JPH0845374A - 逆流防止装置 - Google Patents

逆流防止装置

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JPH0845374A
JPH0845374A JP6178000A JP17800094A JPH0845374A JP H0845374 A JPH0845374 A JP H0845374A JP 6178000 A JP6178000 A JP 6178000A JP 17800094 A JP17800094 A JP 17800094A JP H0845374 A JPH0845374 A JP H0845374A
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龍蔵 萩原
Takeo Ishida
健雄 石田
Katsuharu Suzuki
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  • Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)
  • Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】簡単な構成によって逆流防止用のダイオードに
よる電力損失を低減し、小容量のダイオードを用いるこ
とのできる低コストの逆流防止装置を提供することを目
的とする。 【構成】太陽電池PVから負荷であるインバータ5に対
して電力を供給する際に太陽電池PVとインバータ5と
の間に接続される逆流防止装置3であって、太陽電池P
Vからインバータ5に向かって順方向となるように接続
されるダイオード11と、ダイオード11と直列に接続
される平滑のためのリアクトル12と、ダイオード11
と並列に接続され、リアクトル12の発生する磁界によ
って閉成する接点13と、を有して構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池、バッテリー
などの直流電源から、インバータなどの負荷に対して電
力を供給する際に用いられる逆流防止装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年において、太陽電池を用いた太陽光
発電システムが、環境汚染のないクリーンエネルギーシ
ステムとして注目されている。
【0003】太陽光発電システムでは、発電電力の有効
利用を図るため、インバータを用いて太陽電池から出力
される直流電力を所定の周波数の交流電力に変換し、例
えばその出力を商用電力系統に接続して連係を図ること
がしばしば行われる。太陽電池の負荷として接続される
インバータは、高い周波数でスイッチングを行うので、
スイッチングによって分断される直流電流を平滑して連
続的なものとするために、通常、リアクトルとコンデン
サからなる平滑回路が太陽電池とインバータとの間に挿
入される。
【0004】また、インバータに入力した電流が太陽電
池の側へ逆流するのを防止するために、ダイオードが直
列に挿入される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の逆流防
止用のダイオードには、負荷への入力電流によって2V
程度の電圧降下が生じる。従来においては、システムの
動作時には、常にこの電圧降下によって電力が消費さ
れ、大きな損失となっていた。
【0006】例えば、定格出力が3kwの太陽光発電シ
ステムでは、太陽電池の動作点を200V近辺とすると
約15Aの電流が流れるので、2Vの電圧降下による電
力損失は30wにも達する。これは発電電力の1%であ
り、太陽電池の発電効率の向上が注目される中で無視で
きない値である。
【0007】また、電力損失がそのままダイオードの発
熱となるので、容量の大きなダイオードが必要であり、
これがコスト上昇と大型化の一因ともなっていた。本発
明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成
によって逆流防止用のダイオードによる電力損失を低減
し、小容量のダイオードを用いることのできる低コスト
の逆流防止装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る装
置は、直流電源から負荷に対して電力を供給する際に前
記直流電源と前記負荷との間に接続される逆流防止装置
であって、前記直流電源から前記負荷に向かって順方向
となるように接続されるダイオードと、前記ダイオード
と直列に接続される平滑のためのリアクトルと、前記ダ
イオードと並列に接続され、前記リアクトルの発生する
磁界によって閉成する接点と、を有して構成される。
【0009】請求項2の発明に係る装置においては、前
記接点は、前記リアクトルの発生する磁界によって吸引
される常時開接点として構成される。請求項3の発明に
係る装置においては、前記接点には、前記リアクトルに
順方向の電流が流れたときに吸引され、前記リアクトル
に逆方向の電流が流れたときに反発する永久磁石が設け
られる。
【0010】請求項4の発明に係る装置においては、前
記接点は、前記リアクトルの発生する磁界を検出するセ
ンサーの出力信号によって作動する常時開接点として構
成される。
【0011】
【作用】リアクトルに所定の値の電流が流れたときに、
接点がその磁界によって作動して閉成する。これによっ
てダイオードの両端が短絡され、ダイオードに流れる電
流は零になり、ダイオードによる電圧降下が生じない。
