JPH0150168B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は太陽電池による発電電力を商用電源系
統に送り込むシステムの保護方法に関する。

従来、発電機以外のこの種の電力供給システム
と配電系統とを、切換え方式でなくて連系で接続
することはほとんど皆無であつたため、実用化す
る上で検討を要するいくつかの問題点がある。こ
れらの問題点の１つとして各種故障もしくは系統
停電時における安全性に関する問題があり、これ
に対処するため以下のごとき保護機能を持つこと
が要求される。

系統停電時にインバータから系統に電力が流
出しないこと。

接置故障時、とりわけ屋外機器である太陽電
池及びその配線部分での接地故障に対し、その
地絡電流を速やかになくすこと。

インバータの内部故障に対して交流系統、太
陽電池からの電流の流れ込みを阻止し、故障の
拡大を防止すること。すなわち、通常の負荷機
器では入力ブレーカーで電源系統からの切り離
しを行なうだけでよいが、当該システムでは交
流系統側の他太陽電池側についても配慮をする
必要がある。

任意の時に電池点検が行なえるよう、電池電
圧を容易に零にすることができること。

なお変電所の指令に従属しない発電システムを
商用の配電系統に接続し連系運転を行なうことは
現在許可されておらず、従つて太陽光発電システ
ムのための保護技術についても、従来技術として
確立済のものはない。

発明者は太陽電池の短絡電流が正常動作時の電
流と極端に異なることのない有限の値であるこ
と、しかも太陽電池がその内部の直並列の構成に
ついて配慮が加えられている限り短絡状態に置く
ことは電池に対して有害な影響を与えるものでは
ないことに着目し、本発明方式を考えた。

しかして、本発明の目的は上記要求を実現する
ため、できるだけ簡単、安価で確実な保護方式を
提供するもので、この目的は本発明によれば太陽
電池からインバータを介して交流電源系統に電力
を送り込む太陽光発電システムに関し、インバー
タは系統停電時にそれを検知し、運転を停止する
機能を有するものにおいて、システムの故障、接
地事故等の時は自動的に開き、また任意にも開き
得る開閉器をインバータと系統間に挿入し、一方
太陽電池及びインバータ間に、太陽電池に並列接
続した電磁接触器を挿入し、この電磁接触器の励
磁コイルの電源はインバータ出力側から得るよう
にしたことにより達成される。

以下、図面について実施例を詳細に説明する。

第１図はこの発明の実施例の回路図で、太陽電
池１により供給される電力はインバータ４で交流
に変換され、開閉器であるブレーカー５を経由し
て商用系統６に送り出される。ブレーカー５は接
地故障、インバータ４の内部故障を検出する故障
検出部４１からの指令によりトリツプするように
なつている。

インバータ４は、系統電圧瞬時値から導き出さ
れた信号に依存してインバータ出力電圧、周波数
を制御する制御手段を備え、少なくとも系統電圧
か系統周波数かのいずれか一方が予め定められた
範囲をはずれたことを検出する手段が設けられ、
系統停電時にそれを検知し運転を停止するような
機能を有する。そして太陽電池１に並列に接続さ
れたコンタクター２はその励磁コイルの電源をイ
ンバータ４の出力端とブレーカー５の間から得る
ようにしている。またダイオード３をコンタクタ
ー２による短絡部分とインバータ４の間に入れ、
インバータ４に容量分があつたとしても、太陽電
池１を短絡した時にインバータ側が電流が逆流す
るのを防止している。

次に作用について説明する。

系統が停電したときには、インバータ４も運転
を停止するためコンタクター２の励磁コイルの電
圧がなくなり、太陽電池１が短絡される。従つて
停電時にはインバータ４が仮に誤動作もしくは故
障したとしても電力がインバータから系統側に連
続的に流れ出すことはない。

また、直流接地故障に対しては、それを検出し
ブレーカー５をトリツプさせることにより、イン
バータ４は停電を検知し運転を停止する。そして
太陽電池１は短絡され、出力電圧がなくなるた
め、地絡電流もなくなる。

さらに、インバータ４の内部故障に対しては、
それを検出し、ブレーカー５をトリツプさせる
か、ブレーカー５が過電流によりトリツプするか
して、系統からインバータ４を切離し、更に太陽
電池１を短絡し、インバータ４に印加される電圧
を零にするためインバータ４の故障拡大が防止で
きる。

一方、任意の時に電池の点検を行なうために
は、ブレーカー５を遮断するだけでインバータ４
の運転を停止し、太陽電池１も短絡されるため、
太陽電池１の充電部に人間が手を触れても特に危
険のない状態となる。

また第２図は上記第１図に示す第１実施例の変
形例を示すもので、次の構成が第１図の構成に付
加されたものである。

すなわち、コンタクターの接点の数を増やし、
１つは太陽電池保護用の逆流防止ダイオード３と
直列に挿入した。従つて故障検出部４１にダイオ
ード３の破壊も検出できるような機能を持たせて
置けば、ダイオード３の故障時にはブレーカー５
Ａがトリツプし、インバータ４が停止するが、そ
の時電池１の短絡を行なつてもその接点にインバ
ータ４内部から大電流が流れ出し、インバータの
他の部品を痛めることがない。

また、コンタクター接点の増加分のもう１つは
インバータ内のコンデンサ４２の放電用に用いら
れ、抵抗で電流を抑えながらも一定の時間内にイ
ンバータ内に蓄積された電荷を除去することがで
きる。従つて系統停電時におけるインバータ故障
もしくは誤動作による系統への電流流れ出しの可
能性が一層減ると共に、インバータ内部の故障点
検の作業の安全性を高くすることができる。

さらに、ブレーカー５Ａとして過負荷遮断機能
付の漏電ブレーカーを用いて、インバータ４内部
での接地故障にも対応できるようにした。このた
めこの漏電ブレーカーの引外し動作は電流不平衡
による引外しとした。

また、以上のような第２図の変形例以外にも
種々の変形例を考え得る。

以上に述べたように、本発明は、インバータの
停電時に運転を停止する機能を利用して、それに
より停電時や、ブレーカートリツプ時にだけ電圧
がなくなり、正常な運転動作や日射不足による待
機動作中には確実に系統電圧が得られる点からコ
ンタクターの励磁コイルの電源を得、それにより
太陽電池の短絡、開放の切替を行なうようにした
ので、簡単、確実に種々の保護方法を実現できる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の太陽光発電システムにおける
保護方式の実施例を示す回路図、第２図は同上他
の実施例を示す回路図である。 １……太陽電池、２……コンタクター、３……
逆流防止ダイオード、４……インバータ、４１…
…故障検出部、５，５Ａ……ブレーカー、４２…
…インバータ内コンデンサ、６……商用系統。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 太陽電池からインバータを介して交流電源系
   統に電力を送り込む太陽光発電システムに関し、
   インバータは系統停電時にそれを検知し、運転を
   停止するものにおいて、システムの故障、接地事
   故等の時は自動的に開き、また任意にも開き得る
   開閉器をインバータと系統間に挿入し、一方太陽
   電池及びインバータ間に、太陽電池に並列接続し
   た電磁接触器を挿入し、この電磁接触器の励磁コ
   イルの電源はインバータ出力側から得るようにし
   たことを特徴とする太陽光発電システムにおける
   保護方式。