JP2018137910A - Electric current cut-off circuit and power conversion unit - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、電流遮断回路および電力変換ユニットに関する。 The present disclosure relates to a current interrupt circuit and a power conversion unit.
漏電発生時に電路を遮断するための遮断リレー部が知られている。特許文献1には、そのような遮断リレー部の一例が記載されている。
An interruption relay unit for interrupting an electric circuit when electric leakage occurs is known.
電気的な異常は、漏電以外にも存在する。漏電以外の異常が発生したときにも、電路を遮断するべき場合がある。しかし、漏電発生時に電路を遮断するための遮断リレー部と漏電以外の異常発生時に電路を遮断するための遮断リレー部とを別々に設けると、回路規模が大きくなる。また、これらのリレー部を別々に設けると、コストがかかる。 There are other electrical anomalies besides electrical leakage. Even when an abnormality other than leakage occurs, there are cases where the electric circuit should be interrupted. However, if the interrupting relay part for interrupting the electric circuit when an electric leakage occurs and the interrupting relay part for interrupting the electric circuit when an abnormality other than the electric leakage occurs are provided separately, the circuit scale increases. In addition, if these relay units are provided separately, costs increase.
そこで、本開示は、漏電発生時と漏電以外の異常発生時の両方に電路を遮断する遮断リレー部を実現することを目的とする。 Therefore, an object of the present disclosure is to realize a cut-off relay unit that cuts off an electric circuit both when a leakage occurs and when an abnormality other than a leakage occurs.
本開示は、
系統と連系する電力変換装置の電流遮断回路であって、
前記系統と前記電力変換装置を切り離し可能に接続する第1開閉部と、第1接続点と第2接続点との間に接続され前記第1開閉部を駆動する第1制御部と、を含む第1遮断リレー部と、
前記系統により交流電圧が印加される1次側部分と、前記電力変換装置の基準電位で動作する2次側部分と、を含む絶縁電源と、
前記2次側部分から電力が供給され、前記基準電位で動作し、前記電力変換装置の漏電を検知する漏電検知回路と、
前記第2接続点に接続され、前記漏電検知回路によりオンオフ制御され、前記電力変換装置の漏電検知時に前記第1制御部と協働して前記第1開閉部をオフする第1スイッチング素子と、
前記第2接続点に接続され、前記電力変換装置によりオンオフ制御され、前記電力変換装置を系統から解列する場合に前記第1制御部と協働して前記第1開閉部をオフする第2スイッチング素子と、
第1アノードおよび第1カソードを含み、前記第1アノードは前記2次側部分に接続され、前記第1カソードは前記第1接続点に接続されている第1逆流防止ダイオードと、
第2アノードおよび第2カソードを含み、前記第2アノードは前記電力変換装置の制御電源に接続され、前記第2カソードは前記第1接続点に接続されている第2逆流防止ダイオードと、を備えた、電流遮断回路を提供する。
This disclosure
A current interruption circuit of a power conversion device linked to a grid,
A first opening / closing unit that detachably connects the system and the power converter, and a first control unit that is connected between a first connection point and a second connection point and drives the first opening / closing unit. A first interrupting relay unit;
An insulated power supply including a primary side portion to which an AC voltage is applied by the system, and a secondary side portion that operates at a reference potential of the power converter;
An electric leakage detection circuit that is supplied with electric power from the secondary side portion, operates at the reference potential, and detects electric leakage of the power conversion device;
A first switching element that is connected to the second connection point, is on / off controlled by the leakage detection circuit, and turns off the first opening / closing unit in cooperation with the first control unit when leakage detection of the power converter is performed;
Second connected to the second connection point, controlled to be turned on / off by the power converter, and turned off the first opening / closing part in cooperation with the first controller when the power converter is disconnected from the grid. A switching element;
A first backflow prevention diode including a first anode and a first cathode, wherein the first anode is connected to the secondary portion, and the first cathode is connected to the first connection point;
A second backflow prevention diode including a second anode and a second cathode, wherein the second anode is connected to a control power source of the power converter, and the second cathode is connected to the first connection point. In addition, a current interruption circuit is provided.
本開示に係る技術によれば、漏電発生時と漏電以外の異常発生時の両方に電路を遮断する遮断リレー部を実現できる。 According to the technology according to the present disclosure, it is possible to realize a cut-off relay unit that cuts off an electric circuit both when a leakage occurs and when an abnormality other than a leakage occurs.
