JP6604230B2 - 電力変換装置および地絡検出方法 - Google Patents

Description

この発明は電力変換装置および地絡検出方法に関し、特に、たとえば太陽光発電システムなどの再生可能エネルギーに基づく直流電源と商用電力系統との間に設けられ、直流／交流の電力変換を行う電力変換装置および該電力変換装置における地絡検出方法に関する。

たとえば特開２０１３−３３８２５号公報（特許文献１）や特開２００４−１５３９９１号公報（特許文献２）は、太陽光発電システムに接続された電力変換装置において地絡を検出する技術を開示している。詳しくは、特許文献１に記載の地絡検出装置では、地絡検出を実施する測定対象ストリングを太陽光発電システムから解列し、解列された測定対象ストリングの正極側および負極側それぞれに接続された抵抗に生じる電圧値を第１測定値および第２測定値として測定して、両測定値に基づいて地絡の有無が判定される。

また、特許文献２に記載の地絡検出装置では、発電ユニットから直流電力を供給するための一対の直流電流線を流れる電流の差分をセンサによって測定し、その差分と基準値とに基づいて、または、センサ近傍の温度に基づいて補正された差分と基準値とに基づいて、直流電力線の地絡が判定される。

特開２０１３−３３８２５号公報 特開２００４−１５３９９１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の地絡検出装置は、測定対象ストリングの正極側および負極側それぞれに測定器を接続する必要があり、装置全体のコストアップにつながる。

また、特許文献２に記載の地絡検出装置では、太陽光発電システムによる生成電圧が日射の変動などによって変化したことによって電流が漏洩したのと似た状況になると、適切な差分が測定されず、地絡と誤検出されるおそれがある。

本発明のある局面における目的は、コストアップを抑えつつ地絡の誤検出を防止することのできる電力変換装置およびその検出方法を提供することである。

ある実施の形態に従うと、電力変換装置は、再生可能エネルギーに基づく直流電源と商用電力系統との間に設けられ、直流／交流の電力変換を行う電力変換装置であって、直流電源から供給される電圧を検出する電圧センサと、商用電力系統に出力する電流から漏洩電流を検出する漏洩電流センサと、電圧センサの電圧検出値および漏洩電流センサからの漏洩電流検出値を受け付ける制御部と、を備える。制御部は、漏洩電流検出値が閾値に達した場合に、電圧検出値の変化量をさらに用いて直流電源における地絡の発生の有無を判定する機能を有する。

他の実施の形態に従うと、電力変換装置は再生可能エネルギーに基づく直流電源と商用電力系統との間に設けられ、直流／交流の電力変換を行う電力変換装置であって、直流電源から供給される電圧を検出する電圧センサと、商用電力系統に出力する電流から漏洩電流を検出する漏洩電流センサと、電圧センサの電圧検出値および漏洩電流センサからの漏洩電流検出値を受け付ける制御部と、を備え、制御部は、漏洩電流検出値と、電圧検出値の変化量に応じて変化する閾値とを比較して地絡の発生の有無を判定する。

他の実施の形態に従うと、電力変換装置は再生可能エネルギーに基づく直流電源と商用電力系統との間に設けられ、直流／交流の電力変換を行う電力変換を行う電力変換装置であって、直流電源から供給される電圧を検出する電圧センサと、商用電力系統に出力する電流から漏洩電流を検出する漏洩電流センサと、電圧センサの電圧検出値および漏洩電流センサからの漏洩電流検出値を受け付ける制御部と、電圧検出値の変化が漏洩電流検出値に与える変動を除去するフィルタリング処理部と、を備える。制御部は、フィルタリング処理部によって変動が除去された後の漏洩電流検出値に基づいて直流電源における地絡の発生の有無を判定する。

他の実施の形態に従うと、地絡検出方法は、再生可能エネルギーに基づく直流電源と商用電力系統との間に設けられ、直流／交流の電力変換を行う電力変換装置における地絡の発生を検出する方法である。この方法は、電圧センサによって直流電源から供給される電圧を検出するステップと、漏洩電流センサによって商用電力系統に出力する電流から漏洩電流を検出するステップと、漏洩電流センサによる漏洩電流検出値に基づいて地絡の発生の有無を判定するステップと、を備える。地絡の発生の有無を判定するステップでは、漏洩電流検出値が地絡の可能性を示す閾値に達しているとき、電圧センサによる電圧検出値の変化量が所定の変化量閾値より大きい場合には地絡と判定せず、小さい場合に地絡と判定する。

