JP5252467B2 - 系統連系インバータ - Google Patents
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Description
また、本発明は、分散型電源を電気方式が単相3線式の商用系統電源と連系する系統連系インバータであって、分散型電源から出力される直流電力を交流電力に変換する電力変換部と、電力変換部と商用系統電源とを接続するための第1の電圧線路、第2の電圧線路、および中性線路と、第1の電圧線路の途中に設けられ、第1の電圧線路に過電流が流れ、または第1の電圧線路で漏電が生じたときに、第1の電圧線路を遮断する遮断部と、第1の電圧線路のうちの電力変換部と遮断部との間にある部分と中性線路または第2の電圧線路の間の電圧に基づく第1の電圧を検出する第1の電圧検出部と、第1の電圧線路のうちの遮断部と商用系統電源との間にある部分と中性線路もしくは第2の電圧線路の間の電圧、または第2の電圧線路と中性線路の間の電圧に基づく第2の電圧を検出する第2の電圧検出部と、第1の電圧および第2の電圧に基いて、商用系統電源が停電状態であるか、遮断部が遮断状態であるかを区別して判断する制御部とを備え、制御部は、第1の電圧が第1の規定値以下であり、かつ第2の電圧が第2の規定値を超える場合に、遮断部が遮断状態であると判断し、制御部は、第1の電圧が第1の規定値以下であり、かつ第2の電圧が第2の規定値以下の場合に、商用系統電源が停電状態であると判断する。
[第1の実施形態]
(構成)
図1は、本発明の第1の実施形態の系統連系インバータを含む太陽光発電システムの構成を示すブロック図である。
系統連系インバータ20は、インバータ部11と、インバータ部駆動回路13と、電源回路12と、電流ヒューズ14と、絶縁トランス15と、第2の電圧検出部19と、制御回路16と、表示部21とを備える。
図2を参照して、インバータ部11は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などスイッチング素子31,35、絶縁トランス32、整流回路33およびフィルタ回路34,36から構成される。インバータ部11は、太陽電池10から得られた直流電力を制御回路16で生成された商用系統電源30の周期と同期したPWM(Pulse Width Modulation)制御信号によりスイッチング制御して、交流電力に変換し、商用系統電源30へ連系する。絶縁トランス32は、1次巻き線と2次巻き線を別々に巻くため直流的には分離されていて交流のみ導通する。これによって、インバータ部11での直流・交流間の絶縁が維持され、直流地絡により交流側から地絡電流が流れるのを防止することができる。
図3を参照して、まず、絶縁トランス15は、インバータ部11から出力される系統電源電圧101を変換した電圧102を出力する。次に、信号変換回路18は、変換電圧102の実効値演算を行なって、実効値電圧103を出力する。次に、マイクロコントローラ17は、実効値電圧103をA/D変換して、第1の電圧を得る。
図4を参照して、第2の電圧検出部19は、抵抗R1,R2、電源Vcc、ダイオードD1、ツエナーダイオードD2、ならびに発光ダイオードD3およびフォトトランジスタPTからなるフォトカプラPCを含む。
図5(b)に示すように、商用系統電源電圧がツエナー電圧(規定電圧)を超える場合合に、フォトカプラPCの1次系回路電流が正となる。
図6(b)に示すように、商用系統電源電圧が、常時ツエナー電圧(規定電圧)以下であり、フォトカプラPCの1次系回路電流が0となる。
上述のごとく構成された系統連系インバータ20の具体的な動作を説明する。ここでは、インバータ部11の制御については省略する。
(構成)
図8は、本発明の第2の実施形態の系統連系インバータを含む太陽光発電システムの構成を示すブロック図である。
インバータ部51と商用系統電源90とは、第1の電圧線路(V相)、第2の電圧線路(U相)および中性線路(O相)で接続される。電流ヒューズ54は、第1の電圧線路(V相)の途中に設けられ、第1の電圧線路(V相)に過電流が流れたときに、電圧線路を遮断する。
絶縁トランス(A)91は、第1の電圧線路(V相)のうちのインバータ部51と電流ヒューズ54との間にある部分と、中性線路(O相)に接続される。
上述のごとく構成された系統連系インバータの具体的な動作を説明する。ここでは、インバータの制御については省略し、系統電源側の保護動作について説明する。
本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、たとえば以下のような変形例を含む。