本開示の第1態様は、
系統と連系する電力変換装置の電流遮断回路であって、
前記系統と前記電力変換装置を切り離し可能に接続する第1開閉部と、第1接続点と第2接続点との間に接続され前記第1開閉部を駆動する第1制御部と、を含む第1遮断リレー部と、
前記系統により交流電圧が印加される1次側部分と、前記電力変換装置の基準電位で動作する2次側部分と、を含む絶縁電源と、
前記2次側部分から電力が供給され、前記基準電位で動作し、前記電力変換装置の漏電を検知する漏電検知回路と、
前記第2接続点に接続され、前記漏電検知回路によりオンオフ制御され、前記電力変換装置の漏電検知時に前記第1制御部と協働して前記第1開閉部をオフする第1スイッチング素子と、
前記第2接続点に接続され、前記電力変換装置によりオンオフ制御され、前記電力変換装置を系統から解列する場合に前記第1制御部と協働して前記第1開閉部をオフする第2スイッチング素子と、
第1アノードおよび第1カソードを含み、前記第1アノードは前記2次側部分に接続され、前記第1カソードは前記第1接続点に接続されている第1逆流防止ダイオードと、
第2アノードおよび第2カソードを含み、前記第2アノードは前記電力変換装置の制御電源に接続され、前記第2カソードは前記第1接続点に接続されている第2逆流防止ダイオードと、を備えた、電流遮断回路を提供する。
The first aspect of the present disclosure is:
A current interruption circuit of a power conversion device linked to a grid,
A first opening / closing unit that detachably connects the system and the power converter, and a first control unit that is connected between a first connection point and a second connection point and drives the first opening / closing unit. A first interrupting relay unit;
An insulated power supply including a primary side portion to which an AC voltage is applied by the system, and a secondary side portion that operates at a reference potential of the power converter;
An electric leakage detection circuit that is supplied with electric power from the secondary side portion, operates at the reference potential, and detects electric leakage of the power conversion device;
A first switching element that is connected to the second connection point, is on / off controlled by the leakage detection circuit, and turns off the first opening / closing unit in cooperation with the first control unit when leakage detection of the power converter is performed;
Second connected to the second connection point, controlled to be turned on / off by the power converter, and turned off the first opening / closing part in cooperation with the first controller when the power converter is disconnected from the grid. A switching element;
A first backflow prevention diode including a first anode and a first cathode, wherein the first anode is connected to the secondary portion, and the first cathode is connected to the first connection point;
A second backflow prevention diode including a second anode and a second cathode, wherein the second anode is connected to a control power source of the power converter, and the second cathode is connected to the first connection point. In addition, a current interruption circuit is provided.
第1態様に係る技術によれば、漏電発生時と漏電以外の異常発生時の両方に電路を遮断する遮断リレー部を実現できる。 According to the technique according to the first aspect, it is possible to realize a cutoff relay unit that cuts off the electric circuit both when an electric leakage occurs and when an abnormality other than the electric leakage occurs.
本開示の第2態様は、第1態様に加え、
前記系統は、単相3線式の系統であり、
前記1次側部分には、前記系統のU相とW相の間の交流電圧が印加される、電流遮断回路を提供する。
The second aspect of the present disclosure includes, in addition to the first aspect,
The system is a single-phase three-wire system,
The primary side portion is provided with a current interruption circuit to which an AC voltage between the U phase and the W phase of the system is applied.
系統からみると、絶縁電源は、負荷である。第2態様では、絶縁電源の1次側部分に、系統のU相とW相の間の交流電圧を印加する。このようにすれば、系統の各相間の負荷を平衡にし易い。このことは、系統連系要件を満たすことを容易にする。 From the viewpoint of the system, the insulated power source is a load. In a 2nd aspect, the alternating voltage between the U phase of a system | strain and a W phase is applied to the primary side part of an insulated power supply. If it does in this way, it will be easy to balance the load between each phase of a system. This makes it easy to meet grid connection requirements.
本開示の第3態様は、第1態様または第2態様に加え、
前記絶縁電源は、絶縁トランスおよび整流回路を含んでいる、電流遮断回路を提供する。
The third aspect of the present disclosure, in addition to the first aspect or the second aspect,
The isolated power supply provides a current interrupt circuit including an isolation transformer and a rectifier circuit.
第3態様の絶縁電源によれば、系統の交流電圧から、第1遮断リレー部および漏電検知回路の駆動に用いる直流電圧を容易に生成できる。 According to the insulated power supply of a 3rd aspect, the direct current voltage used for the drive of a 1st interruption | blocking relay part and a leakage detection circuit can be easily produced | generated from the alternating voltage of a system | strain.
第2態様のように1次側部分に系統のU相とW相の間の交流電圧を印加すると、1次側部分には高電圧が印加されることになる。しかし、第3態様の絶縁トランスによれば、高電圧を低電圧に変換できる。このため、耐圧性が高い部品を減少または削除できる。このことは、電流遮断回路の低コスト化に繋がる。 When an AC voltage between the U phase and W phase of the system is applied to the primary side portion as in the second mode, a high voltage is applied to the primary side portion. However, according to the insulation transformer of the third aspect, a high voltage can be converted to a low voltage. For this reason, parts with high pressure resistance can be reduced or eliminated. This leads to cost reduction of the current interrupt circuit.
