WO2014020671A1 - 電力変換装置 - Google Patents

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秀行 狩野
鈴木　淳一
鬼塚　圭吾
森田　功
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三洋電機株式会社
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    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Definitions

  • the present invention relates to control in supplying this output via a contact piece of a relay in a power conversion device that controls renewable energy such as a fuel cell, a solar cell, and wind power generation.
  • Conventional power converters can control power from a DC power supply and then link with a system power supply and supply power directly and indirectly to an AC load.
  • some conventional power converters can be directly supplied to a load after stabilizing DC power.
  • the power supply by any of these power conversion devices is performed via a relay piece, and the power conversion device is separated from the system power source and the load at the time of abnormality or stoppage.
  • the relay contact piece In such a power conversion device, it is necessary to keep the relay contact piece in a closed state, that is, in a closed state during cooperation with the system power supply or while supplying power to the load. At the same time, the relay contacts must be open, i.e. open, when stopped. However, due to welding of the contact piece of the relay, the relay may be in a closed state even when the power conversion device is stopped.
  • Patent Document 1 In order to detect such welding, in Patent Document 1, an auxiliary contact piece is provided to detect welding. For this reason, there exists a problem that the electric power supplied to the exciting coil of a relay becomes large.
  • Patent Document 2 describes a method of intermittently supplying power to a relay excitation coil as a method of reducing the power supplied to the relay excitation coil.
  • the power conversion device of the present invention is configured to be capable of being supplied to a load through a contact piece of a relay after boosting and converting the output of the DC power source or the output of the DC power source into AC power.
  • the relay for detecting the open / closed state of the contact piece of the relay and the relay while energizing the exciting coil of the relay and determining the closed state of the contact piece of the relay by the detection unit
  • an energization control unit that lowers the average power supplied to the exciting coil to a value equal to or higher than the electric power at which the contact piece of the relay can maintain the closed state.
  • the detection unit is used to determine the open / close state of the relay piece when power is not supplied to the excitation coil of the relay.
  • the contact piece of the relay is characterized in that the AC power is linked to a system power source.
  • the contact piece of the relay is characterized in that the AC power is directly supplied to the AC load.
  • the contact piece of the relay supplies the output of the DC power source to a load.
  • the detection unit when the detection unit detects the open state of the contact piece of the relay while supplying the reduced power to the excitation coil of the relay, the power supplied to the excitation coil of the relay is detected. It is characterized by increasing.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a solar power generation system 10.
  • the solar power generation system 10 includes a solar cell 1 (DC power supply) and a power conversion device 2.
  • the solar cell 1 changes its power generation amount according to the amount of solar radiation.
  • the solar cell 1 includes a plurality of single cell solar cells, and is configured by connecting a plurality of single cell solar cells in series and / or in parallel.
  • the rated voltage is 100V, 200V, 300V, output 2.4 Kw, output 4.8 Kw, and the like.
  • the power conversion device 2 includes a booster circuit 22, an inverter circuit 23, a relay 21, and a control circuit 24.
  • the power converter 2 boosts the output of the solar cell 1 by the booster circuit 22 and converts the DC power boosted by the inverter circuit 23 into AC power synchronized with the commercial power system 3 (system power supply). Thereafter, the power converter 2 superimposes the AC power converted through the contact piece of the relay 21 on the commercial power system 3 and supplies the AC power to the load 4 (normal operation). In addition, the power conversion device 2 performs normal operation after performing welding detection of the relay 21 and confirming that there is no welding between the relay contact piece and the contact point before performing normal operation (so-called startup). Do.
  • the booster circuit 22 receives the DC power output from the solar cell 1, boosts the voltage of the DC power, and outputs the boosted voltage to the inverter circuit 23.
  • a non-insulated booster chopper circuit having a reactor, a capacitor, and a switch element is used as the booster circuit 22 .
  • the step-up circuit 22 can obtain a desired step-up ratio by periodically turning on / off the switch element at a predetermined duty ratio.
