JP3884386B2 - 系統連系インバータ装置 - Google Patents
系統連系インバータ装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3884386B2 JP3884386B2 JP2003001257A JP2003001257A JP3884386B2 JP 3884386 B2 JP3884386 B2 JP 3884386B2 JP 2003001257 A JP2003001257 A JP 2003001257A JP 2003001257 A JP2003001257 A JP 2003001257A JP 3884386 B2 JP3884386 B2 JP 3884386B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ground fault
- power supply
- negative electrode
- negative
- power source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/10—Photovoltaic [PV]
Landscapes
- Protection Of Static Devices (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池、蓄電池、発電機等の直流電源の直流出力を交流に変換して商用電力系統に供給する系統連系インバータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、住宅用太陽光発電システムは、太陽電池の直流出力を交流に変換して商用電力系統に供給する系統連系インバータ装置を備えており、太陽電池の直流出力を商用周波数の交流電力に変換し、この交流電力を家庭内の各電化製品に供給したり、家庭内で消費し切れなかった余剰の交流電力を電力会社の電力線に供給し売っている。
【０００３】
従来の系統連系インバータ装置は、例えば図７に示す様なものである。この装置では、太陽電池１０１の直流電圧出力を昇圧コンバータ１０２により昇圧し、この昇圧した直流電圧をインバータ１０３により交流電圧に変換して、この交流電圧のノイズ成分を低域通過フィルター１０４により除去してから、この交流電圧を連系リレー１０５及び漏電ブレーカー１０６を介して商用電力系統１０７に供給している。
【０００４】
昇圧コンバータ１０２は、リアクトルＬa、ダイオードＤa、コンデンサＣa、及びスイッチング素子Ｓaを備える昇圧チョッパーであり、スイッチング素子Ｓaをオンオフして、太陽電池１０１の直流電圧を３５０Ｖ程度の一定電圧に昇圧する。インバータ１０３は、各スイッチング素子Ｓb，Ｓeと各スイッチング素子Ｓc，Ｓdを備えるＰＷＭ（パルス幅変調）インバータであり、各スイッチング素子をオンオフして、直流電圧から商用周波数の交流電圧を形成する。ＰＷＭ周波数は、一般に、２０ｋＨｚ程度に設定される。商用電力系統１０７は、単相３線式系統の柱上変圧器１０７ａを含んでおり、柱上変圧器１０７ａの中点１０８を接地している。制御回路１０９は、昇圧コンバータ１０２、インバータ１０３、及び連系リレー１０５等を制御している。
【０００５】
また、この系統連系インバータ装置には、太陽電池１０１からの電力供給ラインが地絡したときに該地絡を判定して、該装置を保護する保護回路を設けている。この保護回路は、太陽電池１０１と昇圧コンバータ１０２間の電力供給ラインの電流を検出する地絡検出用コア２０１、地絡検出用コア２０１の検出出力に基づいて地絡発生の有無を判定する判定回路２０２、連系リレー１０５、及び制御回路１０９等を含む。判定回路２０２により地絡が発生したと判定されると、これに応答して制御回路１０９は、インバータ１０３を停止させたり、連系リレー１０５を開放する。これにより、この系統連系インバータ装置が保護される。
【０００６】
図８は、従来の他の系統連系インバータ装置を示している。この装置では、地絡検出用コア２０１を連系リレー１０５と漏電ブレーカー１０６間の電力供給ラインの周囲に設けて、該電力供給ラインの電流を検出し、地絡検出用コア２０１の検出出力を判定回路２０２に供給している。制御回路１０９は、判定回路２０２の判定結果に応じて、インバータ１０３を停止させたり、連系リレー１０５を開放する。
【０００７】
また、特許文献１には、インバータの入力側で、太陽電池の正極と負極に流れるそれぞれの直流電流の差を検出し、この差に基づいて太陽電池の地絡を判定するという技術が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−２８５０１５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７に示す従来の装置において、複数の太陽電池１０１及び複数の昇圧コンバータ１０２を並列に設ける場合は、各太陽電池１０１と各昇圧コンバータ１０２間に複数の地絡検出用コア２０１を設ける必要があり、高価な部品の使用個数が増加して、コストが増大した。
【００１０】
また、図８に示す従来の装置において、該装置内の電力供給ラインにトランスを介在させて、直流的な絶縁を施す場合は、該トランスの２次側、つまり地絡検出用コア２０１の部位に太陽電池１０１の地絡による零相電流が流れなくなるため、直流の地絡電流を検出することができなかった。
【００１１】
更に、図７及び図８の装置のいずれにおいても、太陽電池の正極及び負極のいずれが地絡しているかを特定することができなかった。
【００１２】
特許文献１の装置においても、複数の太陽電池を並列に設ける場合は、高価な部品の使用個数が増加して、コストが増大し、また太陽電池の正極及び負極のいずれが地絡しているかを特定するまでには至っていない。
【００１３】
そこで、本発明は、安価な部品を使用して、直流電源の正極及び負極のいずれが地絡しているかを特定することができ、装置内の電力供給ラインにトランスを介在させても、直流の地絡電流を検出することが可能な系統連系インバータ装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、直流電源の直流出力を電圧変換する電圧変換手段、電圧変換手段の直流出力を交流に変換する直流交流変換手段、及び直流交流変換手段の交流出力側と商用電力系統間に挿入された交流出力側スイッチ手段を備える系統連系インバータ装置において、直流電源の負極側ラインとアース間に挿入された負極側スイッチ手段と、交流出力側スイッチ手段をオフにして、直流交流変換手段の交流出力側と商用電力系統間を切り離した状態で、負極側スイッチ手段を切り換えたときの直流電源の電流変化もしくは電圧変化に基づいて、直流電源の地絡を判定する地絡判定手段とを備えている。
【００１５】
この様な構成の本発明によれば、負極側スイッチ手段を直流電源の負極側ラインとアース間に挿入しているので、負極側スイッチ手段を切り換えれば、直流電源の負極がアースに接続されたり切り離される。そして、直流電源の負極がアースに接続されたり切り離されたときには、直流電源が地絡しているか否かにより直流電源の電流変化もしくは電圧変化が異なる。このため、負極側スイッチ手段を切り換えたときの直流電源の電流変化もしくは電圧変化に基づいて、直流電源の地絡を判定することができる。また、該装置内の電力供給ラインにトランスを介在させても、直流電源が地絡しているか否かにより直流電源の電流変化もしくは電圧変化が異なるので、直流電源の地絡電流を検出することができる。
【００１６】
また、本発明においては、地絡判定手段は、負極側スイッチ手段をオンにして、直流電源の負極側ラインをアースに接続したときの直流電源の電流変化もしくは電圧変化に基づいて、直流電源の正極の地絡を判定している。
【００１７】
この様に負極側スイッチ手段を切り換えて、直流電源の負極をアースに接続したり切り離せば、直流電源の正極が地絡しているか否かにより直流電源の電流変化もしくは電圧変化が異なるので、直流電源の正極の地絡を判定することができる。
【００１８】
次に、本発明は、複数の直流電源の直流出力を電圧変換するそれぞれの電圧変換手段、各電圧変換手段の直流出力を交流に変換する直流交流変換手段、及び直流交流変換手段の交流出力側と商用電力系統間に挿入された交流出力側スイッチ手段を備える系統連系インバータ装置において、各直流電源の負極側ラインとアース間に挿入されたそれぞれの負極側スイッチ手段と、各直流電力源の負極側ラインを共通接続する共通接続線と、交流出力側スイッチ手段をオフにして、直流交流変換手段の交流出力側と商用電力系統間を切り離した状態で、各負極側スイッチ手段を選択的に切り換えたときの各直流電源の負極側ラインの電流変化もしくは電圧変化に基づいて、各直流電源の地絡を判定する地絡判定手段とを備えている。
【００１９】
