JPH09327178A - 系統連系インバータ装置 - Google Patents
系統連系インバータ装置Info
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- JPH09327178A JPH09327178A JP8145694A JP14569496A JPH09327178A JP H09327178 A JPH09327178 A JP H09327178A JP 8145694 A JP8145694 A JP 8145694A JP 14569496 A JP14569496 A JP 14569496A JP H09327178 A JPH09327178 A JP H09327178A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Protection Of Static Devices (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
絡が発生しても過大短絡電流が流れないので異常の検出
ができなかったり、長時間そのままの運転を継続して大
きなトラブルを招く恐れがあった。 【解決手段】 温度ヒューズを各電気部品の近傍や接触
させて設け、かつこのヒューズ溶断を検出して直流出力
を遮断させてインバータ装置を保護する。
Description
電力を交流電力に変換し、変換された交流電力を負荷に
供給する系統連系インバータ装置の保護に関するもので
ある。
太陽光を電源としたインバータ装置では、図12に示す
ようにインバータの各相の上下アームを構成するスイッ
チング素子のいずれか一方にヒューズを直列に接続し
て、スイッチング素子が壊れて短絡した場合、過大な直
流短絡電流でヒューズが切れるので、これにより、他の
健全なスイッチング素子や制御回路等を保護する方法が
提案されている。
太陽電池説明図を示すが、電圧−電流特性が一定値Is
以上に上昇することなく、かつ太陽電池を回路内で短絡
した場合、すなわち、太陽電池の出力電圧がゼロとなっ
た場合でも、極端に過大な電流が流れないので、ヒュー
ズが切れず、他の健全なスイッチング素子や制御回路等
を保護できないという問題点がある。このような特性を
示す直流電源としては、内部インピーダンスが高い直流
電源や電流リミッターを設けている直流電源があるが、
このような電源からの出力が短絡等の異常時に検出でき
ず部分的な短絡が長時間続き全体の損傷等につながりか
ねず、装置の信頼性を著しく損ねるという問題がある。
となることを防止し、信頼性の高い装置を得ようという
ものである。本発明は、確実な保護の動作を行って安心
できるインバータ装置を得ようというものである。
インバータ装置は、交流電力系統に接続され、直流電源
の直流電力を交流電力に変換する電力変換手段と、直流
電力を変換する電力変換手段に交流電力系統の交流に同
期した交流電力を発生させる制御手段と、直流電源と電
力変換手段との間に設けられ直流電力を遮断する遮断器
と、電力変換手段または制御手段またはこれらを収納す
るケースの所定箇所の温度が異常となったことを検出す
る温度検出手段と、を備え、温度検出手段が所定箇所の
温度が異常であることを検出することにより遮断器を動
作させ直流電力を遮断する。
は、遮断器を動作させる電源として交流電力系統を用い
る。
は、複数の温度検出手段の少なくとも1個が温度異常を
検出することにより遮断器を動作させる。
は、温度検出手段を高温により溶断するヒューズとし、
このヒューズを直列に接続したものである。
は、温度検出手段は、電力変換手段または制御手段にお
いて異常時に高温となる箇所に配置する。
は、温度検出手段は、平滑手段、スイッチング素子、端
子、トランス、リアクトルなどの電気部品の少なくとも
一つの近傍または接触させて設けたものである。
は、複数の温度検出手段の異常を検出する温度を各々個
々に設けたものである。
は、スイッチング素子が高温になったことを検出する温
度検出手段の設定温度を他の温度検出手段の設定温度よ
り高くしたものである。
は、温度検出手段の異常を検出する温度をこの温度検出
手段に表示したものである。
は、温度検出手段を熱伝導しにくい部材で固定したもの
である。
は、交流電力系統に接続され、直流電源の直流電力を交
流電力に変換する電力変換手段と、直流電力を変換する
電力変換手段に交流電力系統の交流に同期した交流電力
を発生させる制御手段と、交流電力系統と電力変換手段
との間に設けられ、交流電力系統が電力変換手段を切り
離し可能な連系リレーと、この連系リレーを収納するケ
ース底部の放熱用の通気口の吸気面近傍に連系リレーを