この発明によると、たとえば太陽光発電システムなどの再生可能エネルギーに基づく直流電源と商用電力系統との間に設けられ、直流／交流の電力変換を行う電力変換装置において、コストアップを抑えつつ地絡の誤検出を防止することができる。

実施の形態にかかる電力変換装置の回路構成の一例を表した図である。 電力変換装置での地絡の検出方法を表すフローチャートである。 電力変換装置の回路構成の他の例を表した図である。

［実施の形態の説明］
本実施の形態には、少なくとも以下のものが含まれる。

（１）再生可能エネルギーに基づく直流電源と商用電力系統との間に設けられ、直流／交流の電力変換を行う電力変換装置であって、直流電源から供給される電圧を検出する電圧センサと、商用電力系統に出力する電流から漏洩電流を検出する漏洩電流センサと、電圧センサの電圧検出値および漏洩電流センサからの漏洩電流検出値を受け付ける制御部と、を備え、制御部は、漏洩電流検出値が閾値に達した場合に、電圧検出値の変化量をさらに用いて直流電源における地絡の発生の有無を判定する機能を有する、電力変換装置。
上記の電力変換装置によれば、漏洩電流が検出されたが、その原因が実は地絡ではなく直流電源の電圧の変化によって生じたものである場合（たとえば日照変化による太陽光発電パネルの出力電圧の変化など）に、これを地絡として誤検出することを防止できる。電圧センサおよび漏洩電流センサは、元来、電力変換装置に装備されるセンサである。したがって、この電力変換装置によれば、新たなセンサ等を搭載するためのコストアップを抑えつつ地絡の誤検出を防止することができる。

（２）制御部は、漏洩電流検出値が地絡の可能性を示す第１の閾値に達していても、変化量が所定の変化量閾値よりも大きい場合には地絡と判定せず、小さい場合に地絡と判定する、（１）に記載の電力変換装置。
この場合、第１の閾値および変化量閾値として適切な値を設定することにより、地絡を高精度に検出し、また、誤検出を防止することができる。

（３）制御部は、漏洩電流検出値が第１の閾値より大きい第２の閾値に達しているときに直ちに地絡と判定する、（２）に記載の電力変換装置。
この場合、通常想定される電圧の急激な変化では起こり得ない漏洩電流検出値の場合に、迅速に地絡と判定することができる。

（４）再生可能エネルギーに基づく直流電源と商用電力系統との間に設けられ、直流／交流の電力変換を行う電力変換装置であって、直流電源から供給される電圧を検出する電圧センサと、商用電力系統に出力する電流から漏洩電流を検出する漏洩電流センサと、
前記電圧センサの電圧検出値および漏洩電流センサからの漏洩電流検出値を受け付ける制御部と、を備え、制御部は、漏洩電流検出値と、電圧検出値の変化量に応じて変化する閾値とを比較して地絡の発生の有無を判定する、電力変換装置。
上記の電力変換装置によれば、漏洩電流が検出されたが、その原因が実は地絡ではなく直流電源の電圧の変化によって生じたものである場合（たとえば日照変化による太陽光発電パネルの出力電圧の変化など）に、これを地絡として誤検出することを防止できる。電圧センサおよび漏洩電流センサは、元来、電力変換装置に装備されるセンサである。したがって、この電力変換装置によれば、新たなセンサ等を搭載するためのコストアップを抑えつつ地絡の誤検出を防止することができる。

（５）再生可能エネルギーに基づく直流電源と商用電力系統との間に設けられ、直流／交流の電力変換を行う電力変換装置であって、直流電源から供給される電圧を検出する電圧センサと、商用電力系統に出力する電流から漏洩電流を検出する漏洩電流センサと、電圧センサの電圧検出値および漏洩電流センサからの漏洩電流検出値を受け付ける制御部と、電圧検出値の変化が前記漏洩電流検出値に与える変動を除去するフィルタリング処理部と、を備え、制御部は、電圧検出値の変化が漏洩電流検出値に与える変動を除去するフィルタリング処理部を含み、制御部は、フィルタリング処理部によって変動が除去された後の漏洩電流検出値に基づいて直流電源における地絡の発生の有無を判定する、電力変換装置。
この構成によれば、漏洩電流が検出されたが、その原因が実は地絡ではなく直流電源の電圧の変化によって生じたものである場合（たとえば日照変化による太陽光発電パネルの出力電圧の変化など）に、これを地絡として誤検出することを防止できる。電圧センサおよび漏洩電流センサは、元来、電力変換装置に装備されるセンサである。したがって、この電力変換装置によれば、新たなセンサ等を搭載するためのコストアップを抑えつつ地絡の誤検出を防止することができる。なお、フィルタリング処理部はソフトウェアによって実現できるが、ハードウェアにより実現してもよい。

