JP5919495B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
本発明は、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置に関する。
近年、風力発電、太陽電池、燃料電池、あるいは蓄電池などから得られる直流電力をインバータ回路で交流電力に変換する電力変換装置が提供されている。
このような電力変換装置として、下記特許文献1には直流電力の電圧を昇圧するための昇圧回路、この昇圧後の直流電力を交流電力に変換するインバータ回路、このインバータ回路の出力から高周波成分を除去するフィルター回路及びこれらの回路の動作を制御する制御回路などが記載されている。
このような電力変換装置は、一般家庭では屋内の配電ブレーカ近くの天井側に取り付けられることが多く、施工後の各種設定に際して、片手で設定マニュアルを持ち、この時暗ければ同じ手で懐中電灯を持ち、また設定するスイッチの電装基板上の位置を設定マニュアルで確認しながら、もう一方の手で設定する必要があった。さらに脚立に乗っての高所作業の場合もあった。
設定を必要とするスイッチは例えば施工毎に指定される定数であり電力変換装置から出力される交流電力の電圧上限値を決めるスイッチ、自立運転時の出力周波数を決めるスイッチ、など各条件を設定するものであり設定漏れや設定間違いをしたまま運転を開始すると誤動作や動作不良からこの電力変換装置が破損や焼損に至ることがあった。
また、電装基板上のスイッチは、小型のドライバーの先端やピンの先などで操作するような小さいものが主であり、電装基板上では他の類似したサイズの部品が多いため、混同して見落としや誤操作を起こし易いものであった。
一方、上記特許文献1に記載されている電力変換装置では、昇圧回路、インバータ回路、フィルター回路及び制御回路などが複数の電装基板に分散して実装されており、これらの複数の電装基板が積み上げられた状態で収納されている。このような状態では、各種スイッチは各種電装基板にそれぞれ分散して配置されているため、それぞれの電装基板の操作スイッチを確認ないし操作する必要がある場合、適宜確認や操作の邪魔となる電装基板を取り外す必要が生じる。そのため、上記特許文献1に開示されている電力変換装置においては、各種スイッチの操作の誤りや確認の漏れを確実かつ容易に防止できるものではなかった。また、電力変換装置の昇圧回路、インバータ回路、フィルター回路及び制御回路を単一の電装基板上に配置した場合においても、各種スイッチが散在して実装されている場合には、それぞれのスイッチの視認が容易ではなく、操作スイッチの操作・確認の誤りや漏れを確実に防止できるものではなかった。
本発明は、この様な従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、複数のスイッチを視認し易くし、これら複数のスイッチの誤操作や設定漏れを抑制することができる電力変換装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置において、制御用の電装基板と、前記電装基板を覆う第1カバーと、第1カバーを覆う第2カバーと、を備え、前記電装基板の色と区別が可能な色の帯状のライン、及び前記帯状のライン内に前記電装基板の制御の動作を設定するための複数のスイッチを前記電装基板上に配置し、第1カバーは、第2カバーを開いた際に前記複数のスイッチが操作可能となる切り欠を含むことを特徴とする。
本発明によれば、複数のスイッチを視認し易くし、複数のスイッチの誤操作や設定漏れを抑制することができる。
以下に本発明を実施形態を説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を理解するための電力変換装置を例示するものであって、本発明をこの電力変換装置に特定することを意図するものではなく、本発明は特許請求の範囲に示した技術思想を逸脱することなく種々の変更を行ったものにも適用し得るものである。
図1に示すように、電力変換装置1は、表面カバー2(第2カバー)、背面パネル3、上面パネル4、下面主パネル5、下面補助パネル6、右側面パネル7及び左側面パネル8からなる略直方体状の筐体を有している。この筺体は、表面カバー2が前面となり、背面パネル3が壁面(図示省略)に取り付けられる。
表面カバー2は、金属製又はプラスチック製であり、表示部9が露出するように開口10が設けられている。上面パネル4、下面主パネル5、下面補助パネル6、右側面パネル7及び左側面パネル8が枠体を構成し、この枠体に表面パネル2は取り付け及び取り外しが可能なように成されている。また、この枠体は、鉄板等の金属で形成されており、同じく鉄板等の金属で形成されている背面パネル3にネジ止めや溶接等によって取り付けられている。
