバータ回路部の一方の直流入力との間の電圧を検出する第３の電圧検出部とを備え、前記制御回路は、前記インバータ回路部の運転前に、前記連系開閉器を開路させた状態において、前記第１の電圧検出部がゼロボルトから大きく外れた電圧値を検出した場合には、前記連系開閉器の異常と判断して前記インバータ回路部の運転開始への移行を中止し、一方、前記第１の電圧検出部がゼロボルトに近い電圧値を検出した場合には、前記インバータ回路部に或る定めた電圧を出力させ、その或る定めた電圧に対応した電圧値を前記第２の電圧検出部または前記第３の電圧検出部が検出した場合に前記連系開閉器に異常があると判断して前記インバータ回路部の運転開始への移行を中止することを特徴とする。

本発明によれば、インバータ回路部の運転開始前に、インバータ回路部と商用電力系統との間に設置する連系開閉器の故障を確実に検出できる。よって、安全を確保するためインバータ回路部と商用電力系統との間に、連系開閉器の他に交流開閉器を追加する必要がなくなるので、連系開閉器を１台設置する構成としても、安全を確保することができる共に、小型化、低コスト化が図れるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１による系統連系インバータ装置の要部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による系統連系インバータ装置の要部構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の実施の形態３による系統連系インバータ装置の要部構成を示すブロック図である。

以下に、本発明にかかる系統連系インバータ装置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による系統連系インバータ装置の要部構成を示すブロック図である。図１では、太陽光発電システムで用いた系統連系インバータ装置の構成例が示されている。この点は、以下に示す実施の形態２，３においても同様である。また、図１では、商用電力系統との連系運転機能と商用電力系統を切り離した自立運転機能とを切り替えて実施できる系統連系インバータ装置が示されている。この点も、以下に示す実施の形態２，３において同様である。

図１において、実施の形態１による系統連系インバータ装置１ａは、インバータ回路部２と、１台の連系開閉器３と、自立開閉器４と、自立出力端５と、制御回路６ａと、第１の電圧検出部７と、第２の電圧検出部８と、第３の電圧検出部９とを備えている。

インバータ回路部２は、コンバータ回路２ａと、インバータ回路２ｂと、フィルタ回路２ｃとを備えている。

コンバータ回路２ａは、コンデンサ１１と、リアクトル１２と、スイッチング素子１３と、出力ダイオード１４とで構成される。これらの素子は、図示例では昇圧回路を構成するように配置されている。すなわち、コンデンサ１１は、外部直流電源である太陽電池２５の正極および負極の出力端間に並列接続の関係で配置されている。リアクトル１２の一端はコンデンサ１１の正極端に接続され、リアクトル１２の他端はスイッチング素子１３の一端と出力ダイオード１４のアノードとの接続端に接続されている。出力ダイオード１４のカソードは、コンバータ回路２ａの正極出力端として正極母線Ｐに接続されている。コンバータ回路２ａの負極出力端は、コンデンサ１１の負極端とスイッチング素子１３の他端と共に負極母線Ｑに接続されている。

インバータ回路２ｂは、コンデンサ１５と複数のスイッチング素子とを備えている。コンデンサ１５は、当該インバータ回路２ｂの入力端を構成すべく、正極母線Ｐと負極母線Ｑとの間に接続されている。複数のスイッチング素子は、図示例では、正極母線Ｐと負極母線Ｑとの間に直列に接続されたスイッチング素子「１６ａ，１６ｂ」「１６ｃ，１６ｄ」の２アームで構成されている。各アームの上端正極側スイッチング素子１６ａ，１６ｃと下端負極側スイッチング素子１６ｂ，１６ｄとの各接続端は、それぞれインバータ回路２ｂの出力端を構成している。なお、図１では、スイッチング素子「１６ａ，１６ｂ」の直列回路をアーム１７ａとし、スイッチング素子「１６ａ，１６ｂ」の直列回路をアーム１７ｂとしている。

フィルタ回路２ｃは、図示例では、インバータ回路２ｂの２つ出力端に一端がそれぞれ接続されるリアクトル１８ａ，１８ｂと、リアクトル１８ａ，１８ｂの他端間に接続されるコンデンサ１９とで構成されている。リアクトル１８ａ，１８ｂの各他端は、インバータ回路部２の交流出力端であり、連系開閉器３と自立開閉器器４とが並列に接続されている。

