JPH089557A

JPH089557A - 太陽光発電用インバータ

Info

Publication number: JPH089557A
Application number: JP6136825A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kimoto; 兼一木本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-06-20
Filing date: 1994-06-20
Publication date: 1996-01-12

Abstract

(57)【要約】【目的】太陽電池１から出力される直流電圧を交流電
圧に変換するインバ―タ３を備えた太陽光発電用インバ
―タにおいて、インバ―タ３の直流側に短絡故障が生じ
たとき、太陽電池からインバ―タを切り離すこと。【構成】太陽電池１とインバ―タ３間に所定電流以上
の電流が流れるとき太陽電池１とインバ―タ３間を切り
離す分離手段12と、この分離手段に並列接続され前記直
流電圧から操作電源を得て前記インバ―タの運転中閉路
するスイッチ14を設け、前記直流電圧が異常低下したと
き前記スイッチを開路する。これにより、直流短絡が発
生したとき、分離手段12に所定電流以上の電流が流れ、
太陽電池からインバータが切り離される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池の直流電力を
交流電力に変換する太陽光発電用インバ―タに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来の太陽光発電用インバ―タ
の要部構成を図３に示す。図３において、太陽電池１の
直流電力は一旦コンデンサ２に蓄えられた後、インバ―
タブリッジ３により交流電力に変換され、この交流電力
はリアクトル４とコンデンサ５からなるフィルタにより
ＰＷＭ（パルス幅変調）制御による高周波分が除去され
て負荷７に供給され、系統連系形のシステムではさらに
配電系統８に接続される。開閉器６は、異常時にインバ
―タと配電系統８を切り離すために用いるもので、通常
は運転中のみ閉とする。系統連系形ではインバ―タの制
御電源９の入力電源を配電系統８から供給する方法も考
えられるが、夜間の消費電力を抑えるために、図３のよ
うに、太陽電池から供給するのが一般的である。太陽電
池の電圧−電流特性は図４に示すように、ある出力電圧
Ｖ₁ で最大出力電力となるので、インバ―タはその最大
電力を取り出すように制御回路11により制御される。

【０００３】インバ―タの故障の一つに、インバ―タブ
リッジ３を構成するスイッチ素子10ａ〜10ｄの故障があ
る。素子故障の原因は、素子に流れる過電流が主とな
る。過電流は直流電源間に直列接続されたスイッチ素子
（例えば10ａと10ｂ）が同時にオンする場合や、出力制
御異常時に負荷側に流出する場合がある。このような場
合は、素子に流れる過電流を速やかに検出し、制御回路
11により各スイッチ素子をオフすることにより故障を防
ぐことができる。しかし、なんらかの原因で素子故障と
なることも考えられる。スイッチ素子故障は、その状況
により、制御に関係なくオン状態（短絡状態）になる場
合と、オフ状態（開放状態）となる場合がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】スイッチ素子が故障し
て短絡状態になり、太陽電池１の直流出力側が短絡状態
になった場合、図４に示すように日射強度Ａ，Ｂ，Ｃに
応じてＩ_0A，Ｉ_0B，Ｉ_0C等の電流が流れる。

【０００５】この場合、太陽電池１は故障することはな
く、インバ―タブリッジ３の入力電圧が零で上記電流が
流れる状態となる。この状態を検出し、太陽電池１とイ
ンバ―タブリッジ３の間を分離する方法も考えられる。
ところが、制御電源９の電力を太陽電池１から得ている
場合、制御電源９の入力電圧が零となり、制御電源を得
ることができず、電流検出、異常判断、分離指令出力等
が困難となる。

【０００６】また、所定の電流で自動的に回路を切り離
すことのできるビュ―ズ等を用いる方法も考えられる
が、太陽電池の短絡電流は図４に示すように定格の出力
電流とあまり変わらず、日射強度が小さいときには、定
格電流以下となる。

【０００７】従って、ヒュ―ズ等を用いて回路を切り離
すことは困難であった。本発明は、これらの問題を解決
しようとしてなされたもので、その目的とするところ
は、インバ―タブリッジの短絡故障時に、太陽電池から
インバ―タを切り離すことのできる太陽発電用インバ―
タを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、（１）太陽電池から出力される直流電圧を交流電圧に
変換するインバ―タを備え、前記太陽電池とインバ―タ
間に所定電流以上の電流が流れるとき該太陽電池とイン
バ―タ間を切り離す分離手段と、この分離手段に並列接
続され前記直流電圧から操作電源を得て前記インバ―タ
の運転中閉路するスイッチを設け、前記直流電圧が異常
低下したとき前記スイッチを開路する。（２）更に、前記インバ―タの制御電源と前記スイッ
チの操作電源を前記分離手段の太陽電池側の直流電圧か
ら供給する。（３）更に、前記インバ―タの制御電源と前記スイッ
チの操作電源を前記分離手段のインバ―タ側の直流電圧
から供給する。