図1、図2に示すように、下面主パネル5には通気孔5a及び通気スリット5bが形成されており、夫々上面パネル4の通気孔4a及び通気スリット(図示省略)に対して冷却空気の流れを作っている。両通気スリット5b間には、背面パネル3にネジ止めにより固定されたヒートシンク21が配置され、このヒートシンク21のフィン21aの間を通気スリット5bから入った空気が上面パネル4の通気スリットへ向かって流れるようになっている。また、下面補助パネル6は、下面主パネル5から取り外し可能に下面主パネル5及び右側面パネル7に取り付けられている。なお、右側面パネル7には、適宜電源スイッチ7aや自立運転用のACコンセント7bなどが設けられている。
また、下面補助パネル6の上部側には、直流入力端子及び交流出力端子を有する端子台17が配置されている。端子台17は、背面パネル3に取り付けられた端子台保持板18と右側面パネル7との間に固定されている。この端子台17には、背面パネル3に形成された開口部3aを通して電力変換装置1の内部に導入されるDC入力配線やAC出力配線(何れも図示省略)が接続されるようになっている。尚、DC入力配線やAC出力配線は、下面補助パネル6開口を設けてこの開口を通して端子台17に接続するようにしても良い。
筺体には、メイン基板20、サブ基板26、第1制御電装基板14、及び第2制御電装基板15など複数の基板が収容される。
メイン基板20は、直流電力を交流電力に変換する基板であり、この直流電力や変換された交流電力の電流が流れる基板でもある。このメイン基板20は、直流用リアクトルDCL、交流用リアクトルACL、スイッチ素子モジュール24等と接続されて、DC/DCコンバータ回路36やDC/ACインバータ回路37を構成する。
図2に示すように、メイン基板20は、ヒートシンク21上にサポート23(スペーサ)を介して所定間隔で取り付けられている。
スイッチ素子モジュール24は、スイッチ素子固定用ホルダ25に複数のスイッチ素子を内蔵して成る。スイッチ素子固定用ホルダ25をメイン基板20の孔20cを介してヒートシンク21上に固定することにより、スイッチ素子のヒートシンク21への放熱を可能にしている。
また、メイン基板20の左側面パネル8側には、直流用リアクトルDCLと、交流用リアクトルACLとが並んで配置されている。さらに、メイン基板20の右側面パネル7側にはサブ基板26が配置されており、このサブ基板26にはメイン基板20からの交流出力と系統との間の電気的接続及び遮断を行う連系リレーRLYが複数個、ここでは4個設けられている。このサブ基板26も、サポート(図示省略)によって、背面パネル3に取り付けられている。
太陽電池モジュール30からの直流電力は、図示しない2本のDC入力配線を介して端子台17の直流入力端子17a、17bに入力される。また、直流入力端子17a、17bに入力された直流電力は、リード線19a、19bを介してメイン基板20の入力端子20a、20bに入力される。
メイン基板20に入力された直流電力は、DC/DCコンバータ回路36に入力され電圧が昇圧される。そして、昇圧された直流電力はDC/ACインバータ回路37により直流電力から商用電力系統80と同期する交流電力に変換されてサブ基板26へ出力される。サブ基板26は、メイン基板20から出力された交流電力をリレーRLY1〜RLY4を介して端子台17の交流出力端子17c〜17eへ出力する。交流出力端子17c〜17eに出力された交流電力はAC出力配線を通って商用電力系統80へ重畳されて商用電力系統80に接続される負荷へ供給される。
図3に示すように、これらのメイン基板(DC/DCコンバータ回路36、DC/ACインバータ回路37)、及び連系リレーRLYは、コネクタ14aにより第1制御電装基板14、或いは第2制御電装基板と接続されており、第1制御電装基板14及び第2制御電装基板15(図2参照)により構成される制御回路からの信号によって制御されている(即ち、第1制御電装基板14、及び第2制御電装基板15は、メイン基板20、サブ基板等の動作を制御する制御用の電装基板である)。尚、制御回路による具体的な制御方式は周知であるので、その詳細な説明は省略する。