以上のように構成されるインバータ回路部２では、コンバータ回路２ａにて、太陽電池２５が発生する直流電圧がインバータ回路２ｂの動作に必要な直流電圧まで昇圧される。インバータ回路２ｂでは、コンバータ回路２ａから入力される直流電圧がコンデンサ１５にて母線電圧として平滑保持され、その母線電圧が２つのアーム１７ａ，１７ｂにおける各スイッチング素子のオンオフ動作により交流電圧へ変換される。フィルタ回路２ｃは、インバータ回路２ｂから入力されるパルス幅変調された交流電圧が正弦波状の滑らかな交流波形をした交流電圧に整形して平滑化する。

フィルタ回路２ｃの交流出力は、連系開閉器３の接片３ａ，３ｂの一端に印加され、並行して、自立開閉器４の接片４ａ，４ｂの一端に印加される。連系開閉器３の接片３ａ，３ｂの他端には商用電力系統２６が接続され、自立開閉器４の接片４ａ，４ｂの他端には自立出力端５が接続されている。自立出力端５は、家庭や工場などで用いる一般電気機器の電源コードのプラグを差し込むコンセントであり、例えば、建物の壁面などに用意されている。

ここで、リアクトル１８ａの他端（インバータ回路部２の一方の交流出力端）をＲと表記し、リアクトル１８ｂの他端（インバータ回路部２の他方の交流出力端）をＳと表記すれば、第１の電圧検出部７は、リアクトル１８ａの他端Ｒとリアクトル１８ｂの他端Ｓとの間の電圧（つまりインバータ回路部２の出力電圧）を検出し制御回路６ａに出力する。

また、商用電力系統２６の一方端を連系開閉器３の接片３ａの他端に接続する系統接続ラインをＴと表記し、商用電力系統２６の他方端を連系開閉器３の接片３ｂの他端に接続する系統接続ラインをＵと表記すれば、第２の電圧検出部８は、系統接続ラインＴと負極母線Ｑとの間の電圧を検出し、制御回路６ａに出力する。同様に第３の電圧検出部９は、系統接続ラインＵと負極母線Ｑとの間の電圧を検出し、制御回路６ａに出力する。

制御回路６ａは、コンバータ回路２ａに昇圧動作を行わせるようにスイッチング素子１３にスイッチング動作を行わせる。また、制御回路６ａは、インバータ回路２ｂの２つのアーム１７ａ，１７ｂを構成するスイッチング素子「１６ａ，１６ｂ」「１６ｃ，１６ｄ」に、コンバータ回路２ａから入力される直流電力を交流電力に変換するスイッチング動作を行わせる。そして、制御回路６ａは、連系運転モード時では連系開閉器３を閉路制御して自立開閉器４を開路制御し、変換した交流電力を商用電力系統２６に対して供給する制御を行う。また、制御回路６ａは、自立運転モード時では自立開閉器４を閉路制御して連系開閉器３を開路制御し、変換した交流電力を自立出力端５から一般電気機器に対して供給する制御を行う。

要するに、本実施の形態による系統連系インバータ装置は、太陽電池２５にて発電された直流電力を交流電力へ変換し、その変換した交流電力を、商用電力系統２６に対して供給する連系運転モードと、自立出力端５から図示しない負荷（各種電気機器）に対して供給する自立運転モードとを切り替えて実施できる機能を備えているが、この動作は公知であるから、詳細説明は割愛し、この明細書では、本実施の形態に関わる部分、つまり、インバータ回路部２の出力端と商用電力系統２６との間に介在させる連系開閉器が、１台の連系開閉器に他の交流開閉器を直列接続した２段直列構成ではなく、１台の連系開閉器３のみによる１段構成となっている点について説明する。

図１において、制御回路６ａは、インバータ回路部２の運転を開始する前に、３つの電圧検出部（７，８，９）の検出値に基づき連系開閉器３の異常有無を判定し、正常であると判定したとき、インバータ回路部２の運転を開始し、例えば商用電力系統２６との連系動作制御へ移行する。当然、異常であると判定したときは、運転を開始しないで、異常である旨を図示しない表示器に表示するようになっている。以下、具体的に説明する。

