JPH1169633A

JPH1169633A - 太陽光発電システム

Info

Publication number: JPH1169633A
Application number: JP9218859A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Kunimoto; 洋一国本; Hiroaki Koshin; 博昭小新; Chukichi Mukai; 忠吉向井; Hirotada Higashihama; 弘忠東浜; Hiroaki Yuasa; 裕明湯浅; Hiroyuki Ono; 宏之大野; Eiji Iwami; 英司岩見; Hisami Usui; 久視臼井; Shinichiro Okamoto; 信一郎岡本
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1997-08-13
Filing date: 1997-08-13
Publication date: 1999-03-09
Anticipated expiration: 2017-08-13
Also published as: JP3721731B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電力変換器のメンテナンス時でも共用分岐回路
に電力を供給することができる太陽光発電システムを提
供する。【解決手段】太陽電池２０から出力される直流を交流に
変換する電力変換器２３と、商用電源ＡＣとの系統連系
運転を行なう。系統連系保護装置２５は異常や商用電源
の停電を検出すると解列開閉器２２ａ，２２ｂを駆動し
て系統分離を行なう。電力変換器２３と解列開閉器２２
ｂとの間に連系ブレーカ２１を設け、連系ブレーカ２１
と解列開閉器２２ｂとの間の電路に、共用分岐ブレーカ
２４を介して共用分岐回路Ｌｃを接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池を用いた
電源装置を商用電源と電気的に接続して、共通の負荷に
電力を供給するように系統連系運転を行なう太陽光発電
システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、二酸化炭素による地球温暖化の防
止対策の一つとして、住宅に自家発電用として太陽電池
を設置し、太陽電池により得られた電力を電力変換し商
用電源との系統連系運転を行なうことが考えられてい
る。つまり、太陽電池より出力される直流電力をインバ
ータ回路を用いて交流電力に電力変換し、商用電源との
間で送電系統を連絡して系統連系を行なうのである。こ
のような自家発電と商用電源との系統連系運転について
は、社団法人日本電気協会より発行されている分散型電
源系統連系技術指針（以下、指針と略称する）などに技
術的指針が示されている。この指針は、商用電源による
供給電力の品質、保安、信頼性、保護協調を確保して、
円滑な系統連系運転を行なうために示されている。

【０００３】ところで、太陽光発電システムとしては、
図８に示すように、単相３線の商用電源ＡＣから電流制
限器（以下、リミッタという）１１および漏電ブレーカ
よりなる主幹ブレーカ１２を介して接続されている幹線
Ｌｍに、連系ブレーカ２１および解列開閉器２２ａ，２
２ｂを介して太陽電池２０の出力を電力変換する電力変
換器２３を接続したものがある。リミッタ１１は需要家
の負荷電流を電力会社との間の契約値以下に制限するた
めに設けられたブレーカである。電力変換器２３は上述
のようにインバータ回路を用いたものであり、太陽電池
２０から出力された直流電圧を交流電圧に変換する機能
を有している。主幹ブレーカ１２と連系ブレーカ２１と
の間の幹線Ｌｍには、それぞれ分岐ブレーカ１３を介し
て複数の分岐回路Ｌｂが接続されている。リミッタ１
１、主幹ブレーカ１２、分岐ブレーカ１３、連系ブレー
カ２１、解列開閉器２２ａ，２２ｂは分電盤１に収納さ
れ、太陽電池２０は住宅の屋根などに設置され、電力変
換器２３は太陽電池２０との間の配線をできるだけ短く
するために住宅の屋外に配置される。太陽電池２０と電
力変換器２３との配線を短くし屋外に配置するのは、太
陽電池２０と電力変換器２３との間では直流電流が流れ
るから損失を増加させないためであり、また、太陽電池
２０の最大出力電圧は３００Ｖ程度になるから高圧の配
線が人に触れる可能性を低減して安全性を高めるためで
ある。

【０００４】解列開閉器２２ａ，２２ｂは、異常時や商
用電源ＡＣの停電時に商用電源ＡＣと電力変換器２３と
を切り離すために設けられている。つまり、解列開閉器
２２ａ，２２ｂがオンのときに系統連系が行なわれ、解
列開閉器２２ａ，２２ｂがオフの状態（つまり、解列さ
れた状態）では系統分離がなされる。なお、前記指針に
よれば、解列開閉器２２ａ，２２ｂは系統連系を行なう
２系統の間に２個の接点を挿入するのが望ましい。