第2制御電装基板15は、電力変換装置1に入力、或いは出力される電流及び電圧、メイン基板20内の所定箇所の電圧及び電流など、適宜電流センサや電圧センサにより検出される電流電圧を入力して第1制御電装基板14へ伝える。第1制御電装基板14は、第2制御電装基板15により検出された電流及び電圧を用いてメイン基板20やサブ基板26の動作の制御を行う。また、第1制御電装基板14には、第1制御電装基板14と第2制御電装基板15との制御の動作を設定するための複数の設定スイッチ11、及び各種の設定スイッチ11のそれぞれの操作に基づく設定状態を表示するための表示部9が備えられている。
第1制御電装基板14及び第2制御電装基板15は、段差状に形成された電装基板取り付け用シャーシ16上に配置されている。電装基板取り付け用シャーシ16は、上面パネル4側及び下面主パネル5側がそれぞれ上面パネル4及び下面主パネル5にネジ止めされている。電装基板取り付け用シャーシ16を段差状に形成しているのは、後述するメイン基板20のコンデンサ部分と他の部材との高さの相違に合わせて折り曲げることにより、電力変換装置1の内部空間を有効利用するためである。
また、複数のスイッチ11及び表示部9が露出するように第1制御電装基板14及び第2制御電装基板を覆い、表面カバー2により覆われる前面シールドカバー12(第1カバー)が設けられている。この前面シールドカバー12は、鉄板等の金属で形成されており、枠体に適宜の箇所でネジ止めされている。この前面シールドカバー12は、第1制御電装基板14及び第2制御電装基板15との間に所定間隔を維持した状態で取り付けられ、外部からの電磁ノイズの影響を受け難くするためのシールドの機能を有している。
第1制御電装基板14及び第2制御電装基板15と、前面シールドカバー12との間には絶縁シート13が配置されている。この絶縁シート13は、第1制御電装基板14の表示部9及び各種の設定スイッチ11が露出するようにして第1制御電装基板14及び第2制御電装基板15の表面を覆うように配置されている。また、絶縁シート13の上面パネル4側は、上面パネル4に固定されており、下面主パネル5側はフリーな状態とされている。この絶縁シート13は、表面カバー2と第1制御電装基板14、或いは第2制御電装基板15とが短絡しないようにするために設けられている。
次に、図4を参照しながら、第1制御電装基板14に設けられている各種の設定スイッチ11の配置について説明する。なお、各種の設定スイッチ11は、第1制御電装基板14に設けられている各種回路用のものだけでなく、第2制御電装基板15に設けられている制御回路用のものも含んでおり、第1制御電装基板14と第2制御電装基板15とはコネクタ14a(図3参照)を介して互いに電気的に接続されている。
電力変換装置1は、商用系統電力系統の電圧や周波数が動作範囲を外れると電力変換装置1を商用電力系統から切断し電力変換装置1を保護する保護機能を有する。これらの保護機能としては、たとえば、交流過電圧(OVR)、交流不足電圧(UVR)、周波数上昇(OFR)、周波数低下(UFR)を検出してリレーRLY1〜RLY4を解列して商用電力系統から電力変換装置1を切断する。商用電力系統は電力変換装置を連系させる連系点の位置により電圧や周波数が異なるため、この保護機能を有効に機能させるためには、動作範囲を商用電力系統に合わせて設定する必要がある。これらの保護機能のための動作範囲(基準値)が各種の設定スイッチ11などによって行われる。また、これらの保護機能の動作範囲を外れた場合に、リレーRLY1〜RLY4を解列するまでの応答時間(動作時間整定)も規定されている。さらには、各種動作エラーを検出するための基準値の設定機能も必要である。そのため、各種の設定スイッチ11としては、これらの規格に対応する予め定められた所定値や各種エラーを検出するための基準値を設定する機能が必要とされる。
さらに、連系運転を行うか自立運転を行うかの選択機能、自立運転を行う際の周波数の設定機能、その他の機能も必要とされる。このような設定を行うために、各種の設定スイッチ11として、ロータリースイッチRsw、ディップスイッチDip1〜5、押しボタンスイッチSw1〜Sw7を利用する。
例えば、ロータリースイッチRswとしては、太陽電池モジュール30を何台並列に使用するかの設定機能を持たせることができる。ディップスイッチDip1〜5としては、交流過電圧(OVR)検出機能、交流過電圧(OVR)動作時間整定機能、交流不足電圧(UVR)検出機能、交流不足電圧(UVR)動作時間整定機能、周波数上昇(OFR)検出機能、周波数上昇(OFR)動作時間整定機能、周波数低下(UFR)検出機能、周波数低下(UFR)動作時間整定機能、保護リレー時限整定機能、電圧上昇抑制機能、位相跳躍整定機能、直流分検出機能、直流地絡検出機能、自立周波数設定機能などを割り当てることができる。さらに、押しボタンスイッチSw1〜Sw7としては、エラー呼び出し機能、デバッグ用の各種コマンド機能などを割り当てることができる。