この様な構成の本発明によれば、複数の直流電源、複数の電圧変換手段、及び直流交流変換手段を備えることを前提とし、複数の負極側スイッチ手段を各直流電源の負極側ラインとアース間に挿入し、各直流電力源の負極側ラインを共通接続線により共通接続している。ここでも、各負極側スイッチ手段を切り換えれば、各直流電源の負極がアースに接続されたり切り離され、このときには各直流電源が地絡しているか否かにより各直流電源の負極側ラインの電流変化もしくは電圧変化が異なる。このため、各負極側スイッチ手段を切り換えたときの各直流電源の負極側ラインの電流変化もしくは電圧変化に基づいて、各直流電源の地絡を判定することができる。また、該装置内の電力供給ラインにトランスを介在させても、各直流電源が地絡しているか否かにより直流電源の負極側ラインの電流変化もしくは電圧変化が異なるので、各直流電源の地絡電流を検出することができる。更に、各直流電源の負極側ラインに接続される各負極側スイッチ手段として、安価な部品を適用することができるので、コストの増大を抑えることができる。
【００２０】
また、本発明においては、地絡判定手段は、各直流電源のいずれかを選択して、該選択した直流電源に対応する電圧変換手段を起動した上で、各負極側スイッチ手段を選択的に切り換えたときの各直流電源の負極側ラインの電流変化もしくは電圧変化に基づいて、各直流電源の負極の地絡を判定している。
【００２１】
この様に各直流電源のいずれかに対応する電圧変換手段を起動した上で、各負極側スイッチ手段を選択的に切り換えて、各直流電源の負極をアースに選択的に接続したり切り離せば、任意の直流電源の負極が地絡しているか否かにより他の直流電源の負極側ラインの電流変化もしくは電圧変化が異なるので、該任意の直流電源の負極の地絡を判定することができる。
【００２２】
更に、本発明においては、地絡判定手段は、各直流電源のいずれかを選択して、該選択した直流電源に対応する電圧変換手段を起動すると共に、該選択した直流電源に対応する負極側スイッチをオフにし、選択しなかった他の直流電源に対応する負極側スイッチをオンにしたときの該選択しなかった他の直流電源の負極側ラインの電流変化もしくは電圧変化に基づいて、該選択した直流電源の負極の地絡を判定している。また、各直流電源を順次選択することにより、該各直流電源の負極の地絡を順次判定している。
【００２３】
この様な手順に従って、選択した直流電源の負極の地絡を判定することができ、延いては各直流電源の負極の地絡を順次速やかに判定することができる。
【００２４】
また、本発明においては、地絡判定手段は、各直流電源のいずれかを選択して、該選択した直流電源に対応する電圧変換手段を起動すると共に、該選択した直流電源に対応する負極側スイッチをオンにし、選択しなかった他の直流電源に対応する負極側スイッチをオフにしたときの該選択しなかった他の直流電源の負極側ラインの電流変化もしくは電圧変化に基づいて、該選択しなかった直流電源の負極の地絡を判定している。更に、各直流電源を順次選択することにより、該各直流電源の負極の地絡を順次判定している。
【００２５】
この様な手順に従って、選択しなかった直流電源の負極の地絡を判定することができ、延いては各直流電源の負極の地絡を順次速やかに判定することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明の系統連系インバータ装置の一実施形態を示すブロック図である。本実施形態の系統連系インバータ装置１１は、第１、第２、及び第３太陽電池１２ａ，１２ｂ，１２ｃの直流出力を入力し、この直流出力を交流に変換して、交流出力を商用電力系統１３に供給するものである。
【００２８】
この系統連系インバータ装置１１では、第１乃至第３太陽電池１２ａ〜１２ｃの直流電圧出力を第１乃至第３コンバータ１４ａ〜１４ｃによりそれぞれ昇圧し、第１乃至第３コンバータ１４ａ〜１４ｃの直流電圧出力をインバータ１５により交流電圧に変換して、この交流電圧のノイズ成分を低域通過フィルター１６により除去してから、この交流電圧を連系リレー１７及び漏電ブレーカー１８を介して商用電力系統１３に供給している。
【００２９】
第１乃至第３コンバータ１４ａ〜１４ｃは、スイッチング素子、高周波トランス、及び整流ダイオード等からなるＤＣ−ＤＣコンバータであり、スイッチング素子を第１乃至第３コンバータ制御部１９ａ〜１９ｃからのＰＦＭ（パルス周波数変調）制御信号によりオンオフされ、第１乃至第３太陽電池１２ａ〜１２ｃからの１５０Ｖ〜２５０Ｖ程度の直流電圧を３５０Ｖ程度まで昇圧して出力する。ＰＦＭ制御信号の周波数は、１５ｋＨｚ〜７０ｋＨｚ程度である。
【００３０】
インバータ１５は、４つのスイッチング素子等からなるＰＷＭ（パルス幅変調）インバータであり、各スイッチング素子をインバータ制御部２５からのＰＷＭ制御信号によりオンオフされ、第１乃至第３コンバータ１４ａ〜１４ｃの直流電圧出力を商用周波数の交流電圧に変換する。また、インバータ１５は、第１乃至第３コンバータ１４ａ〜１４ｃの直流電圧出力が３５０Ｖ程度に上昇するまでは起動されず、この直流電圧出力が３５０Ｖ程度に上昇してから起動される。各スイッチング素子は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。ＰＷＭ制御信号の周波数は、１９ｋＨｚ程度である。
【００３１】
低域通過フィルター１６は、インバータ１５からの交流電圧のノイズ成分を除去して、この交流電圧の波形を正弦波に成形する。電源２０は、系統連系インバータ装置１１の各部に電力を供給する。
【００３２】
また、商用電力系統１３は、単相３線式系統の柱上変圧器１３ａを含んでおり、柱上変圧器１３ａの中点を接地している。
【００３３】
一方、第１乃至第３太陽電池１２ａ〜１２ｃの第１乃至第３負極側ライン２１ａ〜２１ｃには、第１乃至第３電流検出器（直流抵抗）２２ａ〜２２ｃを挿入している。また、第１乃至第３電流検出器２２ａ〜２２ｃよりも第１乃至第３太陽電池１２ａ〜１２ｃ側で、第１乃至第３負極側ライン２１ａ〜２１ｃとアース間に第１乃至第３スイッチ２３ａ〜２３ｃを挿入している。更に、第１乃至第３負極側ライン２１ａ〜２１ｃを共通接続線２４により共通接続している。
【００３４】
第１乃至第３コンバータ制御部１９ａ〜１９ｃは、第１乃至第３スイッチ２３ａ〜２３ｃを選択的に切り換えつつ、第１乃至第３太陽電池１２ａ〜１２ｃの直流電圧出力を検出したり、第１乃至第３負極側ライン２１ａ〜２１ｃに流れる電流を第１乃至第３電流検出器２２ａ〜２２ｃを通じて検出し、その結果として第１乃至第３太陽電池１２ａ〜１２ｃの地絡を判定する。
【００３５】
さて、この様な構成の系統連系インバータ装置１１において、初期状態のときには、インバータ１５が停止され、連系リレー１７が開成されて、系統連系インバータ装置１１から商用電力系統１３への電力供給が停止される。そして、系統連系インバータ装置１１の作動開始時には、第１乃至第３コンバータ１４ａ〜１４ｃが順次起動され、第１乃至第３コンバータ１４ａ〜１４ｃの直流電圧出力が３５０Ｖ程度に上昇すると、インバータ１５の作動が開始され、連系リレー１７が閉成されて、系統連系インバータ装置１１から商用電力系統１３への電力供給が開始される。
【００３６】
また、第１乃至第３コンバータ１４ａ〜１４ｃが順次起動され、第１乃至第３コンバータ１４ａ〜１４ｃの直流電圧出力が３５０Ｖ程度に上昇するまでの間に、第１乃至第３コンバータ制御部１９ａ〜１９ｃによる第１乃至第３太陽電池１２ａ〜１２ｃの地絡の判定が行われる。
【００３７】
次に、第１乃至第３太陽電池１２ａ〜１２ｃの地絡の判定手順を図２（ａ）のタイミングチャート、及び図３乃至図６のブロック図を参照して説明する。
【００３８】
まず、図２（ａ）の時点Ｔ0で第１コンバータ１４ａが起動されると、この起動直後の時点Ｔ0〜Ｔ1の間、第１乃至第３コンバータ制御部１９ａ〜１９ｃの制御により第１スイッチ２３ａを閉成すると共に、第２及び第３スイッチ２３ｂ，２３ｃを開成する。仮に、図３に示す様に第１太陽電池１２ａの正極が地絡していたならば、第１スイッチ２３ａの閉成により第１太陽電池１２ａの正極及び負極が短絡し、第１太陽電池１２ａの直流電圧Ｖinが低下する。また、第１太陽電池１２ａの正極が地絡していなければ、第１スイッチ２３ａの閉成により第１太陽電池１２ａの直流電圧Ｖinが低下することはない。そこで、第１コンバータ制御部１９ａは、第１太陽電池１２ａの直流電圧Ｖinを監視し、第１スイッチ２３ａの閉成に伴い、第１太陽電池１２ａの直流電圧Ｖinが低下すると、第１太陽電池１２ａの正極が地絡しているものとみなして、この旨をブザー音やＬＥＤの点灯により報知する。
【００３９】