  • the inverter circuit 23 includes a bridge circuit composed of a plurality of switch elements and a filter circuit that removes high-frequency components of AC power output from the bridge circuit.
  • the bridge circuit periodically turns on / off the plurality of switch elements to generate AC power from the DC power output from the booster circuit and output the AC power to the filter circuit.
  • the inverter circuit 23 receives the DC power boosted by the booster circuit 22 by the bridge circuit and the filter circuit, and converts it into AC power synchronized with the commercial power system 3.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the connection of the relay 21.
  • the relay 21 has three contact pieces 31 a to 31 c and an exciting coil 32.
  • the contact pieces 31a to 31c of the relay 21 are configured to open and close in conjunction with each other.
  • One of the contact piece 31a and the contact piece 31b is connected to the inverter circuit 23, and the other is connected to the commercial power system 3, so that a relatively large current flows.
  • the contact piece 31c is connected in series with the control circuit 24 to constitute a loop circuit L1.
  • the exciting coil 32, the switching element 33, and the control circuit 24 are connected in series to constitute a loop circuit L2.
  • the control circuit 24 controls the operation of the relay 21, the booster circuit 22, and the inverter circuit 23.
  • the control circuit 24 operates the booster circuit 22 so that the output of the solar cell 1 is maximized.
  • the control circuit 24 generates a signal for driving the switch element of the inverter circuit 21.
  • the generated signal is given to the switch element of the inverter circuit 21, and the inverter circuit 21 converts DC power into AC power.
  • the control circuit 24 generates a signal S for opening and closing the contact pieces 31a to 31c of the relay 21, and controls energization to the exciting coil 32 of the relay 21. As a result, the relay 21 is controlled by the control circuit 24 to open and close the contact pieces 31a to 31c.
  • the drive control of the relay 21 will be described later.
  • the control circuit 24 detects whether or not the contact pieces 31a to 31c (mainly contact pieces 31a and 31b) of the relay 21 are welded to the contacts. At this time, the control circuit 24 detects welding using the loop circuit L1 including the relay contact piece 31c. Since the contact pieces 31a to 31c of the relay 21 are interlocked, when any contact piece of the relay 21 is welded to the contact point, the other contact pieces remain closed.
  • the control circuit 24 is configured to be able to determine the open / closed state of the contact piece 31c by using the loop circuit L1 (that is, the control circuit 24 detects the open / closed state of the contact piece of the relay. Function as part).
  • the control circuit 24 determines that the contact 31 is closed despite the signal S opening the contact pieces 31a to 31c of the relay 21 in spite of the Low signal (the excitation coil 32 is not energized). It is determined that the contacts 31a to 31c are welded to the contacts.
  • the detection unit determines whether the contact pieces 31a to 31c of the relay 21 are open or closed when the excitation coil 32 of the relay 21 is not energized.
  • This average supply power is a value that is equal to or greater than the power that allows the contact pieces 31a to 31c of the relay 21 in the closed state to maintain this closed state.
  • the control circuit 24 functions as an energization control unit that controls the power supplied to the exciting coil 32 of the relay 21.
  • the exciting coil 32 is intermittently energized.
  • the contact pieces 31a to 31c are intermittently energized by the inductance of the exciting coil 32 at a period in which chattering does not occur.
  • FIG. 3 shows a time chart for relay drive control.
  • FIG. 3A is a time chart of the signal S output from the control circuit 24.
  • FIG. 3B is a time chart of the current flowing through the exciting coil 32.
  • FIG. 3C shows a signal indicating the open / closed state of the contact piece 31 c monitored by the control circuit 24.
  • the control circuit 24 keeps the signal S in the Hi state and starts continuous energization of the exciting coil 32 at the point A where the power conversion device starts to convert DC power into AC power.
  • the exciting coil 32 When the exciting coil 32 is energized, the current supplied to the exciting coil 32 reaches the rated current, and the contact pieces 31a to 31c are closed at the point B.
  • the control circuit 24 detects that the relay 21 is closed. Thereafter, when it is determined that the relay 21 is closed for a certain period of time or continuously closed, the control circuit 24 generates a signal S that periodically repeats the Low state and the Hi state to generate the switching element. 33 (C point). Then, the switching element 33 repeats conduction / interruption (on / off), and the current supplied to the excitation coil 32 increases or decreases in accordance with the conduction / interruption, but due to the inductance of the excitation coil 32, as shown in FIG. Become. The control circuit 24 generates a signal S from the average supply power to the exciting coil 32 at this time so that the contact pieces 31a to 31c of the relay 21 can be kept closed. When the switching element 33 is driven by this signal S, the energization current to the exciting coil 32 increases or decreases by a value smaller than the maximum value. That is, smaller power is supplied to the exciting coil 32 when the exciting coil 32 is continuously energized.
  • the current value (second current) at which the contact pieces 31a to 31c of the relay 21 cannot be kept closed is greater than the current value (first current value) when the contact pieces 31a to 31c of the relay 21 are changed from the open state to the closed state. Therefore, the contact pieces 31a to 31c of the relay 21 can be kept in the closed state as long as the energization current to the exciting coil 32 is kept at the second current value or more.
  • the resistance value of the exciting coil 32 is generally small, if the switching element 33 is turned on / off for a long period, a period during which the exciting coil 32 is intermittently energized becomes the second current value or less occurs, and the contact pieces 31a to 31c chatter. Wake up.
  • the period in which the contact pieces 31a to 31c do not chatter is set from the period of intermittent energization, the inductance of the exciting coil 32, and the value of the voltage applied to the exciting coil. That is, a period and an applied voltage are used in which the current flowing through the exciting coil 32 does not fall below the second current value even when the switching element 33 is off.
  • the power supplied to the exciting coil 32 can be lowered to a value that can maintain the contact pieces 31a to 31c in the closed state.
  • This value may be set appropriately in consideration of the pulsation due to the inductance of the current exciting coil 32, the cycle of turning on / off the switching element 33, and the like.
  • the signal S is set to the low state (D point).
  • the energization of the exciting coil 32 is cut off, and the contact pieces 31a to 31c of the relay 21 are separated from the contacts (point E), and the control circuit 24 can detect that the contact pieces 31a to 31c are in the open state. In this way, the control circuit 24 controls the open / closed state of the contact pieces 31a to 31c of the relay 21.
  • the open / closed state of the contact piece of the relay can be detected, it can be used for energization control of the excitation coil, and the timing for reducing the power supply amount to the excitation coil can be adjusted. It becomes possible to cooperate with the open / close state of the contact piece. Thereby, after the relay 21 is closed, the power supply amount to the exciting coil can be reduced quickly, and the power consumption can be suppressed. Moreover, when the energization power of the relay 21 is obtained from a DC power source such as the solar battery 1, it is possible to suppress a decrease in the conversion efficiency of the power conversion device in which the power consumption of the relay 21 is suppressed.
  • the detection unit is used to determine the open / close state of the relay contact piece (detection of welding between the relay contact piece and the contact) when power is not supplied to the exciting coil 32 of the relay 21, and from the open state of the relay 21. It is not necessary to provide separate detection units because they are used in common when transitioning to the closed state.
  • the contact pieces 31a to 31b of the relay 21 are contact pieces that connect AC power to the commercial power system 3, but may be contact pieces that directly supply AC power.
  • the relay 21 may be for supplying the output of the solar cell 1 directly to the DC load, and the application of the relay whose energization is controlled in the present invention is not limited, but energizes the exciting coil. The greater the current, the greater the power reduction effect.
  • the booster circuit 21 is provided in the power converter 2, but the booster circuit 21 may be omitted and the output of the solar cell 1 may be converted into AC power.
  • the contact piece 31c interlocked with the contact pieces 31a and 31b is provided, but the open / closed state of the contact pieces 31a and 31b is detected by other methods. You may make it do.
  • a voltage detection circuit that detects a voltage closer to the inverter circuit 23 than the contact pieces 31a and 31b is provided, and the voltage detection circuit controls the voltage when the contact pieces 31a and 31b of the relay 21 are controlled to be closed. It can be determined that the welding state is detected.
  • control circuit 24 excites the relay 21 when the open state of the contact pieces 31a to 31c of the relay 21 is detected while the exciting coil 32 of the relay 21 is excited with a small amount of power (between CDs).
  • the power supplied to the coil 32 may be increased, and the relay may be returned to the 21 closed state again.
  • the relay contact piece can be returned to the closed state. Can do.
  • the energization amount to the exciting coil 32 that is, the supplied power is decreased by periodically turning on / off the switching element 33 to change the on-duty, but is not limited to such a method.
  • two circuits for energizing the exciting coil 32 may be provided, one of which is configured to be normally energized and the other of which is configured to reduce the energized power, and these may be controlled to be switched. It is good also as a structure which operates by limiting the energization current to the exciting coil 32 and reduces power consumption.

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Abstract

【課題】　電力削減効果の得られる電力変換装置を提供する。 【解決手段】　直流電源１の出力もしくはこの直流電源１の出力を昇圧し交流電力に変換した後、リレー２１の接片３１ａ、３１ｂを介して負荷へ供給可能に成した電力変換装置において、　リレー２１の接片の開閉状態を検知するための検知部２４と、リレー２１の励磁コイル３２へ通電を行い検知部２４でリレー２１の接片の閉状態を判断できる間にリレー２１の励磁コイル３２への平均供給電力をリレー２１の接片が閉状態を維持できる電力以上の値まで下げる通電制御部２４とを備えることを特徴とする。

Description

電力変換装置
　本発明は、燃料電池、太陽電池、風力発電などの再生可能エネルギーを制御する電力変換装置において、この出力をリレーの接片を介して供給する際の制御に関するものである。
　従来の電力変換装置は直流電源からの電力を制御した後、系統電源との連携、交流負荷への直接及び間接的な電力供給が行えるものであった。また、従来の電力変換装置には直流電力を安定化させた後負荷へ直接供給できるように成したものもある。これらいずれの電力変換装置による電力の供給は、リレーの接片を介して行われるものであり、異常時や停止時などに電力変換装置を系統電源や負荷から分離するものであった。
　このような電力変換装置では系統電源との連携中や負荷へ電力を供給している間はリレーの接片を閉状態、すなわち閉じている状態に保つ必要がある。同時に停止中はリレーの接片は開状態、すなわち開いていなければならない。しかしながら、リレーの接片の溶着等により、電力変換装置の停止中にも関わらずリレーが閉じた状態になることがある。
　この様な溶着を検出するために、特許文献１では、補助接片を設けて溶着を検出している。このため、リレーの励磁コイルへ供給する電力が大きくなっている問題がある。
　特許文献２にはリレーの励磁コイルへ供給する電力を減らす方法として、リレーの励磁コイルへの電力供給を間欠に行うものが記載されていた。
特開２００８－３５６５５号公報 特開２０１１－２１６２２９号公報
　しかしながら特許文献２に記載のものでは、この励磁コイルへの電力供給を間欠へ変えるタイミングが実際のリレーの接片の開閉動作と連動しておらず、電力変換装置に用いた際に電力供給量の不足や振動・衝撃などの外的要因でリレーの接片が開くことがあり、またはこの切換るタイミングが遅れて充分な電力削減効果が得られないなどの課題が残るものであった。
　本発明は、このような課題に対してリレーの接片の開閉状態を検知するための検知部の判断に基づいて励磁コイルへの電力供給の値を制御することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の電力変換装置は、直流電源の出力もしくはこの直流電源の出力を昇圧し交流電力に変換した後、リレーの接片を介して負荷へ供給可能に成した電力変換装置において、前記リレーの接片の開閉状態を検知するための検知部と、前記リレーの励磁コイルへ通電を行い前記検知部で前記リレーの接片の閉状態を判断できる間に前記リレーの励磁コイルへの平均供給電力を前記リレーの接片が閉状態を維持できる電力以上の値まで下げる通電制御部とを備えることを特徴とする。
　この様にすることで、リレーの接片の開閉状態を検知できるので励磁コイルの通電制御へ用いることが可能となり、励磁コイルへの電力供給量を減らすタイミングを実際のリレーの接片の開閉状態に連携させることが可能となる。これにより、リレー２１が閉じた後速やかに励磁コイルへの電力供給量を減らすことができ、電力の消費量を抑えることができる。
　また、上述の発明において、前記検知部は前記リレーの励磁コイルへ電力を供給していない際に前記リレー接片の開閉状態の判断に用いられることを特徴とする。
　また、上述の発明において、前記リレーの接片は前記交流電力を系統電源へ連系されることを特徴とする。
　また、上述の発明において、前記リレーの接片は前記交流電力を直接交流負荷へ供給させることを特徴とする。
　また、上述の発明において、前記リレーの接片は前記直流電源の出力を負荷へ供給させることを特徴とする。
　また、上述の発明において、前記リレーの励磁コイルへ下げた電力を供給している間に検知部で前記リレーの接片の開状態が検知された際は前記リレーの励磁コイルへ供給する電力を増加させることを特徴とする。
　本発明によれば、電力削減効果の得られる電力変換装置を提供することができる。
太陽光発電システムを示す図である。 リレーの接続を示す図である。 リレーの駆動制御のタイムチャートである。
　以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は太陽光発電システム１０を示す構成図である。
　太陽光発電システム１０は、太陽電池１（直流電源）、電力変換装置２を備えて構成されている。
　太陽電池１は、日射量に応じて発電量が変化する。また、太陽電池１は、複数の単セルの太陽電池を有し、複数の単セルの太陽電池を直列接続及び／又は並列接続することにより構成されている。例えば、定格電圧が１００Ｖ、２００Ｖ、３００Ｖ、出力２．４Ｋｗ、出力４．８Ｋｗなどである。
　電力変換装置２は、昇圧回路２２、インバータ回路２３、リレー２１、及び制御回路２４を有している。電力変換装置２は、太陽電池１の出力を昇圧回路２２により昇圧し、インバータ回路２３により昇圧した直流電力を商用電力系統３（系統電源）に同期した交流電力に変換する。その後、電力変換装置２は、リレー２１の接片を介して変換した交流電力を商用電力系統３へ重畳して負荷４へ供給する（通常動作）。また、電力変換装置２は、通常動作を行う前（所謂、起動時に）に、リレー２１の溶着検出を行ってリレー接片と接点との間に溶着が無いことを確認してから通常動作を行う。
　昇圧回路２２は、太陽電池１の出力する直流電力を入力し、この直流電力の電圧を昇圧してインバータ回路２３へ出力する。昇圧回路２２には、リアクタ、コンデンサ及びスイッチ素子を有する非絶縁型の昇圧チョッパ回路が用いられる。昇圧回路２２は、このスイッチ素子を所定のデューティ比により周期的に導通／遮断することにより所望の昇圧比を得ることができる。
　インバータ回路２３は、複数のスイッチ素子からなるブリッジ回路と、ブリッジ回路の出力する交流電力の高周波成分を除去するフィルタ回路からなる。ブリッジ回路は、複数のスイッチ素子を周期的に導通／遮断することにより、昇圧回路から出力された直流電力から交流電力を生成してフィルタ回路へ出力する。インバータ回路２３は、このブリッジ回路とフィルタ回路により、昇圧回路２２の昇圧した直流電力を入力して商用電力系統３に同期した交流電力に変換する。
　リレー２１は、インバータ回路２３と商用電力系統３との間に設けられる。図２は、リレー２１の接続を示す図である。リレー２１は、３つの接片３１ａ～３１ｃと、励磁コイル３２とを有している。リレー２１の接片３１ａ～３１ｃは連動して開閉するように構成されている。接片３１ａと接片３１ｂは、一方がインバータ回路２３に接続され、他方が商用電力系統３へ接続されて比較的大きな電流が流れる。接片３１ｃは、制御回路２４と直列に接続されてループ回路Ｌ１を構成している。また、励磁コイル３２、スイッチング素子３３及び制御回路２４が直列に接続されループ回路Ｌ２を構成している。
　制御回路２４は、リレー２１、昇圧回路２２、及びインバータ回路２３の動作を制御する。制御回路２４は、太陽電池１の出力が最大になるように昇圧回路２２を動作させる。
　制御回路２４は、インバータ回路２１のスイッチ素子を駆動するための信号を生成する。生成した信号はインバータ回路２１のスイッチ素子に与えられ、インバータ回路２１において直流電力から交流電力への変換がおこなわれる。
　制御回路２４は、リレー２１の接片３１ａ～３１ｃを開閉するための信号Ｓを生成し、リレー２１の励磁コイル３２への通電を制御する。これにより、リレー２１は、制御回路２４により接片３１ａ～３１ｃを開閉する駆動制御がなされる。リレー２１の駆動制御については後述する。
（リレー２１の溶着検出）
　制御回路２４は、リレー２１の接片３１ａ～３１ｃ（主に接片３１ａ、３１ｂ）が接点と溶着しているか否かを検出する。この際に、制御回路２４は、リレーの接片３１ｃを含むループ回路Ｌ１を利用して溶着の検出を行う。リレー２１の接片３１ａ～３１ｃは連動しているので、リレー２１の何れかの接片が接点と溶着した場合、他の接片も閉じたままになる。
　制御回路２４は、この接片３１ｃの開閉状態を、ループ回路Ｌ１を利用して判断できるように構成されている（即ち、制御回路２４は、リレーの接片の開閉状態を検知するための検知部として機能する）。そして、制御回路２４は、信号Ｓがリレー２１の接片３１ａ～３１ｃを開くＬｏｗ信号（励磁コイル３２へ通電がされていない）にも関わらず、接点３１が閉状態であると判断した場合は、接点３１ａ～３１ｃが接点と溶着していると判断する。このように、検出部はリレー２１の励磁コイル３２へ通電していない際にリレー２１の接片３１ａ～３１ｃの開閉状態の判断を行う。
（リレー２１の駆動制御）
　次に接片３１ａ～３１ｃが接点と溶着していない通常の状態で、制御回路２４が行うリレー２１の駆動制御について詳細に述べる。制御回路２４は、リレー２１の接片を閉じる際に、先ずスイッチング素子３３をオン状態にしてリレー２１の励磁コイル３２へ連続した通電を行い接片３１ａ～３１ｃを閉じる。次に制御回路２４は、リレー２１の接片３１ｃの閉状態から接片３１ａ～３１ｃが閉じていると判断した後、この状態が連続して検知できる間にわたりスイッチング素子３３を所定の周期でオン／オフしリレー２１の励磁コイル３２への通電を間欠に行いこの励磁コイル３２への平均供給電力を小さくする。　この平均供給電力は閉状態となったリレー２１の接片３１ａ～３１ｃがこの閉状態を維持できる電力以上の値である。このようにして、制御回路２４は、リレー２１の励磁コイル３２への供給電力を制御する通電制御部として機能する。
　尚、励磁コイル３２へは電流が間欠通電されるが励磁コイル３２のインダクタンスにより接片３１ａ～３１ｃがチャタリングを起こさない周期で間欠通電される。
　図３に、リレーの駆動制御のタイムチャートを示す。図３（ａ）は、制御回路２４が出力する信号Ｓのタイムチャートである。図３（ｂ）は、励磁コイル３２に流れる電流のタイムチャートである。図３（ｃ）は、制御回路２４が監視する接片３１ｃの開閉状態を示す信号である。
　制御回路２４は、電力変換装置が直流電力を交流電力へ変換を始めるＡ点で信号ＳをＨｉ状態に保ち励磁コイル３２の連続通電を開始する。
　励磁コイル３２が通電されると、励磁コイル３２へ供給される電流が定格電流に達しＢ点で接片３１ａ～３１ｃが閉じる。
　接片３１ａ～３１ｃが閉じると制御回路２４は、リレー２１が閉状態で有ることを検出する。この後、リレー２１がある程度の時間閉状態もしくは連続して閉状態であることが判断されると、制御回路２４は、Ｌｏｗ状態とＨｉ状態とを周期的に繰り返す信号Ｓを生成してスイッチング素子３３へ出力する（Ｃ点）。するとスイッチング素子３３が導通／遮断（オン／オフ）を繰り返し、励磁コイル３２に供給される電流は、この導通／遮断に合わせて増減するが励磁コイル３２のインダクタンスにより図３（ｂ）のようになる。制御回路２４は、この際の励磁コイル３２への平均供給電力を、リレー２１の接片３１ａ～３１ｃが閉状態を維持できるように信号Ｓを生成する。この信号Ｓによりスイッチング素子３３が駆動すると、励磁コイル３２への通電電流は最大値より小さい値で増減するようになる。即ち、励磁コイル３２へは、励磁コイル３２へ連続通電した際より小さい電力が供給されることになる。
　リレー２１の接片３１ａ～３１ｃを開状態から閉状態にするときの電流値（第１電流値）よりも、リレー２１の接片３１ａ～３１ｃを閉状態に保てない電流値（第２電流値）の方が小さいため、励磁コイル３２への通電電流は第２電流値以上に保たれていればリレー２１の接片３１ａ～３１ｃを閉状態に保つことができる。
　この際、励磁コイル３２の抵抗値は一般に小さいためスイッチング素子３３をオン／オフする周期が長いと励磁コイル３２の間欠通電で第２電流値以下となる期間が生じ接片３１ａ～３１ｃはチャタリングを起こす。このため、本発明ではこの間欠通電をする周期と励磁コイル３２のインダクタンスと励磁コイルへの印加電圧の値とから接片３１ａ～３１ｃがチャタリングを起こさない周期を設定している。すなわち、スイッチング素子３３がオフの期間でも励磁コイル３２に流れる電流が第２電流値を下回らない周期と印加電圧が用いられている。
　従って、励磁コイル３２に供給される電力は接片３１ａ～３１ｃを閉状態に保持できる値まで下げることができる。この値は電流の励磁コイル３２のインダクタンスやスイッチング素子３３をオン／オフする周期などに起因する脈動分を考慮して適に設定すればよい。
　太陽電池１の出力が小さくなって太陽電池１と商用電力系統３とを切り離すときは信号ＳをＬｏｗ状態にする（Ｄ点）。これにより励磁コイル３２への通電が遮断されリレー２１の接片３１ａ～３１ｃが接点から離れ（Ｅ点）、制御回路２４は、接片３１ａ～３１ｃが開状態になったことを検出できる。このようにして、制御回路２４は、リレー２１の接片３１ａ～３１ｃの開閉状態を制御する。
　以上のように、本実施形態によれば、リレーの接片の開閉状態を検知できるので励磁コイルの通電制御へ用いることが可能となり、励磁コイルへの電力供給量を減らすタイミングを実際のリレーの接片の開閉状態に連携させることが可能となる。これにより、リレー２１が閉じた後速やかに励磁コイルへの電力供給量を減らすことができ、電力の消費量を抑えることができる。また、太陽電池１などの直流電源からリレー２１の通電電力を得ている場合ではリレー２１の消費電力が抑えられた分電力変換装置の変換効率の低下を抑制できるものである。
　また、検知部はリレー２１の励磁コイル３２へ電力を供給していない際にリレー接片の開閉状態の判断（リレー接片と接点との溶着検出）に用いられると共に、リレー２１の開状態から閉状態に遷移する際にも共通して用いられるため夫々別々の検出部を設ける必要が無い。
　以上、本発明の一実施形態について説明したが、以上の説明は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。 
　例えば、リレー２１の接片３１ａ～３１ｂは交流電力を商用電力系統３へ連系させる接片であるが、直接交流負荷へ供給する接片であっても良い。また、リレー２１は太陽電池１の出力を直接直流負荷へ供給させるためのものであってよく、本発明で通電が制御されるリレーの用途は限定されるものではないが、励磁コイルに通電する電流が大きければ大きいほど電力の削減効果が大きくなるものである。
　また、例えば、電力変換装置２に昇圧回路２１を設けていたが、昇圧回路２１を省いて、太陽電池１の出力から交流電力に変換するようにしても良い。
　また、例えば、リレー２１の接片３１ａ～３１ｃの溶着を検出するために、接片３１ａ、３１ｂに連動する接片３１ｃを設けたが、その他の方法により接片３１ａ、３１ｂの開閉状態を検出するようにしても良い。具体的には、接片３１ａ、３１ｂよりもインバータ回路２３側の電圧を検出する電圧検出回路を設け、リレー２１の接片３１ａ、３１ｂを閉状態に制御している際に電圧検出回路が電圧を検出した場合に溶着状態であると判断することができる。
　また、例えば、制御回路２４は、リレー２１の励磁コイル３２を少ない電力で励磁している間（ＣＤ間）にリレー２１の接片３１ａ～３１ｃの開状態が検知された際はリレー２１の励磁コイル３２へ供給する電力を増加させて、再度リレーを２１閉状態に戻すようにしても良い。
　この様にすることで、励磁コイル３２への電力供給量の不足や、振動・衝撃などの外的要因でリレーの接片が開いてしまった場合でもリレーの接片を閉状態に復帰することができる。
　また、励磁コイル３２への通電量、すなわち供給電力はスイッチング素子３３を周期的にオン／オフさせそのオンのデューティを変えて減少させているがこのような方法に限定されるものではない。
　例えば、励磁コイル３２を通電する回路を２回路設け、一方を通常の通電、他方を通電電力が少なくなるように構成し、これらを切り換えるように制御してもよく、またスイッチング素子３３を能動領域で作動させ励磁コイル３２への通電電流を制限して消費電力を減らす構成としてもよい。
 
 
　１      太陽電池（直流電源）
　２　　　電力変換装置
　３　　　商用電力系統（系統電源）
　４　　　負荷
　１０　　太陽光発電システム
　２１　　リレー
　２２　　昇圧回路
　２３　　インバータ回路
　２４　　制御回路
　３１　　接片
　３２　　励磁コイル
　３３　　スイッチング素子
 

 

Claims (6)

  1. 　直流電源の出力もしくはこの直流電源の出力を昇圧し交流電力に変換した後、リレーの接片を介して負荷へ供給可能に成した電力変換装置において、
    　前記リレーの接片の開閉状態を検知するための検知部と、前記リレーの励磁コイルへ通電を行い前記検知部で前記リレーの接片の閉状態を判断できる間に前記リレーの励磁コイルへの平均供給電力を前記リレーの接片が閉状態を維持できる電力以上の値まで下げる通電制御部とを備えることを特徴とする電力変換装置。
  2. 　前記検知部は前記リレーの励磁コイルへ電力を供給していない際に前記リレー接片の開閉状態の判断に用いられることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
  3. 　前記リレーの接片は前記交流電力を系統電源へ連系されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。
  4. 　前記リレーの接片は前記交流電力を直接交流負荷へ供給させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。
  5. 　前記リレーの接片は前記直流電源の出力を負荷へ供給させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。
  6. 　前記リレーの励磁コイルへ下げた電力を供給している間に検知部で前記リレーの接片の開状態が検知された際は前記リレーの励磁コイルへ供給する電力を増加させることを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
     

     
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