これらの各種の設定スイッチ11の操作に基づく設定状態は表示部9に表示され確認することができる。また、表示部9では、電力変換装置1の動作中に生じた各種エラーなどの確認もできるようになっている。
これらの各種の設定スイッチは、従来の電力変換装置では第1制御電装基板14及び第2制御電装基板15のそれぞれの回路の近傍に分散配置されていた。しかしながら、実施形態の電力変換装置1では、これらの設定スイッチ11を第1制御電装基板14に纏めて配置している。
具体的には、図4(a)に示すように、第1制御電装基板14の保護のために被覆されているレジストの色(例えば、緑色)とは区別可能な異なる色(例えば、白色ないしクレー)の帯状のライン14bを表示部9の上側(上面パネル4側)に沿って設け、この帯状のライン内にスイッチRsw、Dip1〜5、Sw1〜Sw7を纏めて配置している。
設定スイッチ11を有する第1制御電装基板14は、表面カバー2を開いた際(取り外した際)に設定スイッチ11が操作可能となる位置に設けられる。具体的には、前面シールドカバー12は、表面カバー2を開いた際に設定スイッチ11が操作可能となる切り欠12aを有しており、この切り欠12aから設定スイッチ11、及び表示部9が露出するように第1制御電装基板1が配置される。これにより、表面カバー2を開くと簡単に表示領域9及び各種の設定スイッチ11を視認できるようになる。また、設定スイッチ11以外の電子部品が前面シールドカバー12により覆われることにもより、帯状ライン14bが視認しやすくなっている。しかも、第1制御電装基板14の各種の設定スイッチ11が設けられる帯状のライン14bの色が他の部分とは異なる色となされているので、各種の設定スイッチ11が視認し易くなり、設定スイッチ11設定の際には表示部が設定スイッチ11のすぐ近くにあるので、各種の設定スイッチ11の設定状態が確認し易い。そのため、実施形態の電力変換装置1によれば、各種の設定スイッチ11の誤操作や確認の漏れを抑制できるようになり、信頼性の高い電力変換装置1が得られる。
この帯状のライン14bは、図4(a)に示すように直線状に切れ目ないものを配置しているが、図4(b)に示すように、帯状のライン14bには途中に切れ目があり、複数の領域からなるラインであっても良い(点線の帯状のライン14bともとれる)。この場合、複数の領域ごとに同種の設定を行う設定スイッチ11を配置する(例えば、交流過電圧の設定スイッチと交流不足電圧の設定スイッチ、周波数上昇の設定スイッチと周波数低下の設定スイッチなどの組み合わせ)と良い。また、図4(c)に示すように、帯状のライン14bを複数用いて設定スイッチ11を配置するようにしても良い。この場合も、図4(b)と同様に、複数の帯状のライン14b毎に同種の設定スイッチ11を配置すると良い。
なお、実施形態の電力変換装置1では、第1制御電装基板14と第2制御電装基板15とが別体のものを使用した例を示したが、内部スペースに余裕がある場合には第1制御電装基板14と第2制御電装基板15とを一体に形成してもよい。また、実施形態の電力変換装置1では、各種の設定スイッチ11が表示部9の上面パネル4側に沿って配置されている例を示したが、表示部9の下面種カバー5側に沿って配置されているものとしてもよい。また、第1制御電装基板14の各種の設定スイッチ11が設けられる帯状のライン14bの色を白色ないしグレーとした例を示したが、この部分の色は第1制御電装基板14に設けられているレジストの色とは異なる色であればよく、当業者が適宜に決定すればよい。
1…電力変換装置 2…表面カバー(第2カバー) 3…背面パネル 3a…開口部 4…上面パネル 4a…通気孔 5…下面主パネル 5a…通気孔 5b…通気スリット 6…下面補助パネル 7…右側面パネル 7a…電源スイッチ 7b…ACコンセント 8…左側面パネル 9…表示部 10…開口 11…設定スイッチ 12…前面シールドカバー(第1カバー) 12a…切り欠 13…絶縁シート 14…第1制御電装基板 14a…コネクタ 14b…帯状のライン 15…第2制御電装基板 16…電装基板取り付け用シャーシ 17…端子台 18…端子台保持板 20…メイン基板 20a、20b…入力端子 21…ヒートシンク 21a…フィン部分 23…導電性サポート 24…スイッチ素子モジュール 25…スイッチ素子モジュール固定用ホルダ 26…サブ基板 30…太陽電池モジュール DCL…直流用リアクトル ACL…交流用リアクトル RLY1〜RLY4…連系リレー
