JP4923830B2

JP4923830B2 - パワーコンディショナ装置

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Publication number: JP4923830B2
Application number: JP2006214457A
Authority: JP
Inventors: 雅夫馬渕; 信行豊浦
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2006-08-07
Filing date: 2006-08-07
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2026-08-07
Also published as: JP2008043061A

Description

本発明は、分散型電源及び商用系統間に配置され、分散型電源からの直流電力を商用系統の交流電力に変換するパワーコンディショナ装置に関し、殊に分散型電源からの直流電力を昇圧する昇圧回路と、この昇圧回路で昇圧した直流電力を平滑化する電解コンデンサと、この電解コンデンサで平滑化した直流電力を商用系統の交流電力に変換するインバータ回路とを有するパワーコンディショナ装置に関する。

従来、このようなパワーコンディショナ装置としては、分散型電源及び商用系統間に配置され、分散型電源からの直流電力を商用系統の交流電力に変換するインバータ機能を備えたものが知られている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１のパワーコンディショナ装置としては、分散型電源及び商用系統間に配置され、分散型電源からの直流電力を蓄積して平滑化する第１電解コンデンサと、この第１電解コンデンサにて平滑化した直流電力を昇圧する昇圧回路と、この昇圧回路にて昇圧した直流電力を平滑化する第２電解コンデンサと、この第２電解コンデンサで平滑化した直流電力を商用系統の交流電力に変換する、一対のスイッチング素子を直列に接続して構成するスイッチングアームを２個備えたインバータ回路と、このインバータ回路にて変換した交流電力にフィルタ処理を施すフィルタ回路と、昇圧回路内部のスイッチング素子及びインバータ回路内部のスイッチング素子を駆動制御する駆動制御回路とを有し、このフィルタ回路でフィルタ処理を施した交流電力を家電機器等の負荷に対して電力供給するものである。

このパワーコンディショナ装置によれば、昇圧回路で昇圧した分散型電源からの直流電力を第２電解コンデンサで平滑化し、この平滑化した直流電力を、インバータ回路を通じて商用系統の交流電力に変換し、この変換した交流電力を通じて負荷に電力供給することができる。

また、第２電解コンデンサは、当然のことではあるが、使用頻度や使用環境に応じて劣化することで容量抜けが生じるため、この容量抜けはパワーコンディショナ装置の大きな故障原因に繋がっていた。

また、近年では、分散型電源及び商用系統間に配置されるパワーコンディショナ装置の技術分野ではないが、経年劣化に応じたコンデンサ内部のインピーダンス増加及び容量抜けが進行して脈動に対する平滑作用が衰え直流電圧の脈動振幅値が増加する特性に着目し、この直流電圧の脈動振幅値を検出し、この検出結果に基づきコンデンサの容量抜けを予測する技術も広く知られている（例えば特許文献２参照）。
特開２００２−１０４９６号公報（要約書及び図１参照）特開２００６−１３３０４６号公報（要約書及び図１参照）

しかしながら、このような従来のパワーコンディショナ装置によれば、昇圧回路及びインバータ回路間に配置された第２電解コンデンサの劣化がパワーコンディショナ装置の故障要因に繋がるとの認識はあるものの、この第２電解コンデンサの容量抜けを事前、例えば通常運転開始前に認識できる機能を備えたパワーコンディショナ装置はなく、このような機能を備えたパワーコンディショナ装置が強く求められているのが実情である。

また、従来のパワーコンディショナ装置に上記特許文献２の技術内容を採用して第２電解コンデンサの容量抜けを予測することも考えられるが、同特許文献２の技術内容を採用するためには、わざわざ脈動振幅値を検出するための脈動振幅値検出装置を配置する必要がある。

