JP5361542B2

JP5361542B2 - 電力変換装置

Info

Publication number: JP5361542B2
Application number: JP2009133445A
Authority: JP
Inventors: 大海西
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-06-02
Filing date: 2009-06-02
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2029-06-02
Also published as: JP2010283936A

Description

本発明は、太陽電池等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装置に関するものである。

従来、太陽電池から出力される直流電力を交流電力に変換する太陽光発電システムが用いられている。幹線電灯線と商用電源との間で売買される売買電力量を算出することができる太陽光発電システムとして、例えば、下記の特許文献１に示されたものがある。

特許文献１に示された太陽光発電システムでは、売買電力量等を検出する電力量検出手段、電力量検出手段からの検出電力量の情報またはこの検出電力量に基づいて演算した情報を電灯線に送信する送信手段を備え、電力量情報をモニタすることができる。

特開２００１−２６８８０１号公報

しかしながら、特許文献１記載の太陽光発電システムでは、電力量検出手段および送信手段が分電盤の器体内に収容されているので、分電盤が大きくなってしまうという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、分電盤が大きくなってしまうことを防止することが可能な電力変換装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、直流電圧を交流電圧に変換して幹線電灯線に出力するインバータと、商用電源と前記幹線電灯線との間に流れる電流を検出する電流センサと、前記幹線電灯線の電圧を検出する電圧センサと、前記幹線電灯線の電圧および前記商用電源と前記幹線電灯線との間に流れる電流に基づいて、前記幹線電灯線と前記商用電源との間で送受され売買される電力量である売買電力量を算出する演算部と、を備え、前記電流センサは、前記商用電源および前記幹線電灯線に接続された分電盤の器体内に収容されており、前記電圧センサおよび前記演算部は、前記インバータが収容された電力変換部の筐体内に収容されていることを特徴とする。

本発明によれば、分電盤が大きくなってしまうことを防止することができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１にかかる電力変換装置を太陽光発電システムに適用した場合の一例を示す図である。

以下に、本発明にかかる電力変換装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる電力変換装置の構成を示す図であり、より詳細には、実施の形態１にかかる電力変換装置を太陽光発電システムに適用した場合の一例を示す図である。

図１に示す太陽光発電システムは、太陽電池モジュール１と、この太陽電池モジュール１の直流出力を交流に変換する電力変換部２と、分電盤３と、を備えている。

電力変換部２は筐体２０を有しており、筐体２０内には、インバータ２１、電源回路２２、インバータ制御回路２３、売買電力演算部２４、保護回路２５、電圧センサ２６、連系リレーＲｙ１，Ｒｙ２、およびメインリレーＲｙ３，Ｒｙ４が収容されている。

インバータ２１は、太陽電池モジュール１から出力される直流電力を交流電力に変換する。電源回路２２は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータ等であり、太陽電池モジュール１の出力電圧（直流電圧）を電圧変換してインバータ制御回路２３に出力する。インバータ制御回路２３は、電源回路２２から供給される電力を電源として、インバータ２１を制御する。なお、太陽電池モジュール１が発電を行っていない場合（例えば、夜間等）には、インバータ２１、電源回路２２、およびインバータ制御回路２３は動作しない。

分電盤３は、電灯分電盤用協約形配線用遮断器の寸法（分電盤協約寸法）の器体３０を有し、この器体３０内には単相３線の幹線電灯線Ｌ１，Ｌ２，Ｎが通っている。この幹線電灯線Ｌ１，Ｌ２，Ｎの一端は商用電源に連なっており、他端は電力変換部２に接続されている。これにより、商用電源と電力変換部２との系統連系が実現される。なお、電力変換部２は、商用電源の停電時や太陽電池モジュール１の異常出力時に、連系リレーＲｙ１，Ｒｙ２、メインリレーＲｙ３，Ｒｙ４により、商用電源との系統連系が遮断される。

幹線電灯線Ｌ１，Ｌ２，Ｎの電力変換部２側にはブレーカ３１が、幹線電灯線Ｌ１，Ｌ２，Ｎの商用電源側にはブレーカ３２が、それぞれ設けられている。また、幹線電灯線Ｌ１，Ｎのブレーカ３１とブレーカ３２との間にはブレーカ３３が、幹線電灯線Ｌ２，Ｎのブレーカ３１とブレーカ３２との間にはブレーカ３４が、それぞれ設けられている。これらのブレーカ３１〜３４は器体３０内に収納されている。ブレーカ３４から延在する単相２線の電灯線の先端には、コンセント４が接続されている。

さらに、分電盤３の器体３０内には、商用電源と幹線電灯線Ｌ１との間に流れる電流および商用電源と幹線電灯線Ｌ２との間に流れる電流をそれぞれ検出するカレントトランス等の電流センサ３５，３６が収容されている。電流センサ３５，３６の設置位置および電流の検出位置は、ブレーカ３２とブレーカ３３，３４との間である。

電力変換部２内の電圧センサ２６は、幹線電灯線Ｌ１と幹線電灯線Ｎとの間の電圧および幹線電灯線Ｌ２と幹線電灯線Ｎとの間の電圧を検出する。保護回路２５は、電圧センサ２６によって検出された幹線電灯線Ｌ１と幹線電灯線Ｎとの間の電圧および幹線電灯線Ｌ２と幹線電灯線Ｎとの間の電圧が所定の電圧以上の場合には、インバータ２１および太陽電池モジュール１、または連系を保護するため、インバータ２１を停止させる指示をインバータ制御回路２３に出力する。一般に、電力変換装置は幹線電灯線の電圧を検出する電圧センサを備えているので、その電圧センサを電圧センサ２６として利用すれば、電圧センサ２６を別個新たに備える必要はない。