【0012】リアクトルに流れる電流が零になり又は逆
方向に流れ始めると、接点が開き、ダイオードは本来の
逆流防止機能を取り戻す。
【0013】
【実施例】図1は本発明に係る逆流防止装置3を用いた
太陽光発電システム1のブロック図である。
【0014】太陽光発電システム1は、太陽電池PV、
逆流防止装置3、及びインバータ5から構成されてい
る。インバータ5は、パルス幅変調された制御パルスに
よって複数のスイッチング素子をオンオフし、フィルタ
を通して図4(a)に示すような所定の周波数の交流電
力を出力するものである。インバータ5の出力側には、
例えば、モータ、照明器具、商用電力系統などが接続さ
れる。インバータ5の入力側には、平滑のためのコンデ
ンサC1が入力と並列に接続されている。
【0015】逆流防止装置3は、太陽電池PVからイン
バータ5に向かう方向に順方向となるように接続された
ダイオード11、平滑用のリアクトル12、及びダイオ
ード11と並列に接続された常時開の接点13から構成
されている。
【0016】リアクトル12は、例えば珪素鋼板をコア
としてコイルが巻かれたものであり、インバータ5に設
けられたコンデンサC1とともに平滑回路を構成する。
ここで、リアクトル12とコンデンサC1の平滑作用に
ついて簡単に説明する。インバータ5は、直流電流を交
流電流に変換するので、インバータ5のスイッチング素
子に入力される直流電流波形は、図4(b)に示すよう
に概ね正弦波の全波整流波形に近い波形となる。もし、
リアクトル12及びコンデンサC1が設けられていない
場合には、太陽電池PVからの出力電流ipは図4
(b)に示すように大きく脈動し、斜線で示される部分
は太陽電池PVから出力可能であるにも係わらず利用さ
れず無駄に捨てられることとなる。
【0017】コンデンサC1を接続することにより、図
4(c)に示すように脈動が低減され、さらにリアクト
ル12を設けることにより、図4(d)に示すように脈
動がさらに低減され、太陽電池PVの最適動作電圧Vp
の近辺で安定して電流が供給されることになる。
【0018】さて、接点13は、リアクトル12に流れ
る電流ipが所定の値になったときに、その磁界によっ
て作動して閉成するように構成されている。つまり、接
点13は、リアクトル12に流れる電流ipが零のとき
は、接点が開いており、リアクトル12に電流ipが流
れると、リアクトル12の定格電流に達するまでの極初
期の段階で、その電流ipの磁界によって接点13が閉
じる。例えば、定格電流が15Aであるとして、0.1
A程度の電流ipが流れたときに接点13が閉じる。
【0019】リアクトル12及び接点13の構造とし
て、例えば、接点13を支持する磁性材料からなる弾性
を有したアームを、リアクトル12のコアの端面位置、
又はコアによる磁路の一部を形成する位置に配置し、磁
界のないときにはアームの弾性によって接点13が開か
れ、リアクトル12に電流ipが流れたときにアームが
磁界によって吸引されるように構成すればよい。また、
接点13を常時開状態とするために、アームを適当なバ
ネ部材によって開側へ付勢しておいてもよい。
【0020】上述のように構成された太陽光発電システ
ム1においては、太陽電池PVが所定の電力を発電し、
インバータ5が作動して電流ipが流れ始めると、初期
においては接点13が開いているためその電流ipの全
部がダイオード11に流れる電流idとなる。この段階
では、ダイオード11によって0.6〜1V程度の順方
向の電圧降下が生じる。
【0021】太陽電池PVからの電流ipが増加する
と、リアクトル12に流れる電流ipによって接点13
が閉じ、これによってダイオード11の両端が短絡さ
れ、電流ipの全部が接点13を流れ、ダイオード11
の電流idは零になる。この状態ではダイオード11に
よる電圧降下は生じない。
【0022】インバータ5が定常動作を行い、リアクト
ル12に定格電流が流れている間は、接点13が閉じた
状態が維持され、ダイオード11による電力損失は零で
ある。その間において、リアクトル12はコンデンサC
1とともに平滑回路として働き、太陽電池PVから出力
される電流ipを平均化して、太陽電池PVの出力電圧
を最適動作電圧Vpの近辺に維持し、その発電電力の有
効利用を図ることとなる。
【0023】インバータ5の動作が停止され、又は何ら
かの他の原因によって、太陽電池PVからの出力電流i
pが零になると、リアクトル12による磁界が減少し又
は零となって、接点13は復帰して開く。これによっ
て、ダイオード11は本来の逆流防止機能を取り戻し、
インバータ5の側の電圧が高くなっても太陽電池PVの
側へ逆流することが防止される。
【0024】この逆流防止装置3によると、平滑に用い
られるリアクトル12の磁界によって作動する接点13
を設け、その接点13を逆流防止用のダイオード11と
並列に接続するという簡単な構成によって、ダイオード
11による電力損失を大幅に低減することができる。し
かも、ダイオード11として小容量の小型のものを用い
ることができ、コストの低減と小型化を図ることができ
る。また、接点13は電流の小さいときに開閉動作を行
うので、開閉容量の小さい接点でも寿命が長いという効
果がある。
【0025】図2は本発明に係る他の実施例の逆流防止
装置3aを示す図である。図2に示す逆流防止装置3a
において、図1に示す逆流防止装置3と同じ機能を有す
る要素については同一の符号を付して説明を省略し又は
簡略化する。以下同様である。
【0026】逆流防止装置3aにおいては、接点13a
に、リアクトル12に順方向の電流ipが流れたときに