本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、昇圧回路及びインバータ回路間に配置された電解コンデンサの劣化（容量抜け）の有無を事前に認識することができるパワーコンディショナ装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために本発明のパワーコンディショナ装置は、分散型電源からの直流電力を昇圧する昇圧回路と、この昇圧回路で昇圧した直流電力を平滑化する電解コンデンサと、この電解コンデンサで平滑化した直流電力を商用系統の交流電力に変換するインバータ回路と、前記昇圧回路及び前記インバータ回路を駆動制御する駆動制御回路と、前記分散型電源系統及び商用系統間を連系接続する連系リレーとを有するパワーコンディショナ装置であって、前記電解コンデンサに関わる正常時の基準放電時間を予め記憶した放電時間記憶手段と、運転開始起動信号に応じて同パワーコンディショナ装置の運転開始前に出力された診断起動信号を検出した場合及び前記連系リレーを通じて前記商用系統及び同パワーコンディショナ装置間の切断時において診断起動信号を検出した場合、前記駆動制御回路を通じて、前記昇圧回路にて昇圧開始レベルから前記直流電力を昇圧し、この昇圧した直流電力を前記電解コンデンサに順次充電し、前記昇圧回路にて前記直流電力が昇圧完了レベルに到達すると、前記昇圧回路の昇圧動作を停止する昇圧回路制御手段と、前記昇圧回路制御手段を通じて前記昇圧回路の昇圧動作が停止すると、前記電解コンデンサの放電を開始し、この放電開始から放電電圧が基準電圧値以下に低下するまでの放電時間を測定する放電時間測定手段と、この放電時間測定手段にて測定した放電時間が前記放電時間記憶手段に記憶中の基準放電時間以下であるか否かを判定する放電時間判定手段と、
この放電時間判定手段にて前記放電時間が前記基準放電時間以下であると判定されると、前記電解コンデンサの容量劣化と判断する制御手段とを有するようにした。

従って、本発明のパワーコンディショナ装置によれば、診断起動信号を検出すると、前記昇圧回路にて昇圧開始レベルから前記直流電力を昇圧し、この昇圧した直流電力を前記電解コンデンサに順次充電し、前記昇圧回路にて前記直流電力が前記昇圧完了レベルに到達すると、前記昇圧回路の昇圧動作を停止し、前記電解コンデンサの放電を開始し、この放電開始から放電電圧が基準電圧値以下に低下するまでの放電時間を測定し、この測定した放電時間が正常時の基準放電時間以下である場合に、前記電解コンデンサの容量劣化と判断するのであり、この結果、前記運転開始起動信号に応じると共に前記商用系統及び同パワーコンディショナ装置間の切断信号に応じて、このパワーコンディショナ装置の運転開始前及び連系リレー切断時に前記診断起動信号を出力することができることになって、運転開始前に電解コンデンサの容量劣化の有無を認識することができる。

また、上記の目的を達成するために本発明のパワーコンディショナ装置は、分散型電源からの直流電力を昇圧する昇圧回路と、この昇圧回路で昇圧した直流電力を平滑化する電解コンデンサと、この電解コンデンサで平滑化した直流電力を商用系統の交流電力に変換するインバータ回路と、前記昇圧回路及び前記インバータ回路を駆動制御する駆動制御回路と、前記分散型電源系統及び商用系統間を連系接続する連系リレーとを有するパワーコンディショナ装置であって、前記電解コンデンサに関わる所定放電時間及び所定放電時間経過時点の正常時の基準電圧値を予め記憶した基準記憶手段と、運転開始起動信号に応じて同パワーコンディショナ装置の運転開始前に出力された診断起動信号を検出した場合及び前記連系リレーを通じて前記商用系統及び同パワーコンディショナ装置間の切断時において診断起動信号を検出した場合、前記駆動制御回路を通じて、前記昇圧回路にて昇圧開始レベルから前記直流電力を昇圧し、この昇圧した直流電力を前記電解コンデンサに順次充電し、前記昇圧回路にて前記直流電力が昇圧完了レベルに到達すると、前記昇圧回路の昇圧動作を停止する昇圧回路制御手段と、前記昇圧回路制御手段を通じて前記昇圧回路の昇圧動作が停止すると、前記基準記憶手段に記憶中の前記所定放電時間を計時するタイマ動作を開始して前記電解コンデンサの放電を開始し、前記所定放電時間経過時点の電圧値を測定する電圧値測定手段と、この電圧値測定手段にて測定した前記電圧値が前記基準記憶手段に記憶中の前記正常時の基準電圧値以下であるか否かを判定する基準電圧判定手段と、
この基準電圧判定手段にて前記電圧値が前記基準電圧値以下であると判定されると、前記電解コンデンサの容量劣化と判断する制御手段とを有するようにした。

従って、本発明のパワーコンディショナ装置によれば、診断起動信号を検出すると、前記昇圧回路にて昇圧開始レベルから前記直流電力を昇圧し、この昇圧した直流電力を前記電解コンデンサに順次充電し、前記昇圧回路にて前記直流電力が前記昇圧完了レベルに到達すると、前記昇圧回路の昇圧動作を停止し、前記所定放電時間を計時するタイマ動作を開始して前記電解コンデンサの放電を開始し、前記所定放電時間経過時点の電圧値を測定し、この電圧値が正常時の基準電圧値以下であると判定される場合に、前記電解コンデンサの容量劣化と判断するのであり、この結果、前記運転開始起動信号に応じると共に前記商用系統及び同パワーコンディショナ装置間の切断信号に応じて、このパワーコンディショナ装置の運転開始前及び連系リレー切断時に前記診断起動信号を出力することができることになって、運転開始前に電解コンデンサの容量劣化の有無を認識することができる。