【０００５】ところで、解列開閉器２２ａ，２２ｂは系
統連系保護装置２５により異常あるいは商用電源ＡＣの
停電が検出されたときに解列するものであって、系統連
系保護装置２５は連系ブレーカ２１と解列開閉器２２
ａ，２２ｂとの間に挿入されたセンサ２７の出力に基づ
いて異常や停電を検出する。すなわち、センサ２７が幹
線Ｌｍに流れる電流、線間の電圧を検出し、系統連系保
護装置２５に引き渡すことにより、異常や停電を検出す
ることができる。解列開閉器２２ａ，２２ｂは電力変換
器２３と分岐ブレーカ１３との間に挿入されているか
ら、異常時や停電時には太陽電池２０による発電が行な
われていても分岐回路Ｌｂには電力を供給することがで
きなくなる。そこで、電力変換器２３と解列遮断器２２
ａ，２２ｂとの間に共用分岐ブレーカ２４を介して共用
分岐回路Ｌｃを接続することが提案されている。このよ
うな共用分岐回路Ｌｃを設ければ、系統連系時と系統分
離時とにかかわらず、共用分岐回路Ｌｃへの電力供給が
可能になる。つまり、異常時や停電時であっても電力変
換器２３から正常に出力が得られていれば共用分岐回路
Ｌｃへの電力供給が可能になる。その結果、電話機など
の通信機器のように優先的に電力を供給する必要がある
負荷に電力を供給できる可能性が高くなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の太陽
光発電システムでは、電力変換器２３のメンテナンスを
行なう際には連系ブレーカ２１をオフにし、また太陽電
池２０と電力変換器２３とを切り離す必要がある。太陽
電池２０と電力変換器２３との間には図示しないブレー
カが設けられており、このブレーカを操作することによ
って太陽電池２０と電力変換器２３とが切り離される。
このような操作によって電力変換器２３のメンテナンス
が可能にはなるが、このとき共用分岐回路Ｌｃには商用
電源ＡＣと電力変換器２３とのいずれからも電力が供給
されなくなり、共用分岐回路Ｌｃに接続された負荷が停
止することになる。つまり、本来は優先的に電力を供給
する必要のある負荷が接続されている共用分岐回路Ｌｃ
であっても電力変換器２３のメンテナンス時には優先的
に動作させるべき負荷への電力供給が行なえないという
問題が生じる。

【０００７】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、電力変換器のメンテナンス時でも共
用分岐回路に電力を供給することができるようにした太
陽光発電システムを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、太陽
電池と、太陽電池から出力される直流を交流に変換する
電力変換器と、商用電源に接続された幹線と電力変換器
との間に挿入され系統連系と系統分離との切換を行なう
解列開閉器と、異常や商用電源の停電を検出すると解列
開閉器を駆動して系統分離を行なう系統連系保護装置
と、電力変換器と解列開閉器との間の電路に挿入された
連系ブレーカと、連系ブレーカと解列開閉器との間の電
路から負荷に電力を供給する共用分岐回路とを備えるも
のである。この構成によれば、電力変換器のメンテナン
スを行なうときには連系ブレーカをオフにして電力変換
器を幹線から切り離すが、共用分岐回路が連系ブレーカ
に対して商用電源側の電路に接続されているから、連系
ブレーカをオフにしても解列遮断器による系統分離が行
なわれていなければ共用分岐回路への電力の供給が可能
になる。つまり、太陽電池や電力変換器のメンテナンス
を行なっている期間にも共用分岐回路に接続された負荷
に電力を供給することが可能になる。

【０００９】請求項２の発明は、太陽電池と、太陽電池
から出力される直流を交流に変換する電力変換器と、商
用電源に接続された幹線と電力変換器との間に挿入され
た解列開閉器および連系ブレーカと、異常や商用電源の
停電を検出すると解列開閉器を駆動して系統分離を行な
う系統連系保護装置と、負荷に電力を供給する共用分岐
回路を幹線に接続する状態と電力変換器に接続する状態
とを選択する切換開閉器とを備えるものである。この構
成によれば、共用分岐回路を幹線と電力変換器との一方
に選択的に接続するから、電力変換器や太陽電池のメン
テナンスの際には切換開閉器によって共用分岐回路を幹
線に接続しておけば、商用電源から共用分岐回路への電
力の供給が可能になる。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、電力変換器が系統分離時に系統連系時より出力電圧
を引上げるように構成され、電力変換器と共用分岐回路
との間には切換開閉器が設けられ、切換開閉器には、電
力変換器の第１の出力線を系統分離時に共用分岐回路に
接続する第１の接点と、電力変換器の第１の出力線の出
力電圧を分圧して出力する電力変換器の第２の出力線を
系統連系時に共用分岐回路に接続する第２の接点と、第
１の接点と第２の接点とが同時にオンになるのを防止す
るようにインタロックを行なうインタロック手段とが設
けられているものである。この構成によれば、電力変換
器と共用分岐回路との間に挿入した第１の接点と第２の
接点とが同時にオンになることを禁止するためにインタ
ロック手段を設けているから、第１の接点と第２の接点
とが同時にオンになるのを確実に防止し、電力変換器の
２本の出力線の短絡を防止することができる。

【００１１】請求項４の発明は、請求項３の発明におい
て、解列開閉器と切換開閉器とをそれぞれ２個ずつの常
開接点を備えるリレーを組み合わせて構成したものであ
る。この構成によれば、２個ずつの常開接点を備えるリ
レーのみで解列開閉器と切換開閉器とを構成するから、
比較的安価なリレーのみで解列開閉器および切換開閉器
を構成することができるとともに、部品品種を低減する
ことができ、結果的に全体としてのコストを低減するこ
とが可能になる。