（６）再生可能エネルギーに基づく直流電源と商用電力系統との間に設けられ、直流／交流の電力変換を行う電力変換装置における地絡の発生を検出する方法であって、電圧センサによって直流電源から供給される電圧を検出するステップと、漏洩電流センサによって商用電力系統に出力する電流から漏洩電流を検出するステップと、漏洩電流センサによる漏洩電流検出値に基づいて地絡の発生の有無を判定するステップと、を備え、地絡の発生の有無を判定するステップでは、漏洩電流検出値が地絡の可能性を示す閾値に達しているとき、電圧センサによる電圧検出値の変化量が所定の変化量閾値より大きい場合には地絡と判定せず、小さい場合に地絡と判定する、地絡検出方法。

［実施の形態の詳細］
以下に、図面を参照しつつ、好ましい実施の形態について説明する。

（第１の実施の形態）
＜全体構成＞
図１は、本実施の形態にかかる電力変換装置（パワーコンディショナ）１００の回路構成の一例を表した図である。本実施の形態にかかる電力変換装置１００は、たとえば太陽光発電パネル８０などの再生可能エネルギーに基づく直流電源と商用電力系統７０との間に設けられる。

図１を参照して、電力変換装置１００は、太陽光発電パネル８０が出力する直流電力が与えられる昇圧回路（ＤＣ／ＤＣコンバータ）３０と、昇圧回路３０から与えられる電力を交流電力に変換して商用電力系統７０に出力するためのインバータ回路（ＤＣ／ＡＣコンバータ）５０と、これら両回路３０，５０の動作を制御するための、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などからなる制御部１０とを含む。商用電力系統７０は単相３線であり、Ｕ相、Ｗ相間に２００Ｖが印加され、中性相のＯ層が接地されている。

昇圧回路３０は、直流リアクトル３１と、たとえばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などからなるスイッチング素子３２ａ，３２ｂとを含み、昇圧チョッパ回路を構成している。各スイッチング素子３２ａ，３２ｂにはそれぞれ、ダイオード３３ａ，３３ｂが逆並列に接続されている。また、スイッチング素子３２ａ，３２ｂはそれぞれ制御部１０に接続されており、制御部１０によって制御される。

昇圧回路３０の入力側には、第１の電圧センサ２２、第１の電流センサ２４、および入力の平滑化のためのコンデンサ２３が設けられている。
第１の電圧センサ２２は、電力変換装置１００に接続された太陽光発電パネル８０が出力し、昇圧回路３０に入力される直流電力の直流入力電圧検出値Ｖｇ（直流入力電圧値）を検出する。第１の電圧センサ２２は、検出値Ｖｇを示すセンサ信号を制御部１０に出力する。検出値Ｖｇは、当該電力変換装置１００に接続された太陽光発電パネル８０にて生成される電力の電圧を表している。
第１の電流センサ２４は、直流リアクトル３１に流れる電流である昇圧回路電流検出値Ｉｉｎ（直流入力電流値）を検出する。第１の電流センサ２４は、検出値Ｉｉｎを示すセンサ信号を制御部１０に出力する。
制御部１０は、検出値Ｖｇおよび検出値Ｉｉｎから入力電力Ｐｉｎを演算し、昇圧回路３０を制御して太陽光発電パネル８０に対するＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking：最大電力点追従）制御を行う。

昇圧回路３０のスイッチング素子３２ｂは、制御部１０によって、たとえばインバータ回路５０と合わせた合計のスイッチング動作を行う回数が最低限になるように制御され、停止期間が発生する。よって、昇圧回路３０は、スイッチング動作を行っている期間は昇圧された電圧による電力をインバータ回路５０に出力し、スイッチング動作を停止している期間は太陽光発電パネル８０が出力して昇圧回路３０に入力される直流電力の直流入力電圧値を昇圧することなくダイオード３３ａを通してインバータ回路５０に出力する。