また、本発明のパワーコンディショナ装置の前記制御手段は、前記電解コンデンサの容量劣化と判断されると、この判断結果を報知出力するようにしても良い。

従って、本発明のパワーコンディショナ装置によれば、前記電解コンデンサの容量劣化と判断されると、この判断結果を報知出力するようにしたので、ユーザは、報知出力に基づき、電解コンデンサの容量劣化を認識することができる。

また、本発明のパワーコンディショナ装置の前記制御手段は、前記分散型電源の出力電圧が規定電圧値以上に到達したと判定されると、前記診断起動信号を出力するようにしても良い。

従って、本発明のパワーコンディショナ装置によれば、前記分散型電源の出力電圧が規定電圧値以上に到達、例えば分散型電源の出力電圧が異常であると判定されると、前記診断起動信号を出力するようにしたので、分散型電源の異常時に、電解コンデンサの容量劣化の有無を認識することができる。

また、本発明のパワーコンディショナ装置の前記制御手段は、外部診断入力に応じて、前記診断起動信号を出力するようにしても良い。

従って、本発明のパワーコンディショナ装置によれば、例えば診断操作等の外部診断入力に応じて、前記診断起動信号を出力するようにしたので、診断操作に応じて、電解コンデンサの容量劣化の有無を認識することができる。

上記のように構成された本発明のパワーコンディショナ装置によれば、診断起動信号を検出すると、前記昇圧回路にて昇圧開始レベルから前記直流電力を昇圧し、この昇圧した直流電力を前記電解コンデンサに順次充電し、前記昇圧回路にて前記直流電力が前記昇圧完了レベルに到達すると、前記昇圧回路の昇圧動作を停止し、前記電解コンデンサの放電を開始し、この放電開始から放電電圧が基準電圧値以下に低下するまでの放電時間を測定し、この測定した放電時間が正常時の基準放電時間以下であると判定されると、前記電解コンデンサの容量劣化と判断するようにしたので、例えば運転開始前に電解コンデンサの容量劣化の有無を認識することができる。

また、本発明のパワーコンディショナ装置によれば、診断起動信号を検出すると、前記昇圧回路にて昇圧開始レベルから前記直流電力を昇圧し、この昇圧した直流電力を前記電解コンデンサに順次充電し、前記昇圧回路にて前記直流電力が前記昇圧完了レベルに到達すると、前記昇圧回路の昇圧動作を停止し、前記所定放電時間を計時するタイマ動作を開始して前記電解コンデンサの放電を開始し、前記所定放電時間経過時点の電圧値を測定し、この電圧値が正常時の基準電圧値以下であると判定されると、前記電解コンデンサの容量劣化と判断するようにしたので、例えば運転開始前に電解コンデンサの容量劣化の有無を認識することができる。

以下、図面に基づいて本発明のパワーコンディショナ装置に関わる実施の形態を示す分散型電源システムについて説明する。

（実施の形態１）
図１は第１の実施の形態を示す分散型電源システム内部の概略構成を示すブロック図である。

図１に示す分散型電源システム１は、直流電力を発電する、例えば太陽光発電機やガスエンジン発電機等の分散型電源２と、この分散型電源２と連系接続する商用系統３と、分散型電源２及び商用系統３間に配置され、電力変換機能を備えたパワーコンディショナ装置４とを有し、このパワーコンディショナ装置４は、電力変換機能を通じて、分散型電源２にて発電した直流電力を商用系統３の交流電力に変換し、この変換した交流電力を一般家電機器等の一般負荷５に供給するものである。

パワーコンディショナ装置４は、分散型電源２から発電した直流電力を平滑化する第１電解コンデンサ１１と、この第１電解コンデンサ１１にて平滑化した直流電力を昇圧する昇圧回路１２と、この昇圧回路１２にて昇圧した直流電力を平滑化する第２電解コンデンサ１３と、この第２電解コンデンサ１３にて平滑化した直流電力を商用系統３の交流電力に変換するインバータ回路１４と、このインバータ回路１４にて変換した交流電力にフィルタ処理を施すフィルタ回路１５と、このフィルタ回路１５及び一般負荷５間を接続することで、分散型電源２及び商用系統３間を連系接続する連系リレー１６と、様々な情報を表示する表示部１７と、昇圧回路１２及びインバータ回路１４を駆動制御する駆動制御回路１８と、第２電解コンデンサ１３及びインバータ回路１４間に配置された負荷１９と、このパワーコンディショナ装置４全体を制御する制御回路２０とを有している。