また、第1遮断リレー部および漏電検知回路の駆動に必要な電流は小さい。このため、絶縁トランス自身も、安価に構成できる。 Further, the current required for driving the first interrupting relay unit and the leakage detection circuit is small. For this reason, the insulation transformer itself can be configured at low cost.
本開示の第4態様は、第1〜3態様に加え、
零相変流器を備え、
前記漏電検知回路は、前記零相変流器と協働して前記電力変換装置の漏電を検知する、電流遮断回路提供する。
The fourth aspect of the present disclosure includes, in addition to the first to third aspects,
Equipped with a zero-phase current transformer,
The leakage detection circuit provides a current interruption circuit that detects leakage of the power converter in cooperation with the zero-phase current transformer.
第4態様の零相変流器を用いれば、好適に漏電検知を行うことができる。 If the zero-phase current transformer of the fourth aspect is used, the leakage detection can be suitably performed.
本開示の第5態様は、
第1〜第4態様のいずれか一つの電流遮断回路と、前記電力変換装置とを備えた、電力変換ユニットを提供する。
The fifth aspect of the present disclosure is:
Provided is a power conversion unit including any one of the current interrupting circuits according to the first to fourth aspects and the power conversion device.
第5態様によれば、第1〜4態様の電流遮断回路を活かした電力変換ユニットを提供することができる。 According to the 5th aspect, the power conversion unit which utilized the electric current interruption circuit of the 1st-4th aspect can be provided.
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本開示は、以下の実施形態に限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. The present disclosure is not limited to the following embodiments.
図1は、本実施形態の電力変換ユニット300を示す。電力変換ユニット300は、電力変換装置200を備えている。電力変換装置200は、系統400と連系する。また、電力変換ユニット300は、電流遮断回路100を備えている。
FIG. 1 shows a
[系統400]
本実施形態では、系統400は、単相3線式の系統である。系統400は、U相と、W相と、O相と、を有している。U相およびW相は、非接地相である。O相は、接地相である。
[System 400]
In the present embodiment, the
U相とO相の間の電圧は、第1交流電圧である。W相とO相の間の電圧は、第2交流電圧である。U相とW相の間の電圧は、第3交流電圧が印加である。第1交流電圧および第2交流電圧は、互いに逆位相の電圧である。第3交流電圧の実効値は、第1交流電圧の実効値の2倍であり、第2交流電圧の実効値の2倍である。典型的には、第1交流電圧および第2交流電圧の実効値は、100Vである。第3交流電圧の実効値は、200Vである。 The voltage between the U phase and the O phase is the first AC voltage. The voltage between the W phase and the O phase is the second AC voltage. The voltage between the U phase and the W phase is a third AC voltage applied. The first AC voltage and the second AC voltage are voltages with opposite phases. The effective value of the third AC voltage is twice the effective value of the first AC voltage and twice the effective value of the second AC voltage. Typically, the effective value of the first AC voltage and the second AC voltage is 100V. The effective value of the third AC voltage is 200V.
[電力変換装置200]
本実施形態では、電力変換装置200は、図示しない直流電源に接続されている。電力変換装置200は、直流電源の直流電力を交流電力に電力変換する。直流電源は、例えば、燃料電池である。
[Power Converter 200]
In the present embodiment, the
本実施形態では、電力変換装置200は、スイッチング回路210を有している。電力変換装置200には、制御電源250から、直流電圧Vdc1が印加される。スイッチング回路210は、直流電圧Vdc1を用いて上記の電力変換を行う。
In the present embodiment, the
制御電源250として任意の電源を用いることができる。制御電源250は、例えば燃料電池や蓄電池などを用いて実現することができる。
Any power source can be used as the
本実施形態では、電力変換装置200は、停電検知回路220を有している。停電検知回路220は、図示しないセンサの検出値を用いて系統400における停電を検知する。