また、第２コンバータ１４ｂの起動直後（図２（ａ）に示さず）には、第１乃至第３コンバータ制御部１９ａ〜１９ｃの制御により第２スイッチ２３ｂを閉成すると共に、第１及び第３スイッチ２３ａ，２３ｃを開成する。そして、第２コンバータ制御部１９ｂは、第２スイッチ２３ｂの閉成に伴い、第２太陽電池１２ｂの直流電圧Ｖinが低下すると、第２太陽電池１２ｂの正極が地絡しているものとみなして、この旨をブザー音やＬＥＤの点灯により報知する。
【００４０】
同様に、第３コンバータ１４ｃの起動直後（図２（ａ）に示さず）には、第１乃至第３コンバータ制御部１９ａ〜１９ｃの制御により第３スイッチ２３ｃを閉成すると共に、第１及び第２スイッチ２３ａ，２３ｂを開成する。そして、第３コンバータ制御部１９ｃは、第３スイッチ２３ｃの閉成に伴い、第３太陽電池１２ｃの直流電圧Ｖinが低下すると、第３太陽電池１２ｃの正極が地絡しているものとみなして、この旨をブザー音やＬＥＤの点灯により報知する。
【００４１】
次に、図２（ａ）の時点Ｔ1〜Ｔ2の間、第１乃至第３コンバータ制御部１９ａ〜１９ｃの制御により第２スイッチ２３ｂを閉成すると共に、第１及び第３スイッチ２３ａ，２３ｃを開成する。仮に、図４に示す様に第１太陽電池１２ａの負極が地絡していたならば、第２スイッチ２３ｂの閉成に伴い、第１太陽電池１２ａの第１負極側ライン２１ａ→共通接続線２４→第２負極側ライン２１ｂ→第２スイッチ２３ｂ→アースという経路で地絡電流が流れる。また、第１太陽電池１２ａの負極が地絡していなければ、第２スイッチ２３を閉成しても、第１太陽電池１２ａの第１負極側ライン２１ａから共通接続線２４を通じて第２負極側ライン２１ｂへと電流が流れることはない。そこで、第２コンバータ制御部１９ｂは、第２負極側ライン２１ｂに流れる電流を第２電流検出器２２ｂを通じて監視し、第２スイッチ２３ｂの閉成に伴い、第２負極側ライン２１ｂに流れる電流を検出すると、第１太陽電池１２ａの負極が地絡しているものとみなして、この旨をブザー音やＬＥＤの点灯により報知する。
【００４２】
尚、ここでは、第２スイッチ２３ｂを閉成しているが、この代わりに第３スイッチ２３ｃを閉成して、第３負極側ライン２１ｃに流れる電流を第３電流検出器２２ｃを通じて検出したり、第２及び第３スイッチ２３ｂ，２３ｃを閉成して、第２及び第３負極側ライン２１ｂ，２１ｃに流れる電流を検出して、第１太陽電池１２ａの負極の地絡を判定しても構わない。
【００４３】
次に、図２（ａ）の時点Ｔ2〜Ｔ3の間、第１乃至第３コンバータ制御部１９ａ〜１９ｃの制御により第１スイッチ２３ａを閉成すると共に、第２及び第３スイッチ２３ｂ，２３ｃを開成する。仮に、図５に示す様に第２太陽電池１２ｂの負極が地絡していたならば、第１スイッチ２３ａの閉成に伴い、第１太陽電池１２ａの第１負極側ライン２１ａ→共通接続線２４→第２負極側ライン２１ｂ→アースという経路で地絡電流が流れる。また仮に、図６に示す様に第３太陽電池１２ｃの負極が地絡していたならば、第１スイッチ２３ａの閉成に伴い、第１太陽電池１２ａの第１負極側ライン２１ａ→共通接続線２４→第３負極側ライン２１ｃ→アースという経路で電流が流れる。更に、第２及び第３太陽電池１２ｂ，１２ｃの負極のいずれも地絡していなければ、第１スイッチ２３ａを閉成しても、第２負極側ライン２１ｂもしくは第３負極側ライン２１ｃに電流が流れることはない。そこで、第２コンバータ制御部１９ｂは、第２負極側ライン２１ｂに流れる電流を第２電流検出器２２ｂを通じて監視し、第１スイッチ２３ａの閉成に伴い、第２負極側ライン２１ｂに流れる電流を検出すると、第２太陽電池１２ｂの負極が地絡しているものとみなして、この旨をブザー音やＬＥＤの点灯により報知する。同様に、第３コンバータ制御部１９ｃは、第３負極側ライン２１ｃに流れる電流を第３電流検出器２２ｃを通じて監視し、第１スイッチ２３ａの閉成に伴い、第３負極側ライン２１ｃに流れる電流を検出すると、第３太陽電池１２ｃの負極が地絡しているものとみなして、この旨をブザー音やＬＥＤの点灯により報知する。
【００４４】
こうして第１乃至第３太陽電池１２ａ〜１２ｃの地絡の判定が終了し、第１乃至第３太陽電池１２ａ〜１２ｃのいずれも地絡していなければ、第１乃至第３コンバータ１４ａ〜１４ｃが作動され、第１乃至第３コンバータ１４ａ〜１４ｃの直流電圧出力が３５０Ｖ程度に上昇すると、インバータ１５の作動が開始され、連系リレー１７が閉成されて、系統連系インバータ装置１１から商用電力系統１３へと電力供給が開始される。
【００４５】
この様に本実施形態の系統連系インバータ装置１１では、第１乃至第３スイッチ２３ａ〜２３ｃを選択的に切り換えつつ、第１乃至第３太陽電池１２ａ〜１２ｃの地絡を判定することができる。また、第１乃至第３電流検出器（直流抵抗）２２ａ〜２２ｃ及び第１乃至第３スイッチ２３ａ〜２３ｃという様な安価な部品を用いているので、コストの増大を抑えることができる。更に、第１乃至第３太陽電池１２ａ〜１２ｃと商用電力系統１３間に、第１乃至第３コンバータ１４ａ〜１４ｃの高周波トランスが介在するものの、各高周波トランスの１次側に第１乃至第３電流検出器２２ａ〜２２ｃを設けているため、第１乃至第３太陽電池１２ａ〜１２ｃの地絡電流を検出することができ、第１乃至第３太陽電池１２ａ〜１２ｃの地絡を判定することができる。
【００４６】
ところで、図２（ａ）のタイミングチャートの代わりに、図２（ｂ）のタイミングチャートに従って第１乃至第３コンバータ１４ａ〜１４ｃ及び第１乃至第３スイッチ２３ａ〜２３ｃを制御することによっても、第１乃至第３太陽電池１２ａ〜１２ｃの地絡を判定することができる。
【００４７】
図２（ｂ）のタイミングチャートによれば、まず時点Ｔ0〜Ｔ1の間、第１コンバータ１４ａを作動させ、第１乃至第３コンバータ制御部１９ａ〜１９ｃの制御により第１スイッチ２３ａを閉成すると共に、第２及び第３スイッチ２３ｂ，２３ｃを開成する。この状態では、図３に示す様に第１太陽電池１２ａの正極の地絡を第１コンバータ制御部１９ａにより判定し、図５に示す様に第２太陽電池１２ｂの負極の地絡を第２コンバータ制御部１９ｂにより判定し、図６に示す様に第３太陽電池１２ｃの負極の地絡を第３コンバータ制御部１９ｃにより判定することができる。
【００４８】
次に、時点Ｔ1〜Ｔ2の間、第２コンバータ１４ｂを作動させ、第１乃至第３コンバータ制御部１９ａ〜１９ｃの制御により第２スイッチ２３ｂを閉成すると共に、第１及び第３スイッチ２３ａ，２３ｃを開成する。この状態では、第２太陽電池１２ｂの正極の地絡を第２コンバータ制御部１９ｂにより判定し、第１太陽電池１２ａの負極の地絡を第１コンバータ制御部１９ａにより判定し、第３太陽電池１２ｃの負極の地絡を第３コンバータ制御部１９ｃにより判定することができる。
【００４９】
更に、時点Ｔ2〜Ｔ3の間、第３コンバータ１４ｃを作動させ、第１乃至第３コンバータ制御部１９ａ〜１９ｃの制御により第３スイッチ２３ｃを閉成すると共に、第１及び第２スイッチ２３ａ，２３ｂを開成する。この状態では、第３太陽電池１２ｃの正極の地絡を第３コンバータ制御部１９ｃにより判定し、第１太陽電池１２ａの負極の地絡を第１コンバータ制御部１９ａにより判定し、第２太陽電池１２ｂの負極の地絡を第２コンバータ制御部１９ｂにより判定することができる。
【００５０】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、多様に変形することができる。例えば、コンバータやインバータの回路構成を変更しても構わない。また、太陽電池やコンバータの個数を増減しても良い。更に、コンバータやスイッチのオンオフのタイミングを多様に変更しても構わない。また、太陽電池の代わりに、他の種類の直流電源を適用しても良い。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明した様に本発明によれば、負極側スイッチ手段を直流電源の負極側ラインとアース間に挿入しているので、負極側スイッチ手段を切り換えたときの直流電源の電流変化もしくは電圧変化に基づいて、直流電源の地絡を判定することができる。
【００５２】
また、複数の直流電源、複数の電圧変換手段、及び直流交流変換手段を備えることを前提とする場合は、複数の負極側スイッチ手段を各直流電源の負極側ラインとアース間に挿入し、各直流電力源の負極側ラインを共通接続線により共通接続しているので、各負極側スイッチ手段を切り換えたときの各直流電源の負極側ラインの電流変化もしくは電圧変化に基づいて、各直流電源の地絡を判定することができる。
【００５３】
更に、各直流電源の負極側ラインに接続される各負極側スイッチ手段として、安価な部品を適用することができるので、コストの増大を抑えることができる。また、該装置内の電力供給ラインにトランスを介在させても、直流電源が地絡しているか否かにより直流電源の電流変化もしくは電圧変化が異なるので、直流電源の地絡電流を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の系統連系インバータ装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、図１の装置における第１乃至第３コンバータ及び第１乃至第３スイッチのオンオフを示すタイミングチャートである。