また、昇圧回路１２は、スイッチング素子１２Ａと、インダクタンス１２Ｂと、ダイオード１２Ｃとで構成し、駆動制御回路１８の駆動制御信号に応じてスイッチング素子１２Ａを駆動制御することで、第１電解コンデンサ１１で平滑化した直流電力を昇圧完了レベル（目標レベル）まで昇圧するものである。

また、インバータ回路１４は、直列に接続された第１スイッチング素子２１Ａ及び第２スイッチング素子２１Ｂで構成する第１スイッチングアーム２１と、直列に接続された第３スイッチング素子２２Ａ及び第４スイッチング素子２２Ｂで構成する第２スイッチングアーム２２とを並列に接続することで構成し、駆動制御回路１８の駆動制御信号に応じてスイッチング素子２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂを駆動制御することで、第２電解コンデンサ１３で平滑化した直流電力を商用系統３の交流電力に変換するものである。

負荷１９は、制御回路２０に電力を供給する制御電源と、分散型電源２及びパワーコンディショナ装置４間の解列時に第２電解コンデンサ１３の微小な電荷を放電するための放電抵抗とを有している。

制御回路２０は、第２電解コンデンサ１３に関わる正常時の基準放電時間を予め記憶した放電時間記憶部３１と、例えば診断起動信号を検出すると、駆動制御回路１８を通じて、昇圧回路１２にて昇圧開始レベルから直流電力を昇圧し、この昇圧した直流電力を第２電解コンデンサ１３に順次充電し、昇圧回路１２にて直流電力が昇圧完了レベルに到達すると、昇圧回路１２の昇圧動作を停止する昇圧回路制御部３３と、この昇圧回路制御部３３を通じて昇圧回路１２の昇圧動作が停止すると、第２電解コンデンサ１３の放電を開始し、この放電開始から放電電圧が基準電圧値以下に低下するまでの放電時間を測定する放電時間測定部３４と、この放電時間測定部３４にて測定した放電時間が放電時間記憶部３１に記憶中の基準放電時間以下であるか否かを判定する放電時間判定部３５と、この放電時間判定部３５にて放電時間が基準放電時間以下であると判定されると、第２電解コンデンサ１３の容量劣化と判断する劣化判断部３６と、分散型電源２の出力電圧を監視する分散型電源電圧監視部３７と、この制御回路２０全体を制御する制御部３８とを有している。

放電時間記憶部３１に記憶中の基準放電時間は、正常時の第２電解コンデンサ１３を使用して、昇圧回路１２にて昇圧開始レベルから直流電力を昇圧し、この昇圧した直流電力を第２電解コンデンサ１３に順次充電し、昇圧回路１２にて直流電力が昇圧完了レベルに到達すると、昇圧回路１２の昇圧動作を停止し、第２電解コンデンサ１３の放電を開始し、この放電開始から放電電圧が基準電圧値以下に低下するまでの、正常時の第２電解コンデンサ１３の放電時間に相当するものである。

また、昇圧回路制御部３３は、診断起動信号を検出すると、図２に示すように、第２電解コンデンサ１３の充電電力を負荷１９に放電した後（放電待ち状態）、駆動制御回路１８を通じて、昇圧回路１２にて昇圧開始レベルから直流電力を昇圧し、この昇圧した直流電力を電解コンデンサ１３に順次充電し、昇圧回路１２にて直流電力が昇圧完了レベルに到達すると（昇圧中状態）、昇圧回路１２の昇圧動作を停止するものである。尚、制御部３８は、パワーコンディショナ装置４の通常運転開始を起動するための運転開始起動信号を検出すると、診断起動信号を出力するものである。

放電時間測定部３４は、昇圧回路制御部３３を通じて昇圧回路１２の昇圧動作が停止すると、図２に示すように第２電解コンデンサ１３の放電を開始し、この放電開始から放電電圧が基準電圧値以下に低下するまでの放電時間を測定するものである（放電時間測定中）。

劣化判断部３６は、放電時間判定部３５にて放電時間が放電時間記憶部３１に記憶中の正常時の基準放電時間以下であると判定されると、第２電解コンデンサ１３の容量劣化と判断するものである。

尚、請求項記載の放電時間記憶手段は放電時間記憶部３１、昇圧回路制御手段は昇圧回路制御部３３、放電時間測定手段は放電時間測定部３４、放電時間判定手段は放電時間判定部３５、制御手段は劣化判断部３６及び制御部３８に相当するものである。

