JPH0720607U - 直流電流源回路のｄｃコンタクタ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直流電流源２に接続する大容量、高電圧の直
流入力負荷装置４を起動停止させるＤＣコンタクタ１３
を外形の小さい機械スイッチで構成する。 【構成】 ＤＣコンタクタ１３の直流電流源２側に入力
端子間を短絡する第２のＤＣコンタクタ１４と半導体ス
イッチ１５を接続して直流電流源２の短絡回路を形成す
る。この短絡回路の第２のＤＣコンタクタ１４と半導体
スイッチ１５はＤＣコンタクタ１３のオン駆動に関連さ
せてオフ駆動される。また、半導体スイッチ１５はＤＣ
コンタクタ１３および第２のＤＣコンタクタ１４のオフ
駆動時、前以ってオン駆動するようにシーケンス制御さ
れる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は直流電流源と直流入力負荷装置間に接続して配設され、該負荷装置 を起動停止する直流電流源回路のＤＣコンタクタ回路（直流開閉器回路）に関し 、特に直流電流源としての電力用太陽電池に接続され、該電力用太陽電池で生成 された直流電力を交流電力に変換して家庭用負荷や系統電源に送電する太陽光発 電装置の連系インバータ装置のような、大容量で高電圧の直流入力負荷装置を起 動停止するＤＣコンタクタ回路をコンパクトに形成する構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】

この種直流電流源に接続して使用される直流入力負荷装置としては直流電源で 駆動させるインバータ装置、例えば太陽光発電装置がある。この太陽光発電装置 １は、例えば図３に示すように、多数の太陽電池セルの集合体からなり、直流電 流源を構成する電源用太陽電池２と、この電源用太陽電池２を電力会社からの上 位系統である系統電源３に結合する連系インバータ４とで構成され、この連系イ ンバータ４により電源用太陽電池２で発電した直流電力を交流電力に変換して家 庭用の負荷５に給電すると共に、余剰の電力を系統電源３に送電する発電システ ムが採用されている。即ち、上記連系インバータ４は入力側に印加された電源用 太陽電池２の直流電圧を交流電圧に変換する装置であり、電源用太陽電池２を直 流電流源とした比較的大容量、高電圧の直流入力の負荷装置である。

【０００３】 ところで、かかる太陽光発電システムは太陽光の日射量に応じて太陽光発電装 置１を起動停止する必要があり、通常、太陽光発電装置１は連系インバータ４を 起動停止させる起動停止装置６を設け、例えば電源用太陽電池２の出力電圧Ｖｄ ｃや出力電流Ｉを検出して、その検出量に基づいて起動停止装置６より起動停止 の指令信号ａを発して、連系インバータ４を起動停止するようにしている。

【０００４】 図４は上記太陽光発電装置の起動停止装置６の回路構成であり、電源用太陽電 池２に連系インバータ４を接続する直流電流源回路のＤＣコンタクタ回路７を示 す。

【０００５】 図において、８は電源用太陽電池２と連系インバータ４間に接続して配設され たＤＣコンタクタであり、耐圧特性の高い機械スイッチＫ1 で構成されている。 このＤＣコンタクタ８の接点は常時オフで、起動停止装置６の指令信号ａにより オン動作し、接点を閉成して連系インバータ４を電源用太陽電池２に接続する。

【０００６】 また、９は電源用太陽電池２の両端に接続され、電源用太陽電池２の出力電圧 Ｖｄｃを検出するための分圧抵抗、１０は電源用太陽電池２の両端に接続された 短絡回路形成用のＤＣコンタクタ、１１はその短絡回路に配設された電流検出ト ランスＤＣＣＴである。

【０００７】 ＤＣコンタクタ１０は上記ＤＣコンタクタ７と同様に耐圧特性の高い機械スイ ッチＫ2 で構成され、起動停止装置６の指令信号ａのない常時はオン接点で、電 源用太陽電池２の短絡回路を構成し、電流検出トランスＤＣＣＴ１１は電源用太 陽電池２が生成する出力電流、つまり短絡電流Ｉを検出する。また、起動停止装 置６の指令信号ａの発生により、ＤＣコンタクタ１０はオフ動作して電源用太陽 電池２の短絡回路が解かれる。