【図３】図１の装置における第１太陽電池の正極が地絡したときの地絡電流経路を示す図である。
【図４】図１の装置における第１太陽電池の負極が地絡したときの地絡電流経路を示す図である。
【図５】図１の装置における第２太陽電池の負極が地絡したときの地絡電流経路を示す図である。
【図６】図１の装置における第３太陽電池の負極が地絡したときの地絡電流経路を示す図である。
【図７】従来の系統連系インバータ装置を示すブロック図である。
【図８】従来の他の系統連系インバータ装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１ 系統連系インバータ装置
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ 第１、第２、及び第３太陽電池
１３ 商用電力系統
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ 第１、第２、及び第３コンバータ
１５ インバータ
１６ 低域通過フィルター
１７ 連系リレー
１８ 漏電ブレーカー
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ 第１、第２、及び第３コンバータ制御部
２０ 電源
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ 第１、第２、及び第３負極側ライン
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ 第１、第２、及び第３電流検出器
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ 第１、第２、及び第３スイッチ
２４ 共通接続線
２５ インバータ制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池、蓄電池、発電機等の直流電源の直流出力を交流に変換して商用電力系統に供給する系統連系インバータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、住宅用太陽光発電システムは、太陽電池の直流出力を交流に変換して商用電力系統に供給する系統連系インバータ装置を備えており、太陽電池の直流出力を商用周波数の交流電力に変換し、この交流電力を家庭内の各電化製品に供給したり、家庭内で消費し切れなかった余剰の交流電力を電力会社の電力線に供給し売っている。
【０００３】
従来の系統連系インバータ装置は、例えば図７に示す様なものである。この装置では、太陽電池１０１の直流電圧出力を昇圧コンバータ１０２により昇圧し、この昇圧した直流電圧をインバータ１０３により交流電圧に変換して、この交流電圧のノイズ成分を低域通過フィルター１０４により除去してから、この交流電圧を連系リレー１０５及び漏電ブレーカー１０６を介して商用電力系統１０７に供給している。
【０００４】
昇圧コンバータ１０２は、リアクトルＬa、ダイオードＤa、コンデンサＣa、及びスイッチング素子Ｓaを備える昇圧チョッパーであり、スイッチング素子Ｓaをオンオフして、太陽電池１０１の直流電圧を３５０Ｖ程度の一定電圧に昇圧する。インバータ１０３は、各スイッチング素子Ｓb，Ｓeと各スイッチング素子Ｓc，Ｓdを備えるＰＷＭ（パルス幅変調）インバータであり、各スイッチング素子をオンオフして、直流電圧から商用周波数の交流電圧を形成する。ＰＷＭ周波数は、一般に、２０ｋＨｚ程度に設定される。商用電力系統１０７は、単相３線式系統の柱上変圧器１０７ａを含んでおり、柱上変圧器１０７ａの中点１０８を接地している。制御回路１０９は、昇圧コンバータ１０２、インバータ１０３、及び連系リレー１０５等を制御している。
【０００５】
また、この系統連系インバータ装置には、太陽電池１０１からの電力供給ラインが地絡したときに該地絡を判定して、該装置を保護する保護回路を設けている。この保護回路は、太陽電池１０１と昇圧コンバータ１０２間の電力供給ラインの電流を検出する地絡検出用コア２０１、地絡検出用コア２０１の検出出力に基づいて地絡発生の有無を判定する判定回路２０２、連系リレー１０５、及び制御回路１０９等を含む。判定回路２０２により地絡が発生したと判定されると、これに応答して制御回路１０９は、インバータ１０３を停止させたり、連系リレー１０５を開放する。これにより、この系統連系インバータ装置が保護される。
【０００６】
図８は、従来の他の系統連系インバータ装置を示している。この装置では、地絡検出用コア２０１を連系リレー１０５と漏電ブレーカー１０６間の電力供給ラインの周囲に設けて、該電力供給ラインの電流を検出し、地絡検出用コア２０１の検出出力を判定回路２０２に供給している。制御回路１０９は、判定回路２０２の判定結果に応じて、インバータ１０３を停止させたり、連系リレー１０５を開放する。
【０００７】
また、特許文献１には、インバータの入力側で、太陽電池の正極と負極に流れるそれぞれの直流電流の差を検出し、この差に基づいて太陽電池の地絡を判定するという技術が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−２８５０１５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７に示す従来の装置において、複数の太陽電池１０１及び複数の昇圧コンバータ１０２を並列に設ける場合は、各太陽電池１０１と各昇圧コンバータ１０２間に複数の地絡検出用コア２０１を設ける必要があり、高価な部品の使用個数が増加して、コストが増大した。
【００１０】
また、図８に示す従来の装置において、該装置内の電力供給ラインにトランスを介在させて、直流的な絶縁を施す場合は、該トランスの２次側、つまり地絡検出用コア２０１の部位に太陽電池１０１の地絡による零相電流が流れなくなるため、直流の地絡電流を検出することができなかった。
【００１１】
更に、図７及び図８の装置のいずれにおいても、太陽電池の正極及び負極のいずれが地絡しているかを特定することができなかった。
【００１２】
特許文献１の装置においても、複数の太陽電池を並列に設ける場合は、高価な部品の使用個数が増加して、コストが増大し、また太陽電池の正極及び負極のいずれが地絡しているかを特定するまでには至っていない。
【００１３】
そこで、本発明は、安価な部品を使用して、直流電源の正極及び負極のいずれが地絡しているかを特定することができ、装置内の電力供給ラインにトランスを介在させても、直流の地絡電流を検出することが可能な系統連系インバータ装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、直流電源の直流出力を電圧変換する電圧変換手段、電圧変換手段の直流出力を交流に変換する直流交流変換手段、及び直流交流変換手段の交流出力側と商用電力系統間に挿入された交流出力側スイッチ手段を備える系統連系インバータ装置において、直流電源の負極側ラインとアース間に挿入された負極側スイッチ手段と、交流出力側スイッチ手段をオフにして、直流交流変換手段の交流出力側と商用電力系統間を切り離した状態で、負極側スイッチ手段を切り換えたときの直流電源の電流変化もしくは電圧変化に基づいて、直流電源の地絡を判定する地絡判定手段とを備えている。
【００１５】
この様な構成の本発明によれば、負極側スイッチ手段を直流電源の負極側ラインとアース間に挿入しているので、負極側スイッチ手段を切り換えれば、直流電源の負極がアースに接続されたり切り離される。そして、直流電源の負極がアースに接続されたり切り離されたときには、直流電源が地絡しているか否かにより直流電源の電流変化もしくは電圧変化が異なる。このため、負極側スイッチ手段を切り換えたときの直流電源の電流変化もしくは電圧変化に基づいて、直流電源の地絡を判定することができる。また、該装置内の電力供給ラインにトランスを介在させても、直流電源が地絡しているか否かにより直流電源の電流変化もしくは電圧変化が異なるので、直流電源の地絡電流を検出することができる。
【００１６】
また、本発明においては、地絡判定手段は、負極側スイッチ手段をオンにして、直流電源の負極側ラインをアースに接続したときの直流電源の電流変化もしくは電圧変化に基づいて、直流電源の正極の地絡を判定している。
【００１７】
この様に負極側スイッチ手段を切り換えて、直流電源の負極をアースに接続したり切り離せば、直流電源の正極が地絡しているか否かにより直流電源の電流変化もしくは電圧変化が異なるので、直流電源の正極の地絡を判定することができる。
【００１８】