制御回路６ａは、インバータ回路部２の運転を開始する前に、つまり、コンバータ回路２ａおよびインバータ回路２ｂの各スイッチング素子をオフ状態に制御している場合に、連系開閉器３を開路状態に制御しておく。この状態で、３つの電圧検出部（７，８，９）の検出値を監視し、次のような措置を採る。

第１の電圧検出部７が検出した電圧値がゼロボルトから大きく外れた値である場合は、連系開閉器３が短絡故障していると判断できるので、制御回路６は、インバータ回路部２の運転開始への移行を中止し、異常である旨を図示しない表示器に表示する。

また、第１の電圧検出部７が検出した電圧値がゼロボルトに近い値である場合は、制御回路６ａは、インバータ回路部２が正極母線Ｐと負極母線Ｑとの間の母線電圧の例えば略１／２の直流電圧を出力するように、コンバータ回路２ａおよびインバータ回路２ｂの各スイッチング素子を制御し、リアクトル１８ａの他端Ｒおよびリアクトル１８ｂの他端Ｓの負極母線Ｑに対する電圧が、いずれも正極母線Ｐと負極母線Ｑとの間の母線電圧の略１／２となるようにする。そして、第２の電圧検出部８と第３の電圧検出部９の各検出値を監視する。

すなわち、第２の電圧検出部８の検出値は、負極母線Ｑに対する系統接続ラインＴの電圧値であり、これが正極母線Ｐと負極母線Ｑとの間の母線電圧の略１／２であれば、連系開閉器３の接片３ａが溶着などして導通状態にあると判断できる。同様に、第３の電圧検出部９の検出値は、負極母線Ｑに対する系統接続ラインＵの電圧値であり、これが正極母線Ｐと負極母線Ｑとの間の母線電圧の略１／２であれば、連系開閉器３の接片３ｂが溶着などして導通状態にあると判断できる。

なお、連系開閉器３の接片３ａ，３ｂの故障有無を検出する目的でインバータ回路部２に出力させる電圧は、正極母線Ｐと負極母線Ｑとの間の母線電圧の略１／２の直流電圧として説明したが、それに限定するものではなく、インバータ回路部２が出力可能な任意の電圧でよい。

また、第２の電圧検出部８や第３の電圧検出部９は、負極母線Ｑと連系開閉器３の系統側との間の電圧を検出するとしたが、インバータ回路部２の電圧を代表していればよいから、負極母線Ｑに代えて正極母線Ｐとしてもよい。

このように、本実施の形態１によれば、インバータ回路部の運転前に、連系開閉器の短絡故障や各接片の故障有無を確実に検出することができる。この故障有無判定動作は、商用電力系統が通電状態であるか、停電状態であるかに関係なく実施することができる。

よって、安全を確保するためインバータ回路部と商用電力系統との間に、連系開閉器の他に交流開閉器を追加する必要がなくなるので、連系開閉器を１台だけ設置する構成としても、安全を確保することができ、同時に小型化、低コスト化が図れる。

実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２による系統連系インバータ装置の要部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、本実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。

図２において、実施の形態２による系統連系インバータ装置１ｂは、図１（実施の形態１）に示した構成において、第２の電圧検出部８に代えて、系統電圧検出部１０が設けられている。それに伴い、制御回路６ａに代えて、制御回路６ｂが設けられている。その他の構成は、図１と同様である。

系統電圧検出部１０は、連系開閉器３の系統側電圧、つまり系統接続ラインＴと系統接続ラインＵとの間の系統電圧を検出し、それを制御回路６ｂに出力する。

制御回路６ｂは、第３の電圧検出部９が検出した電圧値に系統電圧検出部１０が検出した電圧値を加算することで、実施の形態１にて示した第２の電圧検出部８が検出した電圧値に相当する電圧値を検出することができる。

本実施の形態２では、連系開閉器３の異常有無を実施の形態１と同様の手順で判定することができる。つまり、制御回路６ｂは、インバータ回路部２の運転前に、連系開閉器３を開路させた状態において、第１の電圧検出部７がゼロボルトから大きく外れた電圧値を検出した場合には、連系開閉器の異常と判断して運転開始への移行を中止し、異常である旨を図示しない表示器に表示する。

一方、第１の電圧検出部７がゼロボルトに近い電圧値を検出した場合には、インバータ回路部２に或る定めた電圧を出力させ、その或る定めた電圧に対応した電圧を第３の電圧検出部９または系統電圧検出部１０が検出した場合に連系開閉器３に異常があると判断して運転開始への移行を中止し、異常である旨を図示しない表示器に表示する。