In the present embodiment, the
停電検知回路220による停電検知の具体的態様は、特に限定されない。一例では、電圧センサにより、系統400のU相、W相およびO相から選択される2相の間の電圧を検出する。停電検知回路220は、電圧センサの検出値からゼロクロスポイントを検知する。ある時点でゼロクロスポイントが検知されてから所定時間以上次のゼロクロスポイントを検知できない場合、停電検知回路220は停電が発生したと判定する。別例では、上記検出値から把握される電圧の大きさに基づいて、停電が発生したか否かを判定する。
The specific mode of power failure detection by the power
本実施形態では、電力変換装置200は、交流電路401によって系統400に接続されている。具体的には、交流電路401は、3相電路であり、U相の電路401U、W相の電路401WおよびO相の電路401Oを有している。U相の電路401UとO相の電路401Oの間に、第1交流電圧が印加されている。W相の電路401WとO相の電路401Oの間に、第2交流電圧が印加されている。U相の電路401UとW相の電路401Wの間に、第3交流電圧が印加されている。
In the present embodiment, the
[電流遮断回路100]
本実施形態では、電流遮断回路100は、第1遮断リレー部110と、第2遮断リレー部120と、絶縁電源130と、零相変流器140と、漏電検知回路150と、第1スイッチング素子161と、第2スイッチング素子162と、第3スイッチング素子163と、第1逆流防止ダイオード171と、第2逆流防止ダイオード172と、を有している。
[Current interrupting circuit 100]
In the present embodiment, the current interrupt
(第1遮断リレー部110)
本実施形態では、第1遮断リレー部110は、U相リレー110Uと、W相リレー110Wと、O相リレー110Oと、を有している。リレー110U、110Wおよび110Oは、メカニカルリレーである。リレー110U、110Wおよび110Oは、ノ−マリークローズのリレーである。
(First cutoff relay unit 110)
In the present embodiment, the first
U相リレー110Uは、U相開閉器111Uと、U相制御器112Uと、を含んでいる。W相リレー110Wは、W相開閉器111Wと、W相制御器112Wと、を含んでいる。O相リレー110Oは、O相開閉器111Oと、O相制御器112Oと、を含んでいる。
U相開閉器111Uは、U相の電路401Uにおいて、系統400と電力変換装置200を切り離し可能に接続する。W相開閉器111Wは、W相の電路401Wにおいて、系統400と電力変換装置200を切り離し可能に接続する。O相開閉器111Oは、O相の電路401Oにおいて、系統400と電力変換装置200を切り離し可能に接続する。
The
U相制御器112Uは、第1接続点191と第2接続点192との間に接続されている。W相制御器112Wは、第1接続点191と第2接続点192との間に接続されている。O相制御器112Oは、第1接続点191と第2接続点192との間に接続されている。制御器112U,112Wおよび112Oは、第1接続点191と第2接続点192の間で並列接続されている。
The
U相制御器112Uは、U相開閉器111Uを駆動する。W相制御器112Wは、W相開閉器111Wを駆動する。O相制御器112Oは、O相開閉器111Oを駆動する。
以下では、U相開閉器111Uと、W相開閉器111Wと、O相開閉器111Oとを、まとめて第1開閉部111と総称することがある。U相制御器112Uと、W相制御器112Wと、O相制御器112Oとを、まとめて第1制御部112と総称することがある。
Hereinafter, the
上記のように総称する場合、第1遮断リレー部110は第1開閉部111および第1制御部112を有すると表現することができる。第1開閉部111は系統400と電力変換装置200を切り離し可能に接続すると表現することができる。第1制御部112は第1接続点191と第2接続点192との間に接続されていると表現することができる。第1制御部112は第1開閉部111を駆動すると表現することができる。
When collectively referred to as described above, the first interrupting
(第2遮断リレー部120)
本実施形態では、第2遮断リレー部120は、U相リレー120Uと、W相リレー120Wと、O相リレー120Oと、を有している。リレー120U、120Wおよび120Oは、メカニカルリレーである。リレー120U、120Wおよび120Oは、ノ−マリークローズのリレーである。
(Second interruption relay unit 120)
In the present embodiment, the second
U相リレー120Uは、U相開閉器121Uと、U相制御器122Uと、を含んでいる。W相リレー120Wは、W相開閉器121Wと、W相制御器122Wと、を含んでいる。O相リレー120Oは、O相開閉器121Oと、O相制御器122Oと、を含んでいる。
U相開閉器121Uは、U相の電路401Uにおいて、系統400と電力変換装置200を切り離し可能に接続する。W相開閉器121Wは、W相の電路401Wにおいて、系統400と電力変換装置200を切り離し可能に接続する。O相開閉器121Oは、O相の電路401Oにおいて、系統400と電力変換装置200を切り離し可能に接続する。
The
U相制御器122Uは、第3接続点193と第4接続点194との間に接続されている。W相制御器122Wは、第3接続点193と第4接続点194との間に接続されている。O相制御器122Oは、第3接続点193と第4接続点194との間に接続されている。制御器122U,122Wおよび122Oは、第3接続点193と第4接続点194の間で並列接続されている。
The
U相制御器122Uは、U相開閉器121Uを駆動する。W相制御器122Wは、W相開閉器121Wを駆動する。O相制御器122Oは、O相開閉器121Oを駆動する。
以下では、U相開閉器121Uと、W相開閉器121Wと、O相開閉器121Oとを、まとめて第2開閉部121と総称することがある。U相制御器122Uと、W相制御器122Wと、O相制御器122Oとを、まとめて第2制御部122と総称することがある。
Hereinafter, the
上記のように総称する場合、第2遮断リレー部120は第2開閉部121および第2制御部122を有すると表現することができる。第2開閉部121は系統400と電力変換装置200を切り離し可能に接続すると表現することができる。第2制御部122は第3接続点193と第4接続点194との間に接続されていると表現することができる。第2制御部122は第2開閉部121を駆動すると表現することができる。
