JP6098861B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池の発電電力を交流に変換して系統へ重畳する電力変換装置に関するものである。

近年、交流電力を系統へ重畳する電力変換装置が用いられているが、このような装置は、例えば設置から１０年程度を目安に各部品の保守・点検を行うことが望ましいものであるが、期間が長くなるにつれて保守・点検のタイミングがあいまいになってしまうものであった。また、このような装置を一般家庭に設置した際には、特別に保守契約を締結することもないものであった。

このような問題に対して、例えば特許文献１に記載されたようなものがあった。この特許文献に記載されものは、空気調和機のフィルターの掃除を利用者に定期的に促すことを目的として、空気調和機の運転時間を積算した後、フィルターサインとして表示するものであった。

特開２００９−２５０５２２

従来のフィルターサインでは、フィルターが詰まることによって空気調和機の能力が低下するため、この表示と空気調和機の動作とが一致しており利用者にとっては清掃などの保守を認識しやすい。また、フィルターの汚れは数ヶ月から半年程度との比較的に短いサイクルで生じるためその必要性からもフィルターサインを認識しやすいものであった。

しかし、装置を構成する部品には経年変化で劣化するものもあり、これらの部品の作動は長期間に渡って計時する必要がある。例えば１０年間を計時しようとした場合、従来のような運転時間の積算では１日を何時間に設定するかで計時の誤差が大きくなってしまうことがあり、また経年変化による不具合の状況は発生するまで分からないため、表示がされても理解し対応ができない場合があった。計時が早まった際は誤表示と解釈する場合があり、計時が遅くなった際は保守・点検のタイミングを得られないことがあった。

また、時計ＩＣなどを備え直接日付をカウントするものもあるが、停電や点検等による電源の遮断で不意に時計ＩＣがリセットされることを考慮すると１０年にわたってこの時計ＩＣの動作を継続して維持することは難しく、インターネットなどの通信から直接日付を取得する場合では、１０年後の日付の初期設定を個々に行う手間から設定忘れが生じやすく、また誤った操作で計時データがリセットされるなどの不具合が生じる場合があった。

本発明の電力変換装置は、運転日数をカウントし、このカウント値が予め定めた値に達した際に所定の表示を行う表示部を備えるものである。

また、太陽電池の発電電力が予め定めた電力を超えた際もしくは電力変換装置の重畳運転開始から所定時間の経過後に再びこの状態に至った際に運転日数のカウントを行うことを周期的に繰り返すものである。

また、太陽電池の発電電力が予め定めた電力を下回った際もしくは電力変換装置の重畳運転停止ら所定時間の経過後に再びこの状態に至った際に運転日数のカウントを行うことを周期的に繰り返すものである。

本発明によれば、日の出もしくは日の入りに基づく太陽電池の発電電力の変化から１日を判断して日数のカウントを行うことができ、または日の出もしくは日の入りに基づく系統への連携の有無から日数のカウントを行うことができるものである。

本発明の実施例を示す説明図である

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１は本発明の実施例を示す説明図であり、太陽電池１の発電電力（直流電力）は配線２を経て交流電力を生成する電力変換装置３へ供給される。太陽電池３は複数のセルを直列及び並列に接続して所定の定格電圧及び所定の定格出力が得られるように構成した太陽電池モジュールを複数枚直列及び並列接続したものであり、例えば、定格電圧３００Ｖ、出力２．４Ｋｗ、出力４．８Ｋｗなどのように構成されている。

電力変換装置３へは端子Ｐｐ、Ｎｐを介して直流電力が供給され、端子Ｐｐから太陽電池１の発電電圧を得ることができる。電力変換装置３はリアクタ４、スイッチング素子５、ダイオード７、平滑用のコンデンサ７からなる昇圧回路（ＤＣ／ＤＣコンバータ）、４個のスイッチング素子８〜１１を単相ブリッジ状に結線したインバータ回路（ＩＮＶ）、リアクタ１２ａ、１２ｂ、コンデンサ１３からなるローパスフィルター回路（ＬＰＦ）、及び開閉接片１４、１５と切換接片１６、１７を備え交流電力を系統１８につながる建屋内の電源ラインへ重畳させるものである。

１９は自立運転用コンセントであり、系統が停電状態であり、かつ太陽電池３の端子Ｐｐから得られる開放電圧が所定の電圧（例えば９０Ｖ）以上であれば、切換接片１６、２７が切換ってインバータ回路で生成された所定の周波数と所定の電圧（例えば、５０Ｈｚ１００ｖ、６０Ｈｚ１００ｖ）の交流電力を出力するものである。尚、系統１８から通常に電力が供給されている場合は電力変換装置３の交流出力は開閉接片１４、１５、切換接片１６、１７を介して家屋内の電源ラインに重畳されるものである。

２０は電力変換装置３の動作（スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦや開閉接片、切換接片の動作）や表示を行う制御部である。この表示部（図示せず）は、太陽電池１の発電状態、系統１８への逆潮流電力の量、切換接片の状態、異常表示、点検を促す表示（例えば「サービスセンターへご連絡ください。」、「１０年経ちました点検をお願いします。」）などを表示灯の点灯や数字・文字列に変換して表示するよう構成されているものであり、またこれらの表示は電力変換装置３の本体自体に備えるものに限らず、ワイヤレス／有線を問わず別体に設けられた表示部や、インターネットなどのネットワークを介して任意の情報端末に表示させるように成してもよいものである。