配置したものである。
は、交流電力系統に接続され、直流電源の直流電力を交
流電力に変換する電力変換手段と、電力変換手段のスイ
ッチング素子を固定するモジュール手段の表面に設けら
れたコネクターと、備え、コネクターはモジュール手段
から外方に突出したスイッチング素子のゲートに固定さ
れたプリント配線基板に取り付けられる。
一例を示す回路構成図であり、1は太陽電池である直流
電源、2は平滑手段のコンデンサ、3A〜3Dはインバ
ータの電力変換を行うスイッチング素子、6は交流電力
に変換された電力と連系して図示していない負荷に接続
された交流電力系統である。
て構成されたスイッチング素子モジュール、9は直流電
源と電力変換手段との間に設けられ駆動回路5により直
流電力を遮断する直流遮断器、10a〜10cは温度ヒ
ューズ、11は制御回路、12はリアクトルとコンデン
サからなり、インバータの交流出力の高周波をカットし
て波形を改善するフィルター回路、13はインバータ装
置と交流電力系統との間に設けられ、系統側異常時にイ
ンバータを切り離す等、一方の異常復旧時に他方の影響
により感電等しないように連系リレー駆動回路14にて
駆動される連系リレーである。
出する検出手段、50は変動する直流電源の電圧を一定
に制御する一定電圧制御素子であって、エネルギー蓄積
手段51と逆流防止手段52とともに定電圧制御手段を
形成している。55は温度ヒューズ10と接続されヒュ
ーズの動作を検出し制御回路に伝える検出端子である。
電池1は定電圧制御手段を介して系統連系インバータ装
置のスイッチング素子3A,3B,3C,3Dに接続さ
れ、これらのスイッチング素子等で構成され電力変換を
行うインバータ装置は、直流電圧検出手段18及び直流
電流検出手段17により入力した電圧、電流より太陽電
池1の最適動作点を決定し、その動作点にてPWM制御
(パルス幅変調制御)によって、太陽電池1が発電した
電力を系統電圧検出手段16及び系統電流検出手段15
により系統電圧と同期した正弦波状の電流を交流電力系
統6に供給するように制御回路5で制御されるべく構成
されている。
チング素子3A,3Dが同時に短絡故障するとスイッチ
ング素子には太陽電池1の短絡電流に略等しい電流が流
れる。この短絡電流は従来例で説明した太陽電池の特性
により、例えば電流ヒューズの溶断電流より少ないため
電流ヒューズにより保護することは困難で短絡が続くと
この電流によりスイッチング素子が高温度になり発熱し
損傷等の恐れがあった。
グ素子以外にも電解コンデンサ2や、一定電圧制御素子
50、各部の接続端子等の電気部品の異常時に発生する
し、この回路構成中に示さないトランスやリアクトル等
の部品や配線等通電により運転中通常の温度上昇を超え
た高温になる箇所が電力変換手段だけでなく制御回路中
にもインバータ装置には存在する。異常時に高温となる
箇所にヒューズ10a,10b,10c他を設けること
により異常時の高温を検出することができる。
温度ヒューズ10a,10b,10cが切れていなけれ
ば、検出端子55は、グランドに接地されているので、
検出端子はLowレベルである。温度ヒューズが切れた
場合は、検出端子は、制御回路の制御電源Vcc、すな
わちHiレベルとなる。これを検出して、制御回路は、
直流遮断器駆動回路のトランジスタを駆動する。これに
より、直流遮断器のコイルが動作して、直流遮断器は遮
断状態になる。このように太陽電池は、短絡してもヒュ
ーズが切れるような過大な短絡電流が流れないので、回
路の保護を行うことができなかったが、インバータ異常
時には、インバータ内の温度が上昇するので、これを温
度ヒューズにより検出し、直流遮断器を遮断することに
よりインバータを保護することができ、安全性が向上す
る。
如くスイッチング素子モジュール8の放熱板23に温度
ヒューズを接触させて固定させることにより、確実に異
常時の高温と運転時の差が検出でき、この温度差の中間
で溶断するヒューズをインバータ装置ケース内に設ける
とよい。
た、電解コンデンサ2や端子台22等に対してはその近
傍で部品よりは上方側にヒューズを近接して設けた例を
図2に示す。
閉器として用い、保護装置として異常時の遮断にも使用
する。直流遮断器9を駆動動作させる電流が必要であ
り、直流遮断器駆動回路5にて、制御電源Vcc(例え
ば12V)にて動作させるとともに、図1において示す
如く、直流遮断器9を遮断するためのコイルの電源を交
流電力系統6からとる。スイッチング素子が壊れた場合
は、直流側からコイルを駆動できるだけの電力がとれる
かどうかわからないので、安定している系統から電源を
とることにより、直流遮断器を確実に遮断することがで
きて、安全性が向上する。