次に第１の実施の形態を示す分散型電源システム１について説明する。図３は第１の実施の形態に関わるパワーコンディショナ装置４内部の第１コンデンサ容量劣化判定処理に関わる制御回路２０内部の処理動作を示すフローチャートである。

図３に示す第１コンデンサ容量劣化判定処理は、パワーコンディショナ装置４の通常運転開始前に第２電解コンデンサ１３のコンデンサ容量劣化状態を判別する処理である。

図３に示す制御回路２０内部の昇圧回路制御部３３は、例えば運転開始起動信号に応じて診断起動信号を検出すると（ステップＳ１１）、第２電解コンデンサ１３から負荷１９の放電を開始し（ステップＳ１２）、第２電解コンデンサ１３の放電が完了したか否かを判定する（ステップＳ１３）。尚、ステップＳ１２乃至ステップＳ１３までの処理動作は、図２に示す放電待ち状態に相当するものである。

昇圧回路制御部３３は、第２電解コンデンサ１３の放電が完了したと判定されると、駆動制御回路１８を通じて昇圧回路１２の昇圧開始レベルからの昇圧動作を開始する（ステップＳ１４）。

昇圧回路制御部３３は、昇圧回路１２の昇圧開始レベルからの昇圧動作を開始すると、この昇圧回路１２にて昇圧した直流電力を第２電解コンデンサ１３に順次充電し、昇圧回路１２を通じて昇圧完了レベルに到達したか否かを判定する（ステップＳ１５）。

昇圧回路制御部３３は、昇圧完了レベルに到達したと判定されると、昇圧回路１２の昇圧動作を停止する（ステップＳ１６）。尚、ステップＳ１４乃至ステップＳ１６までの処理動作は、図２に示す昇圧中状態に相当するものである。

制御回路２０内部の放電時間測定部３４は、昇圧回路１２の昇圧動作を停止すると、劣化判断用負荷１３Ａに対して第２電解コンデンサ１３の放電時間の測定を開始し（ステップＳ１７）、第２電解コンデンサ１３の放電電圧が基準電圧値以下に低下したか否かを判定する（ステップＳ１８）。

放電時間測定部３４は、第２電解コンデンサ１３の放電電圧が基準電圧値以下に低下したと判定されると、放電時間の測定動作を終了して第２電解コンデンサ１３の放電時間を取得する（ステップＳ１９）。尚、ステップＳ１７乃至ステップＳ１９までの処理動作は、図２に示す放電時間測定中状態に相当するものである。

制御回路２０内部の放電時間判定部３５は、放電時間測定部３４にて放電時間の測定動作を終了すると、この放電時間が放電時間記憶部３１に記憶中の正常時の基準放電時間以下であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。

制御部３８は、放電時間判定部３５にて放電時間が基準放電時間以下であると判定されると、劣化判断部３６にて第２電解コンデンサ１３の容量劣化であると判断し（ステップＳ２１）、第２電解コンデンサ１３の容量劣化を報知すべく、表示部１７に警告表示することで（ステップＳ２２）、この処理動作を終了する。尚、ユーザは、表示部１７の警告表示に基づき、第２電解コンデンサ１３の容量劣化を認識することができる。また、警告表示の代わりに警告音を音響出力するようにしても良い。

また、制御部３８は、ステップＳ２０にて放電時間が基準放電時間以下でないと判定されると、劣化判断部３６にて第２電解コンデンサ１３が正常であると判断し（ステップＳ２３）、この処理動作を終了する。

第１の実施の形態によれば、診断起動信号を検出すると、第２電解コンデンサ１３を放電し、昇圧回路１２にて昇圧開始レベルから直流電力を昇圧し、この昇圧した直流電力を第２電解コンデンサ１３に充電し、昇圧回路１２にて直流電力が昇圧完了レベルに到達すると、昇圧回路１２の昇圧動作を停止し、第２電解コンデンサ１３の放電を開始し、この放電開始から放電電圧が基準電圧値以下に低下するまでの放電時間を測定し、この測定した放電時間が基準放電時間以下であると判定されると、第２電解コンデンサ１３の容量劣化と判断し、表示部１７に警告表示するようにしたので、パワーコンディショナ装置４のユーザは、警告表示に基づき、運転開始前に第２電解コンデンサ１３の容量劣化の有無を認識することができる。

尚、上記第１の実施の形態においては、昇圧回路１２にて直流電力が昇圧完了レベルに到達すると、昇圧回路１２の昇圧動作を停止し、第２電解コンデンサ１３の放電を開始し、この放電開始から放電電圧が基準電圧値以下に低下するまでの放電時間を測定し、この測定した放電時間が基準放電時間以下であると判定されると、第２電解コンデンサ１３の容量劣化と判断するようにしたが、次のようなコンデンサ容量劣化判定処理を実行するようにしても良く、第２の実施の形態として説明する。