売買電力演算部２４は、通信部２４ａと、演算部２４ｂと、を含んでいる。演算部２４ｂは、電流センサ３５，３６によって検出された商用電源と幹線電灯線Ｌ１との間に流れる電流および商用電源と幹線電灯線Ｌ２との間に流れる電流、並びに、電圧センサ２６によって検出された幹線電灯線Ｌ１と幹線電灯線Ｎとの間の電圧および幹線電灯線Ｌ２と幹線電灯線Ｎとの間の電圧に基づいて、商用電源との間で売買される電力量である売買電力量を算出する。なお、演算部２４ｂが、例えばインバータ制御回路２３の出力信号に基づいて、インバータ２１が出力する電力量である出力電力量、インバータ２１が出力した電力の積算量である積算出力電力量、インバータ２１の通算運転時間を算出するようにしても良い。また、演算部２４ｂが、幹線電灯線Ｌ１，Ｌ２，Ｎに接続された電気機器によって消費された電力量である消費電力量を更に算出することとしても良い。

売買電力演算部２４は、幹線電灯線Ｌ１，Ｌ２，Ｎを介して供給される電力を電源として動作する。例えば、太陽電池モジュール１が発電を行っている場合（例えば、日中等）には、売買電力演算部２４は、太陽電池モジュール１によって発電される電力を電源として動作することができる。また、太陽電池モジュール１が発電を行っていない場合（例えば、夜間等）には、売買電力演算部２４は、商用電源から供給される電力を電源として動作することができる。

通信部２４ａは、演算部２４ｂによって算出された情報を情報処理装置（例えば、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等）に送信し、情報処理装置は、演算部２４ｂによって算出された情報を表示する。なお、通信部２４ａが、演算部２４ｂによって算出された情報を、コンセント４、プラグ５、ＰＬＣ（電灯線搬送通信）アダプタ６を介して幹線電灯線Ｌ２，Ｎに接続されたＰＣ７にＰＬＣによって送信するＰＬＣ通信回路を含むこととしても良い。また、通信部２４ａが、ＰＬＣ通信回路に代えてまたは加えて、演算部２４ｂによって算出された情報を情報処理装置に無線ＬＡＮ等の無線通信によって送信する無線通信回路を含むこととしても良い。

以上説明したように、本実施の形態にかかる電力変換装置によれば、電流センサ３５，３６を分電盤３の器体３０内に収容し、インバータ２１、電圧センサ２６、通信部２４ａおよび演算部２４ｂを筐体２０内に収容しているので、分電盤３が大きくなることを防止することができる。

また、一般に電力変換装置は幹線電灯線の電圧を検出する電圧センサを備えているので、その電圧センサを電圧センサ２６として利用すれば、売買電力演算のために電圧センサを別個新たに備える必要はない。

また、通信部２４ａがＰＬＣ通信回路を含む場合に、ＰＬＣ通信回路を幹線電灯線Ｌ１と幹線電灯線Ｌ２に接続すれば、特許文献１記載の太陽光発電システムのように幹線電灯線Ｌ１と幹線電灯線Ｌ２との間に相間信号伝達手段を設ける必要をなくすことができる。

また、演算部２４ｂが、インバータ２１が出力する電力量である出力電力量、インバータ２１が出力した電力の積算量である積算出力電力量、インバータ２１の通算運転時間、および／または、幹線電灯線Ｌ１，Ｌ２，Ｎに接続された電気機器によって消費された電力量である消費電力量を更に算出することとすれば、ユーザは、これらの情報をモニタすることができる。

また、通信部２４ａがＰＬＣ通信回路または無線通信回路を含むこととすれば、ユーザは、ＰＣ等の情報処理装置を設置する部屋を自由に選択することができ、あらゆる場所で出力電力量等をモニタすることができる。

以上のように、本発明にかかる電力変換装置は、太陽電池等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装置に有用である。

１太陽電池モジュール
２電力変換部
３分電盤
４コンセント
５プラグ
６ＰＬＣアダプタ
７ＰＣ
２０筐体
２１インバータ
２２電源回路
２３インバータ制御回路
２４売買電力演算部
２４ａ通信部
２４ｂ演算部
２５保護回路
２６電圧センサ
３０器体
３１〜３４ブレーカ
３５、３６電流センサ
Ｒｙ１、Ｒｙ２連系リレー
Ｒｙ３、Ｒｙ４メインリレー

Claims

直流電圧を交流電圧に変換して幹線電灯線に出力するインバータと、
商用電源と前記幹線電灯線との間に流れる電流を検出する電流センサと、
前記幹線電灯線の電圧を検出する電圧センサと、
前記幹線電灯線の電圧および前記商用電源と前記幹線電灯線との間に流れる電流に基づいて、前記幹線電灯線と前記商用電源との間で送受され売買される電力量である売買電力量を算出する演算部と、
を備え、
前記電流センサは、前記商用電源および前記幹線電灯線に接続された分電盤の器体内に収容されており、
前記電圧センサおよび前記演算部は、前記インバータが収容された電力変換部の筐体内に収容されていること
を特徴とする電力変換装置。
前記演算部は、前記インバータが出力する電力量である出力電力量、前記インバータが出力した電力の積算量である積算出力電力量、前記インバータの通算運転時間、および／または、前記幹線電灯線に接続された電気機器によって消費された電力量である消費電力量を更に算出することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
前記演算部によって算出された情報を送信する通信部を更に備え、
前記通信部は、前記筐体内に収容されていること
を特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
前記通信部は、前記演算部によって算出された情報をＰＬＣ（電灯線搬送通信）アダプタを介して前記幹線電灯線に接続された情報処理装置にＰＬＣによって送信するＰＬＣ通信回路を含むことを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
前記通信部は、前記演算部によって算出された情報を無線通信によって送信する無線通信回路を含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の電力変換装置。