ここで、系統連系インバータ装置では、系統連系運転時では商用電力系統２６の電圧を検出して運転制御を行う必要があるので、系統電圧検出部１０は、通常装備されており、その常備されている系統電圧検出部１０を活用できる。よって、本実施の形態２では、実施の形態１にて示した第２の電圧検出部８を追加する必要がなくなるという特徴がある。

実施の形態３．
図３は、本発明の実施の形態３による系統連系インバータ装置の要部構成を示すブロック図である。なお、図３では、図２（実施の形態２）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、本実施の形態３に関わる部分を中心に説明する。

図３に示すように、実施の形態３による系統連系インバータ装置１ｃは、単相三線式系統２７に連系するように構成されている。単相三線式系統２７は、２つの単相系統２７ａ，２７ｂを直列に接続した構成で示され、単相系統２７ａ，２７ｂの直列回路の一端（単相系統２７ａ側）に接続される系統接続ラインＴと、単相系統２７ａ，２７ｂの直列回路の他端（単相系統２７ｂ側）に接続される系統接続ラインＵと、単相系統２７ａ，２７ｂの接続端に繋がる系統接続ラインＯとの三線を有する。

単相三線式系統２７に連系する系統連系インバータ装置１ｃでは、系統開閉器３の接片３ａに系統接続ラインＴを通して単相系統２７ａ，２７ｂの直列回路の一端（単相系統２７ａ側）が接続され、系統開閉器３の接片３ｂに系統接続ラインＵを通して単相系統２７ａ，２７ｂの直列回路の他端（単相系統２７ｂ側）が接続される。

そして、図２に示した第１の電圧検出部７と第３の電圧検出部９は、変更なく同様の電圧を検出するように配置されるが、図２に示した系統電圧検出部１０は、系統電圧検出部１０ａ，１０ｂに分割される。

系統電圧検出部１０ａは、系統接続ラインＴと単相系統２７ａ，２７ｂの接続端に繋がる系統接続ラインＯとの間の電圧を検出し、制御回路６ｃに出力する。また系統電圧検出部１０ｂは、系統接続ラインＵと系統接続ラインＯとの間の電圧を検出し、制御回路６ｃに出力する。

制御回路６ｃは、系統電圧検出部１０ａ，１０ｂの各検出値を合計して図２に示した系統電圧検出部１０の検出値と等しい検出値を得ることができるので、実施の形態２と同様の手順で、インバータ回路部２の運転開始前に連系開閉器３の故障有無を判定することができる。

実施の形態４．
本発明の実施の形態４では、図１（実施の形態１）、図２（実施の形態２）および図３（実施の形態３）に示した構成において、インバータ回路２ｂの動作を変更した故障検出動作の例を示す。ここでは、図１を用いて説明する。

図１において、制御回路６ａは、インバータ回路部２が運転を開始する前に、連系開閉器３を開路状態にしておく。この状態で、制御回路６ａは、第１の電圧検出部７で検出された電圧がゼロボルトから大きく外れている場合は、連系開閉器３が短絡故障しているものと判断し、インバータ回路部２の運転開始への移行を中止する。

一方、第１の電圧検出部７で検出した電圧がゼロボルトに近い場合には、制御回路６ａは、インバータ回路２ｂの両方のアーム１７ａ，１７ｂの動作を次の（１）（２）のように制御する。

（１）制御回路６ａは、インバータ回路２ｂの一つのアーム１７ａから、或る定めた電圧（インバータ回路２ｂが出力可能な電圧）として、インバータ回路２ｂの正極母線Ｐと負極母線Ｑとの間の母線電圧の例えば略２分の１の直流電圧を出力するように、コンバータ回路２ａのスイッチング素子１３およびインバータ回路２ｂのアーム１７ａを構成するスイッチング素子１６ａ，１６ｂを制御する一方、インバータ回路２ｂのもう一つのアーム１７ｂについてはスイッチング素子１６ｃ，１６ｄをオフ状態に制御する。

そうすると、リアクトル１８ａの他端Ｒの負極母線Ｑに対する電圧は、正極母線Ｐと負極母線Ｑとの間の母線電圧の略２分の１となり、リアクトル１８ｂの他端Ｓの負極母線Ｑに対する電圧は不定となる。