【０００９】

【作用】

（１）太陽光発電用インバ―タが正常に動作すると
き、前記スイッチの操作電源は太陽電池から出力される
直流電圧から得られ、インバ―タの運転中は閉路される
ので、前記分離手段には殆ど電流が流れない。ここで、
何等かの故障により、インバ―タの直流入力側に短絡が
発生し、直流電圧が異常低下すると前記スイッチが開路
し前記分離手段に電流が流れる。この分離手段はインバ
―タの定格電流より十分小さい所定電流が流れると回路
の切り離しを行い、太陽電池とインバ―タは切り離され
る。（２）太陽電池とインバ―タが切り離されると、太陽
電池の出力する直流電圧が回復し、前記インバ―タの制
御電源と前記スイッチの操作電源が回復し、故障表示、
警報等を行う。（３）太陽電池とインバ―タが切り離されると、前記
インバ―タの制御電源と前記スイッチの操作電源は零の
状態となり、確実に停止状態を継続する。

【００１０】

【実施例】本発明の請求項１と請求項２に対応する実施
例を図１に示す。12はインバ―タの定格電流より十分小
さい電流で溶断するヒュ―ズであり太陽電池１とインバ
―タブリッジ３の間に挿入される。13は表示接点で、ヒ
ュ―ズ12が溶断したときオフとなる。14はリレ―スイッ
チで操作コイル14Ａによりオン、オフ操作され、ヒュ―
ズ12と並列に接続される。スイッチ15はインバ―タの制
御回路11から出力される信号によってオン、オフ操作さ
れ、インバ―タが運転するときオンされる。９は制御電
源で、ヒュ―ズ12の太陽電池１の側の直流電圧を入力電
源とし、リレ―スイッチ14の操作コイル14Ａの操作電源
とインバ―タの制御回路11へ制御用電源を供給する。表
示接点13と操作コイル14Ａとスイッチ15は直列接続され
上記操作電源に接続される。その他は従来と同様のもの
で、図３と同符号で示す。

【００１１】上記構成において、インバ―タ３が正常に
動作している場合、制御電源９は正常に操作電源を供給
し、インバ―タが運転するときオンするスイッチ15を介
して操作コイル14Ａを励磁しリレ―スイッチ14を閉路す
る。

【００１２】リレ―スイッチ14の接触抵抗はヒュ―ズ12
の内部抵抗より十分小さいので、太陽電池１からインバ
―タ３へ流れる電流の殆どはリレ―スイッチ14を通って
流れる。従って、通常の運転において、ヒュ―ズ12には
殆ど電流が流れず、ヒュ―ズ12が溶断することはない。

【００１３】インバ―タの停止時は、スイッチ15がオフ
し、リレ―スイッチ14はオフとなり、太陽電池１からイ
ンバ―タブリッジ３へ流れる電流はすべてヒュ―ズ12を
通って流れる。しかし、インバ―タが停止状態のときイ
ンバ―タブリッジ３への電流の流入は殆どないのでヒュ
―ズ12が溶断することはない。

【００１４】ここで、インバ―タブリッジ３を構成する
スイッチ素子（例えば10ａと10ｂ）に短絡故障が発生し
たとき、インタ―ブリッジ３の入力電圧（直流電圧）は
零となり、太陽電池１の出力端が短絡状態となり、出力
電圧が零のときの日射強度に応じた出力電流が流れる。

【００１５】このような状態になると、制御電源９の入
力電圧がほぼ零となり、操作電源の供給が停止され、操
作コイル14Ａの励磁が解かれて、リレ―スイッチ14はオ
フとなる。その結果、太陽電池１の出力電流はすべてヒ
ュ―ズ12を通って流れるようになる。ここで、ヒュ―ズ
12の溶断電流をインバ―タの定格電流より十分小い値
（例えば10％）に選定しておけば通常の日射強度の出力
電流でヒュ―ズ12を溶断させることが可能となる。ヒュ
―ズ12が溶断すると、太陽電池１とインバ―タブリッジ
３は切り離されるとともに、表示接点13がオフとなる。
このようにして、短絡状態となったインバ―タブリッジ
３が太陽電池１から切り離されると、太陽電池１の出力
電圧が回復し、制御電源９は正常状態に回復する。