昇圧回路３０とインバータ回路５０とをつなぐＤＣバス（２線）には、平滑用の中間コンデンサ２６が接続されている。中間コンデンサ２６の両端電圧すなわちＤＣバス電圧は、電圧センサ２５により検出され、その検出信号は制御部１０に送られる。

インバータ回路５０は、たとえばＩＧＢＴからなるスイッチング素子５１ａ〜５１ｄを含む。これらスイッチング素子５１ａ〜５１ｄは、フルブリッジ回路を構成している。スイッチング素子５１ａ〜５１ｄにはそれぞれ、ダイオード５２ａ〜５２ｄが逆並列に接続されている。
スイッチング素子５１ａ〜５１ｄはそれぞれ制御部１０に接続されており、制御部１０によって制御される。制御部１０は、各スイッチング素子５１ａ〜５１ｄの動作をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する。これにより、インバータ回路５０は、昇圧回路３０から与えられる電力を交流電力に変換する。

インバータ回路５０の出力側には、交流リアクトル２７ａ，２７ｂと、出力の平滑化のためのコンデンサ２８と、インバータ回路５０から出力される交流電力に含まれる高周波成分を除去するためのノイズフィルタ２９とが設けられている。ノイズフィルタ２９によって高周波成分が除去された交流電力は、商用電力系統７０に与えられる。

インバータ回路５０の出力側には、さらに、漏洩電流測定用のセンサ６０が設けられている。センサ６０は、インバータ回路５０と商用電力系統７０とをつなぐＵ相およびＷ相のＡＣバス間の電流の差分｜Ｖｇｇｒ｜を検出し、差分｜Ｖｇｇｒ｜に応じたセンサ信号を制御部１０に出力する。
制御部１０は、第１の電圧センサ２２によって検出された電圧の検出値Ｖｇおよび差分｜Ｖｇｇｒ｜を用いて、後述する地絡判定処理を行う。

＜課題の説明＞
本実施の形態にかかる電力変換装置１００は、図１に表されたように、センサ６０を用いてインバータ回路５０と商用電力系統７０とをつなぐＵ相およびＷ相のＡＣバス間の電流の差分｜Ｖｇｇｒ｜を検出している。一般的な地絡判定においては、差分｜Ｖｇｇｒ｜が閾値を超えた場合に地絡が生じていると判定される。

太陽光発電パネル８０などの再生可能エネルギー発電システムが電力変換装置１００に接続されている場合、日射などの発電条件によって生成電圧が急激に変化する場合がある。再生可能エネルギー発電システムの一例である太陽光発電パネル８０と対地との間には対地静電容量Ｃが存在する。太陽光発電パネル８０による生成電圧が急激に変化すると、対地静電容量Ｃを介して太陽光発電パネル８０と対地との間で電流（図の矢印）が流れることがある。この電流は、商用電力系統７０の、接地されているＯ相に流れる。その結果、Ｕ相とＷ相とで電流値が不均衡になり、センサ６０で検出される差分｜Ｖｇｇｒ｜は大きくなる。したがって、上記の一般的な地絡判定が行われている場合には地絡として誤検出されることになる。
なお、変化後の生成電圧で対地静電容量Ｃが充電されると、電流は流れなくなる。しかしながら、誤検出を抑制するために電流が流れなくなるのを待っていると、本当の地絡の場合は検出が遅れてしまう。一方、本当に地絡が生じた場合、太陽光発電パネル８０内の電圧発生部位の対地絶縁抵抗は、たとえば正常値の数ＭΩから数ｋΩまで低下する。その結果、差分｜Ｖｇｇｒ｜の値は相応に大きな値となる。

＜地絡判定＞
上記した誤検出を回避するために、本実施の形態にかかる電力変換装置１００は、漏洩電流測定用のセンサ６０での検出結果に加えて、電力変換装置１００に接続された太陽光発電パネル８０における電圧変動を考慮して地絡を判定する。

詳しくは、制御部１０は、センサ６０からのセンサ信号から、インバータ回路５０と商用電力系統７０とをつなぐＵ相およびＷ相のＡＣバス間に生じる電流の差分｜Ｖｇｇｒ｜を得る。制御部１０は、地絡の可能性を示す電流の差分の閾値Ｖ１を予め記憶しておき、差分｜Ｖｇｇｒ｜と比較する。差分｜Ｖｇｇｒ｜が閾値Ｖ１以上である場合、地絡が発生している可能性がある。

