JP6106905B2

JP6106905B2 - パワーコンディショナ

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Publication number: JP6106905B2
Application number: JP2012059151A
Authority: JP
Inventors: 篤志中本; 晃吉武; 佐野　嘉彦; 嘉彦佐野
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2017-04-05
Anticipated expiration: 2032-03-15
Also published as: JP2013198176A

Description

本発明は、太陽光発電用のパワーコンディショナに関する。

近年、地球環境問題への関心の高まりとともに、自然エネルギーを利用した新エネルギー技術が注目されている。特に、太陽光発電システムの住宅への普及が加速されてきている。太陽光発電システムは、太陽光を電気エネルギーに変換する太陽電池、およびその設置架台と、直流電力を交流電力に変換するインバータや配線を行う接続箱などにより構成されている。

通常、太陽光発電システムに用いられる太陽電池には、太陽電池素子を複数直列・並列にした太陽電池モジュールが用いられる。しかしながら、太陽電池モジュールによって発電される電力は直流電力として取り出されるため、一般家庭に普及している電気機器のような交流電力用の負荷にそのまま供給することができない。そこで、発電電力の直流−交流変換を行うための電力変換装置を用いて、電力会社の商用電力系統と同様の交流電力を作り出せるようにして交流電力用の負荷に電力供給するのが一般的である。また、電力変換装置では、余剰電力を商用電力系統に逆潮流（売電）できるようにするのが一般的である。このような機能を有する電力変換装置をパワーコンディショナと称している。このようなパワーコンディショナが例えば特許文献１に開示されている。

ところで、パワーコンディショナは、動作時にインバータ回路でのスイッチングロスなどの損失分が熱として生じるため、高温となる。そこで、特許文献１に記載のパワーコンディショナでは、パワーコンディショナの背面に放熱板などを用いることで、外部へ熱を逃がすようにしている。

特開２００５−２６９６９２号公報（段落［０００２］〜［０００７］、及び図９参照）

しかしながら、上記従来例では、太陽電池モジュールからの配線を接続する端子台と、商用電力系統からの配線を接続する端子台との配置について、何ら考慮されていない。このため、各端子台の配置の如何によっては、端子台を配置するためのスペースを大きく取らざるを得ず、パワーコンディショナのケースが大型化するという問題があった。また、各端子台の配置の如何によっては、各端子台に配線を接続する作業が煩わしくなり、施工し難くなるという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、ケースの大型化を回避でき、且つ端子台に配線を接続する作業をし易くすることのできるパワーコンディショナを提供することを目的とする。

本発明のパワーコンディショナは、ケースと、前記ケースに収納されて少なくとも太陽電池と商用電力系統との系統連系運転を行う電子回路と、前記太陽電池と接続する直流入力用の第１端子台と、前記商用電力系統と接続する系統連系用の第２端子台とを備え、前記各端子台は、配線を接続するための複数の接続端子をそれぞれ有し、前記各端子台を、前記ケースの厚み方向に沿って段違いに配置し、且つ前記各接続端子を厚み方向と交差する方向に沿って互いにずらして配置し、前記厚み方向において、前記第１端子台を前段に、前記第２端子台を後段に配置することを特徴とする。

このパワーコンディショナにおいて、前記各接続端子を鉛直下方に向けて配置し、前記各接続端子は、前記電子回路からの配線を接続する端子ねじと、前記ケース外に引き出される配線を接続する端子ねじとを有し、前記ケースに、前記ケース外に引き出される配線を接続する端子ねじと、当該端子ねじの周囲の電子部品とを隔離する隔離板を設けることが好ましい。

このパワーコンディショナにおいて、前記隔離板に、自立運転用のコンセントを取り付ける取付部を設けることが好ましい。

このパワーコンディショナにおいて、前記ケースを造営面に取り付けるための取付板を備え、前記ケース又は前記取付板の何れか一方に、前記ケースを前記取付板に引っ掛けるための引掛け片を設け、前記ケース又は前記取付板の何れか他方に前記引掛け片を引っ掛ける引掛け孔を設け、且つ前記ケース及び前記取付板に、ねじ止めするための取付孔をそれぞれ設けることが好ましい。