系統１８に異常等が生じていない通常時の電力変換装置３の動作は、端子Ｐｐの電圧を検出し、この電圧が所定の電圧（例えば９０ｖ）を超えた際に、太陽電池１の発電電力が充分と判断し交流電力の生成を開始する。すなわち、日の出からの太陽電池１の出力電圧を検出して、日の出であることを判断し、１日であることのカウントを行う。この際、日の出は１日１回であるので前回の日の出を判断した時から所定時間（例えば２０時間）以上経過していることを条件としている。この条件を加えることによって、日陰、雲、雨などにより一時的に太陽電池１の発電が減少した際の誤判断を防止している。尚、判断漏れが生じて１日のカウントが成されなくとも１０年などの長い期間で見れば誤差範囲と扱うことが可能である。

太陽電池１の発電電力は昇圧回路で昇圧された後インバータ回路で疑似正弦波による交流電力に変換されローパスフィルターで高調波成分及び高周波成分が除去されて目標の周波数の交流電力に生成された後家屋内の電源ラインに重畳され負荷へ供給される。この時、電源ラインに重畳される電力（電力変換装置３の出力）は太陽電池１の発電電力と等しくなければならないので太陽電池１の発電電力（電圧×電流）と電源ラインに供給する出力（電圧×電流）とが等しくなるように昇圧回路の昇圧比が制御される。すなわち、スイッチング素子５を周期的にＯＮ／ＯＦＦさせる際のＯＮデューティを制御するものである。また、太陽電池１の出力は端子Ｐｐの電圧に応じて出力特性が変化するので、その時点での発電電力が最大になるように電源ラインに出力する電流を前後させて最大発電力の点を探すところの所詮ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御を行うものである。

開閉接片１４、１５は少なくともインバータ回路の出力電圧が系統との連携が可能な電圧に至った際に位相の同期を持ってから閉じられるものである。この開閉接片１４、１５は太陽電池１の発電開始、すなわち日の出と実質的に連動することになるので、この開閉接片が閉じることによって１日のカウントを行うことも可能である。

このように構成された電力変換装置３では、たとえば、１０年後に保守・点検等を行いたい部品がある場合や装置のサービス点検を行いたい際には、設置もしくは最初の運転開始から日数のカウントを１０年に設定して、端子Ｐｐの電圧変化から日の出による１日を判断しカウント値を積算してくものである。このカウントは前回１日を判断した時間から２０時間を超えた際にカウント動作を有効に判断し、以後この判断時を明日の判断の基準に置き換え、以後周期的にこの判断を繰り返していくものである。尚、設置時等所定の経過時間が判断できない場合は、例えば数回目の判断（例えば５回目の判断）から２０時間の経過を有効して１日のカウントを行うものである。カウントが１０年に達した際は、点検等を促す表示を行うものであり、または表示に要する信号を出力するものである。

以上の実施例では、日の出を基に１日の判断を行ったが、日の入り、すなわち太陽電池１の発電電力の低下から同様に判断することも可能である。同様に開閉接片１４、１５が開くタイミングから日の入りを判断して１日のカウント行うようにしてもよいものである。

本発明に係る集電箱は、上記実施例に示した構成に限定されず、種々の形態のものに適用できるものであり、本発明の技術範囲において種々の形態を包含するものである。

１ 太陽電池
３ 電力変換装置
１８ 系統

Claims (4)

1. 太陽電池の発電出力を交流電力に変換して系統へ重畳する電力変換装置において、当該
   装置の運転日数をカウントし、このカウント値が予め定めた値に達した際に所定の表示を
   行う表示部を備え、
   前記太陽電池の発電電力が日の出から予め定めた電力を超えた後２０時間の経過後に再
   び前記太陽電池の発電電力が日の出から前記予め定めた電力を超えた際に前記運転日数の
   カウントを行うことを周期的に繰り返すことを特徴とする電力変換装置。
2. 太陽電池の発電出力を交流電力に変換して系統へ重畳する電力変換装置において、当該
   装置の運転日数をカウントし、このカウント値が予め定めた値に達した際に所定の表示を
   行う表示部を備え、
   前記電力変換装置の前記重畳運転開始から２０時間の経過後に再び前記電力変換装置の
   前記重畳運転開始に至った際に前記運転日数のカウントを行うことを周期的に繰り返すこ
   とを特徴とする電力変換装置。
3. 太陽電池の発電出力を交流電力に変換して系統へ重畳する電力変換装置において、当該
   装置の運転日数をカウントし、このカウント値が予め定めた値に達した際に所定の表示を
   行う表示部を備え、
   前記太陽電池の発電電力が予め定めた電力を下回った時から２０時間の経過後に再び前
   記太陽電池の発電電力が前記予め定めた電力を下回った際に前記運転日数のカウントを行
   うことを周期的に繰り返すことを特徴とする電力変換装置。
4. 太陽電池の発電出力を交流電力に変換して系統へ重畳する電力変換装置において、当該
   装置の運転日数をカウントし、このカウント値が予め定めた値に達した際に所定の表示を
   行う表示部を備え、
   前記電力変換装置の前記重畳運転停止ら２０時間の経過後に再び前記電力変換装置の前
   記重畳運転停止に至った際に前記運転日数のカウントを行うことを周期的に繰り返すこと
   を特徴とする電力変換装置。