このとき、制御部１０は、さらに、第１の電圧センサ２２からのセンサ信号から得られる太陽光発電パネル８０から昇圧回路３０に入力される直流電力の電圧Ｖｇの単位時間あたりの変化量ｄＶｇ／ｄｔを得る。制御部１０は、太陽光発電パネル８０における電圧変動の範囲を示す変化量の閾値△Ｖを予め記憶しておき、変化量ｄＶｇ／ｄｔと比較する。
変化量ｄＶｇ／ｄｔが閾値△Ｖ以上である場合、地絡ではなく太陽光発電パネル８０における電圧変動によってＵ相とＷ相との電流値の不均衡が生じていると判断し得る。そこで、制御部１０は、この場合は地絡と判定しない。
変化量ｄＶｇ／ｄｔが閾値△Ｖよりも小さい場合には、太陽光発電パネル８０における電圧変動によるＵ相とＷ相との電流値の不均衡が生じていない状態において電力変換装置１００のＵ相およびＷ相のＡＣバス間に電流の差分｜Ｖｇｇｒ｜が閾値Ｖ１以上生じているために、地絡が生じていると判定し得る。そこで、制御部１０は、この場合に地絡と判定する。

好ましくは、制御部１０は、地絡の可能性をより高く示す、閾値Ｖ１よりも大きい値の電流の差分の閾値Ｖ２を予め記憶している。そして、好ましくは、制御部１０は、電力変換装置１００のＵ相およびＷ相のＡＣバス間に電流の差分｜Ｖｇｇｒ｜が閾値Ｖ２以上である場合には、地絡が発生している可能性が高いために、変化量ｄＶｇ／ｄｔと閾値△Ｖとの比較を行うまでもなく地絡と判定する。

＜動作フロー＞
図２は、制御部１０において行われる地絡判定処理の流れ、すなわち、電力変換装置１００での地絡の検出方法を表すフローチャートである。

図２を参照して、制御部１０は、漏洩電流測定用のセンサ６０からのセンサ信号よりインバータ回路５０と商用電力系統７０とをつなぐＵ相およびＷ相のＡＣバス間の電流の差分｜Ｖｇｇｒ｜を検出し、閾値Ｖ１と比較する（ステップＳ１０１）。

差分｜Ｖｇｇｒ｜と閾値Ｖ１との比較の結果、差分｜Ｖｇｇｒ｜が閾値Ｖ１よりも小さい場合には（ステップＳ１０１でＮＯ）、制御部１０は地絡と判定しない（ステップＳ１１３）。

差分｜Ｖｇｇｒ｜と閾値Ｖ１との比較の結果、差分｜Ｖｇｇｒ｜が閾値Ｖ１以上であった場合（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、第１の電圧センサ２２からのセンサ信号に基づいて太陽光発電パネル８０から昇圧回路３０に入力される直流電力の電圧Ｖｇの単位時間あたりの変化量ｄＶｇ／ｄｔを検出し、閾値△Ｖと比較する（ステップＳ１０７）。
好ましくは、制御部１０は、地絡の可能性をより高く示す閾値Ｖ２を予め記憶していて、差分｜Ｖｇｇｒ｜が閾値Ｖ１以上であった場合（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、さらに、差分｜Ｖｇｇｒ｜と閾値Ｖ２とを比較する（ステップＳ１０３）。そして、差分｜Ｖｇｇｒ｜が閾値Ｖ２より小さい場合に（ステップＳ１０３でＮＯ）、変化量ｄＶｇ／ｄｔと閾値△Ｖとを比較する（ステップＳ１０７）。差分｜Ｖｇｇｒ｜が閾値Ｖ２以上であった場合には（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、制御部１０は地絡と判定する（ステップＳ１０５）。