吸引され、逆方向の電流が流れたときに反発する永久磁
石14が取り付けられている。
【0027】この逆流防止装置3aによると、リアクト
ル12に電流ipが流れると、リアクトル12に生じる
磁界によって永久磁石14が吸引され、接点13aが閉
じる。リアクトル12に流れる電流ipが零になって
も、永久磁石14はリアクトル12に吸引された状態を
維持し、接点13aは閉じたままである。リアクトル1
2に逆方向の電流が流れ始めると、その電流によって生
じる磁界により永久磁石14が反発し、接点13aが開
く。これによって、リアクトル12に流れる逆方向の電
流はダイオード11によって遮断され、結果的にインバ
ータ5から太陽電池PVへの逆流が防止される。
【0028】図3は本発明に係る他の実施例の逆流防止
装置3bを示す図である。逆流防止装置3bは、ダイオ
ード11、リアクトル12、磁界センサー15、制御回
路16、及び接点17aを有したリレー17から構成さ
れている。
【0029】磁界センサー15は、リアクトル12に電
流ipが流れたときに、その電流ipによる磁界を検出
するものであり、例えば、ホール素子、ホールIC、磁
気抵抗素子などが用いられる。
【0030】制御回路16は、磁界センサー15の出力
信号に基づいて、リアクトル12に順方向の電流ipが
流れたときにリレー17のコイルに電流を流して接点1
7aを閉じ、電流ipが零となり又は逆方向の電流が流
れたときにリレー17の電流を遮断して接点17aを開
く。
【0031】したがって、リアクトル12に僅かな順方
向の電流ipが流れると、接点17aが閉じてダイオー
ド11が短絡され、ダイオード11による電圧降下が生
じなくなり、これによる電力損失が零となる。リアクト
ル12の電流ipが零となり又は逆方向の電流が流れ始
めると、接点17aが開き、ダイオード11は本来の逆
流防止機能を取り戻す。
【0032】この逆流防止装置3bでは、接点17aが
閉じ又は開くときの電流ipの大きさを設定し又は調整
することが容易である。また、リアクトル12の磁気回
路に余り影響を与えることなく、リアクトル12から生
じる磁界を検出して利用することができる。
【0033】上述の実施例において、ダイオード11と
して複数のダイオードを直列又は並列に接続したものを
用いてもよい。逆流防止装置3において、電流ipの方
向と逆方向に順方向となるダイオードをリアクトル12
に並列に接続してもよい。接点13,13aを支持する
機構、リアクトル12の磁界によって作動する機構は、
種々のものを用いることができる。リアクトル12のイ
ンダクタンス値は、逆流防止装置3,3a,3bに接続
される負荷の大きさ及びコンデンサC1の値などに応じ
て、種々設定することができる。インバータ5にコンデ
ンサC1が内蔵された例について説明したが、逆流防止
装置3,3a,3bに内蔵し、又はこれらの間に外付け
してもよい。
【0034】本発明の逆流防止装置3,3a,3bは、
バッテリー、燃料電池などの太陽電池PV以外の直流電
源と、モータ、照明装置など、インバータを有した又は
有していない種々の負荷との間にも接続して使用するこ
とができる。
【0035】
【発明の効果】請求項1乃至請求項4の発明によると、
簡単な構成によって逆流防止用のダイオードによる電力
損失を低減し、小容量のダイオードを用いて低コストの
逆流防止装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る逆流防止装置を用いた太陽光発電
システムのブロック図である。
【図2】本発明に係る他の実施例の逆流防止装置を示す
図である。
【図3】本発明に係る他の実施例の逆流防止装置を示す
図である。
【図4】平滑作用を説明するための各部の波形を示す図
である。
【符号の説明】
3,3a,3b 逆流防止装置 5 インバータ(負荷) 11 ダイオード 12 リアクトル 13,13a 接点 14 永久磁石 15 磁界センサー(センサー) 17a 接点 PV 太陽電池(直流電源)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直流電源から負荷に対して電力を供給する
    際に前記直流電源と前記負荷との間に接続される逆流防
    止装置であって、 前記直流電源から前記負荷に向かって順方向となるよう
    に接続されるダイオードと、 前記ダイオードと直列に接続される平滑のためのリアク
    トルと、 前記ダイオードと並列に接続され、前記リアクトルの発
    生する磁界によって閉成する接点と、 を有してなることを特徴とする逆流防止装置。
  2. 【請求項2】前記接点は、前記リアクトルの発生する磁
    界によって吸引される常時開接点である、 請求項1記載の逆流防止装置。
  3. 【請求項3】前記接点には、前記リアクトルに順方向の
    電流が流れたときに吸引され、前記リアクトルに逆方向
    の電流が流れたときに反発する永久磁石が設けられてな
    る請求項1記載の逆流防止装置。
  4. 【請求項4】前記接点は、前記リアクトルの発生する磁
    界を検出するセンサーの出力信号によって作動する常時
    開接点である、 請求項1記載の逆流防止装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013176252A (ja) * 2012-02-27 2013-09-05 Nissan Motor Co Ltd 電力変換装置

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