【００１２】請求項５の発明は、請求項１の発明におい
て、単相３線式の商用電源に接続される幹線に解列開閉
器を介して接続される電力変換器の３本の出力線のうち
で幹線の中性線に接続される出力線と他の２本の出力線
とにそれぞれ共用分岐回路を接続し、電力変換器におい
て各共用分岐回路への印加電圧をそれぞれ個別に制御す
るものである。この構成によれば、系統連系時と系統分
離時とで電力変換器の出力電圧を変化させておらず、２
系統の共用分岐回路の線間電圧を電力変換器においてそ
れぞれ個別に制御しているから、切換開閉器が不要にな
り接点構成が簡単になる。

【００１３】

【発明の実施の形態】

（実施形態１）本実施形態の基本的な構成は図８に示し
た従来構成と同様であるが、図１に示すように、連系ブ
レーカ２１の位置が異なる。すなわち、リミッタ１１お
よび主幹ブレーカ１２を介して商用電源ＡＣに接続され
ている幹線Ｌｍに解列開閉器２２ａ，２２ｂが接続さ
れ、解列開閉器２２ｂと電力変換器２３との間に連系ブ
レーカ２１が挿入される。また、共用分岐回路Ｌｃは解
列開閉器２２ｂと連系ブレーカ２１との間の電路に共用
分岐ブレーカ２４を介して接続される。電力変換器２３
は太陽電池２０の直流出力を商用電源ＡＣと同様の交流
に電力変換するものであり、インバータ回路を主構成と
している。また、主幹ブレーカ１２と連系ブレーカ２１
との間の幹線Ｌｍには、それぞれ分岐ブレーカ１３を介
して複数の分岐回路Ｌｂが接続される。さらに、電力変
換器２３は太陽電池２０に近い屋外に配置され、太陽電
池２０から電力変換器２３に至る経路での直流電力の損
失が少なくなるようにしてある。

【００１４】系統連系保護装置２５は連系ブレーカ２１
と解列開閉器２２ａ，２２ｂとの間に挿入されたセンサ
２７の出力に基づいて異常や停電を検出する。センサ２
７は幹線Ｌｍに流れる電流を検出する電流センサと、幹
線Ｌｍの線間の電圧を検出する電圧センサとからなり、
系統連系保護装置２５に電流および電圧の検出値を引き
渡すことにより、系統連系保護装置２５では電圧の変動
や周波数の変動を検出し、これらに異常があれば解列開
閉器２２ａ，２２ｂを解列させる。また、電圧および電
流の変化により商用電源ＡＣの停電を検出することもで
きる。

【００１５】ところで、電力変換器２３は、系統連系時
には２００Ｖ（商用電源が１００Ｖの場合）の交流を出
力し、系統分離時には１００Ｖの交流を出力するように
構成される。系統連系状態か系統分離状態かは系統連系
保護装置２５からの通知信号で指示される。また、電力
変換器２３は出力を等分に分圧し、系統連系時には分圧
した中点を幹線Ｌｍの中性線に接続する。系統連系時と
系統分離時とで電力変換器２３の出力電圧を切り換える
のは、系統分離時には太陽電池２０のみが電源となるか
ら、出力電圧を下げることによって電流容量を確保する
ためである。このように系統連系時と系統分離時とでは
電力変換器２３の出力電圧が変化するから、系統連系時
と系統分離時とで共用分岐回路Ｌｃの線間電圧を変化さ
せないためには、電力変換器２３と共用分岐回路Ｌｃと
の接続関係を切り換える手段が必要である。そこで、３
極の接点ｒ₁₁〜ｒ₁₃を備える切換開閉器２９ａと２極の
接点ｒ₂₁，ｒ₂₂を備える切換開閉器２９ｂとを電力変換
器２３と共用分岐ブレーカ２４との間に設けてある。こ
こにおいて、解列開閉器２２ａ，２２ｂと切換開閉器２
９ａ，２９ｂとは電磁リレーにより構成されている。

【００１６】切換開閉器２９ａの接点ｒ₁₁〜ｒ₁₃と切換
開閉器２９ｂの接点ｒ₂₁，ｒ₂₂とは同時にオンにならな
いように電力変換器２３からの切換信号により制御され
る。切換開閉器２９ａは電力変換器２３からの３線と解
列開閉器２２ｂからの３線との間にそれぞれ接点ｒ₁₁〜
ｒ₁₃を挿入するものであり、すべての接点ｒ₁₁〜ｒ₁₃が
同じ電路に挿入される。ここで、図１において電力変換
器２３からの出力線を上からａ線、ｂ線、ｃ線と呼ぶこ
とにする。切換開閉器２９ｂの一方の接点ｒ₂₂は切換開
閉器２９ａの接点ｒ₁₁〜ｒ₁₃のうちｃ線に挿入された接
点ｒ₁₃と並列に接続される。また、切換開閉器２９ｂの
他方の接点ｒ₂₁は切換開閉器２９ａの接点ｒ₁₁〜ｒ₁₃の
うちａ線に挿入された接点ｒ₁₁と電力変換器２３との間
に一端が接続され、ｂ線に挿入された接点ｒ₁₂と共用分
岐ブレーカ２４との間に他端が接続される。