変化量ｄＶｇ／ｄｔと閾値△Ｖとの比較の結果、変化量ｄＶｇ／ｄｔが閾値△Ｖ以上であった場合、つまり、差分｜Ｖｇｇｒ｜が閾値Ｖ１以上であり、かつ、変化量ｄＶｇ／ｄｔが閾値△Ｖ以上であった場合には（ステップＳ１０１でＹＥＳ、かつ、ステップＳ１０７でＹＥＳ）、制御部１０は地絡と判定しない（ステップＳ１０９）。
一方、変化量ｄＶｇ／ｄｔと閾値△Ｖとの比較の結果、変化量ｄＶｇ／ｄｔが閾値△Ｖより小さい場合、つまり、差分｜Ｖｇｇｒ｜が閾値Ｖ１以上であり、かつ、変化量ｄＶｇ／ｄｔが閾値△Ｖより小さい場合に（ステップＳ１０１でＹＥＳ、かつ、ステップＳ１０７でＮＯ）、制御部１０は地絡と判定する（ステップＳ１１１）。

＜実施の形態の効果＞
本実施の形態にかかる電力変換装置１００では、当該電力変換装置１００から商用電力系統７０に供給される交流電力の漏洩の検出値が閾値に達した場合に、たとえば太陽光発電パネル８０などである再生可能エネルギー発電システムから昇圧回路３０に供給される直流電力の電圧検出値の変化量をさらに用いて地絡の発生の有無が判定される。電力変換装置１００において上記交流電力の漏洩が検出された場合であっても、その原因が、実は、地絡ではなく太陽光発電パネル８０などの直流電源の電圧の変化によって生じたものである場合がある。この場合にも、上記の判定が行われることで地絡として誤検出することが防止される。また、太陽光発電パネル８０から供給される直流電力の電圧を検出するためのセンサや、漏洩電流を検出するためのセンサは、元来、電力変換装置に装備されるセンサである。したがって、本実施の形態にかかる電力変換装置１００では、地絡検出のための新たなセンサ等を搭載するためのコストアップを抑えつつ地絡の誤検出を防止することができる。

具体的には、電力変換装置１００では、当該電力変換装置１００から商用電力系統７０に供給される交流電力の漏洩の検出値が閾値以上であった場合であっても、太陽光発電パネル８０から昇圧回路３０に供給される直流電力の電圧の単位時間当たりの変化量が閾値よりも大きい場合には地絡と判定しない。電力変換装置１００では、商用電力系統７０に供給される交流電力の漏洩の検出値が閾値以上であり、かつ、太陽光発電パネル８０から昇圧回路３０に供給される直流電力の電圧の単位時間当たりの変化量が閾値よりも小さい場合に地絡と判定される。これによって、太陽光発電パネル８０における電圧値の急激な変化に起因した一時的な電流の不均衡が地絡と誤検出されることを防止できる。

（第２の実施の形態）
以下の説明では、第１の実施の形態と同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も第１の実施の形態で表されたものと同じである。したがって、これらの説明は繰り返さない。続く第３の実施の形態においても同様である。

第１の実施の形態において説明された地絡判定の方法は一例であって、電力変換装置１００から商用電力系統７０に供給される交流電力の漏洩の検出結果と、太陽光発電パネル８０から昇圧回路３０に供給される直流電力の電圧の検出結果とを用いた他の方法であってもよい。他の例として、第２の実施の形態にかかる電力変換装置１００は、太陽光発電パネル８０から昇圧回路３０に供給される直流電力の電圧の変動に応じて、電力変換装置１００から商用電力系統７０に供給される交流電力の漏洩の検出結果と比較する地絡の可能性を示す閾値Ｖ１を変動させてもよい。