（実施の形態２）
図４は第２の実施の形態を示す分散型電源システム１内部の概略構成を示すブロック図である。尚、図１に示す分散型電源システム１と同一の構成については同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。

図４に示す分散型電源システム１と図１に示す分散型電源システム１とが異なるところは、パワーコンディショナ装置４の制御回路２０内部の構成にある。

図４に示すパワーコンディショナ装置４の制御回路２０は、放電時間記憶部３１、放電時間測定部３４、放電時間判定部３５及び劣化判断部３６の代わりに、第２電解コンデンサ１３に関わる所定放電時間及び所定放電時間経過時点の正常時の基準電圧値を予め記憶した基準電圧記憶部４１と、昇圧回路制御部３３を通じて昇圧回路１２の昇圧動作が停止すると、基準電圧記憶部４１に記憶中の所定放電時間を計時するタイマ動作を開始して（図５参照）、第２電解コンデンサ１３の放電を開始し、このタイマ動作がタイムアップすると（図５参照）、所定放電時間経過時点の放電電圧に相当する電圧値を測定する電圧値測定部４２と、この電圧値測定部４２にて測定した電圧値が基準電圧記憶部４１に記憶中の正常時の基準電圧値以下であるか否かを判定する基準電圧判定部４３と、この基準電圧判定部４３にて電圧値が基準電圧値以下であると判定されると、第２電解コンデンサ１３の容量劣化と判断する劣化判断部４４とを備えたものである。

基準電圧記憶部４１に記憶中の基準電圧値は、正常時の第２電解コンデンサ１３を使用して、昇圧回路１２にて昇圧開始レベルから直流電力を昇圧し、この昇圧した直流電力を第２電解コンデンサ１３に順次充電し、昇圧回路１２にて直流電力が昇圧完了レベルに到達すると、昇圧回路１２の昇圧動作を停止し、所定放電時間を計時するタイマ動作を開始して第２電解コンデンサ１３の放電を開始し、所定放電時間経過時点における正常時の第２電解コンデンサ１３の電圧値に相当するものである。

尚、請求項記載の基準記憶手段は基準電圧記憶部４１、電圧値測定手段は電圧値測定部４２、基準電圧判定手段は基準電圧判定部４３、制御手段は劣化判断部４４及び制御部３８に相当するものである。

次に第２の実施の形態に関わるパワーコンディショナ装置４の動作について説明する。図６は第２の実施の形態に関わるパワーコンディショナ装置４内部の第２コンデンサ容量劣化判定処理に関わる制御回路２０内部の処理動作を示すフローチャートである。

図３に示す第１コンデンサ容量劣化判定処理と図６に示す第２コンデンサ容量劣化判定処理とが異なるところは、ステップＳ１１乃至ステップＳ１６の処理動作を実行した後、所定放電時間を計時するタイマ動作を開始して第２電解コンデンサ１３の放電を開始し、所定放電時間経過時点における正常時の第２電解コンデンサ１３の電圧値を測定し、この電圧値に基づいて第２電解コンデンサ１３の容量劣化を判定する処理である。

図６において電圧値測定部４２は、ステップＳ１１乃至ステップＳ１６の処理動作を実行した後、すなわちステップＳ１６にて昇圧回路１２の昇圧動作を停止すると、基準電圧記憶部４１に記憶中の所定放電時間を計時するタイマ動作を開始して（ステップＳ３１）、第２電解コンデンサ１３の放電を開始し（ステップＳ３２）、このタイマ動作がタイムアップしたか否かを判定する（ステップＳ３３）。

電圧値測定部４２は、タイマ動作がタイムアップしたと判定されると、この所定放電時間経過時点の放電電圧に相当する電圧値を測定する（ステップＳ３４）。

基準電圧判定部４３は、電圧値測定部４２にて電圧値を測定すると、この電圧値が基準電圧記憶部４１に記憶中の正常時の基準電圧値以下であるか否かを判定する（ステップＳ３５）。

劣化判断部４４は、電圧値が正常時の基準電圧値以下であると判定されると、第２電解コンデンサ１３の容量劣化と判断すべく、ステップＳ２１に移行する。また、劣化判断部４４は、電圧値が正常時の基準電圧値以下でないと判定されると、第２電解コンデンサ１３が正常であると判断すべく、ステップＳ２３に移行する。