ズ10をインバータ内に複数個設置し、個々の温度ヒュ
ーズを直列接続、片側端をグランドに接地し、もう一方
を抵抗を介して制御電源Vccに接続、制御回路は、抵
抗と温度ヒューズ間の電圧レベルにより、温度ヒューズ
の溶断を判定する。インバータ内の複数箇所の温度上昇
を安価な回路で検出でき、インバータ内の複数の箇所の
異常温度上昇を検出できるので安全性が向上する。複数
個の温度ヒューズは、スイッチング素子の放熱板とイン
バータの入力側に設けられた電解コンデンサの近傍、太
陽電池とインバータ、交流電力系統とインバータを接続
する端子台近傍に設置した例であるが、これにより、ス
イッチング素子の故障、電解コンデンサの経年劣化故
障、端子台の工事不良による異常を直ちに検出でき安全
性が向上する。さらに、スイッチング素子の放熱板に設
置する温度ヒューズは溶断温度が120度程度。電解コ
ンデンサの近傍、端子台近傍に設置された温度ヒューズ
は溶断温度が90度程度のものを使用する。スイッチン
グ素子の放熱板は、正常時でもある程度の温度上昇があ
る。一方、電解コンデンサ、端子台は正常であれば、温
度上昇がそれほどない。放熱板の温度ヒューズは溶断温
度が高いものを使用、電解コンデンサ、端子台は溶断温
度が低いものを使用することにより、確実に素早く異常
を検出でき、かつ、誤検出を防止できるので、安全性が
向上するとともに、信頼性が向上する。
位置はスイッチング素子の近傍が望ましいが、少々離れ
ていても熱伝導のよい放熱板であれば問題はない。電解
コンデンサは通常、複数設けられており、これらを一括
して異常温度が検出できる位置として上部側のコンデン
サ近傍に設けている。なお個々のコンデンサの温度異常
を検出したければ接触検出させる。端子台は構造上可能
であれば接触させてもよい。
ド線の接続は、図3の如くカシメにより圧着接続し、か
つ、絶縁の為に、耐熱性の透明チューブを被せる。温度
ヒューズをインバータに取り付けられた後でも、ヒュー
ズの溶断を区別できる記号をつけた表示部54を透明チ
ューブの内部に設けるなどにより目視により温度ヒュー
ズの溶断温度を確認でき、複数のヒューズの溶断温度を
変えても作業ミスを容易に発見することができ、インバ
ータの信頼性が向上する。さらにこれらのヒューズを後
からつけたり取り替えたりする場合でもミスのない作業
が可能となる。
た例を示したが、ヒューズを並列に設けてもよいことは
当然である。但し並列に設けた分だけ検出端子が必要に
なる。また、上記は太陽電池の特性から説明したが一定
電圧制御素子が故障した場合、例えば、この素子の短絡
抵抗は0.1オーム〜10オームレベルという如く故障
状況により大巾に変わり短絡電流もこれに応じて流れる
ことになる。このようなケースでは常時温度を計測し、
検出された直流電圧と比較して温度が正常か異常かを判
断するような直接または間接的に温度を計測する温度検
出手段を設けてもよい。
た図)に示す如く、金属部に固定された端子台近傍に温
度ヒューズを設置するときは、熱伝導性の悪い取り付け
部材で温度ヒューズを金属部に固定する。これにより、
温度ヒューズに加わる熱が金属部に奪われることを防止
できるので、端子台の異常による温度上昇を確実に検出
でき安全性が向上する。図4、図5の金属板の上に温度
ヒューズを設けた例における温度特性図を図6に示す。
コードクリップ34の熱伝導を温度ヒューズ10の温度
を示す特性図において、端子台の発熱を温度ヒューズに
より検出するためにはコードクリップ34の熱伝導率は
およそ2W/m・K以下である必要がある。コードクリ
ップはフッ素樹脂(四フッ化エチレンポリマー)であ
り、端子台は熱硬化性樹脂である。熱伝導率の単位は単
位面積、単位長あたりの熱が伝わる割合であり、一般の
樹脂の場合は1W/m・K以下程度であ。
異常時に両者を切り離す連系リレーは、パワーリレーで
あり、励磁電流が大きい。このリレーが動作を続けると
発熱するので動作に余裕を持たせるためインバータ装置
のケース内の通風箇所に設けるとよい。図7に示す如
く、ケース21の通気口36は上面と下面に設けられ、
自然対流を利用して下から上へ空気が流れケース内の発
熱を放散している。特に連系リレーのように発熱が大き
くなる可能性のある装置は吸気口である底面の通気口付
近に設け、これにより温度上昇を防止してインバータの
安全性や信頼性の向上をはかることができる。なおリレ
ー内部を風が下から上へ抜ける構造のものはケース底面
に接触させても良いが底面と若干隙間を持たせる方が冷
却効果が大きい。
明図、図9はスイッチング素子モジュール側面図であっ
て、各スイッチング素子とケース内の制御回路との接続
をコネクター37を介して行う構成を示す。なお、ケー