本発明は、直流入力用の端子台と系統連系用の端子台とをケースの厚み方向に沿って２段に配置している。このため、端子台を設置するために必要なスペースを小さくすることができ、ケースの大型化を回避することができる。また、本発明は、各端子台を互いにずらして配置している。このため、一方の端子台に配線を接続する作業を行う際に、他方の端子台が作業の妨げとなり難いので、配線を接続する作業を行ない易い。

本発明に係るパワーコンディショナの実施形態を示す図で、（ａ）は全体斜視図で、（ｂ）はケースに収納される部品ブロックの全体斜視図である。同上のパワーコンディショナのケースに収納される部品ブロックの前面図である。同上のパワーコンディショナの回路概略図である。同上のパワーコンディショナのケース本体を示す図で、（ａ）は斜視図で、（ｂ）は前面図で、（ｃ）は下面図で、（ｄ）は上面図で、ある。（ａ）は同上のパワーコンディショナのケース本体の保護シートを外した状態の斜視図で、（ｂ）〜（ｄ）は同上のパワーコンディショナにおける保護シートの取付説明図である。同上のパワーコンディショナのパネルを示す図で、（ａ）はパネルの取付説明図で、（ｂ）は前面図で、（ｃ）は後方から見た斜視図で、（ｄ）〜（ｆ）は引掛け片の説明図である。同上のパワーコンディショナの第１部品ブロック及び第３部品ブロックを取り付ける際の分解斜視図である。同上のパワーコンディショナの取付板を示す図で、（ａ）は斜視図で、（ｂ）は平面図である。同上のパワーコンディショナにおける取付板を装着する前の斜視図である。同上のパワーコンディショナにおける取付板を装着した後の斜視図である。

以下、本発明に係るパワーコンディショナの実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、図１（ａ）に示す矢印により上下左右方向、及び前後方向を定めるものとする。

本実施形態は、太陽光発電を利用した系統連系システムに用いられるパワーコンディショナＰＣ１である。この系統連系システムは、図３に示すように、住宅の屋根等に設置する複数の太陽電池Ａ１と、各太陽電池Ａ１により発電された直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナＰＣ１とで構成される。そして、この系統連系システムは、パワーコンディショナＰＣ１と商用電力系統（図示せず）との間に接続された負荷（図示せず）に対して、系統連系運転と自立運転との何れか一方に切り替えて交流電力を供給するものである。ここで、系統連系運転とは、パワーコンディショナＰＣ１と商用電力系統とを連系して運転することを示す。また、自立運転とは、例えば商用電力系統が停電している場合等に、パワーコンディショナＰＣ１のみを運転することを示す。

太陽電池Ａ１は、それぞれ複数の太陽電池モジュールＡ１０を直列に接続して成るストリングで構成されている。本実施形態では、各太陽電池Ａ１を構成する太陽電池モジュールＡ１０の数は一定ではない。このため、各太陽電池Ａ１から得られる直流電力も一定ではない。そこで、本実施形態では、後述する昇圧回路を内蔵した所謂マルチストリング型のパワーコンディショナＰＣ１を構成している。したがって、各太陽電池Ａ１から得られる直流電力を昇圧回路により一定にすることで、各太陽電池Ａ１における太陽電池モジュールＡ１０の数を考慮せずに系統連系システムを構築することができる。

パワーコンディショナＰＣ１は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、ケース本体１及びパネル２から成る直方体状のケース３と、ケース３に収納されて上記の系統連系運転又は自立運転の制御を行う電子回路とを備える。この電子回路は、後述するように、各部品ブロックＢ１〜Ｂ３に区画してケース３に収納される。

ケース本体１は、ベース１０と、上側板１１、下側板１２、右側板１３、左側板１４とで構成される。ベース１０は、図２に示すように、矩形状の金属板から成る。ベース１０の前面に、各部品ブロックＢ１〜Ｂ３を載置する。ベース１０の右下部には、後述する第２端子台５を取り付ける。また、ベース１０の右下部には、第２端子台５の入力用端子ねじ５０Ａに配線を接続する作業の妨げとならないように、矩形状の切り欠き１０Ａを設けている。