When generically referred to as described above, the second
(絶縁電源130)
絶縁電源130は、1次側部分131と、2次側部分132と、を含んでいる。1次側部分131は、いわゆる充電部である。2次側部分132は、いわゆる非充電部である。1次側部分131および2次側部分132は、互いに絶縁されている。
(Insulated power supply 130)
The
1次側部分131は、交流電路401に接続されている。具体的に、1次側部分131は、U相の電路401UおよびW相の電路401Wに接続されている。1次側部分131には、系統400により交流電圧が印加される。具体的に、1次側部分131には、系統400のU相とW相の間の交流電圧Vac1が印加される。交流電圧Vac1は、上述の第3交流電圧である。
The
2次側部分132は、電力変換装置200の基準電位で動作する。なお、基準電位は接地電位でなくてもよい。
The
本実施形態では、絶縁電源130は、絶縁トランス133および整流回路135を含んでいる。絶縁トランス133は、1次側巻線133aおよび2次側巻線133bを含んでいる。1次側巻線133aには、交流電圧Vac1が印加される。絶縁トランス133は、交流電圧Vac1を交流電圧Vac2に降圧する。2次側巻線133bに、交流電圧Vac2が出力される。整流回路135は、交流電圧Vac2を、直流電圧Vdc1に変換する。
In the present embodiment, the
本実施形態では、整流回路135は、ダイオード137およびコンデンサ138を含んでいる。ダイオード137は、アノード137aおよびカソード137cを有している。2次側巻線133b、アノード137a、カソード137cおよびコンデンサ138は、この順に並んでいる。ダイオード137は、交流電圧Vac2を整流する。コンデンサ138は、ダイオード137からの出力電圧を平滑化する。これにより、コンデンサ138の一端138mと他端138nの間に直流電圧Vdc1が現れる。要するに、ダイオード137およびコンデンサ138は、半波整流により直流電圧Vdc1を生成する。
In the present embodiment, the
(零相変流器140)
本実施形態では、零相変流器140は、交流電路401のうち、第1遮断リレー部110と電力変換装置200の間の位置、具体的には第1遮断リレー部110と第2遮断リレー部120の間の位置に設けられている。より具体的には、この位置において、零相変流器140の環状のコアに、U相、W相およびO相の3つの電路401U、401Wおよび401Oが貫挿されている。
(Zero phase current transformer 140)
In the present embodiment, the zero-phase
(漏電検知回路150)
漏電検知回路150は、電力変換装置200の漏電を検知する。漏電検知回路150は、2次側部分132に接続されている。漏電検知回路150には、2次側部分132から電力および直流電圧Vdc1が供給される。漏電検知回路150は、電力変換装置200の基準電位で動作する。本実施形態では、漏電検知回路150は、零相変流器140と協働して電力変換装置200の漏電を検知する。具体的には、漏電検知回路150は、零相変流器140の検出値を用いて、電力変換装置200の漏電を検知する。
(Leakage detection circuit 150)
The
(第1スイッチング素子161)
本実施形態では、第1スイッチング素子161は、漏電検知回路150および第2接続点192に接続されている。具体的には、第1スイッチング素子161の制御端子161cが、漏電検知回路150に接続されている。第1スイッチング素子161の高圧側端子161aが、第2接続点192に接続されている。
(First switching element 161)
In the present embodiment, the
第1スイッチング素子161は、漏電検知回路150によりオンオフ制御される。第1スイッチング素子161は、電力変換装置200の漏電検知時に第1制御部112と協働して第1開閉部111をオフする。先に説明したとおり、この漏電検知は、漏電検知回路150において零相変流器140の検出値を用いて行うことができる。
The
具体的には、第1スイッチング素子161は、電力変換装置200の漏電検知時に、U相制御器112Uと協働してU相開閉器111Uをオフし、W相制御器112Wと協働してW相開閉器111Wをオフし、O相制御器112Oと協働してO相開閉器111Oをオフする。
Specifically, the
第1スイッチング素子161としては、公知の素子を利用できる。本実施形態では、第1スイッチング素子161は、MOSFET(Metal−Oxide−Semiconductor−Field−Efect−Transistor)であり、具体的にはNチャンネル型MOSFETである。高圧側端子161aは、ドレイン端子である。低圧側端子161bは、ソース端子である。制御端子161cは、ゲート端子である。第1スイッチング素子161の他の例は、バイポーラトランジスタである。
A known element can be used as the
(第2スイッチング素子162)
本実施形態では、第2スイッチング素子162は、電力変換装置200および第2接続点192に接続されている。具体的には、第2スイッチング素子162の制御端子162cが、電力変換装置200に接続されている。第2スイッチング素子162の高圧側端子162aが、第2接続点192に接続されている。
(Second switching element 162)
In the present embodiment, the
第2スイッチング素子162は、電力変換装置200によりオンオフ制御される。第2スイッチング素子162は、電力変換装置200を系統400から解列する場合に第1制御部112と協働して第1開閉部111をオフする。
The
具体的には、第2スイッチング素子162は、電力変換装置200を系統400から解列する場合に、U相制御器112Uと協働してU相開閉器111Uをオフし、W相制御器112Wと協働してW相開閉器111Wをオフし、O相制御器112Oと協働してO相開閉器111Oをオフする。
Specifically, when the
本実施形態では、停電検知時に、第2スイッチング素子162は、電力変換装置200を系統400から解列する。先に説明したとおり、この停電検知は、停電検知回路220において図示しない電圧センサの検出値を用いて行うことができる。
In the present embodiment, the