ス内に端子台22を設けているが、これはインバータ装
置とケースの外部とを接続する端子であって、コネクタ
ー37はスイッチング素子のゲートを制御回路と接続
し、スイッチング素子をPWM駆動するゲート信号を伝
えている。図9のモジュール外部に突出するゲート38
が回路構成図、図1のスイッチング素子のゲート53で
ある場合は、スイッチング素子基板60の表面に設けた
プリント配線でコネクター端子と接続する。スイッチン
グ素子のゲート端子に、コネクターを取り付けた基板を
半田により取り付ける。基板はあらかじめコネクター端
子とゲート端子が一対一の関係になるようにプリント配
線されている。このスイッチング素子基板60はゲート
に半田により固定しているだけでもよく、また、他の支
持手段を追加してモジュールユニット8に設けて支持し
てもよい。スイッチング素子は、複数の素子がモジュー
ル化されているので、ゲート端子も複数個あるが、コネ
クターによりリード線の接続が一括してできるので、作
業ミスがなく、かつ、作業性も向上する。
付ける構成を示す。インバータ装置のケースは屋内のど
こに設けてもよいが、壁に系統連系インバータ装置を取
り付ける際に、系統連系インバータのケースに設けられ
た放熱用の通気口の上部を覆うような逆L字型の取り付
け板を壁に設置して、この、逆L字型の取り付け板に系
統連系インバータ装置を取り付ける。これにより、イン
バータ内部に水、埃等の進入を防ぐことができ、かつ、
万一インバータ内部が高温になった場合でも、天井のよ
うに上部への影響を防ぐことができる。なお、ヒューズ
等の温度検出手段の検出温度値は、故障発生が検出でき
れば装置の信頼性向上につながるため、例えば許容温度
以上の温度に設定し、寿命が短くなったとしても検出が
確実であれば安全性の高い装置が得られることになる。
さらに直列遮断器が遮断されることにより、直流電力の
供給が停止されるためインバータ装置が直流電力の不足
を検出して連係リレーをオフさせ、これに応じてインバ
ータ装置が連係リレーを動作させて系統から切り離され
るので損傷の拡大を防ぐことができる。また上記の説明
はヒューズを部品対応で設けることを説明したが、各部
の特性から温度を演算する温度検出手段を設け異常を検
出してもよいし、あるいはインバータ装置ケースに温度
計測素子を設け全体の温度を常時検出し異常温度を検出
てもよい。
れているので、以下に示すような効果を奏する。
を収納するケースの所定箇所の温度が異常であることを
検出して直流遮断器を動作させ直流電流を遮断するので
信頼性の高いインバータ装置が得られる。
て交流電力系統からとるので、安全性が一層増すことに
なる。
置し、少なくとも1個が温度異常を検出することにより
遮断器を動作させるので、安全性を向上させることがで
きる。
たので、安価に温度異常を検出できる。
に温度検出手段を設けるので、簡単に故障が発見でき
る。
触させて温度検出手段を設けるので、確実に故障が発見
できる。
常を検出する温度を各々個々に設けたので、装置内シス
テム全体の安全性が一層高められる。
部品との温度検出値を変えたので、誤動作を防止でき信
頼性の高い装置が得られる。
出手段に表示したので、製造途中等のミスを防止でき信
頼性が高い装置が得られる。
度検出手段を固定するので、温度上昇を確実に検出で
き、検出不良を防止できる。
レーを放熱のよい位置に配置したので、安全性の高い装
置が得られる。
コネクターを設け接続する構成にしたので、作業性の高
い、信頼性のある装置が得られる。
である。
装置内部構造説明図である。
る。
ッチング素子、4A,4B ヒューズ、5 直流遮断器
駆動回路、6 交流電力系統、7 負荷、8スイッチン
グ素子モジュール、9 直流遮断器、10,10a,1
0b,10cヒューズ、11 制御回路、12 フィル
ター、13 連系リレー、14 連系リレー駆動回路、
15 電流検出手段、16 電圧検出手段、17 電流
検出手段、18 電圧検出手段、21 系統連系インバ
ータ装置ケース、22 端子台、23 放熱板、24
基板、31 リード線、32 カシメ接続部、33耐熱
透明絶縁チューブ、34 コードクリップ、35 金属
板、36 通気口、37 コネクター、38 ゲート、
39 半田付、40 壁、41 取付板、42 系合手
段、50 一定電圧制御素子、51 エネルギー蓄積手
段、52 逆流防止手段、53 ゲート、54 表示
部、55 検出端子、60 スイッチング素子基板。
Claims (12)
- 【請求項1】 交流電力系統に接続され、直流電源の直
流電力を交流電力に変換する電力変換手段と、前記直流
電力を変換する電力変換手段に前記交流電力系統の交流
に同期した交流電力を発生させる制御手段と、前記直流