【０００８】 このような構成の起動停止装置６は太陽光の日射量が十分となり、電源用太陽 電池２の短絡電流Ｉが所定の起動電流Ｉｏｎ値以上になると、指令信号ａを発し て、電源用太陽電池２の上記短絡回路を構成するＤＣコンタクタ１０の接点を開 成すると共に、連系インバータ４を接続するＤＣコンタクタ８の接点を閉じて、 連系インバータ４を電源用太陽電池２に接続して起動させる。そして、太陽光の 日射量が不十分となり、電源用太陽電池２の出力電圧Ｖｄｃが所定の停止電圧Ｖ ｏｆｆ以下になると、指令信号ｂを発して、連系インバータ４を接続するＤＣコ ンタクタ８の接点を開成して連系インバータ４を停止すると共に、電源用太陽電 池２の短絡回路を構成するＤＣコンタクタ１０の接点を閉成して、電流検出トラ ンスＤＣＣＴ１１により電源用太陽電池２の短絡電流Ｉを検出させ、太陽光の日 射量の回復を待つ。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記連系インバータ４は直流電流源の電源用太陽電池２に接続 される直流入力の負荷装置であり、しかも発電用で大容量、高電圧の直流入力負 荷装置であるため、かかる大容量、高電圧の直流入力の負荷装置を起動停止する ＤＣコンタクタ８および１０はスイッチの開成時、接点間でアークを生じるため 、絶縁特性の高いスイッチを使用する必要があり、外形寸法の大きい機械スイッ チを使用する必要があった。このため装置の小型化が極めて困難なものとなって いた。

【００１０】 従って、本考案は直流電流源回路における直流入力負荷装置を起動停止するＤ Ｃコンタクタの外形上の問題に鑑みてなされたものであり、特に太陽光発電装置 の連系インバータのように大容量で高電圧の直流入力負荷装置に於いても、絶縁 特性の高いスイッチを使用することなく、装置の小型化や寿命特性が得られる直 流電流源回路のＤＣコンタクタ回路を得ることを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

このため、本考案の直流電流源回路のＤＣコンタクタ回路は 直流電流源にＤＣコンタクタを介して直流入力負荷装置を接続し、前記ＤＣコ ンタクタをオンオフして直流入力負荷装置を駆動するようにした直流電流源回路 のＤＣコンタクタ回路において、前記ＤＣコンタクタはＤＣコンタクタの直流電 流源側に前記入力端子を短絡する第２のＤＣコンタクタと半導体スイッチが接続 され、これらの第２のＤＣコンタクタと半導体スイッチは前記ＤＣコンタクタの オン駆動に関連させてオフ駆動される共に、前記半導体スイッチはＤＣコンタク タおよび第２のＤＣコンタクタのオフ駆動時、前以ってオン駆動されることを特 徴としている。 また、本考案の直流電流源回路のＤＣコンタクタ回路は 前記半導体スイッチは第２のＤＣコンタクタのオン駆動後オフ駆動されること を特徴としている。

【００１２】

【作用】

ＤＣコンタクタのオフ駆動時、ＤＣコンタクタの入力端子間は半導体スイッチ によって短絡されており、端子間には半導体スイッチのオン電圧が印加されるだ けで、殆ど電圧が印加されない。従って、ＤＣコンタクタはオフ駆動時のアーク の発生が防止される。また、第２のＤＣコンタクタのオフ駆動時も、同様にその 入力端子間が半導体スイッチにより短絡されており、アークの発生が防止される 。また、半導体スイッチは並設の第２のＤＣコンタクタのオン動作後、オフ駆動 されるため、半導体スイッチの電力ロスが防止される。

【００１３】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面を参照しつつ詳述する。

【００１４】 図１は本考案の太陽光発電装置の起動停止装置６ａの回路構成であり、電源用 太陽電池２に連系インバータ４を接続する直流電流源回路のＤＣコンタクタ回路 １２を示す。

【００１５】 このＤＣコンタクタ回路１２において、直流入力負荷装置の連系インバータ４ は、上記従来のＤＣコンタクタ回路７と同様に、機械スイッチＫ3 で構成された ＤＣコンタクタ１３を介して直流電流源の電源用太陽電池２に接続されている。