一例として、第２の実施の形態にかかる電力変換装置１００の制御部１０は、第１の実施の形態にかかる電力変換装置１００の制御部１０と同様に、閾値Ｖ１を予め記憶しておく。そして、制御部１０は、第１の電圧センサ２２からのセンサ信号に基づいて太陽光発電パネル８０から昇圧回路３０に入力される直流電力の電圧Ｖｇの単位時間あたりの変化量ｄＶｇ／ｄｔが検出されると、変化量ｄＶｇ／ｄｔの絶対値｜ｄＶｇ／ｄｔ｜に所定の定数Ｃを乗じて得られる値を閾値Ｖ１に加えて得られる値（Ｖ１＋Ｃ・｜ｄＶｇ／ｄｔ｜）を、差分｜Ｖｇｇｒ｜との比較に用いる新たな閾値とする。すなわち、制御部１０は、漏洩電流測定用のセンサ６０からのセンサ信号からインバータ回路５０と商用電力系統７０とをつなぐＵ相およびＷ相のＡＣバス間の電流の差分｜Ｖｇｇｒ｜を検出し、閾値Ｖ１と変化量ｄＶｇ／ｄｔの絶対値｜ｄＶｇ／ｄｔ｜とから得られた上記の新たな閾値（Ｖ１＋Ｃ・｜ｄＶｇ／ｄｔ｜）と比較する。その結果、差分｜Ｖｇｇｒ｜が新たな閾値（Ｖ１＋Ｃ・｜ｄＶｇ／ｄｔ｜）以上である場合、制御部１０は地絡と判定する。
言い換えると、制御部１０は、差分｜Ｖｇｇｒ｜から変化量ｄＶｇ／ｄｔの絶対値｜ｄＶｇ／ｄｔ｜に所定の定数Ｃを乗じて得られる値を減じた値（｜Ｖｇｇｒ｜−Ｃ・｜ｄＶｇ／ｄｔ｜）を予め記憶している閾値Ｖ１と比較し、閾値Ｖ１以上である場合に地絡と判定する。
なお、上記の閾値は、さらに、太陽光発電パネル８０から昇圧回路３０に入力される直流電力の電圧Ｖｇに応じて変化する値であってもよい。たとえば、定数Ｃは、第１の電圧センサ２２のセンサ信号によって表される電圧Ｖｇに応じて変化する値であってもよい。この場合、制御部１０が第１の電圧センサ２２のセンサ信号に基づいて定数Ｃを決定してもよい。

＜実施の形態の効果＞
上記のような方法で地絡を検出する場合であっても、電力変換装置１００においては、新たなセンサ等を搭載するためのコストアップを抑えつつ地絡の誤検出を防止することができる。すなわち、この場合も、再生可能エネルギー発電システムにおける電圧値の急激な変化に起因した一時的な電流の不均衡が地絡と誤検出されることを防止できる。

（第３の実施の形態）
地絡判定方法の他の例として、電力変換装置１００から商用電力系統７０に供給される交流電力よりセンサ６０によって検出される差分｜Ｖｇｇｒ｜から、太陽光発電パネル８０において生成される電力に生じた急激な圧力変化によって対地との間で流れる電流の影響を排した上で、地絡を判定してもよい。そこで、第３の実施の形態にかかる電力変換装置１００は、センサ６０による検出値から太陽光発電パネル８０から昇圧回路３０に供給される直流電力の電圧変動による交流電力の漏洩成分を除去するためのフィルタリングが行われる。

図３は、第３の実施の形態にかかる電力変換装置１００の一例を示した図である。図３を参照して、第３の実施の形態にかかる電力変換装置１００は、センサ６０と制御部１０との間に設けられたフィルタ９０をさらに有する。センサ６０での差分｜Ｖｇｇｒ｜を示すセンサ信号はフィルタ９０を介して制御部１０に入力される。フィルタ９０は、第１の電圧センサ２２からのセンサ信号より検出される電圧値Ｖｇの単位時間あたりの変化量ｄＶｇ／ｄｔの周波数成分を除去する。
制御部１０は、上記周波数成分が除去された後の差分｜Ｖｇｇｒ｜と閾値Ｖ１とを比較することで地絡を判定する。

フィルタ９０は、制御部１０に含まれていてもよい。または、フィルタ９０は、制御部１０においてソフトウェアによって実現されてもよい。
たとえば、電力変換装置１００の制御部１０はフィルタリング処理を行うためのモジュールを有し、ソフトウェアによってフィルタリング処理を実行してもよい。すなわち、制御部１０は、第１の電圧センサ２２から電圧値Ｖｇを示すセンサ信号、および、センサ６０からＵ相およびＷ相のＡＣバス間の電流の差分｜Ｖｇｇｒ｜を示すセンサ信号の入力を受け付けると、センサ６０からのセンサ信号より検出される差分｜Ｖｇｇｒ｜から、第１の電圧センサ２２からのセンサ信号より検出される電圧値Ｖｇの単位時間あたりの変化量ｄＶｇ／ｄｔの周波数成分を除去するフィルタリング処理を実行し、除去後の差分｜Ｖｇｇｒ｜と閾値Ｖ１とを比較することで地絡を判定してもよい。

この場合、除去する周波数成分は、制御部１０によって第１の電圧センサ２２からのセンサ信号より算出されてもよい。または、実験的に求めることによって制御部１０に予め記憶されていてもよい。