また、電圧値測定部４２は、ステップＳ３３にてタイマ動作がタイムアップしたと判定されたのでなければ、同タイマ動作を継続してタイマ動作を監視すべく、ステップＳ３３に移行する。

第２の実施の形態によれば、診断起動信号を検出すると、第２電解コンデンサ１３を放電し、昇圧回路１２にて昇圧開始レベルから直流電力を昇圧し、この昇圧した直流電力を第２電解コンデンサ１３に順次充電し、昇圧回路１２にて直流電力が昇圧完了レベルに到達すると、昇圧回路１２の昇圧動作を停止し、所定放電時間を計時するタイマ動作を開始して第２電解コンデンサ１３の放電を開始し、所定放電時間経過時点の電圧値を測定し、この電圧値が正常時の基準電圧値以下であると判定されると、第２電解コンデンサ１３の容量劣化と判断し、表示部１７に警告表示するようにしたので、パワーコンディショナ装置４のユーザは、警告表示に基づき、運転開始前に第２電解コンデンサ１３の容量劣化の有無を認識することができる。

上記第１及び第２実施の形態においては、運転開始起動信号に応じて、このパワーコンディショナ装置４の運転開始前に診断起動信号を出力するようにしたが、併せて、分散型電源２及び商用系統３間に配置され、商用系統３と連系接続する連系リレー１６を通じて、商用系統３及び同パワーコンディショナ装置４間の接続の切断を検出すると、診断起動信号を出力するようにしており、連系リレー１６の切断時に、第２電解コンデンサ１３の容量劣化の有無を認識することができる。

また、同様に、制御回路２０の制御部３８は、分散型電源電圧監視部３７を通じて分散型電源２の出力電圧を監視し、分散型電源２の出力電圧が規定電圧値、例えば異常電圧値と判定されると、診断起動信号を出力するようにしても良く、分散型電源２の異常時に、第２電解コンデンサ１３の容量劣化の有無を認識することができる。

また、制御部３８は、ユーザによる診断操作の外部診断入力に応じて、診断起動信号を出力するようにしても良く、診断操作に応じて、第２電解コンデンサ１３の容量劣化の有無を認識することができる。

また、上記第１及び第２の実施の形態においては、診断起動信号を検出すると、第２電解コンデンサ１３及びインバータ回路１４間の負荷１９に対して第２電解コンデンサ１３を放電するようにしたが、例えば負荷１９が放電抵抗のみの場合、診断起動信号を検出すると、負荷１９及び第２電解コンデンサ１３間を接続するスイッチを配置し、通常運転時は負荷１９及び第２電解コンデンサ１３間の接続を解列するようなシステム構成にしても、同様の効果が得られることは言うまでもない。

本発明のパワーコンディショナ装置によれば、診断起動信号を検出すると、昇圧回路にて昇圧開始レベルから直流電力を昇圧し、この昇圧した直流電力を電解コンデンサに順次充電し、昇圧回路にて直流電力が昇圧完了レベルに到達すると、昇圧回路の昇圧動作を停止し、電解コンデンサの放電を開始し、この放電開始から放電電圧が基準電圧値以下に低下するまでの放電時間を測定し、この測定した放電時間が正常時の基準放電時間以下であると判定されると、電解コンデンサの容量劣化と判断するようにしたので、例えば運転開始前に電解コンデンサの容量劣化の有無を認識することができるため、例えば分散型電源システムのパワーコンディショナ装置に有用である。

本発明のパワーコンディショナ装置に関わる第１の実施の形態を示す分散型電源システム内部の概略構成を示すブロック図である。第１の実施の形態に関わるパワーコンディショナ装置内の第１コンデンサ容量劣化判定処理に関わる第２電解コンデンサの充放電特性を端的に示す説明図である。第１の実施の形態に関わるパワーコンディショナ装置内部の第１コンデンサ容量劣化判定処理に関わる制御回路内部の処理動作を示すフローチャートである。本発明のパワーコンディショナ装置に関わる第２の実施の形態を示す分散型電源システム内部の概略構成を示すブロック図である。第２の実施の形態に関わるパワーコンディショナ装置内の第２コンデンサ容量劣化判定処理に関わる第２電解コンデンサの充放電特性を端的に示す説明図である。第２の実施の形態に関わるパワーコンディショナ装置内部の第２コンデンサ容量劣化判定処理に関わる制御回路内部の処理動作を示すフローチャートである。