Claims (7)
- 直流電力を交流電力に変換する電力変換装置において、
制御用の電装基板と、
前記電装基板を覆う第1カバーと、
第1カバーを覆う第2カバーと、を備え、
前記電装基板の色と区別が可能な色の帯状のライン、及び前記帯状のライン内に前記電
装基板の制御の動作を設定するための複数のスイッチを前記電装基板上に配置し、
第1カバーは、第2カバーを開いた際に前記複数のスイッチが操作可能となる切り欠を
含むことを特徴とする電力変換装置。 - 前記電装基板は、前記複数の少なくとも2つ以上のスイッチの操作に基づく設定状態を
表示するための表示部を備え、
前記帯状のライン及び前記複数のスイッチは前記表示部に沿って設けられていることを
特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 - 第1カバーは、前記複数のスイッチ及び前記表示部が露出するように前記切り欠を設け
、第2カバーは、前記切り欠を覆うことを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置。 - 前記電装基板と第1カバーとの間には絶縁シートが配置されていることを特徴とする請
求項3に記載の電力変換装置。 - 前記複数のスイッチは、2状態の何れかを選択するディップスイッチ、複数の状態から
いずれかを選択するロータリースイッチ、及びプッシュスッチの内の少なくとも一つを含
むことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電力変換装置。 - 前記複数のスイッチは、系統電源の過電圧検出用、不足電圧検出用、周波数上昇検出用
及び周波数低下検出用のものを含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の電
力変換装置。 - 前記複数のスイッチは、さらに、前記系統電源の過電圧検出時の動作時間整定用、不足
電圧検出時の動作時間整定用、周波数上昇検出時の動作時間整定用及び周波数低下検出時
の動作時間整定用のものを含むことを特徴とする請求項6に記載の電力変換装置。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2012/074740 WO2014049731A1 (ja) | 2012-09-26 | 2012-09-26 | 電力変換装置 |
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JP2014537909A Active JP5919495B2 (ja) | 2012-09-26 | 2012-09-26 | 電力変換装置 |
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Country | Link |
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WO (1) | WO2014049731A1 (ja) |
Citations (3)
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---|---|---|---|---|
JP2004275000A (ja) * | 1994-10-24 | 2004-09-30 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | インバータ装置 |
JP2007174814A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-07-05 | Mitsubishi Electric Corp | 電源装置 |
JP2009200261A (ja) * | 2008-02-21 | 2009-09-03 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 基板実装構造 |
-
2012
- 2012-09-26 JP JP2014537909A patent/JP5919495B2/ja active Active
- 2012-09-26 WO PCT/JP2012/074740 patent/WO2014049731A1/ja active Application Filing
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