各側板１１〜１４は、図１（ａ），図４（ａ）に示すように、ベース１０の四辺からそれぞれ前向きに突出する矩形状の金属板から成る。上側板１１の左右方向における中央部には、前後方向に沿って長尺な複数のスリットから成る第１通気口１１Ａを設けている。また、上側板１１における第１通気口１１Ａの周部には、メッシュ状の第２通気口１１Ｂを設けている。下側板１２の左右方向における中央部には、上側板１１と同様に第１通気口１２Ａを設けている。また、下側板１２における第１通気口１２Ａの周部には、上側板１１と同様に第２通気口１２Ｂを設けている。これら通気口１１Ａ，１２Ａ，１１Ｂ，１２Ｂは、外気をケース本体１内部に取り込むための吸い込み口、又はケース本体１内部の空気を外部に放出するための吐き出し口として機能する。

また、下側板１２の右部には、後述する第２端子台５の下部及びコンセント６を外部に露出するための矩形状の切り欠き１２Ｃを設けている（図４（ａ）参照）。この切り欠き１２Ｃは、矩形状の第１端子カバー１２Ｄで覆われている（図５（ａ）参照）。なお、第１端子カバー１２Ｄは、取り付け及び取り外しが自在である。

上側板１１の前端には、図５（ａ）に示すように、前向きに突出する上延設片１５を設けている。同様に、右側板１３の前端、及び左側板１４の前端には、それぞれ前向きに突出する右延設片１６及び左延設片１７を設けている。各延設片１５〜１７は、パネル２をケース本体１に取り付けた際に、パネル２の内壁と対向する。これにより、例えば埃等の外部からの異物がケース本体１へ侵入するのを防いでいる。上延設片１５には、図６（ａ）に示すように、１対の矩形状の引掛け孔１５Ａを左右方向に亘って一定の間隔を空けて貫設している。

下側板１２の前端縁には、図５（ａ）に示すように、上向きに突出する第１突片１２Ｅを左右方向に亘って複数設けている。また、下側板１２の前端縁には、第１突片１２Ｅと前後方向において互いに段違いとなるように上向きに突出する第２突片１２Ｆを左右方向に亘って複数（本実施形態では４つ）設けている。各第２突片１２Ｆには、図５（ｄ）に示すように、後向きに突出する半球形状の突部１２Ｇを一体に形成している。

上延設片１５の前端縁には、図５（ａ）に示すように、下向きに突出する第１突片１５Ｂを左右方向に亘って複数設けている。また、上延設片１５の前端縁には、第１突片１５Ｂと前後方向において互いに段違いとなるように下向きに突出する第２突片１５Ｃを左右方向に亘って複数（本実施形態では４つ）設けている。各第２突片１５Ｃには、図５（ｄ）に示すように、後向きに突出する半球形状の突部１５Ｄを一体に形成している。

ここで、図４（ａ）に示すように、ケース本体１の前面は、例えば埃等の外部からの異物が内部に侵入しないように、矩形状の保護シート２２で覆っている。なお、保護シート２２の右下部には、後述する第１端子台４の前部を覆う第２端子カバー２３を避けるために、矩形状の切り欠き２２Ａを設けている。なお、第２端子カバー２３は、取り付け及び取り外しが自在である。保護シート２２の上端縁及び下端縁には、図５（ｂ），（ｃ）に示すように、それぞれ複数（本実施形態では４つ）の丸孔２２Ｂを左右方向に亘って貫設している。

以下、保護シート２２をケース本体１に取り付ける方法について説明する。先ず、図５（ｃ）に示すように、保護シート２２の下端縁を各第１突片１２Ｅと各第２突片１２Ｆとの間に挿入する。そして、図５（ｄ）に示すように、各第２突片１２Ｆの突部１２Ｇを、対向する保護シート２２の丸孔２２Ｂに嵌合する。次に、図５（ｂ）に示すように、保護シート２２の上端縁を各第１突片１５Ｂと各第２突片１５Ｃとの間に挿入する。そして、そして、図５（ｄ）に示すように、各第２突片１５Ｃの突部１５Ｄを、対向する保護シート２２の丸孔２２Ｂに嵌合する。これにより、保護シート２２がケース本体１に取り付けられる。