【００１６】操作電源が正常に回復しても、表示接点13
は前述のようにオフとされたままであるので、リレ―ス
イッチ14が再びオンとなることはない。また、制御回路
11に供給する制御電源も正常に回復するので、制御回路
11も動作可能となり警報表示接点13の状態を別に制御回
路11に取り込むことによって異常状態を故障ランプ表示
等の別の形で表示することが可能となる。

【００１７】以上の説明では、インバ―タブリッジ３に
短絡故障が発生した場合について説明したが、太陽電池
１の直流電圧で充電されるコンデンサ２Ａをヒュ―ズ12
とインバ―タブリッジ３の間に設けた場合、コンデンサ
２Ａに短絡故障が生じたときも、前述と同様の動作が行
われる。

【００１８】本実施例によれば、インバ―タブリッジの
直流側に短絡故障が生じたとき、インバ―タブリッジを
太陽電池から切り離すと共に、その故障状態を表示し警
報等を出力させることができる。

【００１９】本発明の請求項１と請求項３に対応する実
施例を図２に示す。図１の構成と異なる部分は、制御電
源９の入力電源がヒュ―ズ12とインバ―タブリッジ３の
間の直流電圧からとる点と、ヒュ―ズ12に表示接点がな
い点である。

【００２０】上記構成において、インバ―タブリッジ３
の直流入力側に短絡故障が発生すると、制御電源９に入
力される直流電圧が零となり、前述と同様にしてリレ―
スイッチ14が開路され、太陽電池１の出力電流によって
ヒュ―ズ12が溶断し、インバ―タブリッジ３が太陽電池
１から切り離される。インバ―タブリッジ３が太陽電池
１から切り離されると、太陽電池１の出力電圧は正常に
回復するが、制御電源９は入力される直流電圧が零のま
まとなるので、リレ―スイッチの操作電源とインバ―タ
の制御回路の制御電源は回復しない。

【００２１】本実施例によれば、インバ―タブリッジの
直流側に短絡故障が生じたとき、インバ―タブリッジを
太陽電池から切り離すと共に、インバ―タの停止状態を
確実に維持することができる。

【００２２】なお、以上の実施例の説明では、ヒュ―ズ
12を用いて回路の切り離しを行う例で示したが、ヒュ―
ズ12の代りにノ―ヒュ―ズブレ―カ―等の回路しゃ断器
を用いて実施することができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、インバ―タの直流入力
側に短絡故障が生じたとき、太陽電池からインバ―タを
切り離して太陽電池の短絡状態を回避すると共に、その
故障状態を表示、警報したり、インバ―タの停止状態を
確実に維持させたりすることのできる太陽光発電インバ
―タを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項１と請求項２に対応する実施例
の要部構成図。

【図２】本発明の請求項１と請求項３に対応する実施例
の要部構成図。

【図３】従来装置の要部構成図。

【図４】太陽電池の電圧−電流特性図。

【符号の説明】

１…太陽電池２…コンデンサ３…インバ―タブリッジ４…リアクトル５…コンデンサ６…開閉器７…負荷８…配電系統９…制御電源 10ａ〜10ｄ…スイ
ッチ素子 11…制御回路 12…ヒュ―ズ 13…表示接点 14…リレ―スイッ
チ 14Ａ…操作コイル 15…インバ―タの運転中
オンするスイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】太陽電池から出力される直流電圧を交流
電圧に変換するインバ―タを備え、前記太陽電池とイン
バ―タ間に所定電流以上の電流が流れるとき該太陽電池
とインバ―タ間を切り離す分離手段と、この分離手段に
並列接続され前記直流電圧から操作電源を得て前記イン
バ―タの運転中閉路するスイッチを設け、前記直流電圧
が異常低下したとき前記スイッチを開路することを特徴
とする太陽光発電用インバ―タ。
【請求項２】請求項１に記載の太陽光発電用インバ―
タにおいて、前記インバ―タの制御電源と前記スイッチ
の操作電源を前記分離手段の太陽電池側の直流電圧から
供給することを特徴とする太陽光発電用インバ―タ。
【請求項３】請求項１に記載の太陽光発電用インバ―
タにおいて、前記インバ―タの制御電源と前記スイッチ
の操作電源を前記分離手段のインバ―タ側の直流電圧か
ら供給することを特徴とする太陽光発電用インバ―タ。