この場合に、連系開閉器３の接片３ａが溶着するなどして導通状態であれば、第２の電圧検出部８が検出する負極母線Ｑに対する系統接続ラインＴの電圧は、正極母線Ｐと負極母線Ｑとの間の母線電圧の略２分の１となるので、接点３ａの異常を検出することができる。

このとき、さらに接片３ｂが溶着している場合でもインバータ回路２ｂの片側のアーム１７ｂをオフ状態としているので、インバータ回路２ｂのアーム１７ａからフィルタ回路２ｃ、連系開閉器３の接片３ａ、商用電力系統２６、連系開閉器３の接片３ｂ、およびフィルタ回路２ｃを介してインバータ回路２ｂのアーム１７ｂに至る回路に過大な電流は流れない。

（２）制御回路６ａは、インバータ回路２ｂの一つのアーム１７ｂから、或る定めた電圧（インバータ回路２ｂが出力可能な電圧）として、インバータ回路２ｂの正極母線Ｐと負極母線Ｑとの間の母線電圧の例えば略２分の１の直流電圧を出力するように、コンバータ回路２ａのスイッチング素子１３およびインバータ回路２ｂのアーム１７ｂを構成するスイッチング素子１６ｃ，１６ｄを制御する一方、インバータ回路２ｂのもう一つのアーム１７ａについてはスイッチング素子１６ａ，１６ｂをオフ状態に制御する。

そうすると、リアクトル１８ｂの他端Ｓの負極母線Ｑに対する電圧は、正極母線Ｐと負極母線Ｑとの間の母線電圧の略２分の１となり、リアクトル１８ａの他端Ｒの負極母線Ｑに対する電圧は不定となる。

この場合に、連系開閉器３の接片３ｂが溶着するなどして導通状態であれば、第３の電圧検出部９が検出する負極母線Ｑに対する系統接続ラインＵの電圧は、正極母線Ｐと負極母線Ｑとの間の母線電圧の略２分の１となるので、接点３ｂの異常を検出することができる。

このとき、さらに接片３ａが溶着している場合でもインバータ回路２ｂの片側のアーム１７ａをオフ状態としているので、インバータ回路２ｂのアーム１７ｂからフィルタ回路２ｃ、連系開閉器３の接片３ｂ、商用電力系統２６、連系開閉器３の接片３ａ、およびフィルタ回路２ｃを介してインバータ回路２ｂのアーム１７ａに至る回路に過大な電流は流れない。

なお、インバータ回路２ｂのスイッチング回路は、本実施の形態１，２，３では、２アームで構成される場合を示したが、３アームで構成される場合もある。その３アームで構成される場合は、１つのアームはオフ状態に制御し、残りの２つのアームを用いて上記した（１）（２）の動作制御を行うことになることは言うまでもない。

このように、本実施の形態４によれば、インバータ回路部の運転開始前に、インバータ回路部内のインバータ回路が有するアームのうちの２つのアームの一方を或る定めた電圧を出力するように動作させ、他方のアームをオフ状態に動作させることにより、連系開閉器のそれぞれの接片の故障の有無を確実に検出できる。この故障検出動作は、商用電力系統が通電状態であるか、停電状態であるかに関係なく同様に行える。そして、連系開閉器のすべての接片が短絡状態だった場合に、インバータ回路を動作させても、片側のアームはオフ状態にするので、過大な電流が流れる恐れがない。

なお、以上の説明では、直流発電システムとして、太陽電池発電システムを示したが、本発明にかかる系統連系インバータ装置は、燃料電池発電システムにて用いる系統連系インバータ装置にも同様に適用することができることは言うまでもない。

また、以上の説明では、連系開閉器の故障を検出するためにインバータが出力する或る定めた電圧として直流電圧を出力する例を示したが、交流の電圧などでも同様の効果を得ることができる。

以上のように、本発明にかかる系統連系インバータ装置は、インバータ回路部と商用電力系統との間に設置する連系開閉器の故障を確実に検出できる系統連系インバータ装置として有用である。

１ａ，１ｂ，１ｃ 系統連系インバータ装置、２ インバータ回路部、２ａ コンバータ回路、２ｂ インバータ回路、２ｃ フィルタ回路、３ 連系開閉器、４ 自立開閉器、５ 自立出力端、６ａ，６ｂ，６ｃ 制御回路、７ 第１の電圧検出部、８ 第２の電圧検出部、９ 第３の電圧検出部、１０，１０ａ，１０ｂ 系統電圧検出部、１１，１５，１９ コンデンサ、１２，１８ａ，１８ｂ リアクトル、１３，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ スイッチング素子、１４ 出力ダイオード、２５ 太陽電池（外部直流電源）、２６ 商用電力系統、２７ 単相三線式系統。

Claims (4)

1. 外部直流電源の直流電力をスイッチング素子のオン／オフによって交流電力に変換するインバータ回路部と、
   前記インバータ回路部と商用電力系統との間に設置される１台の連系開閉器と、
   前記インバータ回路部内のインバータ回路を構成するスイッチング素子をオン／オフ制御して当該インバータ回路部の出力を制御するとともに、前記連系開閉器を開閉制御して当該インバータ回路部と前記商用電力系統との間の連系とその解除とを制御する制御回路と、
   前記連系開閉器の前記インバータ回路部側の両端電圧を検出する第１の電圧検出部と、
   前記連系開閉器の系統側の一方端と前記インバータ回路部の一方の直流入力との間の電圧を検出する第２の電圧検出部と、
   前記連系開閉器の系統側の他方端と前記インバータ回路部の一方の直流入力との間の電圧を検出する第３の電圧検出部とを備え、
   前記制御回路は、
   前記インバータ回路部の運転前に、前記連系開閉器を開路させた状態において、
   前記第１の電圧検出部がゼロボルトから大きく外れた電圧値を検出した場合には、前記連系開閉器の異常と判断して前記インバータ回路部の運転開始への移行を中止し、
   一方、前記第１の電圧検出部がゼロボルトに近い電圧値を検出した場合には、前記インバータ回路部に或る定めた電圧を出力させ、その或る定めた電圧に対応した電圧値を前記第２の電圧検出部または前記第３の電圧検出部が検出した場合に、前記連系開閉器に異常があると判断して前記インバータ回路部の運転開始への移行を中止する
   ことを特徴とする系統連系インバータ装置。
2. 外部直流電源の直流電力をスイッチング素子のオン／オフによって交流電力に変換するインバータ回路部と、
   前記インバータ回路部と商用電力系統との間に設置される１台の連系開閉器と、
   前記インバータ回路部内のインバータ回路を構成するスイッチング素子をオン／ オフ制御して当該インバータ回路部の出力を制御するとともに、前記連系開閉器を開閉制御して当該インバータ回路部と前記商用電力系統との間の連系とその解除とを制御する制御回路と、
   前記連系開閉器の前記インバータ回路部側の両端電圧を検出する第１の電圧検出部と、
   前記連系開閉器の系統側の一方端と前記インバータ回路部の一方の直流入力との間の電圧を検出する第２の電圧検出部と、
   前記連系開閉器の系統側の両端電圧を検出する系統電圧検出部とを備え、
   制御回路は、
   前記インバータ回路部の運転前に、前記連系開閉器を開路させた状態において、
   前記第１の電圧検出部がゼロボルトから大きく外れた電圧値を検出した場合には、前記連系開閉器の異常と判断して前記インバータ回路部の運転開始への移行を中止し、
   一方、前記第１の検出部がゼロボルトに近い電圧値を検出した場合には、前記インバータ回路部に或る定めた電圧を出力させ、その或る定めた電圧に対応した電圧を前記第２の電圧検出部または前記系統電圧検出部が検出した場合に、前記連系開閉器に異常があると判断して前記インバータ回路部の運転開始への移行を中止する
   ことを特徴とする系統連系インバータ装置。
3. 前記制御回路は、
   前記インバータ回路部の運転前に、前記連系開閉器を開路させた状態において、
   前記インバータ回路内の２つのアームのうち一方のアームから或る定めた電圧を出力させ、前記インバータ回路の他方のアームを構成するスイッチング素子をオフ状態に制御し、続いて前記インバータ回路の前記２つのアームの動作を入れ替えて同様に制御し、その過程での前記３つの電圧検出部の検出値に基づき、前記連系開閉器の異常有無を判定する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の系統連系インバータ装置。
4. 前記制御回路は、
   前記連系開閉器に異常があると判断した場合に、異常である旨を表示する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の系統連系インバータ装置。

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