第2スイッチング素子162としては、公知の素子を利用できる。本実施形態では、第2スイッチング素子162は、MOSFETであり、具体的にはNチャンネル型MOSFETである。高圧側端子162aは、ドレイン端子である。低圧側端子162bは、ソース端子である。制御端子162cは、ゲート端子である。第2スイッチング素子162の他の例は、バイポーラトランジスタである。
A known element can be used as the
(第3スイッチング素子163)
本実施形態では、第3スイッチング素子163は、電力変換装置200および第4接続点194に接続されている。具体的には、第3スイッチング素子163の制御端子163cが、電力変換装置200に接続されている。第3スイッチング素子163の高圧側端子163aが、第4接続点194に接続されている。
(Third switching element 163)
In the present embodiment, the
第3スイッチング素子163は、電力変換装置200によりオンオフ制御される。第3スイッチング素子163は、電力変換装置200を系統400から解列する場合に第2制御部122と協働して第2開閉部121をオフする。
The
具体的には、第3スイッチング素子163は、電力変換装置200を系統400から解列する場合に、U相制御器122Uと協働してU相開閉器121Uをオフし、W相制御器122Wと協働してW相開閉器121Wをオフし、O相制御器122Oと協働してO相開閉器121Oをオフする。
Specifically, the
本実施形態では、停電検知時に、第3スイッチング素子163は、電力変換装置200を系統400から解列する。
In the present embodiment, the
第3スイッチング素子163としては、公知の素子を利用できる。本実施形態では、第3スイッチング素子163は、MOSFETであり、具体的にはNチャンネル型MOSFETである。高圧側端子163aは、ドレイン端子である。低圧側端子163bは、ソース端子である。制御端子163cは、ゲート端子である。第3スイッチング素子163の他の例は、バイポーラトランジスタである。
A known element can be used as the
(逆流防止ダイオード171および172)
第1逆流防止ダイオード171は、第1アノード171aおよび第1カソード171cを含んでいる。第1アノード171aは、2次側部分132に接続されている。第1カソード171cは第1接続点191に接続されている。
(
The first
第2逆流防止ダイオード172は、第2アノード172aおよび第2カソード172cを含んでいる。第2アノード172aは、電力変換装置200の制御電源250に接続されている。第2カソード172cは、第1接続点191に接続されている。
The second
[素子の接続]
本実施形態では、ダイオード137のカソード137c、コンデンサ138の一端138m、漏電検知回路150の一端150m、第1逆流防止ダイオード171の第1アノード171aは、同電位に接続されている。第1カソード171cおよび第2カソード172cは、同電位に接続されている。ただし、必要であれば、図示している素子間に、他の素子を介在させてもよい。
[Element connection]
In the present embodiment, the
本実施形態では、コンデンサ138の他端138n、漏電検知回路150の他端150n、第1スイッチング素子161の低圧側端子161b、第2スイッチング素子162の低圧側端子162bおよび第3スイッチング素子163の低圧側端子163bは、電力変換装置200の基準電位に接続されている。
In the present embodiment, the
[電流遮断回路100の動作]
以下、図2〜4を参照しながら電流遮断回路100の動作を説明する。図3および4の一部では、図2において細線で描かれていた部分が太線化されている。太線化された部分は、電流が流れている部分である。
[Operation of current interrupt circuit 100]
Hereinafter, the operation of the current interrupt
(停電も漏電も発生していない場合)
図2は、系統400が停電しておらず、電力変換装置200において漏電が発生していない場合における電力変換ユニット300を示している。
(When there is no power failure or leakage)
FIG. 2 shows the
この場合、制御端子161cには第1スイッチング素子161をオンにする信号(オン信号)は供給されない。制御端子162cには第2スイッチング素子162をオンにする信号(オン信号)は供給されない。また、制御端子163cには第3スイッチング素子163をオンにする信号(オン信号)は供給されない。なお、本実施形態では、オン信号は、制御端子と低圧側端子の間の端子間電圧を閾値よりも大きくする電圧波である。
In this case, a signal (ON signal) for turning on the
オン信号が供給されないため、スイッチング素子161,162および163は、オフである。したがって、制御部112および122には、電流が流れない。具体的には、制御器112U,112W,112O,122U,122Wおよび122Oには、電流は流れない。
Since the on signal is not supplied, the switching
制御部112および122に電流が流れないため、開閉部111および121は、オンである。具体的には、開閉器111U,111W,111O,121U,121Wおよび121Oは、オンである。このため、系統400および電力変換装置200の電気的な接続は維持されている。
Since no current flows through the
(停電発生時)
図3は、系統400が停電しており、電力変換装置200において漏電が発生していない場合における電力変換ユニット300を示している。
(When power failure occurs)
FIG. 3 shows the
この場合には、電力変換装置200から制御端子162cに第2スイッチング素子162をオンするための信号(オン信号)が供給される。また、電力変換装置200から制御端子163cに第3スイッチング素子163をオンするための信号(オン信号)が供給される。
In this case, a signal (ON signal) for turning on the
オン信号が供給されるため、スイッチング素子162および163は、オンである。したがって、制御部112および122に、電流が流れる。具体的には、制御器112U,112W,112O,122U,122Wおよび122Oに、電流が流れる。電流は、制御電源250、第3接続点193、第2アノード172a、第2カソード172c、第1接続点191、第1制御部112、第2接続点192、高圧側端子162aおよび低圧側端子162bの順に流れる。また、電流は、制御電源250、第3接続点193、第2制御部122、第4接続点194、高圧側端子163aおよび低圧側端子163bの順に流れる。