【００１７】要するに、共用分岐ブレーカ２４は系統連
系時に幹線Ｌｍの一方の電力線と中性線とに接続される
のであって、系統分離時にはａ線とｃ線との間の線間電
圧が１００Ｖになるから切換開閉器２９ｂはａ線および
ｃ線と共用分岐ブレーカ２４との間に接点ｒ₂₁，ｒ₂₂が
挿入され、系統連系時にはａ線とｃ線との間の線間電圧
が２００Ｖになるから切換開閉器２９ａはｂ線およびｃ
線と共用分岐ブレーカ２４との間に接点ｒ₁₂，ｒ₁₃が挿
入される。言い換えると、系統連系時には共用分岐ブレ
ーカ２４はｂ線とｃ線とに接続され、系統分離時にはａ
線とｃ線とに接続されるのであって、共用分岐ブレーカ
２４の一端は系統連系時と系統分離時とでａ線とｂ線と
の一方に選択的に接続されなければならない。つまり、
切換開閉器２９ａの接点ｒ₁₂と切換開閉器２９ｂの接点
ｒ₂₁とは同時にオンになることが禁止されていなければ
ならない。仮に両接点ｒ₁₂，ｒ₂₁が同時にオンになった
とすると、ａ線とｂ線とが短絡するという問題が生じる
ことになる。

【００１８】両切換開閉器２９ａ，２９ｂは接点ｒ₁₁〜
ｒ₁₃，ｒ₂₁，ｒ₂₂がすべてａ接点（常開接点）であり、
電力変換器２３からの切換信号がなければオフになる。
接点ｒ₁₂と接点ｒ₂₁とが同時にオンにならないようにす
るために、系統連系時には切換開閉器２９ａの接点ｒ₁₁
〜ｒ₁₃をオンにし、切換開閉器２９ｂの接点ｒ₂₁，ｒ ₂₂
をオフにするように切換信号が与えられる。また、系統
分離時には接点ｒ₁₁〜ｒ₁₃がオフになり、接点ｒ₂₁，ｒ
₂₂がオンになる。つまり、系統連系時には電力変換器２
３のｂ線とｃ線とが共用分岐回路Ｌｃに接続され、系統
分離時には電力変換器２３のａ線とｃ線とが共用分岐回
路Ｌｃに接続される。系統連系時にはａ線とｃ線との間
の電圧が２００Ｖであり、これを２分した電圧がｂ線と
ｃ線との間の電圧であるから共用分岐回路Ｌｃに１００
Ｖの電圧が印加され、系統分離時にはａ線とｃ線との間
の電圧が１００Ｖであり、これが共用分岐回路Ｌｃに印
加されるのである。このようにして、系統連系時と系統
分離時とにかかわらず共用分岐回路Ｌｃには１００Ｖを
印加することができ、しかも、系統分離時には電力変換
器２３の出力電圧を引き下げることにより電流容量を確
保することができるのである。

【００１９】上述したように、異常時や停電時には解列
開閉器２２ａ，２２ｂが遮断されて商用電源ＡＣから共
用分岐回路Ｌｃへの電力の供給は停止するが、電力変換
器２３から共用分岐回路Ｌｃへの電力の供給は可能にな
っている。一方、センサ２７の出力を監視している系統
連系保護装置２５において異常や停電が検出されなくな
ると、系統連系保護装置２５は異常や停電の解除を通知
する通知信号を電力変換器２３に与える。また、同時に
解列開閉器２２ａ，２２ｂに対して系統連系を指示して
接点をオンにする。電力変換器２３は異常ないし停電の
解除を通知する通知信号を受けると切換開閉器２９ａの
接点ｒ₁₁〜ｒ₁₃をオンにし、切換開閉器２９ｂの接点ｒ
₂₁，ｒ₂₂をオフにする。この切換動作は自動的に行なわ
れる。

【００２０】上述の構成において、電力変換器２３や太
陽電池２０のメンテナンスを行なうには、連系ブレーカ
２１をオフにして商用電源ＡＣから電力変換器２３を切
り離す。また、このとき電力変換器２３と太陽電池２０
との間に設けられたブレーカ（図示せず）もオフにす
る。従来構成では連系ブレーカ２１をオフにすると共用
分岐回路Ｌｃに電力を供給することができなかったが、
本実施形態では、異常や停電がなければ解列開閉器２２
ａ，２２ｂがオンであって、共用分岐回路Ｌｃには商用
電源ＡＣからの電力が供給されるから、電力変換器２３
や太陽電池２０のメンテナンス時にも共用分岐回路Ｌｃ
への電力の供給が可能になる。