次に、本発明は、複数の直流電源の直流出力を電圧変換するそれぞれの電圧変換手段、各電圧変換手段の直流出力を交流に変換する直流交流変換手段、及び直流交流変換手段の交流出力側と商用電力系統間に挿入された交流出力側スイッチ手段を備える系統連系インバータ装置において、各直流電源の負極側ラインとアース間に挿入されたそれぞれの負極側スイッチ手段と、各直流電力源の負極側ラインを共通接続する共通接続線と、交流出力側スイッチ手段をオフにして、直流交流変換手段の交流出力側と商用電力系統間を切り離した状態で、各負極側スイッチ手段を選択的に切り換えたときの各直流電源の負極側ラインの電流変化もしくは電圧変化に基づいて、各直流電源の地絡を判定する地絡判定手段とを備えている。
【００１９】
この様な構成の本発明によれば、複数の直流電源、複数の電圧変換手段、及び直流交流変換手段を備えることを前提とし、複数の負極側スイッチ手段を各直流電源の負極側ラインとアース間に挿入し、各直流電力源の負極側ラインを共通接続線により共通接続している。ここでも、各負極側スイッチ手段を切り換えれば、各直流電源の負極がアースに接続されたり切り離され、このときには各直流電源が地絡しているか否かにより各直流電源の負極側ラインの電流変化もしくは電圧変化が異なる。このため、各負極側スイッチ手段を切り換えたときの各直流電源の負極側ラインの電流変化もしくは電圧変化に基づいて、各直流電源の地絡を判定することができる。また、該装置内の電力供給ラインにトランスを介在させても、各直流電源が地絡しているか否かにより直流電源の負極側ラインの電流変化もしくは電圧変化が異なるので、各直流電源の地絡電流を検出することができる。更に、各直流電源の負極側ラインに接続される各負極側スイッチ手段として、安価な部品を適用することができるので、コストの増大を抑えることができる。
【００２０】
また、本発明においては、地絡判定手段は、各直流電源のいずれかを選択して、該選択した直流電源に対応する電圧変換手段を起動した上で、各負極側スイッチ手段を選択的に切り換えたときの各直流電源の負極側ラインの電流変化もしくは電圧変化に基づいて、各直流電源の負極の地絡を判定している。
【００２１】
この様に各直流電源のいずれかに対応する電圧変換手段を起動した上で、各負極側スイッチ手段を選択的に切り換えて、各直流電源の負極をアースに選択的に接続したり切り離せば、任意の直流電源の負極が地絡しているか否かにより他の直流電源の負極側ラインの電流変化もしくは電圧変化が異なるので、該任意の直流電源の負極の地絡を判定することができる。
【００２２】
更に、本発明においては、地絡判定手段は、各直流電源のいずれかを選択して、該選択した直流電源に対応する電圧変換手段を起動すると共に、該選択した直流電源に対応する負極側スイッチをオフにし、選択しなかった他の直流電源に対応する負極側スイッチをオンにしたときの該選択しなかった他の直流電源の負極側ラインの電流変化もしくは電圧変化に基づいて、該選択した直流電源の負極の地絡を判定している。また、各直流電源を順次選択することにより、該各直流電源の負極の地絡を順次判定している。
【００２３】
この様な手順に従って、選択した直流電源の負極の地絡を判定することができ、延いては各直流電源の負極の地絡を順次速やかに判定することができる。
【００２４】
また、本発明においては、地絡判定手段は、各直流電源のいずれかを選択して、該選択した直流電源に対応する電圧変換手段を起動すると共に、該選択した直流電源に対応する負極側スイッチをオンにし、選択しなかった他の直流電源に対応する負極側スイッチをオフにしたときの該選択しなかった他の直流電源の負極側ラインの電流変化もしくは電圧変化に基づいて、該選択しなかった直流電源の負極の地絡を判定している。更に、各直流電源を順次選択することにより、該各直流電源の負極の地絡を順次判定している。
【００２５】
この様な手順に従って、選択しなかった直流電源の負極の地絡を判定することができ、延いては各直流電源の負極の地絡を順次速やかに判定することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明の系統連系インバータ装置の一実施形態を示すブロック図である。本実施形態の系統連系インバータ装置１１は、第１、第２、及び第３太陽電池１２ａ，１２ｂ，１２ｃの直流出力を入力し、この直流出力を交流に変換して、交流出力を商用電力系統１３に供給するものである。
【００２８】
この系統連系インバータ装置１１では、第１乃至第３太陽電池１２ａ〜１２ｃの直流電圧出力を第１乃至第３コンバータ１４ａ〜１４ｃによりそれぞれ昇圧し、第１乃至第３コンバータ１４ａ〜１４ｃの直流電圧出力をインバータ１５により交流電圧に変換して、この交流電圧のノイズ成分を低域通過フィルター１６により除去してから、この交流電圧を連系リレー１７及び漏電ブレーカー１８を介して商用電力系統１３に供給している。
【００２９】
第１乃至第３コンバータ１４ａ〜１４ｃは、スイッチング素子、高周波トランス、及び整流ダイオード等からなるＤＣ−ＤＣコンバータであり、スイッチング素子を第１乃至第３コンバータ制御部１９ａ〜１９ｃからのＰＦＭ（パルス周波数変調）制御信号によりオンオフされ、第１乃至第３太陽電池１２ａ〜１２ｃからの１５０Ｖ〜２５０Ｖ程度の直流電圧を３５０Ｖ程度まで昇圧して出力する。ＰＦＭ制御信号の周波数は、１５ｋＨｚ〜７０ｋＨｚ程度である。
【００３０】
インバータ１５は、４つのスイッチング素子等からなるＰＷＭ（パルス幅変調）インバータであり、各スイッチング素子をインバータ制御部２５からのＰＷＭ制御信号によりオンオフされ、第１乃至第３コンバータ１４ａ〜１４ｃの直流電圧出力を商用周波数の交流電圧に変換する。また、インバータ１５は、第１乃至第３コンバータ１４ａ〜１４ｃの直流電圧出力が３５０Ｖ程度に上昇するまでは起動されず、この直流電圧出力が３５０Ｖ程度に上昇してから起動される。各スイッチング素子は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。ＰＷＭ制御信号の周波数は、１９ｋＨｚ程度である。
【００３１】
低域通過フィルター１６は、インバータ１５からの交流電圧のノイズ成分を除去して、この交流電圧の波形を正弦波に成形する。電源２０は、系統連系インバータ装置１１の各部に電力を供給する。
【００３２】
また、商用電力系統１３は、単相３線式系統の柱上変圧器１３ａを含んでおり、柱上変圧器１３ａの中点を接地している。
【００３３】
一方、第１乃至第３太陽電池１２ａ〜１２ｃの第１乃至第３負極側ライン２１ａ〜２１ｃには、第１乃至第３電流検出器（直流抵抗）２２ａ〜２２ｃを挿入している。また、第１乃至第３電流検出器２２ａ〜２２ｃよりも第１乃至第３太陽電池１２ａ〜１２ｃ側で、第１乃至第３負極側ライン２１ａ〜２１ｃとアース間に第１乃至第３スイッチ２３ａ〜２３ｃを挿入している。更に、第１乃至第３負極側ライン２１ａ〜２１ｃを共通接続線２４により共通接続している。
【００３４】
第１乃至第３コンバータ制御部１９ａ〜１９ｃは、第１乃至第３スイッチ２３ａ〜２３ｃを選択的に切り換えつつ、第１乃至第３太陽電池１２ａ〜１２ｃの直流電圧出力を検出したり、第１乃至第３負極側ライン２１ａ〜２１ｃに流れる電流を第１乃至第３電流検出器２２ａ〜２２ｃを通じて検出し、その結果として第１乃至第３太陽電池１２ａ〜１２ｃの地絡を判定する。
【００３５】
さて、この様な構成の系統連系インバータ装置１１において、初期状態のときには、インバータ１５が停止され、連系リレー１７が開成されて、系統連系インバータ装置１１から商用電力系統１３への電力供給が停止される。そして、系統連系インバータ装置１１の作動開始時には、第１乃至第３コンバータ１４ａ〜１４ｃが順次起動され、第１乃至第３コンバータ１４ａ〜１４ｃの直流電圧出力が３５０Ｖ程度に上昇すると、インバータ１５の作動が開始され、連系リレー１７が閉成されて、系統連系インバータ装置１１から商用電力系統１３への電力供給が開始される。
【００３６】
また、第１乃至第３コンバータ１４ａ〜１４ｃが順次起動され、第１乃至第３コンバータ１４ａ〜１４ｃの直流電圧出力が３５０Ｖ程度に上昇するまでの間に、第１乃至第３コンバータ制御部１９ａ〜１９ｃによる第１乃至第３太陽電池１２ａ〜１２ｃの地絡の判定が行われる。
【００３７】
次に、第１乃至第３太陽電池１２ａ〜１２ｃの地絡の判定手順を図２（ａ）のタイミングチャート、及び図３乃至図６のブロック図を参照して説明する。
【００３８】