Since the on signal is supplied, the switching
制御部112および122に電流が流れるため、開閉部111および121は、オフとなる。具体的には、開閉器111U,111W,111O,121U,121Wおよび121Oは、オフとなる。このため、系統400および電力変換装置200の電気的な接続は遮断される。
Since current flows through the
(漏電発生時)
図4は、系統400が停電しておらず、電力変換装置200において漏電が発生している場合における電力変換ユニット300を示している。
(When electric leakage occurs)
FIG. 4 shows the
この場合、制御端子161cには第1スイッチング素子161をオンにする信号(オン信号)が供給される。
In this case, a signal (ON signal) for turning on the
オン信号が供給されるため、第1スイッチング素子161は、オンである。したがって、第1制御部112に電流が流れる。具体的には、制御器112U,112Wおよび112Oに、電流が流れる。電流は、系統400、絶縁電源130、第1アノード171a、第1カソード171c、第1接続点191、第1制御部112、第2接続点192、高圧側端子161aおよび低圧側端子161bの順に流れる。
Since the on signal is supplied, the
第1制御部112に電流が流れるため、第1開閉部111は、オフとなる。具体的には、開閉器111U,111Wおよび111Oは、オフとなる。このため、系統400および電力変換装置200の電気的な接続は遮断される。
Since a current flows through the
[電流遮断回路500に対する電流遮断回路100の利点]
図5に、比較形態に係る電流遮断回路500を示す。以下、電流遮断回路500に対する電流遮断回路100の利点を説明する。
[Advantages of the current interrupt
FIG. 5 shows a current interrupt
電流遮断回路100と同様、電流遮断回路500では、系統400が停電したときに、第1遮断リレー部110が電路401を遮断する。しかし、電流遮断回路100とは異なり、電流遮断回路500では、電力変換装置200で漏電が発生したときに、第1遮断リレー部110ではなく遮断リレー部510が電路401を遮断する。電流遮断回路500では、電流遮断回路100に比べ、遮断リレー部510の分だけ遮断リレー部の数が多い。逆にいうと、電流遮断回路100は、電流遮断回路500に比べ、遮断リレー部の数が少ない。このことは、電流遮断回路100が、電流遮断回路500に比べ、コストの観点から有利であることを意味する。
Similar to the current interrupt
電流遮断回路500では、系統400のU相およびW相の間の交流電圧Vac1を利用して、漏電検知回路150および遮断リレー部510の駆動に必要な電力を得ている。このようにすれば、系統400の各相間の負荷を平衡にし易い。ただし、電流遮断回路500では、素子群530により、交流電圧Vac1から、漏電検知回路150および遮断リレー部510に供給するべき直流電圧を生成している。交流電圧Vac1が大きいが故に、素子群530の耐圧および耐電力を考慮する必要がある。図5の例では、素子群530のうち、ダイオード535、サイリスタ536およびコンデンサ537は、高耐圧の素子である。また、抵抗531および532は、高耐電力の素子である。高耐圧の素子および高耐電力の素子の存在は、電流遮断回路500のコストを高くする。これに対し、電流遮断回路100では、漏電検知回路150および第1遮断リレー部110を駆動させるのに必要な電流は小さいため、絶縁トランス133として安価なトランスを用いることができる。また、整流回路135も安価で実現できる。このような理由で、本実施形態に係る技術によれば、交流電圧Vac1を利用することによって系統400の各相間の負荷を平衡にしつつ、安価に電流遮断回路100を実現することができる。
In the current interrupt
また、電流遮断回路500では、抵抗531および532ならびにツェナーダイオード533,534U,534Wおよび534Oにおいて電力損失が発生する。これに対し、電流遮断回路100には、これらの素子に対応する素子がない。このため、電流遮断回路100は、電流遮断回路500に比べて、電力損失抑制の観点から有利である。
In the current interrupt
なお、電力変換ユニット300は、系統400の停電時ではなく、他の異常発生時に電力変換装置200を系統400から解列するように構成されていてもよい。電力変換ユニット300は、例えば、系統400において短絡、断線などの事故が発生した場合に、電力変換装置200を系統400から解列するように構成されていてもよい。このような事故は、例えば、交流電路401に電流センサを設けて過電流を検出することにより、検知可能である。
Note that the
100 電流遮断回路
110,120 遮断リレー部
110U,110W,110O,120U,120W,120O リレー
111,121 開閉部
111U,111W,111O,121U,121W,121O 開閉器
112,122 制御部
112U,112W,112O,122U,122W,122O 制御器
130 絶縁電源
131 1次側部分
132 2次側部分
133 絶縁トランス
133a,133b 巻線
135 整流回路
137,171,172 ダイオード
137a,171a,172a アノード
137c,171c,172c カソード
138 コンデンサ
138m,150m 一端
138n,150n 他端
140 センサ
150 漏電検知回路
161,162,163 スイッチング素子
161a,162a,163a 高圧側端子
161b,162b,163b 低圧側端子
161c,162c,163c 制御端子
191,192,193,194 接続点
200 電力変換装置
210 スイッチング回路
220 停電検知回路
250 制御電源
300 電力変換ユニット
400 系統
401 電路
500 電流遮断回路
510 遮断リレー部
530 素子群
531,532 抵抗
533,534U,534W,534O ツェナーダイオード
535 ダイオード
536 サイリスタ
537 コンデンサ
100 Current interrupt
Claims (5)