【００１６】 そして、ＤＣコンタクタ１３は電源用太陽電池２側の入力端子間に機械スイッ チＫ4 で構成された第２のＤＣコンタクタ１４と、Ｓ１で示した半導体スイッチ １５とが並列接続され、該入力端子間が短絡されている。

【００１７】 また、上記ＤＣコンタクタ１３は常開接点であり、起動停止装置６ａの指令信 号ａによりオン動作し、接点を閉成して連系インバータ４を電源用太陽電池２に 接続して連系インバータ４を起動する。一方、入力端子間を短絡する第２のＤＣ コンタクタ１４と半導体スイッチ１５は常閉接点で、入力端子間を短絡して電源 用太陽電池２の短絡回路を形成すると共に、起動停止装置６ａの指令信号ａによ り開成し、その短絡を解くよう構成されている。

【００１８】 また、起動停止装置６ａは上記従来のＤＣコンタクタ回路７の起動停止装置６ と同様に、電源用太陽電池２の出力電圧Ｖｄｃおよび出力電流Ｉを検出する方式 のものであり、電源用太陽電池２の両端に接続した分圧抵抗９により電源用太陽 電池２の出力電圧Ｖｄｃを検出すると共に、上記入力端子間を短絡する第２のＤ Ｃコンタクタ１４の短絡回路に電流検出トランスＤＣＣＴ１１を配設して電源用 太陽電池２の短絡電流Ｉを検出する構成が採用されている。

【００１９】 このＤＣコンタクタ回路１２において、上記従来のＤＣコンタクタ回路７と異 なる点は、連系インバータ４を電源用太陽電池２に接続するＤＣコンタクタ１３ はその入力端子の電源用太陽電池２側に入力端子を短絡する第２のＤＣコンタク タ１４と半導体スイッチ１５とを並列接続し、これらのＤＣコンタクタ１３、第 ２のＤＣコンタクタ１４および半導体スイッチ１５を所定の動作シーケンスで作 動させた点である。

【００２０】 図２は起動停止装置６ａの指令信号によりＤＣコンタクタ１３、第２のＤＣコ ンタクタ１４および半導体スイッチ１５の各スイッチＫ３，Ｋ４，Ｓ１が駆動さ れる動作シーケンスであり、図２（ａ）は連系インバータ４の起動時、図２（ｂ ）は連系インバータ４の停止時を示す。

【００２１】 図２から明らかなように、連系インバータ４の起動時および停止時の各スイッ チＫ３，Ｋ４，Ｓ１の動作シーケンスは以下の通りであり、各機械スイッチＫ３ ，Ｋ４のオフ駆動時は、半導体スイッチＳ１を前以ってオン駆動するようにシー ケンス制御がなされている。 「連系インバータの起動時」； Ｋ3 オン→Ｋ4 オフ→ Ｓ1 オフ 「連系インバータの停止時」； Ｓ1 オン→Ｋ4 オン→ Ｋ3 オフ

【００２２】 次に上記太陽光発電装置の起動停止装置６ａの動作について説明する。

【００２３】 先ず、太陽光の日射量が十分となり、電流検出トランスＤＣＣＴ１１で検出さ れた電源用太陽電池２の短絡電流Ｉが所定の起動電流Ｉｏｎ値以上になると、起 動停止装置６ａは起動信号ａを発して、連系インバータ４側の機械スイッチＫ3 をオンさせ、そのＤＣコンタクタ１３の接点を閉じて連系インバータ４を電源用 太陽電池２に接続する。ついで、ＤＣコンタクタ１３の入力端子間を短絡する常 閉の機械スイッチＫ4 をオフさせ、その第２のＤＣコンタクタ１４の接点を開成 する。この機械スイッチＫ4 の接点開成時、並接の半導体スイッチＳ1 はオン動 作中で、接点間を短絡しており、従って、接点間に電圧は殆ど印加されず、接点 部のアークの発生が防止される。ついで、半導体スイッチＳ1 がオフ動作して、 ＤＣコンタクタ１３の入力端子間の短絡、つまり電源用太陽電池２の短絡回路が 解かれ、電源接続された連系インバータ４に電源用太陽電池２の電圧が印加され る。