このように、本実施形態では、第１突片１２Ｅ，１５Ｂと第２突片１２Ｆ，１５Ｃとの間に保護シート２２を挟み込み、各突部１２Ｇ，１５Ｄを各丸孔２２Ｂに嵌合するだけで保護シート２２をケース本体１に取り付けることができる。したがって、本実施形態では、従来のように保護シート２２をケース本体１にねじ止めする必要がなく、施工し易い。また、本実施形態では、保護シート２２を取り付ける際にねじ止めが不要であることから、取付ねじやナット等の部品も不要であり、コストを削減することができる。なお、本実施形態では、第２突片１２Ｆ，１５Ｃにそれぞれ突部１２Ｇ，１５Ｄを設けているが、第１突片１２Ｅ，１５Ｂに突部を設けてもよい。

パネル２は、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、後面を開口した扁平な箱形に形成されている。パネル２前面の下部には、後述する操作部８を露出させるための矩形状の窓孔２０を貫設している。パネル２上面の後端縁には、１対の引掛け片２１を左右方向に亘って一定の間隔を空けて設けている。各引掛け片２１は、図６（ｆ）に示すように、後向きに突出する第１立片２１Ａと、第１立片２１Ａの先端から下向きに突出する第２立片２１Ｂと、第２立片２１Ｂの先端から後向きに突出する第３立片２１Ｃとを一体に形成して成る。

パネル２は、図６（ａ）に示すように、各引掛け片２１をケース本体１の引掛け孔１５Ａに挿入して引掛け、下面をケース本体１にねじ止めすることで、ケース本体１に取り付けることができる。

ここで、従来では、図６（ｄ）に示すように、引掛け片２１’の先端部が下向きに突出するように折り曲げられていた。このため、パネル２をケース本体１に取り付ける際には、引掛け片２１’の先端部を上方から下方へとスライドさせることで、引掛け片２１’を引掛け孔１５Ａに挿入して引っ掛けていた。この構成では、引掛け片２１’が引掛け孔１５Ａから外れるのを防ぐために、引掛け片２１’の先端部の下方向に沿った長さを十分に長くする必要があった。

一方、本実施形態では、図６（ｅ），（ｆ）に示すように、パネル２を傾けた状態で各引掛け片２１を各引掛け孔１５Ａに挿入し、パネル２を反時計回りに回動することで、各引掛け片２１を回動して各引掛け孔１５Ａに引っ掛けることができる。この構成では、第３立片２１Ｃが引掛け孔１５Ａの周縁に引っ掛かる。すなわち、引掛け片２１は、引掛け孔１５Ａの周縁に引っ掛かる位置と引っ掛からない位置との間で回動自在となっている。このため、引掛け片２１の先端部の下方向に沿った長さを長くすることなく、引掛け片２１が引掛け孔１５Ａから外れるのを防止することができる。

このように、本実施形態では、引掛け片２１の先端部の下方向に沿った長さを短くすることができる。このため、ケース本体１内部において引掛け片２１の先端部が占めるスペースが小さくなるため、ケース本体１を小型化することができる。なお、パネル２をケース本体１から取り外す場合には、パネル２下面のねじを外し、その後パネル２を時計回りに回動して各引掛け片２１を各引掛け孔１５Ａから外せばよい。

本実施形態のパワーコンディショナＰＣ１は、ケース３を壁面等の造営面（図示せず）に予め取り付けてある取付板９に取り付けることで、造営面に取り付けることができる。取付板９は、図８（ａ），（ｂ）に示すように、矩形状の金属板から成り、その左右方向の幅寸法はベース１０の左右方向の幅寸法とほぼ同じである。また、ケース本体１の後部は、図９に示すように、各側板１１〜１４の後端がベース１０よりも後方に僅かに突出しており、取付板９を覆い隠して取り付けることができるようになっている。したがって、取付板９にケース３を取り付ける際に、取付板９とケース本体１後部の左右内壁との隙間が小さくなるので、後述する各引掛け片１０Ｂを各引掛け孔９１Ａに案内し易くなる。