本発明の実施形態では、遮断部として、電圧線路に過電流が流れたことにより電圧線路を遮断する電流ヒューズを備えることとしたが、これに限定するものではない。たとえば、遮断部として、電圧線路に漏電が生じたことにより電圧線路を遮断する漏電ブレーカを備えるものとしてもよい。
本発明の第2の実施形態では、電流ヒューズが接続される第1の電圧線路をV相の電圧線路とし、他方の第2の電圧線路をU相の電圧線路としたが、これに限定するものではない。たとえば、接続関係がこれと逆であってもよい。すなわち、電流ヒューズが接続される第1の電圧線路をU相の電圧線路とし、他方の第2の電圧線路をV相の電圧線路としてもよい。
Claims (7)
- 分散型電源を電気方式が単相2線式の商用系統電源と連系する系統連系インバータであって、
分散型電源から出力される直流電力を交流電力に変換する電力変換部と、
前記電力変換部と前記商用系統電源とを接続するための電圧線路および中性線路と、
前記電圧線路の途中に設けられ、前記電圧線路に過電流が流れ、または前記電圧線路で漏電が生じたときに、前記電圧線路を遮断する遮断部と、
前記電圧線路のうちの前記電力変換部と前記遮断部との間にある部分と前記中性線路の間の電圧に基づく第1の電圧を検出する第1の電圧検出部と、
前記電圧線路のうちの前記遮断部と前記商用系統電源との間にある部分と前記中性線路の間の電圧に基づく第2の電圧を検出する第2の電圧検出部と、
前記第1の電圧および前記第2の電圧に基いて、前記商用系統電源が停電状態か、前記遮断部が遮断状態かを区別して判断する制御部とを備え、
前記制御部は、前記第1の電圧が規定値以下であり、かつ前記第2の電圧が周期的に変化する場合に、前記遮断部が遮断状態であると判断し、
前記制御部は、前記第1の電圧が前記規定値以下であり、かつ前記第2の電圧が周期的に変化しない場合に、前記商用系統電源が停電状態であると判断する、系統連系インバータ。 - 前記電力変換部は、前記分散型電源と前記商用系統電源を絶縁するための第1の絶縁トランスを含み、
前記第1の電圧検出部は、第2の絶縁トランスを含む、請求項1記載の系統連系インバータ。 - 前記第2の電圧検出部は、フォトカプラを含む、請求項1記載の系統連系インバータ。
- 分散型電源を電気方式が単相3線式の商用系統電源と連系する系統連系インバータであって、
分散型電源から出力される直流電力を交流電力に変換する電力変換部と、
前記電力変換部と前記商用系統電源とを接続するための第1の電圧線路、第2の電圧線路、および中性線路と、
前記第1の電圧線路の途中に設けられ、前記第1の電圧線路に過電流が流れ、または前
記第1の電圧線路で漏電が生じたときに、前記第1の電圧線路を遮断する遮断部と、
前記第1の電圧線路のうちの前記電力変換部と前記遮断部との間にある部分と前記中性線路または前記第2の電圧線路の間の電圧に基づく第1の電圧を検出する第1の電圧検出部と、
前記第1の電圧線路のうちの前記遮断部と前記商用系統電源との間にある部分と前記中性線路もしくは前記第2の電圧線路の間の電圧、または前記第2の電圧線路と前記中性線路の間の電圧に基づく第2の電圧を検出する第2の電圧検出部と、
前記第1の電圧および前記第2の電圧に基いて、前記商用系統電源が停電状態であるか、前記遮断部が遮断状態であるかを区別して判断する制御部とを備え、
前記制御部は、前記第1の電圧が第1の規定値以下であり、かつ前記第2の電圧が第2の規定値を超える場合に、前記遮断部が遮断状態であると判断し、
前記制御部は、前記第1の電圧が前記第1の規定値以下であり、かつ前記第2の電圧が前記第2の規定値以下の場合に、前記商用系統電源が停電状態であると判断する、系統連系インバータ。 - 前記電力変換部は、前記分散型電源と前記商用系統電源を絶縁するための第1の絶縁トランスを含み、
前記第1の電圧検出部は、第2の絶縁トランスを含み、
前記第2の電圧検出部は、第3の絶縁トランスを含む、請求項4記載の系統連系インバータ。 - 前記遮断部は、前記電圧線路に過電流が流れたことにより前記電圧線路を遮断する電流ヒューズである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の系統連系インバータ。
- 前記遮断部は、前記電圧線路に漏電が生じたことにより前記電圧線路を遮断する漏電ブレーカである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の系統連系インバータ。
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