前記系統と前記電力変換装置を切り離し可能に接続する第1開閉部と、第1接続点と第2接続点との間に接続され前記第1開閉部を駆動する第1制御部と、を含む第1遮断リレー部と、
前記系統により交流電圧が印加される1次側部分と、前記電力変換装置の基準電位で動作する2次側部分と、を含む絶縁電源と、
前記2次側部分から電力が供給され、前記基準電位で動作し、前記電力変換装置の漏電を検知する漏電検知回路と、
前記第2接続点に接続され、前記漏電検知回路によりオンオフ制御され、前記電力変換装置の漏電検知時に前記第1制御部と協働して前記第1開閉部をオフする第1スイッチング素子と、
前記第2接続点に接続され、前記電力変換装置によりオンオフ制御され、前記電力変換装置を系統から解列する場合に前記第1制御部と協働して前記第1開閉部をオフする第2スイッチング素子と、
第1アノードおよび第1カソードを含み、前記第1アノードは前記2次側部分に接続され、前記第1カソードは前記第1接続点に接続されている第1逆流防止ダイオードと、
第2アノードおよび第2カソードを含み、前記第2アノードは前記電力変換装置の制御電源に接続され、前記第2カソードは前記第1接続点に接続されている第2逆流防止ダイオードと、を備えた、電流遮断回路。 A current interruption circuit of a power conversion device linked to a grid,
A first opening / closing unit that detachably connects the system and the power converter, and a first control unit that is connected between a first connection point and a second connection point and drives the first opening / closing unit. A first interrupting relay unit;
An insulated power supply including a primary side portion to which an AC voltage is applied by the system, and a secondary side portion that operates at a reference potential of the power converter;
An electric leakage detection circuit that is supplied with electric power from the secondary side portion, operates at the reference potential, and detects electric leakage of the power conversion device;
A first switching element that is connected to the second connection point, is on / off controlled by the leakage detection circuit, and turns off the first opening / closing unit in cooperation with the first control unit when leakage detection of the power converter is performed;
Second connected to the second connection point, controlled to be turned on / off by the power converter, and turned off the first opening / closing part in cooperation with the first controller when the power converter is disconnected from the grid. A switching element;
A first backflow prevention diode including a first anode and a first cathode, wherein the first anode is connected to the secondary portion, and the first cathode is connected to the first connection point;
A second backflow prevention diode including a second anode and a second cathode, wherein the second anode is connected to a control power source of the power converter, and the second cathode is connected to the first connection point. Current interrupt circuit.
前記1次側部分には、前記系統のU相とW相の間の交流電圧が印加される、請求項1に記載の電流遮断回路。 The system is a single-phase three-wire system,
The current interrupt circuit according to claim 1, wherein an alternating voltage between a U phase and a W phase of the system is applied to the primary side portion.
前記漏電検知回路は、前記零相変流器と協働して前記電力変換装置の漏電を検知する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電流遮断回路。 Equipped with a zero-phase current transformer,
The current leakage detection circuit according to any one of claims 1 to 3, wherein the leakage detection circuit detects a leakage of the power converter in cooperation with the zero-phase current transformer.
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