＜実施の形態の効果＞
上記のような方法で地絡を検出する場合であっても、電力変換装置１００においては、新たなセンサ等を搭載するためのコストアップを抑えつつ地絡の誤検出を防止することができる。すなわち、この場合も、再生可能エネルギー発電システムにおける電圧値の急激な変化に起因した一時的な電流の不均衡が地絡と誤検出されることを防止できる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 制御部
２２ 第１の電圧センサ
２３，２８ コンデンサ
２４ 第１の電流センサ
２５ 電圧センサ
２６ 中間コンデンサ
２７ａ，２７ｂ 交流リアクトル
２９ ノイズフィルタ
３０ 昇圧回路
３１ 直流リアクトル
３２ａ，３２ｂ，５１ａ〜５１ｄ スイッチング素子
３３ａ３３ｂ，５２ａ〜５２ｄ ダイオード
５０ インバータ回路
６０ センサ
７０ 商用電力系統
８０ 太陽光発電パネル
９０ フィルタ
１００ 電力変換装置

Claims (6)

1. 再生可能エネルギーに基づく直流電源と商用電力系統との間に設けられ、直流／交流の電力変換を行う電力変換装置であって、
   前記直流電源から供給される電圧を検出する電圧センサと、
   前記商用電力系統に出力する電流から漏洩電流を検出する漏洩電流センサと、
   前記電圧センサの電圧検出値および前記漏洩電流センサからの漏洩電流検出値を受け付ける制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記漏洩電流検出値が閾値に達した場合に、前記電圧検出値の変化量をさらに用いて前記直流電源における地絡の発生の有無を判定する機能を有する、電力変換装置。
2. 前記制御部は、前記漏洩電流検出値が地絡の可能性を示す第１の閾値に達していても、前記変化量が所定の変化量閾値よりも大きい場合には地絡と判定せず、小さい場合に地絡と判定する、請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記制御部は、前記漏洩電流検出値が前記第１の閾値より大きい第２の閾値に達しているときに直ちに地絡と判定する、請求項２に記載の電力変換装置。
4. 再生可能エネルギーに基づく直流電源と商用電力系統との間に設けられ、直流／交流の電力変換を行う電力変換装置であって、
   前記直流電源から供給される電圧を検出する電圧センサと、
   前記商用電力系統に出力する電流から漏洩電流を検出する漏洩電流センサと、
   前記電圧センサの電圧検出値および前記漏洩電流センサからの漏洩電流検出値を受け付ける制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記漏洩電流検出値と、前記電圧検出値の変化量に応じて変化する閾値とを比較して地絡の発生の有無を判定する、電力変換装置。
5. 再生可能エネルギーに基づく直流電源と商用電力系統との間に設けられ、直流／交流の電力変換を行う電力変換装置であって、
   前記直流電源から供給される電圧を検出する電圧センサと、
   前記商用電力系統に出力する電流から漏洩電流を検出する漏洩電流センサと、
   前記電圧センサの電圧検出値および前記漏洩電流センサからの漏洩電流検出値を受け付ける制御部と、
   前記電圧検出値の変化が前記漏洩電流検出値に与える変動を除去するフィルタリング処理部と、を備え、
   前記フィルタリング処理部は、前記電圧検出値の変化に応じて前記変動の周波数を特定し、特定された周波数成分を前記漏洩電流検出値から除去するように構成され、
   前記制御部は、前記フィルタリング処理部によって前記周波数成分が除去された後の前記漏洩電流検出値に基づいて前記直流電源における地絡の発生の有無を判定する、電力変換装置。
6. 再生可能エネルギーに基づく直流電源と商用電力系統との間に設けられ、直流／交流の電力変換を行う電力変換装置における地絡の発生を検出する方法であって、
   電圧センサによって前記直流電源から供給される電圧を検出するステップと、
   漏洩電流センサによって前記商用電力系統に出力する電流から漏洩電流を検出するステップと、
   前記漏洩電流センサによる漏洩電流検出値に基づいて地絡の発生の有無を判定するステップと、を備え、
   前記地絡の発生の有無を判定するステップでは、前記漏洩電流検出値が地絡の可能性を示す閾値に達しているとき、前記電圧センサによる電圧検出値の変化量が所定の変化量閾値より大きい場合には地絡と判定せず、小さい場合に地絡と判定する、地絡検出方法。

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