取付板９は、図８（ａ），（ｂ）に示すように、左右方向に亘って前向きに突出する第１突条９１と、第２突条９２とを有する。各突条９１，９２の前後方向における厚み寸法は、取付板９をケース本体１の後部に取り付けた際に、取付板９が各側板１１〜１４の後端部に覆い隠される程度である。第１突条９１の左右両側には、後述する引掛け片１０Ｂを挿入して引っ掛けることのできる矩形状の引掛け孔９１Ａをそれぞれ貫設している。第２突条９２の右下部には、矩形状の切り欠き９１Ａを形成している。この切り欠き９１Ａは、取付板９をケース３に取り付ける際に、ベース１０の切り欠き１０Ａと対向する。また、切り欠き９１Ａの周縁には、取付ねじ９３（図１０参照）を挿入するための取付孔９２Ｂを貫設している。

ベース１０の左右両側には、図９に示すように、後向きに突出する断面Ｌ字状の１対の引掛け片１０Ｂを切り起こして形成している。これら引掛け片１０Ｂを取付板９の各引掛け孔９１Ａに引っ掛けることで、ベース１０を取付板９に仮止めすることができる。また、ベース１０の切り欠き１０Ａの周縁には、取付ねじ９３を挿入するための取付孔１０Ｃを貫設している。そして、ベース１０を取付板９に仮止めした状態で、ケース本体１の内側から取付孔１０Ｃ及び取付板９の取付孔９２Ｂに取付ねじ９３を挿入してねじ止めする。これにより、ベース１０を取付板９に固定する、ひいてはケース３を取付板９に固定することができる（図１０参照）。

このように、本実施形態では、１対の引掛け片１０Ｂを用いた仮止めと、取付ねじ９３を用いた１箇所のねじ止めとにより、ケース３を取付板９に固定している。このため、ねじ止めのみでケース３を取付板９に固定する場合と比較して、ねじ止めの箇所を減らすことができ、施工し易くすることができる。また、ケース本体１の内側からねじ止めを行なっていることから、パネル２を外さない限りケース３を取付板９から外すことができないので、安全性を向上することができる。

以下、パワーコンディショナＰＣ１の回路の概略について図３を用いて説明する。パワーコンディショナＰＣ１は、第１端子台４及び第２端子台５と、自立運転用のコンセント６とを備える。また、パワーコンディショナＰＣ１は、各種回路を実装した第１基板Ｐ１、第２基板Ｐ２、第３基板Ｐ３、第４基板Ｐ４、第５基板Ｐ５、第６基板Ｐ６（図１（ｂ）参照）を備える。

ここで、第１端子台４は、複数（本実施形態では４つ）の太陽電池Ａ１と接続する直流入力用の端子台である。第１端子台４は、図７に示すように、複数（本実施形態では８対）の接続端子４０を備える。各接続端子４０は、太陽電池Ａ１からの入力用配線（外部からの配線）を接続する入力用端子ねじ４０Ａと、後述する第１ノイズフィルタＮＦ１への出力用配線（内部からの配線）を接続する出力用端子ねじ４０Ｂとで構成される。接続端子４０は、２対を１組として太陽電池Ａ１の入力に用いる。すなわち、本実施形態では、第１端子台４が４組の接続端子４０を備えるため、４つの太陽電池Ａ１を接続することができる。

第２端子台５は、商用電力系統と接続する系統連系用の端子台である。第２端子台５は、図７に示すように、複数（本実施形態では６対）の接続端子５０を備える。各接続端子５０は、商用電力系統への出力用配線（外部からの配線）を接続する出力用端子ねじ５０Ａと、後述する解列用リレーＲＹ１及び自立用リレーＲＹ２からの入力用配線（内部からの配線）を接続する入力用端子ねじ５０Ｂとで構成される。１対の接続端子５０は、アースを接続するために用いる。３対の接続端子５０は、商用電力系統の単相３線を接続するために用いる。残りの２対の接続端子５０は、自立運転時に、例えば予め配線してある照明器具等の電気機器に電力を供給するための接続端子として用いる。

コンセント６は、例えば停電時などの商用電力系統から切り離された状態で、太陽電池Ａ１からの電力で自立運転する場合に用いる。すなわち、商用電力系統から切り離された状態において、コンセント６に電気機器（図示せず）を接続することで、太陽電池Ａ１からの電力を電気機器に供給することができる。

第１基板Ｐ１には、第１端子台４を介して４つの太陽電池Ａ１と接続する４つの第１ノイズフィルタＮＦ１を実装している。各第１ノイズフィルタＮＦ１は、後述するインバータ回路から太陽電池Ａ１への高周波ノイズの流出を抑制するものである。各太陽電池Ａ１は、これら第１ノイズフィルタＮＦ１を介して後述の昇圧回路と接続される。

第２基板Ｐ２には、複数（本実施形態では２つ）の昇圧回路を実装している。各昇圧回路は、それぞれ太陽電池Ａ１から供給される直流電力を昇圧して出力するものである。昇圧回路は、太陽電池Ａ１と１対１に対応するため、太陽電池Ａ１の数だけ設ける必要がある。このため、本実施形態では、２つの第２基板Ｐ２にそれぞれ２つの昇圧回路を実装することで、４つの太陽電池Ａ１とそれぞれ接続される計４つの昇圧回路を設けている。

各昇圧回路は、第１リアクトルＬ１と、スイッチング素子Ｑ１と、ダイオードＤ１と、コンデンサＣ１とから１石式昇圧チョッパとして構成されている。各昇圧回路は、日射量に基づいて例えば０Ｖ〜３００Ｖ程度の範囲内で絶えず変動する太陽電池Ａ１からの直流電圧を、商用電力系統の交流電圧値の１．４倍程度に昇圧する。

ここで、各昇圧回路の各第１リアクトルＬ１は、第２基板Ｐ２には実装せず、後述するように第１部品ブロックＢ１としてベース１０に配置する。また、コンデンサＣ１は、第２基板Ｐ２には実装せず、複数の小型コンデンサＣ１０から成るコンデンサブロックＣＢ１として別に配置する。

第３基板Ｐ３には、インバータ回路を実装している。インバータ回路は、４つの第２スイッチング素子Ｑ２によりフルブリッジ回路として構成されている。インバータ回路は、後述する制御回路（図示せず）によるＰＷＭ制御にしたがって各第２スイッチング素子Ｑ２を駆動し、昇圧回路からの直流電力を交流電力に変換する。

インバータ回路の出力端には、高調波を抑制するための第２リアクトルＬ２を接続している。この第２リアクトルＬ２は、後述するように第２部品ブロックＢ２に含まれるものであり、ベース１０前面に取り付けられる。

第４基板Ｐ４には、直流抵抗式の電流センサＳ１やカレントトランスＣＴ１を有する保護回路を実装している。制御回路は、これら電流センサＳ１及びカレントトランスＣＴ１で測定した電流値に基づいてインバータ回路を制御することにより、過負荷からの保護を図っている。また、第４基板Ｐ４には、電源投入時の突入電流を制限する突入電流制限回路ＬＣ１を実装している。

第５基板Ｐ５には、第２ノイズフィルタＮＦ２と、解列用リレーＲＹ１と、自立用リレーＲＹ２とを実装している。第２ノイズフィルタＮＦ２は、インバータ回路の出力に含まれるＰＷＭキャリア周波数のリップル成分を平滑することで、正弦波状の交流電圧に変換して出力する。解列用リレーＲＹ１は、制御回路の制御にしたがって、系統連系（パワーコンディショナＰＣ１と商用電力系統との接続）又は解列（パワーコンディショナＰＣ１と商用電力系統との接続の遮断）を行う。自立用リレーＲＹ２は、制御回路の制御にしたがって、パワーコンディショナＰＣ１からコンセント６への給電経路の開閉を行う。

第２ノイズフィルタＮＦ２の入力端には、インバータ回路と第２ノイズフィルタＮＦ２との間の両ラインを内側に挿通した地絡検出用コアＧＣ１を設けている。制御回路は、この地絡検出用コアにより地絡電流が検出されると、異常有りと判断して昇圧回路及びインバータ回路の制御を停止し、解列用リレーＲＹ１に対して解列制御を行う。これにより、本実施形態に係る系統連系システムを地絡から保護することができる。

第６基板Ｐ６には、制御回路を実装している。制御回路は、マイクロコンピュータを備え、パワーコンディショナＰＣ１の制御全般を行う。制御回路は、例えば昇圧回路の出力電圧を取り込み、この出力電圧に基づいてスイッチング素子Ｑ１に与える駆動信号のデューティ比を調整する。これにより、制御回路は、昇圧回路の出力電圧を一定電圧に制御する。また、制御回路は、インバータ回路の各スイッチング素子Ｑ２に駆動信号を与えてＰＷＭ制御することにより、昇圧回路からの直流電力を交流電力に変換する。更に、制御回路は、商用電力系統の停電の有無を監視し、停電の場合には、昇圧回路及びインバータ回路の制御を停止し、解列用リレーＲＹ１に対して解列制御を行う。

また、制御回路は、操作部８での手動入力に基づいて、系統連系を行う系統連系運転モードと、自立運転を行う自立運転モードとを切り替える。ここで、操作部８は、図１（ａ）に示すように、各種情報を表示する液晶ディスプレイ８０と、入力操作を受け付ける各種スイッチ８１とを備える。また、操作部８は、その前面を樹脂材料から成る化粧カバー８２で覆っている。

例えば、系統連系運転モード時において運転切替用のスイッチ８１を操作すると、制御回路は、解列用リレーＲＹ１に対して解列制御を行うとともに、自立用リレーＲＹ２を制御してコンセント６への給電経路を閉成する。これにより、パワーコンディショナＰＣ１は自立運転モードに切り替わるため、コンセント６を介して電気機器に太陽電池Ａ１からの電力を供給することができる。また、停電時において制御回路は系統連系運転を停止させるが、このときに運転切替用のスイッチ８１を操作することで、自立運転モードに切り替えることもできる。

ここで、パワーコンディショナＰＣ１の各種回路は、図１（ｂ），図２に示すように、回路を構成する電子部品を第１部品ブロックＢ１、第２部品ブロックＢ２、第３部品ブロックＢ３に分けて配置することで構成されている。第１部品ブロックＢ１は、電子部品のうち発熱量が大きく、且つケース本体１の厚み方向（前後方向）における長さが長い（背丈の高い）電子部品から成る。本実施形態では、第１リアクトルＬ１及び第２リアクトルＬ２が第１部品ブロックＢ１に含まれる。

第２部品ブロックＢ２は、電子部品のうち発熱量が大きく、且つケース本体１の厚み方向における長さが短い（背丈の低い）電子部品をヒートシンク７上に載置して成る。本実施形態では、第２基板Ｐ２に実装される昇圧回路を構成する電子部品（第１リアクトルＬ１を除く）と、第３基板Ｐ３に実装されるインバータ回路を構成する電子部品と、複数のコンデンサＣ１０とが第２部品ブロックＢ２に含まれる。なお、ヒートシンク７の上面には、図７に示すように、第２基板Ｐ２と、第３基板Ｐ３と、コンデンサブロックＣＢ１とを載置している。

第３部品ブロックＢ３は、電子部品のうち発熱量が小さい電子部品から成る。本実施形態では、第１基板Ｐ１に実装される各ノイズフィルタＮＦ１を構成する電子部品と、第５基板Ｐ５に実装されるノイズフィルタＮＦ２を構成する電子部品と、各リレーＲＹ１，ＲＹ２等の電子部品とが含まれる。

第３部品ブロックＢ３において、第１基板Ｐ１と第５基板Ｐ５とは、図７に示すように金属製の遮蔽板４１によって隔てられている。遮蔽板４１は、金属板の上下両端をそれぞれ後向きに折り曲げて形成されている。遮蔽板４１の前面には、第１基板Ｐ１と、第１端子台４とを取り付けている。遮蔽板４１は、第５基板Ｐ５と、第２端子台５の入力用端子ねじ５０Ｂとを覆う形でベース１０に取り付ける。なお、遮蔽板４１には、第２端子台５を避けるために矩形状の切り欠き４１Ａを設けている。

遮蔽板４１の下方には、図１（ｂ），図２に示すように、第１端子台４の入力用端子ねじ４０Ａと、第２端子台５の出力用端子ねじ５０Ａとを周囲の電子部品から隔離する金属製の隔離板５１を設けている。隔離板５１は、金属板を折り曲げて成り、各端子ねじ４０Ａ，５０Ａの上側、左右両側を覆うように形成されている。このため、隔離板５１により外部からの異物の侵入を防止することができる。また、各端子台４，５へ配線を接続する作業を行う際に、隔離板５１によって周囲の電子部品を隔離しているので、破損を防止することができる。

また、本実施形態では、図１（ｂ）に示すように、接続端子４０，５０の下方に配線を引き出すスペースを設けるように各端子台４，５を配置している。このため、仮に配線を伝って水が滴下した場合でも、各接続端子４０，５０が配線よりも上方に位置するので、各端子台４，５を含む充電部に水が浸入するのを防止することができる。

隔離板５１のうち右側の板材の下端縁には、右向きに突出する矩形状の延設板５１Ａを一体に形成している。この延設片５１Ａには、コンセント６を嵌め込み可能な切り欠き５１Ｂ（取付部）を設けている。すなわち、本実施形態では、コンセント６を切り欠き５１Ｂに取り付けることで、隔離板５１に固定している。このため、組立時にコンセント６を固定した状態で配線を接続する作業を行うことができるので、作業し易くなる。なお、本実施形態では、隔離板５１は金属製であるが、一定の強度を持つ剛体であれば金属製でなくてもよい。

ここで、本実施形態では、図１（ｂ）に示すように、直流入力用の第１端子台４と系統連系用の第２端子台５とを、前後方向（ケース３の厚み方向）に沿って段違いに配置している。このため、各端子台４，５を設置するために必要なスペースを小さくすることができ、ケース３の大型化を回避することができる。また、本実施形態では、図２に示すように、各端子台４，５の各接続端子４０，５０を左右方向に沿って互いにずらして配置している。このため、各端子台４，５に配線を接続する作業を行う際に、他方の端子台が作業の妨げとなり難いので、配線を接続する作業を行ない易い。特に、本実施形態では、第２端子台５と比較して細い配線を接続する直流入力用の第１端子台４を前方に配置しているので、配線を接続する作業がより行い易い。更に、本実施形態では、各端子台４，５を上下方向に沿って互いにずらして配置している。このため、本実施形態では、配線を接続する作業が更に行い易い。

１ケース本体
２パネル
３ケース
４第１端子台
４０接続端子
４０Ａ端子ねじ
５第２端子台
５０接続端子
５０Ａ端子ねじ

Claims

ケースと、前記ケースに収納されて少なくとも太陽電池と商用電力系統との系統連系運転を行う電子回路と、前記太陽電池と接続する直流入力用の第１端子台と、前記商用電力系統と接続する系統連系用の第２端子台とを備え、前記各端子台は、配線を接続するための複数の接続端子をそれぞれ有し、
前記各端子台を、前記ケースの厚み方向に沿って段違いに配置し、且つ前記各接続端子を厚み方向と交差する方向に沿って互いにずらして配置し、
前記厚み方向において、前記第１端子台を前段に、前記第２端子台を後段に配置することを特徴とするパワーコンディショナ。
前記各接続端子を鉛直下方に向けて配置し、前記各接続端子は、前記電子回路からの配線を接続する端子ねじと、前記ケース外に引き出される配線を接続する端子ねじとを有し、前記ケースに、前記ケース外に引き出される配線を接続する端子ねじと、当該端子ねじの周囲の電子部品とを隔離する隔離板を設けることを特徴とする請求項１記載のパワーコンディショナ。
前記隔離板に、自立運転用のコンセントを取り付ける取付部を設けることを特徴とする請求項２記載のパワーコンディショナ。
前記ケースを造営面に取り付けるための取付板を備え、前記ケース又は前記取付板の何れか一方に、前記ケースを前記取付板に引っ掛けるための引掛け片を設け、前記ケース又は前記取付板の何れか他方に前記引掛け片を引っ掛ける引掛け孔を設け、且つ前記ケース及び前記取付板に、ねじ止めするための取付孔をそれぞれ設けることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のパワーコンディショナ。