まず、図２（ａ）の時点Ｔ0で第１コンバータ１４ａが起動されると、この起動直後の時点Ｔ0〜Ｔ1の間、第１乃至第３コンバータ制御部１９ａ〜１９ｃの制御により第１スイッチ２３ａを閉成すると共に、第２及び第３スイッチ２３ｂ，２３ｃを開成する。仮に、図３に示す様に第１太陽電池１２ａの正極が地絡していたならば、第１スイッチ２３ａの閉成により第１太陽電池１２ａの正極及び負極が短絡し、第１太陽電池１２ａの直流電圧Ｖinが低下する。また、第１太陽電池１２ａの正極が地絡していなければ、第１スイッチ２３ａの閉成により第１太陽電池１２ａの直流電圧Ｖinが低下することはない。そこで、第１コンバータ制御部１９ａは、第１太陽電池１２ａの直流電圧Ｖinを監視し、第１スイッチ２３ａの閉成に伴い、第１太陽電池１２ａの直流電圧Ｖinが低下すると、第１太陽電池１２ａの正極が地絡しているものとみなして、この旨をブザー音やＬＥＤの点灯により報知する。
【００３９】
また、第２コンバータ１４ｂの起動直後（図２（ａ）に示さず）には、第１乃至第３コンバータ制御部１９ａ〜１９ｃの制御により第２スイッチ２３ｂを閉成すると共に、第１及び第３スイッチ２３ａ，２３ｃを開成する。そして、第２コンバータ制御部１９ｂは、第２スイッチ２３ｂの閉成に伴い、第２太陽電池１２ｂの直流電圧Ｖinが低下すると、第２太陽電池１２ｂの正極が地絡しているものとみなして、この旨をブザー音やＬＥＤの点灯により報知する。
【００４０】
同様に、第３コンバータ１４ｃの起動直後（図２（ａ）に示さず）には、第１乃至第３コンバータ制御部１９ａ〜１９ｃの制御により第３スイッチ２３ｃを閉成すると共に、第１及び第２スイッチ２３ａ，２３ｂを開成する。そして、第３コンバータ制御部１９ｃは、第３スイッチ２３ｃの閉成に伴い、第３太陽電池１２ｃの直流電圧Ｖinが低下すると、第３太陽電池１２ｃの正極が地絡しているものとみなして、この旨をブザー音やＬＥＤの点灯により報知する。
【００４１】
次に、図２（ａ）の時点Ｔ1〜Ｔ2の間、第１乃至第３コンバータ制御部１９ａ〜１９ｃの制御により第２スイッチ２３ｂを閉成すると共に、第１及び第３スイッチ２３ａ，２３ｃを開成する。仮に、図４に示す様に第１太陽電池１２ａの負極が地絡していたならば、第２スイッチ２３ｂの閉成に伴い、第１太陽電池１２ａの第１負極側ライン２１ａ→共通接続線２４→第２負極側ライン２１ｂ→第２スイッチ２３ｂ→アースという経路で地絡電流が流れる。また、第１太陽電池１２ａの負極が地絡していなければ、第２スイッチ２３を閉成しても、第１太陽電池１２ａの第１負極側ライン２１ａから共通接続線２４を通じて第２負極側ライン２１ｂへと電流が流れることはない。そこで、第２コンバータ制御部１９ｂは、第２負極側ライン２１ｂに流れる電流を第２電流検出器２２ｂを通じて監視し、第２スイッチ２３ｂの閉成に伴い、第２負極側ライン２１ｂに流れる電流を検出すると、第１太陽電池１２ａの負極が地絡しているものとみなして、この旨をブザー音やＬＥＤの点灯により報知する。
【００４２】
尚、ここでは、第２スイッチ２３ｂを閉成しているが、この代わりに第３スイッチ２３ｃを閉成して、第３負極側ライン２１ｃに流れる電流を第３電流検出器２２ｃを通じて検出したり、第２及び第３スイッチ２３ｂ，２３ｃを閉成して、第２及び第３負極側ライン２１ｂ，２１ｃに流れる電流を検出して、第１太陽電池１２ａの負極の地絡を判定しても構わない。
【００４３】
次に、図２（ａ）の時点Ｔ2〜Ｔ3の間、第１乃至第３コンバータ制御部１９ａ〜１９ｃの制御により第１スイッチ２３ａを閉成すると共に、第２及び第３スイッチ２３ｂ，２３ｃを開成する。仮に、図５に示す様に第２太陽電池１２ｂの負極が地絡していたならば、第１スイッチ２３ａの閉成に伴い、第１太陽電池１２ａの第１負極側ライン２１ａ→共通接続線２４→第２負極側ライン２１ｂ→アースという経路で地絡電流が流れる。また仮に、図６に示す様に第３太陽電池１２ｃの負極が地絡していたならば、第１スイッチ２３ａの閉成に伴い、第１太陽電池１２ａの第１負極側ライン２１ａ→共通接続線２４→第３負極側ライン２１ｃ→アースという経路で電流が流れる。更に、第２及び第３太陽電池１２ｂ，１２ｃの負極のいずれも地絡していなければ、第１スイッチ２３ａを閉成しても、第２負極側ライン２１ｂもしくは第３負極側ライン２１ｃに電流が流れることはない。そこで、第２コンバータ制御部１９ｂは、第２負極側ライン２１ｂに流れる電流を第２電流検出器２２ｂを通じて監視し、第１スイッチ２３ａの閉成に伴い、第２負極側ライン２１ｂに流れる電流を検出すると、第２太陽電池１２ｂの負極が地絡しているものとみなして、この旨をブザー音やＬＥＤの点灯により報知する。同様に、第３コンバータ制御部１９ｃは、第３負極側ライン２１ｃに流れる電流を第３電流検出器２２ｃを通じて監視し、第１スイッチ２３ａの閉成に伴い、第３負極側ライン２１ｃに流れる電流を検出すると、第３太陽電池１２ｃの負極が地絡しているものとみなして、この旨をブザー音やＬＥＤの点灯により報知する。
【００４４】
こうして第１乃至第３太陽電池１２ａ〜１２ｃの地絡の判定が終了し、第１乃至第３太陽電池１２ａ〜１２ｃのいずれも地絡していなければ、第１乃至第３コンバータ１４ａ〜１４ｃが作動され、第１乃至第３コンバータ１４ａ〜１４ｃの直流電圧出力が３５０Ｖ程度に上昇すると、インバータ１５の作動が開始され、連系リレー１７が閉成されて、系統連系インバータ装置１１から商用電力系統１３へと電力供給が開始される。
【００４５】
この様に本実施形態の系統連系インバータ装置１１では、第１乃至第３スイッチ２３ａ〜２３ｃを選択的に切り換えつつ、第１乃至第３太陽電池１２ａ〜１２ｃの地絡を判定することができる。また、第１乃至第３電流検出器（直流抵抗）２２ａ〜２２ｃ及び第１乃至第３スイッチ２３ａ〜２３ｃという様な安価な部品を用いているので、コストの増大を抑えることができる。更に、第１乃至第３太陽電池１２ａ〜１２ｃと商用電力系統１３間に、第１乃至第３コンバータ１４ａ〜１４ｃの高周波トランスが介在するものの、各高周波トランスの１次側に第１乃至第３電流検出器２２ａ〜２２ｃを設けているため、第１乃至第３太陽電池１２ａ〜１２ｃの地絡電流を検出することができ、第１乃至第３太陽電池１２ａ〜１２ｃの地絡を判定することができる。
【００４６】
ところで、図２（ａ）のタイミングチャートの代わりに、図２（ｂ）のタイミングチャートに従って第１乃至第３コンバータ１４ａ〜１４ｃ及び第１乃至第３スイッチ２３ａ〜２３ｃを制御することによっても、第１乃至第３太陽電池１２ａ〜１２ｃの地絡を判定することができる。
【００４７】
図２（ｂ）のタイミングチャートによれば、まず時点Ｔ0〜Ｔ1の間、第１コンバータ１４ａを作動させ、第１乃至第３コンバータ制御部１９ａ〜１９ｃの制御により第１スイッチ２３ａを閉成すると共に、第２及び第３スイッチ２３ｂ，２３ｃを開成する。この状態では、図３に示す様に第１太陽電池１２ａの正極の地絡を第１コンバータ制御部１９ａにより判定し、図５に示す様に第２太陽電池１２ｂの負極の地絡を第２コンバータ制御部１９ｂにより判定し、図６に示す様に第３太陽電池１２ｃの負極の地絡を第３コンバータ制御部１９ｃにより判定することができる。
【００４８】
次に、時点Ｔ1〜Ｔ2の間、第２コンバータ１４ｂを作動させ、第１乃至第３コンバータ制御部１９ａ〜１９ｃの制御により第２スイッチ２３ｂを閉成すると共に、第１及び第３スイッチ２３ａ，２３ｃを開成する。この状態では、第２太陽電池１２ｂの正極の地絡を第２コンバータ制御部１９ｂにより判定し、第１太陽電池１２ａの負極の地絡を第１コンバータ制御部１９ａにより判定し、第３太陽電池１２ｃの負極の地絡を第３コンバータ制御部１９ｃにより判定することができる。
【００４９】
更に、時点Ｔ2〜Ｔ3の間、第３コンバータ１４ｃを作動させ、第１乃至第３コンバータ制御部１９ａ〜１９ｃの制御により第３スイッチ２３ｃを閉成すると共に、第１及び第２スイッチ２３ａ，２３ｂを開成する。この状態では、第３太陽電池１２ｃの正極の地絡を第３コンバータ制御部１９ｃにより判定し、第１太陽電池１２ａの負極の地絡を第１コンバータ制御部１９ａにより判定し、第２太陽電池１２ｂの負極の地絡を第２コンバータ制御部１９ｂにより判定することができる。
【００５０】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、多様に変形することができる。例えば、コンバータやインバータの回路構成を変更しても構わない。また、太陽電池やコンバータの個数を増減しても良い。更に、コンバータやスイッチのオンオフのタイミングを多様に変更しても構わない。また、太陽電池の代わりに、他の種類の直流電源を適用しても良い。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明した様に本発明によれば、負極側スイッチ手段を直流電源の負極側ラインとアース間に挿入しているので、負極側スイッチ手段を切り換えたときの直流電源の電流変化もしくは電圧変化に基づいて、直流電源の地絡を判定することができる。
【００５２】
また、複数の直流電源、複数の電圧変換手段、及び直流交流変換手段を備えることを前提とする場合は、複数の負極側スイッチ手段を各直流電源の負極側ラインとアース間に挿入し、各直流電力源の負極側ラインを共通接続線により共通接続しているので、各負極側スイッチ手段を切り換えたときの各直流電源の負極側ラインの電流変化もしくは電圧変化に基づいて、各直流電源の地絡を判定することができる。