【００２４】 また、太陽光の日射量が不十分となり、分圧抵抗９により検出された電源用太 陽電池２の出力電圧ＶDCが所定の停止電圧Ｖｏｆｆ以下になると、起動停止装置 ６ａが停止信号ｂを発して、先ず半導体スイッチＳ1 をオン動作して、ＤＣコン タクタ１３の入力端子間を短絡し、電源用太陽電池２の短絡回路を形成する。つ いで、半導体スイッチＳ1 に並列接続された常閉の機械スイッチＫ4 をオンさせ 、ＤＣコンタクタ１４の接点を閉成する。ついで、連系インバータ４側の常開の 機械スイッチＫ3 をオフさせ、そのＤＣコンタクタ１３の接点を開成し、連系イ ンバータ４を電源用太陽電池２から開放する。この機械スイッチＫ3 の接点開成 時、接点間は半導体スイッチＳ1 および機械スイッチＫ4 がオン動作で短絡され ており、従って、接点間に電圧は殆ど印加されず、接点部のアークの発生が防止 される。そして、半導体スイッチＳ1 のオン動作後、電源用太陽電池２の短絡回 路に配設された電流検出トランスＤＣＣＴ１１が電源用太陽電池２の短絡電流Ｉ を検出し、日射量の回復を待つ。

【００２５】 尚、本考案は直流電流源に電源用太陽電池を用い、直流入力負荷装置を連系イ ンバータとした太陽光発電装置を例示したが、例えば、抵抗負荷装置などでもよ く、直流電流源に接続される直流入力負荷装置であれば、何れの負荷形態のもの にも適用し得る。

【００２６】

【考案の効果】

以上詳述したように、本考案の直流電流源回路のＤＣコンタクタ回路は直流電 流源と直流入力負荷装置を接続するＤＣコンタクタに、該ＤＣコンタクタの直流 電流源側の入力端子間に半導体スイッチと第２のＤＣコンタクタの並列回路を接 続し、これらの半導体スイッチと第２のＤＣコンタクタの並列回路をＤＣコンタ クタのオン駆動に関連させてオフ駆動すると共に、半導体スイッチをＤＣコンタ クタおよび第２のＤＣコンタクタのオフ駆動時、予めオン駆動させるように構成 したから、ＤＣコンタクタおよび第２のＤＣコンタクタのスイッチの開成時、ス イッチ端子間が半導体スイッチで短絡され、スイッチ端子には直流電流源の電圧 が印加されない。従って、スイッチ開成時のアークの発生が防止され、外形の小 さい機械スイッチを採用することができる。また、半導体スイッチは並設の機械 スイッチの閉成後、これを切離すことで、電力損を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例で太陽光発電装置の直流電流源
回路のＤＣコンタクタ回路の回路図

【図２】図１のＤＣコンタクタ回路のスイッチの動作シ
ーケンスを示す図

【図３】太陽光発電システムのブロック回路図

【図４】従来例で太陽光発電装置の直流電流源回路のＤ
Ｃコンタクタ回路の回路図

【符号の説明】

2 電源用太陽電池（直流電流源） 4 連系インバータ（直流入力負荷装置） 12 ＤＣコンタクタ回路 13 ＤＣコンタクタ 14 第２のＤＣコンタクタ 15 半導体スイッチ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電流源にＤＣコンタクタを介して直
   流入力負荷装置を接続し、前記ＤＣコンタクタをオンオ
   フして直流入力負荷装置を駆動するようにした直流電流
   源回路のＤＣコンタクタ回路において、前記ＤＣコンタ
   クタはＤＣコンタクタの直流電流源側に前記入力端子を
   短絡する第２のＤＣコンタクタと半導体スイッチが接続
   され、これらの第２のＤＣコンタクタと半導体スイッチ
   は前記ＤＣコンタクタのオン駆動に関連させてオフ駆動
   される共に、前記半導体スイッチはＤＣコンタクタおよ
   び第２のＤＣコンタクタのオフ駆動時、前以ってオン駆
   動されることを特徴とする直流電流源回路のＤＣコンタ
   クタ回路。
2. 【請求項２】 前記半導体スイッチは第２のＤＣコンタ
   クタのオン駆動後オフ駆動されることを特徴とする請求
   項１記載の直流電流源回路のＤＣコンタクタ回路。