【００２１】ところで、両切換開閉器２９ａ，２９ｂの
接点が同時にオンになるのを確実に防止するには、両切
換開閉器２９ａ，２９ｂの接点のインタロックを行なう
のが望ましい。インタロックには、回路構成による電気
的インタロックと、接点構成による機械的インタロック
とが考えられている。電気的インタロックを行なうに
は、たとえば図２のように構成する。この構成では、切
換開閉器２９ｂとして２個のａ接点（常開接点）を備え
た電磁リレーを用いており、解列開閉器２２ａ，２２ｂ
により系統分離が行なわれ、かつ切換開閉器２９ａの接
点ｒ₁₁〜ｒ₁₃がオフになったときに、切換開閉器２９ｂ
の駆動コイルＣｂに通電されるように構成してある。つ
まり、解列開閉器２２ａ，２２ｂおよび切換開閉器２９
ａにそれぞれｂ接点（常閉接点）である補助接点ｒ₃₁〜
ｒ ₃₃を設け、これらの補助接点ｒ₃₁〜ｒ₃₃と切換開閉器
２９ｂの駆動コイルＣｂとの直列回路に切換信号を与え
て切換開閉器２９ｂの接点ｒ₂₁，ｒ₂₂の開閉を行なうの
である。解列開閉器２２ａ，２２ｂおよび切換開閉器２
９ａは補助接点ｒ₃₁〜ｒ₃₃を除いてすべての接点がａ接
点で構成される。

【００２２】解列開閉器２２ａ，２２ｂは系統分離を行
なうと補助接点ｒ₃₁，ｒ₃₂をオンにし、このとき電力変
換器２３に通知信号が与えられて電力変換器２３の出力
電圧が１００Ｖに切り換えられる。また、切換開閉器２
９ａは系統連系保護装置２５からの通知信号を受けると
切換開閉器２９ａの接点ｒ₁₁〜ｒ₁₃をオフにし、その結
果、補助接点ｒ₃₃がオンになる。つまり、駆動コイルＣ
ｂに直列接続された３個の補助接点ｒ₃₁〜ｒ₃₃がすべて
オンになる。したがって、切換開閉器２９ｂのコイルＣ
ｂに切換信号が与えられ、補助接点ｒ₃₁〜ｒ₃₃を通して
駆動コイルＣｂに通電され、接点ｒ₂₁，ｒ₂₂がオンにな
るのである。図２の構成では切換開閉器２９ａの接点ｒ
₁₁〜ｒ₁₃がオフでなければ補助接点ｒ₃₃がオンにならな
いから、切換開閉器２９ａの接点ｒ₁₁〜ｒ₁₃と切換開閉
器２９ｂの接点ｒ₂₁，ｒ₂₂とが同時にオンになるのを防
止することができ、ａ線とｂ線との短絡を防止すること
ができる。ここで、ａ線とｂ線との短絡防止は系統連系
時にも行なわれていなければならないから、解列開閉器
２２ａ，２２ｂの補助接点ｒ₃₁，ｒ₃₃も駆動コイルＣｂ
に直列接続してある。つまり、解列開閉器２２ａ，２２
ｂにより系統分離が行なわれていなければａ線とｂ線と
の間に挿入された接点ｒ₂₁がオンになることがないか
ら、このことによってもａ線とｂ線との短絡が確実に防
止されることになる。

【００２３】一方、機械的インタロックを行なうには、
図３のような構成を採用すればよい。これは、切換開閉
器２９ａ，２９ｂを設ける代わりに２個のａ接点ｒ₄₁，
ｒ₄₂とと１個のｂ接点ｒ₄₃とを備える切換開閉器２９を
設けたものである。ここで、図１に示した回路構成の動
作から明らかなように、両切換開閉器２９ａ，２９ｂの
接点ｒ₁₃，ｒ₂₂は同時にオンになることはないが、どち
らがオンでも電気的な接続関係に変化がないから、図３
に示す構成では両接点ｒ₁₃，ｒ₂₂に相当する接点は省略
してある。また、切換開閉器２９ａの接点ｒ₁₁は系統連
系時にオン、系統分離時にオフになるものであるから、
これに相当する接点ｒ₄₁を設け、さらに、接点ｒ₁₂と接
点ｒ₂₁とに相当する接点として接点ｒ₄₂，ｒ₄₃を設けて
ある。つまり、両接点ｒ₄₂，ｒ₄₃は一端を共用分岐ブレ
ーカ２４の一端に接続し、接点ｒ ₄₂の他端は電力変換器
２３の出力線のうちのｂ線に接続し、接点ｒ₄₃の他端は
電力変換器２３の出力線のうちのａ線に接続している。
ここで、接点ｒ₁₂と接点ｒ ₂₁とは同時にオンになること
が禁止されるから、接点ｒ₄₂をａ接点、接点ｒ₄₃をｂ接
点とすることによりインタロックを行なっているのであ
る。