【００５３】
更に、各直流電源の負極側ラインに接続される各負極側スイッチ手段として、安価な部品を適用することができるので、コストの増大を抑えることができる。また、該装置内の電力供給ラインにトランスを介在させても、直流電源が地絡しているか否かにより直流電源の電流変化もしくは電圧変化が異なるので、直流電源の地絡電流を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の系統連系インバータ装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、図１の装置における第１乃至第３コンバータ及び第１乃至第３スイッチのオンオフを示すタイミングチャートである。
【図３】図１の装置における第１太陽電池の正極が地絡したときの地絡電流経路を示す図である。
【図４】図１の装置における第１太陽電池の負極が地絡したときの地絡電流経路を示す図である。
【図５】図１の装置における第２太陽電池の負極が地絡したときの地絡電流経路を示す図である。
【図６】図１の装置における第３太陽電池の負極が地絡したときの地絡電流経路を示す図である。
【図７】従来の系統連系インバータ装置を示すブロック図である。
【図８】従来の他の系統連系インバータ装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１ 系統連系インバータ装置
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ 第１、第２、及び第３太陽電池
１３ 商用電力系統
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ 第１、第２、及び第３コンバータ
１５ インバータ
１６ 低域通過フィルター
１７ 連系リレー
１８ 漏電ブレーカー
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ 第１、第２、及び第３コンバータ制御部
２０ 電源
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ 第１、第２、及び第３負極側ライン
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ 第１、第２、及び第３電流検出器
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ 第１、第２、及び第３スイッチ
２４ 共通接続線
２５ インバータ制御部
Claims (7)
- 直流電源の直流出力を電圧変換する電圧変換手段、電圧変換手段の直流出力を交流に変換する直流交流変換手段、及び直流交流変換手段の交流出力側と商用電力系統間に挿入された交流出力側スイッチ手段を備える系統連系インバータ装置において、
直流電源の負極側ラインとアース間に挿入された負極側スイッチ手段と、
交流出力側スイッチ手段をオフにして、直流交流変換手段の交流出力側と商用電力系統間を切り離した状態で、負極側スイッチ手段を切り換えたときの直流電源の電流変化もしくは電圧変化に基づいて、直流電源の地絡を判定する地絡判定手段と
を備えることを特徴とする系統連系インバータ装置。 - 地絡判定手段は、負極側スイッチ手段をオンにして、直流電源の負極側ラインをアースに接続したときの直流電源の電流変化もしくは電圧変化に基づいて、直流電源の正極の地絡を判定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装置。
- 複数の直流電源の直流出力を電圧変換するそれぞれの電圧変換手段、各電圧変換手段の直流出力を交流に変換する直流交流変換手段、及び直流交流変換手段の交流出力側と商用電力系統間に挿入された交流出力側スイッチ手段を備える系統連系インバータ装置において、
各直流電源の負極側ラインとアース間に挿入されたそれぞれの負極側スイッチ手段と、
各直流電力源の負極側ラインを共通接続する共通接続線と、
交流出力側スイッチ手段をオフにして、直流交流変換手段の交流出力側と商用電力系統間を切り離した状態で、各負極側スイッチ手段を選択的に切り換えたときの各直流電源の負極側ラインの電流変化もしくは電圧変化に基づいて、各直流電源の地絡を判定する地絡判定手段と
を備えることを特徴とする系統連系インバータ装置。 - 地絡判定手段は、各直流電源のいずれかを選択して、該選択した直流電源に対応する電圧変換手段を起動した上で、各負極側スイッチ手段を選択的に切り換えたときの各直流電源の負極側ラインの電流変化もしくは電圧変化に基づいて、各直流電源の負極の地絡を判定することを特徴とする請求項３に記載の系統連系インバータ装置。
- 地絡判定手段は、各直流電源のいずれかを選択して、該選択した直流電源に対応する電圧変換手段を起動すると共に、該選択した直流電源に対応する負極側スイッチをオフにし、選択しなかった他の直流電源に対応する負極側スイッチをオンにしたときの該選択しなかった他の直流電源の負極側ラインの電流変化もしくは電圧変化に基づいて、該選択した直流電源の負極の地絡を判定することを特徴とする請求項３に記載の系統連系インバータ装置。
- 地絡判定手段は、各直流電源のいずれかを選択して、該選択した直流電源に対応する電圧変換手段を起動すると共に、該選択した直流電源に対応する負極側スイッチをオンにし、選択しなかった他の直流電源に対応する負極側スイッチをオフにしたときの該選択しなかった他の直流電源の負極側ラインの電流変化もしくは電圧変化に基づいて、該選択しなかった直流電源の負極の地絡を判定することを特徴とする請求項３に記載の系統連系インバータ装置。
- 各直流電源を順次選択することにより、該各直流電源の負極の地絡を順次判定することを特徴とする請求項５又は６に記載の系統連系インバータ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003001257A JP3884386B2 (ja) | 2003-01-07 | 2003-01-07 | 系統連系インバータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003001257A JP3884386B2 (ja) | 2003-01-07 | 2003-01-07 | 系統連系インバータ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004215439A JP2004215439A (ja) | 2004-07-29 |
| JP3884386B2 true JP3884386B2 (ja) | 2007-02-21 |
Family
ID=32819327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003001257A Expired - Fee Related JP3884386B2 (ja) | 2003-01-07 | 2003-01-07 | 系統連系インバータ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3884386B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103229063A (zh) * | 2010-11-29 | 2013-07-31 | 吉坤日矿日石能源株式会社 | 接地检测装置、接地检测方法、太阳能发电系统以及接地检测程序 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2907380T3 (es) * | 2008-09-11 | 2022-04-25 | Daihen Corp | Circuito de control de inversor y sistema inversor interactivo que comprende dicho circuito de control de inversor |
| JP2010179831A (ja) * | 2009-02-06 | 2010-08-19 | Denso Corp | 車両の絶縁低下検出システム |
| KR100911122B1 (ko) | 2009-05-21 | 2009-08-11 | (주)그린파워테크놀로지스 | 복수의 ｄｃ 전원을 교류로 변환하는 개선된 전력변환장치 |
| JP5542942B2 (ja) | 2010-08-20 | 2014-07-09 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 接地装置 |
