JP2016054032A - 電磁接触器、パワーコンディショナ - Google Patents

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Abstract

【課題】電磁接触器においては開路の状態で電磁石のギャップが広く、磁気抵抗が高いため、閉路開始時には多くの起磁力が必要となる。閉路状態ではギャップが狭まり、弱い起磁力で閉路状態を維持可能である。しかし全電圧印加では電磁石コイルに流れる電流が制御できないために、投入に必要な容量の電源が必要となる。そのため制御電源が大型化し、コストの増大が問題となる。【解決手段】電力変換装置と、交流電源と電力変換装置とを接続する電磁接触器と、を備えるパワーコンディショナにおいて、さらに、前記電磁接触器のコイルと直列接続される抵抗と、前記電磁接触器と直列接続される接点とを備え、前記抵抗と前記スイッチとは並列接続されており、前記電磁接触器のコイルおよび前記接点と並列にコンデンサが接続されていることを特徴とするパワーコンディショナである。【選択図】図2

Description

本発明は電磁接触器、パワーコンディショナに関する。
太陽光用パワーコンディショナなどを始めとした回路の投入、遮断が必要な装置には、常時励磁式電磁接触器が使われる場合が多い。常時励磁式電磁接触器では電磁石コイルに電圧を印加すると回路が閉路となり、電圧印加を中止すると開路となる。電磁石コイルへの電圧印加により回路の開閉が可能となる。その際、閉路と閉路保持が可能な同一電源の電磁石を使用することや、閉路用電磁石コイルと閉路保持用電磁石コイルを別個とするなどの方法で、電磁接触器の操作を行っている。
例えば太陽光用パワーコンディショナでは、日射が増えてきたら運転を開始し、日射が無くなれば自動的に運転を停止している。一般的なパワーコンディショナの構成を図1に示す。パワーコンディショナは、太陽光パネル７と系統電源１との間に配置され、図1に示すようにインバータ５、フィルタ４、６、制御回路、変圧器３を使用した昇圧回路、開閉器9、電磁接触器８で構成される。太陽光パネル7にて出力される電圧をインバータ5で高調波電圧を含む交流に変換し、交流リアクトル4、フィルタコンデンサ6からなるフィルタ回路にて高調波成分を除去し、変圧器3で系統1と同じ電圧変換する。系統１と同じ電圧をパワーコンディショナ2で出力することにより売電が可能となる。太陽光パネルは日射により出力が増減し、夜間は出力しない。太陽光パネルの出力が低下した場合、電磁接触器8の電磁石コイルへの電圧印加を中止し、開路とし、系統とインバータを切り離すことで運転を停止する。
特開2006-318661 特開平10-275549
電磁接触器においては開路の状態で電磁石のギャップが広く、磁気抵抗が高いため、閉路開始時には多くの起磁力が必要となる。閉路状態ではギャップが狭まり、弱い起磁力で閉路状態を維持可能である。しかし通常の電磁接触器は全電圧印加で動作し、電磁石コイルに流れる電流が制御できないために、投入に必要な容量の電源が必要となる。そのため制御電源が大型化し、コストの増大が問題となる。
制御電源を小型化する方法としては、先行技術文献１（特開2006-318661）や先行技術文献２（特開平10-275549）に記載があるように投入後に電磁石コイルへ抵抗を挿入し、電磁接触器を閉路としたのち電磁石コイルへ印加される電圧を下げる方法や、電圧は変えないが電磁石コイルを２分割として並列から直列へ操作し、１個の電磁石コイルへ印加される電圧を下げる方法がある。前者では、投入直後に挿入する抵抗の熱損失が非経済的で問題となり、さらに電源を維持したまま抵抗を挿入しなければならない。後者では、電磁石コイルを分割することで、複雑な制御回路が必要となりコストを増大させる。
また太陽光用パワーコンディショナでは、交流側の瞬停においても動作し続けなければならず、制御電源が不安定な状態においても電磁接触器は投入状態を維持しなければならない。しかし先行技術文献１（特開2006-318661）や先行技術文献２（特開平10-275549）記載の方法では、制御電源が不安定になると投入状態を維持できず、電磁接触器が開路となり、太陽光用パワーコンディショナの運転が停止する。
本発明は、電力変換装置と、交流電源と電力変換装置とを接続する電磁接触器と、を備えるパワコンにおいて、さらに、前記電磁接触器のコイルと直列接続される抵抗と、前記電磁接触器と直列接続される接点とを備え、前記抵抗と前記スイッチとは並列接続されており、前記電磁接触器のコイルおよび前記接点と並列にコンデンサが接続されていることを特徴とするパワーコンディショナである。
本発明を用いることで制御電源を小型化し、損失の小さい、経済的な電磁接触器、パワーコンディショナを提供できる。
パワーコンディショナの構成図 本発明における実施例1の説明図 本発明における電磁接触器投入時の電流、電圧の変化に対する説明図 本発明における実施例2の説明図
本発明の実施例について図を用いて説明する。
図2に実施形態１を示す。制御電源にＤＣ24Ｖを使用し、投入スイッチ11、電磁接触器を投入する電磁石コイル12と電磁接触器の補助接点13、電流制限用抵抗14、制御電源をバックアップするコンデンサ15を備えて構成される。
投入時に投入スイッチ11を閉じることで電磁石コイル12に電圧が印加され、電磁接触器が投入される。電圧印加時は電流制限用抵抗14と電磁接触器の補助接点13が並列となり、合成のインピーダンスが小さいため、ほとんどの電圧が電磁石コイル12に印加され、電磁接触器が投入状態となる。電磁接触器の補助接点13も電磁接触器と同期して開路となる。印加された電圧は電磁石コイルと電流制限用抵抗で分圧されることになり、電磁石コイルに印加された電圧は投入状態を保持する電圧値まで低下する。電流制限用抵抗だけが挿入された状態になるため、回路に流れる電流が制限され、消費する電力が低減する。
投入時の電圧、電流変化を図3に示す。投入時は高い電圧、電流を維持している。投入後は抵抗が挿入されるため、電圧、電流が低下している。抵抗が挿入されない場合は点線で示すように高い電圧、電流を維持する。また電源バックアップ用コンデンサがあるため、投入初期時や系統電圧低下時においても制御電圧の低下は見られなくなる。
このような電磁接触器の投入回路を太陽光用パワーコンディショナに適用することで、高効率かつコストを低減したパワーコンディショナを提供できる。太陽光パワーコンディショナでは、さらに開路後に数秒の保護保持時間が存在し、投入動作ができなくなるため、連続的な投入、解放が行われることがなく、挿入抵抗の温度上昇を抑制することが可能となる。
本発明の実施例について図を用いて説明する。図4に実施形態2を示す。
図４では、電磁接触器コイル１２に並列に接続された抵抗１４、直列に接続された抵抗１４と、直列に接続された抵抗１４に並列接続された抵抗１４を備える点が図２と異なる。制御電源ＤＣ24Ｖを抵抗１４で分圧し、投入時に電磁石コイル１２へ印加する回路とする。電磁接触器投入後は、挿入した抵抗を切り離し、分圧比を変えることで電磁石コイル１２への印加電圧を低減させる。このような回路を使用し、実施例1と同様に投入時のみ、電磁石コイル１２への印加電圧をあげ、保持時は印加電圧を低減することで、経済的な投入回路とする。
1 系統
2 パワーコンディショナ
3 変圧器
4 交流リアクトル
5 インバータ
6 フィルタコンデンサ
7 太陽光パネル
8 電磁接触器
9 交流開閉器
10 直流開閉器
11 投入スイッチ
12 電磁石コイル
13 電磁接触器 補助接点
14 電流制限用抵抗
15 電源バックアップ用コンデンサ
16 電圧
17 電流

Claims (6)

  1. 電力変換装置と、
    交流電源と電力変換装置とを接続する電磁接触器と、
    を備えるパワーコンディショナにおいて、
    さらに、前記電磁接触器のコイルと直列接続される抵抗と、前記電磁接触器と直列接続される接点とを備え、前記抵抗と前記スイッチとは並列接続されており、前記電磁接触器のコイルおよび前記接点と並列にコンデンサが接続されていることを特徴とするパワーコンディショナ。
  2. 請求項１記載のパワーコンディショナであって、
    前記コンデンサは電源バックアップ用であることを特徴とするパワーコンディショナ。
  3. 請求項１記載のパワーコンディショナであって、
    前記接点は、前記電磁接触器の投入前後に切り替えられることを特徴とするパワーコンディショナ。
  4. 交流電源と電力変換装置とを接続する電磁接触器であって、
    前記電磁接触器のコイルと直列接続される抵抗と、前記電磁接触器と直列接続される接点とを備え、前記抵抗と前記スイッチとは並列接続されており、前記電磁接触器のコイルおよび前記接点と並列にコンデンサが接続されていることを特徴とする電磁接触器。
  5. 請求項４記載の電磁接触器であって、
    前記コンデンサは電源バックアップ用であることを特徴とする電磁接触器。
  6. 請求項４記載の電磁接触器であって、
    前記接点は、前記電磁接触器の投入前後に切り替えられることを特徴とする電磁接触器。
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