【００２４】（実施形態２）実施形態１では、解列開閉
器２２ａ，２２ｂや切換開閉器２９ａとして３個のａ接
点を備えるものを用いていたが、図４に示すように、本
実施形態では解列開閉器２２ａ，２２ｂおよび切換開閉
器２９ａ，２９ｂを２個のａ接点を備える電磁リレーの
みで構成したものである。図１に示した実施形態１の構
成では、解列開閉器２２ａ，２２ｂとしてそれぞれ３個
のａ接点を備える電磁リレーを用いていたのに対して、
本実施形態では２個のａ接点を備える電磁リレーを用い
るのであって、指針によれば系統連系を行なう２系統の
間に２個の接点を設けるのであるから、幹線Ｌｍのうち
共用分岐回路Ｌｃに接続されている２線に、解列開閉器
２２ａ，２２ｂの２個ずつの接点を挿入することによっ
て、３線のうちの２線については指針を満足することが
できる。

【００２５】一方、図１に示した実施形態１の構成で
は、切換開閉器２９ａが３個のａ接点を備えていたか
ら、これを２個のａ接点を持つ電磁リレーで構成しよう
とすれば、２組の電磁リレーが必要になる。そこで、同
時にオンオフされる２個の切換開閉器２９ａ₁，２９ａ
₂を設け、電力変換器２３の出力線のうちのａ線には２
個の切換開閉器２９ａ₁，２９ａ₂の接点ｒ₁₁₁，ｒ
₁₁₂を直列に挿入し、各切換開閉器２９ａ₁，２９ａ₂
の残りの接点ｒ₁₂₁，ｒ₁₂₂をそれぞれｂ線とｃ線とに
挿入する。この構成によって、解列開閉器２２ａ，２２
ｂの接点が挿入されていない１線についても切換開閉器
２９ａ₁，２９ａ₂の２個の接点ｒ₁₁₁，ｒ₁₁ ₂が挿入
されることになり指針を満足することになる。

【００２６】上述のような接点構成とすることによっ
て、系統連系を行なう２系統を接続する電路に２個ずつ
の接点を挿入するという指針を満足しながらも、２個の
ａ接点を備えた電磁リレーのみで構成することができ、
３個のａ接点を備える特殊な電磁リレーを用いる場合に
比較するとコストを低減することが可能になる。また、
２個の解列開閉器２２ａ，２２ｂおよび２個の切換開閉
器２９ａ₁，２９ａ₂はそれぞれ同時にオンオフされる
のであるから、接点の制御に関しては図１に示した実施
形態１と同様である。

【００２７】なお、指針を満足するだけであれば、図５
に示すように、図１に示した実施形態１の構成に対し
て、一方の解列開閉器２２ａのみを２個のａ接点を備え
た電磁リレーで構成してもよい。他の構成および動作は
実施形態１と同様である。（実施形態３）実施形態１では系統連系時と系統分離時
とで電力変換器２３の出力電圧を変化させるものであっ
たが、本実施形態は、系統連系時と系統分離時とで電力
変換器２３の出力電圧を変化させないものである。この
ような構成が採用できるのは、太陽電池２０での発電電
力が共用分岐回路Ｌｃに接続される負荷の消費電力に対
して十分な余裕がある場合であって、電力変換器２３の
ａ線とｂ線、ｂ線とｃ線の間にそれぞれ共用分岐ブレー
カ２４ａ，２４ｂを介して共用分岐回路Ｌｃａ，Ｌｃｂ
を接続している。図６に示すように、本実施形態の構成
では切換開閉器２９ａ，２９ｂが不要であるから接点の
構成は簡単になる。なお、２系統の共用分岐回路Ｌｃ
ａ，Ｌｃｂを有しているから、両共用分岐回路Ｌｃａ，
Ｌｃｂに接続される負荷による電力変換器２３の出力電
圧の変動を抑制するために、各共用分岐回路Ｌｃａ，Ｌ
ｃｂに接続される出力線ごとに個別に電圧制御を行なう
ようにしてある。他の構成および動作は実施形態１と同
様である。

【００２８】（実施形態４）本実施形態は、図７に示す
ように、従来構成と同様に連系ブレーカ２１と電力変換
器２３との間に解列開閉器２２を挿入したものである。
ここに、解列開閉器２２は１個しか設けていないから、
指針を満足するために切換開閉器２９ｃの接点により幹
線Ｌｍと電力変換器２３との間に２接点が直列に挿入さ
れるようにしてある。本実施形態では共用分岐回路Ｌｃ
が切換開閉器２９ｄを介して幹線Ｌｍと電力変換器２３
の出力線とに選択的に接続される構成を採用している。
さらに、切換開閉器２９ｄと幹線Ｌｍとの間にはｂ接点
を備えた分岐開閉器１４が接続される。切換開閉器２９
ｄおよび分岐開閉器１４は電磁リレーであって、駆動コ
イルＣｄ，Ｃｅには切換開閉器２９ｃを通して電力変換
器２３の出力電圧が印加される。

【００２９】切換開閉器２９ｃは実施形態１における２
つの切換開閉器２９ａ，２９ｂの機能を１つの電磁リレ
ーにより実現したものであり、この切換開閉器２９ｃに
は２個のｃ接点と１個のａ接点とが設けられ、各ｃ接点
は電力変換器２３の出力線のうちのａ線とｃ線とを解列
開閉器２２に接続するか切換開閉器２９ｄに接続するか
を選択する。また、切換開閉器２９ｃに設けたａ接点は
電力変換器２３の出力線のうちのｂ線を解列開閉器２２
に接続するか否かを選択する。つまり、このような切換
開閉器２９ｃを用いることによってインタロックが行な
われることになる。切換開閉器２９ｃはｃ接点の常開側
が解列開閉器２２に接続されており、異常や停電がなけ
れば電力変換器２３の出力線は解列開閉器２２および連
系ブレーカ２１を介して幹線Ｌｍに接続される。このと
き、駆動コイルＣｄ，Ｃｅには電力変換器２３からの電
圧が印加されないから切換開閉器２９ｄの接点が常閉側
に接続され、また分岐開閉器１４もｂ接点であるから共
用分岐回路Ｌｃは幹線Ｌｃに接続されることになる。

【００３０】一方、系統連系保護装置２５が異常や停電
を検出して解列開閉器２２による系統分離が行なわれる
と、電力変換器２３は系統連系保護装置２５からの通知
信号により切換開閉器２９ｃの接点状態を反転させる。
つまり、電力変換器２３を切換開閉器２９ｄに接続す
る。このとき、駆動コイルＣｄ，Ｃｅには電力変換器２
３の出力電圧（ａ線とｃ線との間の電圧）が印加され、
共用分岐回路Ｌｃが開閉切換器２９ｃ，２９ｄを介して
電力変換器２３に接続されることになる。また、このと
き幹線Ｌｍと切換開閉器２９ｄとの間は分岐開閉器１４
により切り離される。

【００３１】以上の説明から明らかなように、本実施形
態の構成でも電力変換器２３や太陽電池２０のメンテナ
ンスを行なうときには連系ブレーカ２１をオフにすれば
よく、このとき共用分岐回路Ｌｃには分岐開閉器１４お
よび切換開閉器２９ｄを通して幹線Ｌｍから電力が供給
されるから、電力変換器２３や太陽電池２４のメンテナ
ンスを容易に行なうことができるのである。他の構成お
よび動作は実施形態１と同様である。なお、本実施形態
ではリミッタ１１、主幹ブレーカ１２、分岐ブレーカ１
３、連系ブレーカ２１のほか、分岐開閉器１４、切換開
閉器２９ｄ、共用分岐ブレーカ２４も分電盤１に収納さ
れる。

【００３２】

【発明の効果】請求項１の発明は、太陽電池と、太陽電
池から出力される直流を交流に変換する電力変換器と、
商用電源に接続された幹線と電力変換器との間に挿入さ
れ系統連系と系統分離との切換を行なう解列開閉器と、
異常や商用電源の停電を検出すると解列開閉器を駆動し
て系統分離を行なう系統連系保護装置と、電力変換器と
解列開閉器との間の電路に挿入された連系ブレーカと、
連系ブレーカと解列開閉器との間の電路から負荷に電力
を供給する共用分岐回路とを備えるものであり、電力変
換器のメンテナンスを行なうときには連系ブレーカをオ
フにして電力変換器を幹線から切り離すが、共用分岐回
路が連系ブレーカに対して商用電源側の電路に接続され
ているから、連系ブレーカをオフにしても解列遮断器に
よる系統分離が行なわれていなければ共用分岐回路への
電力の供給が可能になり、太陽電池や電力変換器のメン
テナンスを行なっている期間にも共用分岐回路に接続さ
れた負荷に電力を供給することが可能になるという利点
がある。

【００３３】請求項２の発明は、太陽電池と、太陽電池
から出力される直流を交流に変換する電力変換器と、商
用電源に接続された幹線と電力変換器との間に挿入され
た解列開閉器および連系ブレーカと、異常や商用電源の
停電を検出すると解列開閉器を駆動して系統分離を行な
う系統連系保護装置と、負荷に電力を供給する共用分岐
回路を幹線に接続する状態と電力変換器に接続する状態
とを選択する切換開閉器とを備えるものであり、共用分
岐回路を幹線と電力変換器との一方に選択的に接続する
から、電力変換器や太陽電池のメンテナンスの際には切
換開閉器によって共用分岐回路を幹線に接続しておけ
ば、商用電源から共用分岐回路への電力の供給が可能に
なるという利点がある。

【００３４】請求項３の発明のように、電力変換器が系
統分離時に系統連系時より出力電圧を引上げるように構
成され、電力変換器と共用分岐回路との間には切換開閉
器が設けられ、切換開閉器には、電力変換器の第１の出
力線を系統分離時に共用分岐回路に接続する第１の接点
と、電力変換器の第１の出力線の出力電圧を分圧して出
力する電力変換器の第２の出力線を系統連系時に共用分
岐回路に接続する第２の接点と、第１の接点と第２の接
点とが同時にオンになるのを防止するようにインタロッ
クを行なうインタロック手段とが設けられているもので
は、電力変換器と共用分岐回路との間に挿入した第１の
接点と第２の接点とが同時にオンになることを禁止する
ためにインタロック手段を設けているから、第１の接点
と第２の接点とが同時にオンになるのを確実に防止し、
電力変換器の２本の出力線の短絡を防止することができ
るという利点がある。

【００３５】請求項４の発明のように、解列開閉器と切
換開閉器とをそれぞれ２個ずつの常開接点を備えるリレ
ーを組み合わせて構成したものでは、２個ずつの常開接
点を備えるリレーのみで解列開閉器と切換開閉器とを構
成するから、比較的安価なリレーのみで解列開閉器およ
び切換開閉器を構成することができるとともに、部品品
種を低減することができ、結果的に全体としてのコスト
を低減することが可能になるという利点がある。

【００３６】請求項５の発明のように、単相３線式の商
用電源に接続される幹線に解列開閉器を介して接続され
る電力変換器の３本の出力線のうちで幹線の中性線に接
続される出力線と他の２本の出力線とにそれぞれ共用分
岐回路を接続し、電力変換器において各共用分岐回路へ
の印加電圧をそれぞれ個別に制御するものでは、系統連
系時と系統分離時とで電力変換器の出力電圧を変化させ
ておらず、２系統の共用分岐回路の線間電圧を電力変換
器においてそれぞれ個別に制御しているから、切換開閉
器が不要になり接点構成が簡単になり、結果的に接点の
制御が容易になるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１を示す回路図である。

【図２】同上の変形例を示す要部回路図である。

【図３】同上の他の変形例を示す要部回路図である。

【図４】実施形態２を示す回路図である。

【図５】実施形態３を示す要部回路図である。

【図６】応用例を示す要部回路図である。

【図７】実施形態４を示す回路図である。

【図８】従来例を示す回路図である。

【符号の説明】

１４分岐開閉器２０太陽電池２２ａ，２２ｂ解列開閉器２３電力変換器２５系統連系保護装置２９ａ〜２９ｄ切換開閉器ＡＣ商用電源Ｌｍ幹線Ｌｃ共用分岐回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者東浜弘忠大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者湯浅裕明大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者大野宏之大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者岩見英司大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者臼井久視大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者岡本信一郎大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】太陽電池と、太陽電池から出力される直
流を交流に変換する電力変換器と、商用電源に接続され
た幹線と電力変換器との間に挿入され系統連系と系統分
離との切換を行なう解列開閉器と、異常や商用電源の停
電を検出すると解列開閉器を駆動して系統分離を行なう
系統連系保護装置と、電力変換器と解列開閉器との間の
電路に挿入された連系ブレーカと、連系ブレーカと解列
開閉器との間の電路から負荷に電力を供給する共用分岐
回路とを備えることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項２】太陽電池と、太陽電池から出力される直
流を交流に変換する電力変換器と、商用電源に接続され
た幹線と電力変換器との間に挿入された解列開閉器およ
び連系ブレーカと、異常や商用電源の停電を検出すると
解列開閉器を駆動して系統分離を行なう系統連系保護装
置と、負荷に電力を供給する共用分岐回路を幹線に接続
する状態と電力変換器に接続する状態とを選択する切換
開閉器とを備えることを特徴とする太陽光発電システ
ム。
【請求項３】電力変換器が系統分離時に系統連系時よ
り出力電圧を引上げるように構成され、電力変換器と共
用分岐回路との間には切換開閉器が設けられ、切換開閉
器には、電力変換器の第１の出力線を系統分離時に共用
分岐回路に接続する第１の接点と、電力変換器の第１の
出力線の出力電圧を分圧して出力する電力変換器の第２
の出力線を系統連系時に共用分岐回路に接続する第２の
接点と、第１の接点と第２の接点とが同時にオンになる
のを防止するようにインタロックを行なうインタロック
手段とが設けられていることを特徴とする請求項１記載
の太陽光発電システム。
【請求項４】解列開閉器と切換開閉器とをそれぞれ２
個ずつの常開接点を備えるリレーを組み合わせて構成し
たことを特徴とする請求項３記載の太陽光発電システ
ム。
【請求項５】単相３線式の商用電源に接続される幹線
に解列開閉器を介して接続される電力変換器の３本の出
力線のうちで幹線の中性線に接続される出力線と他の２
本の出力線とにそれぞれ共用分岐回路を接続し、電力変
換器において各共用分岐回路への印加電圧をそれぞれ個
別に制御することを特徴とする請求項１記載の太陽光発
電システム。