| JP5787781B2 (ja) * | 2011-01-31 | 2015-09-30 | 京セラ株式会社 | 太陽光発電システム |
| KR101293166B1 (ko) | 2011-11-01 | 2013-08-12 | 주식회사 피플웍스 | 휴대형 계통연계 태양광 발전기에 사용되는 마이크로 그리드 인버터 |
| JP5971716B2 (ja) * | 2012-09-27 | 2016-08-17 | 株式会社東芝 | 分電盤及び分散電源システム |
| JP6092647B2 (ja) * | 2013-02-08 | 2017-03-08 | 京セラ株式会社 | パワーコンディショナ、及びパワーコンディショナにおける接続判定方法 |
| JP6171180B2 (ja) * | 2013-07-31 | 2017-08-02 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 電力変換装置 |
| FR3011989B1 (fr) * | 2013-10-10 | 2019-04-05 | Valeo Systemes Thermiques | Dispositif electrique ou electronique a deux tensions d'alimentation |
| JP6518967B2 (ja) * | 2015-07-01 | 2019-05-29 | 株式会社高砂製作所 | 直流交流変換回路及び電源装置 |
| JP6366116B2 (ja) * | 2016-11-28 | 2018-08-01 | ニチコン株式会社 | 接続箱およびハイブリッド蓄電システム |
| KR20220134359A (ko) * | 2021-03-26 | 2022-10-05 | 엘지이노텍 주식회사 | 멀티레벨 구조를 가지는 전력변환장치 |
| KR20230005700A (ko) * | 2021-07-01 | 2023-01-10 | 엘지이노텍 주식회사 | 멀티레벨 구조를 가지는 전력변환장치 |
| KR20230006275A (ko) * | 2021-07-02 | 2023-01-10 | 엘지이노텍 주식회사 | 멀티레벨 구조를 가지는 전력변환장치 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61165045U (ja) * | 1985-03-29 | 1986-10-13 | ||
| JPH0681410B2 (ja) * | 1990-05-02 | 1994-10-12 | 株式会社関電工 | 直流回路の地絡検出装置 |
| JP2001255949A (ja) * | 2000-03-13 | 2001-09-21 | Toshiba Corp | 太陽光発電インバータ装置 |
| JP4463963B2 (ja) * | 2000-09-29 | 2010-05-19 | キヤノン株式会社 | 系統連系装置 |
-
2003
- 2003-01-07 JP JP2003001257A patent/JP3884386B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103229063A (zh) * | 2010-11-29 | 2013-07-31 | 吉坤日矿日石能源株式会社 | 接地检测装置、接地检测方法、太阳能发电系统以及接地检测程序 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004215439A (ja) | 2004-07-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3884386B2 (ja) | 系統連系インバータ装置 | |
| CN103178733B (zh) | 高效率三电平单相逆变器 | |
| JP5421904B2 (ja) | ステップ波電力変換装置のための予測方式および誘導インバータトポロジ | |
| US8519655B2 (en) | DC bus boost method and system for regenerative brake | |
| KR101029163B1 (ko) | 전력공급기에 전기에너지를 공급하기 위한 인버터 | |
| JP5429050B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| US7522437B2 (en) | Inverter circuit and control circuit thereof | |
| CN208369476U (zh) | 反激式转换器和控制器 | |
| JPH118976A (ja) | インバータ装置およびその起動方法 | |
| JP3805953B2 (ja) | パワーコンディショナおよびこれを用いた太陽光発電システム | |
| US20210126485A1 (en) | Uninterruptible power supply apparatus | |
| Chakraborty et al. | A multi-port, isolated PV microinverter with low decoupling capacitance & integrated battery charger | |
| JP2006238621A (ja) | 無停電電源装置 | |
| JP2004112954A (ja) | 蓄電装置 | |
| JP3588917B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| JP2003018740A (ja) | 直流地絡検出装置及び系統連系発電装置 | |
| Chakraborty et al. | Design and analysis of a transformer-less single-phase grid-tie photovoltaic inverter using boost converter with Immittance conversion topology | |
| KR101403868B1 (ko) | 정현파 펄스 폭 변조 승압 초퍼를 이용한 태양광 발전용 파워 컨디셔너 | |
| Hirachi et al. | A novel control strategy on single-phase PWM current source inverter incorporating pulse area modulation | |
| US10033291B2 (en) | Power transmission device | |
| WO2019193739A1 (ja) | 電力変換装置 | |
| JP2002165369A (ja) | 系統連系インバータ | |
| JP4006926B2 (ja) | 融雪装置 | |
| JP2000023370A (ja) | 太陽光発電システム | |
| JP2005278304A (ja) | 電力供給装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050810 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061107 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20061114 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061116 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091124 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101124 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111124 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111124 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121124 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121124 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131124 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |