JP6364610B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、地震等が発生した際に保護動作を行う電力変換装置に関するものである。

従来、地震発生時に、感震器がこの地震を感知して太陽光発電システムが災振にあったこ
とを、メンテナンスを行うしかるべき連絡先（電力会社、保安協会、メーカー等）に早期
に連絡するものがあった。（特許文献１参照）

また、地震によって発生する電気事故を防止するために、一定値以上の震度を検知した
場合には太陽光発電パネルに接続された直流電路を遮断するものがあった。（特許文献２
参照）

また、通信ネットワークを介して地震の災害情報を取得し、この情報から震度または到
達時間の少なくともいずれかを推定し、推定した震度または到達時間に基づいて保護動作
を行うものがあった。（特許文献３参照）

特開平９−９３８２０号公報 特開２００１−２９８８５４号公報 特開２００８−３００２９６号公報

従来のものでは、単に地震を判断して運転を停止するものが記載されているに過ぎない
。災害対応は発生した地震の震度と状況に応じて対応が異なるものであり、一般に震度が
小さくても、震源地では災害が大きい場合もありその状態は電力系統の停電状態から推測
することができる。また、災害の復帰には電力を要し二次災害の心配がない場合は電力を
電力系統へ供給することが好ましい。

本発明は、感震と停電検知とを組み合わせて電力を電力系統へ供給するタイミングを制
御するものである。

本発明は、直流電源からの直流電力を入力しこの直流電力を交流電力へ変換して電力系統
へ供給する電力変換装置において、直流電源からの直流電力の入力に基づいて電力系統へ
交流電力を自動的に供給開始する構成と、電力系統の停電を判断した際に電力系統への交
流電力の供給を停止する構成とを備えると共に、感震の判断から所定時間以内に停電を判
断した際に電力系統への交流電力の自動的な供給開始を防止する構成を備えることを特徴
とする。

本発明のものでは、震度が小さくても電力系統に停電が生じるような場合は自動復帰を防
止し、電力系統に停電が生じていない場合は自動復帰を可能とし電力系統の状態に応じて
自動復帰を制御できるものである。

本発明の実施例を示す電気回路の説明図である。 本発明の実施例の動作を示すフローチャート図である。

直流電力を交流電力へ変換する電力変換装置において、感震状態と電力系統の停電状態
とに基づいて運転を制御するものである。

図１に示す電気回路図において、１は直流電源（太陽電池など）である。２は昇圧回路（
直流／直流変換回路）であり、主にリアクタ、スイッチング素子、ダイオード、平滑用の
コンデンサから構成され直流電源１から供給（入力）される直流電力を昇圧するチョッパ
型の昇圧回路を構成している。

この昇圧回路２の昇圧比は電圧と電流を検出する電力センサ３の出力（直流電源１の発電
量）が大きくなるようにスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦは所定周期内のＯＮデューティ
を変えて行われる。例えば、ＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒ
ａｃｋｉｎｇ）制御が行われる。

４ａ、４ｂは連動する開閉器であり、必要に応じて接点を開放し直流電源１と昇圧回路
２との接続を遮断する。接点は手動で開閉しても良く、また信号に応答して開放し手動で
閉じるように構成されるものなどを用いることができる。

５は直流／交流変換回路であり、複数のスイッチング素子を単相ブリッジ状（多相出力
とする場合は対応するブリッジ回路を構成する）に接続して昇圧回路２から出力される直
流電力を疑似正弦波による交流電力に変換する。この交流電力はリアクタ及びコンデンサ
から成るフィルター回路６で高周波成分を除去もしくは減衰させた後切換え接片７ａ、７
ｂを介して電力系統８へ供給（重畳）される。

疑似正弦波は電力系統８と同期した周期の交流電力であり、交流電力検出器９で検出し
た電力系統８の位相と同期する。交流電力検出器９は電力系統８の電圧、ゼロクロスタイ
ミングや周波数などを検出し出力電圧の制御、同期制御や停電検知などに用いられる。

切換え接片７ａ、７ｂはフィルター回路６からの交流電力を電力系統８へ供給するか（図
１に示す状態）もしくは自立運転側の負荷へ供給するかを切り換えるものである。交流電
力の供給開始時に電力系統８の停電の状態が判断された時（交流電力検出器９の検出する
電圧がゼロもしくは解放状態）は自動的に切換え接片７ａ、７ｂが自立運転側（図示と反
対側の状態）に切り換わるものである。

通常運転時の電力系統の停電の判断には、能動的単独運転検知方式（例えば、無効電力
のステップ注入付周波数フィードバック方式）を用いることができ、その判断には電力系
統８への無効電力のステップ注入とその結果の周波数変化を用いている。この判断は制御
部１０で行われ、停電が判断された時は交流電力の電力系統８への供給を停止する。この
後、手動で運転開始の操作を操作部１１で行えば、電力系統８の停電を再度判断して、切
換え接片７ａ、７ｂを切り換え、自立運転側へ交流電力を供給するものである。

また、制御部１０は前記直流電源からの直流電力の入力に基づいて電力系統８へ交流電
力を自動的に供給開始する制御を行うものであり、電力センサ３の検出する直流電源１の
直流電圧が所定電圧以上になった際（太陽電池の発電量が所定以上になった際）に自動的
に運転を開始するものである。この時、電力系統８が通常状態であれば電力系統８へ交流
電力を供給し、電力系統８が停電状態であれば自立運転側へ交流電力を供給可能とするも
のである。

１２、１３は感震センサであり、夫々震度３相当の揺れ、震度５相当の揺れで反応し、
制御部１０はこの反応から感震を判断するものである。尚、感震センサは加速度センサな
どを用いて震度をアナログで得るようにしても良いものである。また、所定の振動以上（
例えば震度５相当以上の揺れ）の際に接点を開く機能を有するスイッチを開閉器４ａ、４
ｂと置き換えることも可能である。

図２のフローチャート図において、直流電源１の発電量が所定電力以上となった際（電
力センサ３の検出する直流電源１の直流電圧が所定電圧以上になった際）に開始Ｒから動
作が開始され、ステップＳ１で起動中止フラグがあるか否かの判断を行う。当該フラグが
ある場合（Ｙｅｓ）はステップＳ２へ進み起動の中止処理（表示等）を行った後、開始Ｒ
へ戻り自動的に行われる起動（発電電力の電力系統８への供給）を防止する。起動中止の
フラグが無い場合はステップＳ３へ進み電力変換装置の起動処理を行う。

ステップＳ４では、電力系統８との系統連系運転が行われる。すなわち、直流電源から
の直流電力を入力しこの直流電力を交流電力へ変換して電力系統へ供給する動作の更新を
行う。ステップＳ４の通常運転は、電力系統の停電を検知し運転を停止する動作を含んで
いる。

次いでステップＳ５で感震センサ１３が震度５相当の揺れを検知したか否かの判断を行
う。ステップＳ５で震度５が判断された時（Ｙｅｓ）はステップＳ６へ進み、地震フラグ
、起動中止のフラグをセットした後、運転停止（電力系統への交流電力の供給を行わない
状態）の処理を行い開始Ｒへ戻る。以後、起動中止フラグが解除されるまでステップＳ２
により電力変換装置が起動されることはない（電力系統８へ電力が供給されることはない
）。

尚、起動中止フラグの解除は操作部１１の解除操作で行う。またこの動作は、前記した震
度５相当以上の揺れの際に接点を開く機能を有するスイッチに置き換えても良いものであ
る。

ステップＳ５の条件を満たさないときは、ステップＳ７へ進み感震センサ１２が震度３
相当の揺れを検知したか否かの判断を行う。このステップＳ７の条件を満たさないときは
、ステップＳ４へ戻り通常運転を継続する。すなわち通常の運転状態を維持する。

ステップＳ７の条件を満たすときは、ステップＳ８へ進み地震フラグをセットし、この
フラグが既にセットされているときはこのフラグを維持する。尚、この地震フラグはステ
ップＳ３の起動時に解除されるように設定し、このフラグがセットされている際は震度３
以上の地震があった旨の表示を可能にしている。このような表示を行わないときはステッ
プＳ９で用いる所定時間後に解除するように構成しても良い。

ステップＳ８で地震フラグがセットされた後に、ステップＳ９で地震フラグがセットさ
れてから所定時間以内に電力系統の停電（ステップＳ４の処理中における停電）を判断し
たか否かの判断を行う。このステップ９の条件を満たさないときは、ステップＳ４へ戻り
通常運転を継続する。すなわち通常の運転状態を維持する。

ステップＳ９の条件を満たすときはステップＳ１０へ進み起動中止フラグをセットした
後、運転停止の処理を行う。従って、震度３相当の揺れを検知してから所定時間以内に電
力系統の停電を判断した場合には自動的な再起動を防止する。この所定時間には３０分程
度を用いているが、この時間に限るものではなく判断する震度やその他の条件に基づいて
任意に設定できるものである。

従って、大きな地震（例えば震度５相当以上の地震）ではただちに運転を停止し、その
後の自動的な再起動を防止することができ、中程度の地震（例えば震度３相当以上震度５
相当未満の地震）では運転が継続されるが、この地震の発生から所定時間の間に停電が起
きた場合、例えば、離れたところで大きな地震が起こり当該地震の影響で停電が起きた場
合は運転を停止し、その後の自動的な再起動を防止し、起動時の安全確認が可能になるも
のである。

また、停電の判断の換わりに漏電検出器を用い、感震の判断と漏電の判断とを組み合わ
せて自動的な再起動の防止を行うことも可能である。この場合、停電判断の換わりに漏電
検知の判断を行うように構成すればよい。

本発明は直流電力を交流電力へ変換して電力系統へ供給する電力変換装置において、地
震の際の安全確認を可能にするものに用いられるものである。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、以上の説明は本発明の理解を容易にす
るためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱すること
なく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

１ 直流電源
２ 昇圧回路
３ 電力センサ
５ 直流／交流変換回路
８ 電力系統
９ 交流電力検出器
１０ 制御部
１２、１３ 感震センサ

Claims (3)

1. 直流電源からの直流電力を入力しこの直流電力を交流電力へ変換して電力系統へ供給す
   る電力変換装置において、前記直流電源からの直流電力の入力に基づいて前記電力系統へ
   交流電力を自動的に供給開始する構成と、前記電力系統の停電を判断した際に前記電力系
   統への交流電力の供給を停止する構成と、を備え、
   感震の判断から所定時間以内に前記停電を判断した際に前記電力系統への交流電力の自
   動的な供給開始を防止し、感震の判断から所定時間以内に前記停電がないと判断した際に
   は前記直流電源からの直流電力の入力に基づく前記電力系統への交流電力の自動的な供給
   開始を可能にする構成を備えることを特徴とする電力変換装置。
2. 前記所定時間以内に前記停電を判断しなかった際に前記感震の判断を解消することを特
   徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記感震の判断は第１の震度以上を判断した際に行われると共に、第１の震度より大き
   い第２の震度を判断した際には交流電力の供給を停止すると共に前記停電の判断にかかわ
   らず前記電力系統への交流電力の自動的な供給開始を防止することを特徴とする請求項１
   又は請求項２に記載の電力変換装置。

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