電源と前記電力変換手段との間に設けられ直流電力を遮
断する遮断器と、前記電力変換手段または前記制御手段
またはこれらを収納するケースの所定箇所の温度が異常
となったことを検出する温度検出手段と、を備え、前記
温度検出手段が所定箇所の温度が異常であることを検出
することにより前記遮断器を動作させ直流電力を遮断す
ることを特徴とする系統連系インバータ装置。 - 【請求項2】 遮断器を動作させる電源として交流電力
系統を用いることを特徴とする請求項1記載の系統連系
インバータ装置。 - 【請求項3】 複数の温度検出手段の少なくとも1個が
温度異常を検出することにより遮断器を動作させること
を特徴とする請求項1または2記載の系統連系インバー
タ装置。 - 【請求項4】 温度検出手段を高温により溶断するヒュ
ーズとし、このヒューズを直列に接続したことを特徴と
する請求項3記載の系統連系インバータ装置。 - 【請求項5】 温度検出手段は、電力変換手段または制
御手段において異常時に高温となる箇所に配置すること
を特徴とする請求項1または3記載の系統連系インバー
タ装置。 - 【請求項6】 温度検出手段は、平滑手段、スイッチン
グ素子、端子、トランス、リアクトルなどの電気部品の
少なくとも一つの近傍にまたは接触させて設けたことを
特徴とする請求項5記載の系統連系インバータ装置。 - 【請求項7】 複数の温度検出手段の異常を検出する温
度を各々個々に設けたことを特徴とする請求項5記載の
系統連系インバータ装置。 - 【請求項8】 スイッチング素子が高温になったことを
検出する温度検出手段の設定温度を他の温度検出手段の
設定温度より高くしたことを特徴とする請求項5または
6または7記載の系統連系インバータ装置。 - 【請求項9】 温度検出手段の異常を検出する温度をこ
の温度検出手段に表示したことを特徴とする請求項1な
いし8のいずれか記載の系統連系インバータ装置。 - 【請求項10】 温度検出手段を熱伝導しにくい部材で
固定したことを特徴とする請求項1ないし8のいずれか
記載の系統連系インバータ装置。 - 【請求項11】 交流電力系統に接続され、直流電源の
直流電力を交流電力に変換する電力変換手段と、前記直
流電力を変換する電力変換手段に前記交流電力系統の交
流に同期した交流電力を発生させる制御手段と、前記交
流電力系統と前記電力変換手段との間に設けられ前記交
流電力系統から前記電力変換手段を切り離し可能な連系
リレーと、を備え 前記連系リレーを収納するケース底
部の放熱用の通気口の吸気面近傍に前記連系リレーを配
置したことを特徴とする系統連系インバータ装置。 - 【請求項12】 交流電力系統に接続され、直流電源の
直流電力を交流電力に変換する電力変換手段と、前記電
力変換手段のスイッチング素子を固定するモジュール手
段の表面に設けられたコネクターと、を備え、前記コネ
クターは前記モジュール手段から外方に突出したスイッ
チング素子のゲートに固定されたプリント配線基板に取
り付けられることを特徴とする系統連系インバータ装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14569496A JP3618902B2 (ja) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | 系統連系インバータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14569496A JP3618902B2 (ja) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | 系統連系インバータ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09327178A true JPH09327178A (ja) | 1997-12-16 |
JP3618902B2 JP3618902B2 (ja) | 2005-02-09 |
Family
ID=15390949
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14569496A Expired - Lifetime JP3618902B2 (ja) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | 系統連系インバータ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3618902B2 (ja) |
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