符号の説明

２分散型電源
３商用系統
４パワーコンディショナ装置
１２昇圧回路
１３第２電解コンデンサ（電解コンデンサ）
１４インバータ回路
１８駆動制御回路
１９制御回路
３１放電時間記憶部（放電時間記憶手段）
３３昇圧回路制御部（昇圧回路制御手段）
３４放電時間測定部（放電時間測定手段）
３５放電時間判定部（放電時間判定手段）
３６劣化判断部（制御手段）
３８制御部（制御手段）
４１基準電圧記憶部（基準記憶手段）
４２電圧値測定部（電圧値測定手段）
４３基準電圧判定部（基準電圧判定手段）
４４劣化判断部（制御手段）

Claims

分散型電源からの直流電力を昇圧する昇圧回路と、この昇圧回路で昇圧した直流電力を平滑化する電解コンデンサと、この電解コンデンサで平滑化した直流電力を商用系統の交流電力に変換するインバータ回路と、前記昇圧回路及び前記インバータ回路を駆動制御する駆動制御回路と、前記分散型電源系統及び商用系統間を連系接続する連系リレーとを有するパワーコンディショナ装置であって、
前記電解コンデンサに関わる正常時の基準放電時間を予め記憶した放電時間記憶手段と、
運転開始起動信号に応じて同パワーコンディショナ装置の運転開始前に出力された診断起動信号を検出した場合及び前記連系リレーを通じて前記商用系統及び同パワーコンディショナ装置間の切断時において診断起動信号を検出した場合、前記駆動制御回路を通じて、前記昇圧回路にて昇圧開始レベルから前記直流電力を昇圧し、この昇圧した直流電力を前記電解コンデンサに順次充電し、前記昇圧回路にて前記直流電力が昇圧完了レベルに到達すると、前記昇圧回路の昇圧動作を停止する昇圧回路制御手段と、
前記昇圧回路制御手段を通じて前記昇圧回路の昇圧動作が停止すると、前記電解コンデンサの放電を開始し、この放電開始から放電電圧が基準電圧値以下に低下するまでの放電時間を測定する放電時間測定手段と、
この放電時間測定手段にて測定した放電時間が前記放電時間記憶手段に記憶中の基準放電時間以下であるか否かを判定する放電時間判定手段と、
この放電時間判定手段にて前記放電時間が前記基準放電時間以下であると判定されると、前記電解コンデンサの容量劣化と判断する制御手段とを有することを特徴とするパワーコンディショナ装置。
分散型電源からの直流電力を昇圧する昇圧回路と、この昇圧回路で昇圧した直流電力を平滑化する電解コンデンサと、この電解コンデンサで平滑化した直流電力を商用系統の交流電力に変換するインバータ回路と、前記昇圧回路及び前記インバータ回路を駆動制御する駆動制御回路と、前記分散型電源系統及び商用系統間を連系接続する連系リレーとを有するパワーコンディショナ装置であって、
前記電解コンデンサに関わる所定放電時間及び所定放電時間経過時点の正常時の基準電圧値を予め記憶した基準記憶手段と、
運転開始起動信号に応じて同パワーコンディショナ装置の運転開始前に出力された診断起動信号を検出した場合及び前記連系リレーを通じて前記商用系統及び同パワーコンディショナ装置間の切断時において診断起動信号を検出した場合、前記駆動制御回路を通じて、前記昇圧回路にて昇圧開始レベルから前記直流電力を昇圧し、この昇圧した直流電力を前記電解コンデンサに順次充電し、前記昇圧回路にて前記直流電力が昇圧完了レベルに到達すると、前記昇圧回路の昇圧動作を停止する昇圧回路制御手段と、
前記昇圧回路制御手段を通じて前記昇圧回路の昇圧動作が停止すると、前記基準記憶手段に記憶中の前記所定放電時間を計時するタイマ動作を開始して前記電解コンデンサの放電を開始し、前記所定放電時間経過時点の電圧値を測定する電圧値測定手段と、
この電圧値測定手段にて測定した前記電圧値が前記基準記憶手段に記憶中の前記正常時の基準電圧値以下であるか否かを判定する基準電圧判定手段と、
この基準電圧判定手段にて前記電圧値が前記基準電圧値以下であると判定されると、前記電解コンデンサの容量劣化と判断する制御手段とを有することを特徴とするパワーコンディショナ装置。
前記制御手段は、
前記電解コンデンサの容量劣化と判断されると、この判断結果を報知出力することを特徴とする請求項１又は２記載のパワーコンディショナ装置。
前記制御手段は、
前記分散型電源の出力電圧が規定電圧値以上に到達したと判定されると、前記診断起動信号を出力することを特徴とする請求項１、２又は３記載のパワーコンディショナ装置。
前記制御手段は、
外部診断入力に応じて、前記診断起動信号を出力することを特徴とする請求項１、２又は３記載のパワーコンディショナ装置。