(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換して出力する第１の電力変換回路と、
この第１の電力変換回路が出力した第２の直流電圧を交流電圧に変換して出力する第２の電力変換回路と、
この第２の電力変換回路の出力と商用電力系統を接続する系統連系用開閉器と、
これら電力変換回路の制御および前記系統連系用開閉器の開閉を制御する制御回路と
を備えた系統連系装置であって、
前記制御回路は、前記第１と第２の電力変換回路を停止させ、かつ前記系統連系用開閉器を開放状態に制御しているとき、前記第２の直流電圧値が所定のしきい値以上であることを検出すると前記系統連系用開閉器に異常があると判定する開閉器異常判定手段を有することを特徴とする系統連系装置。
【請求項２】
請求項１に記載の系統連系装置であって、
前記制御回路が前記第１および第２の電力変換回路を停止させているとき、前記第２の直流電圧を前記第１の直流電圧にクランプするクランプ手段を備え、
前記しきい値は、前記第１の直流電圧値以上、かつ前記商用電力系統の電圧を整流して得られる電圧値以下であることを特徴とする系統連系装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれかに記載の系統連系装置であって、
前記しきい値は、前記第１の直流電圧と前記商用電力系統の電圧の少なくとも一方に基づくものであることを特徴とする系統連系装置。
【請求項４】
請求項１に記載の系統連系装置であって、
さらに前記第１の電力変換回路の出力に接続されたコンデンサと、
前記第１および第２の電力変換回路が停止しているとき、前記コンデンサに蓄えられた電荷を放電させるコンデンサ放電手段と
を備え、
前記しきい値は、０Ｖ以上、かつ前記商用電力系統の交流電圧を整流して得られる電圧値以下であることを特徴とする系統連系装置。
【請求項５】
請求項４に記載の系統連系装置であって、
前記しきい値は、前記商用電力系統の電圧に基づくものであることを特徴とする系統連系装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の系統連系装置であって、
前記制御回路は、前記開閉器異常判定手段が前記系統連系用開閉器に異常があると判定したとき、前記第１および第２の電力変換回路を停止させることを特徴とする系統連系装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載の系統連系装置であって、
前記系統連系用開閉器と前記商用電力系統の間に遮断器を備え、
前記制御回路は、前記開閉器異常判定手段が前記系統連系用開閉器に異常があると判定したとき、前記遮断器を開放することを特徴とする系統連系装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池や燃料電池などが発電した直流電力を交流電力に変換して商用電力系統に連系する系統連系装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、太陽電池や燃料電池などが発電した直流電力を交流電力に変換し、商用電力系統と連系して負荷に電力を供給する系統連系装置が提供されている。
以下、図６および図７により、従来の系統連系装置を含む系統連系システムについて説明する。図６は、下記特許文献１に開示されている前記系統連系装置を含む系統連系システムの一例である太陽電池発電システムを示す構成図である。この発電システムは、日射量に応じて発電電力が変化する太陽電池１、この太陽電池１が発電した直流電力を交流電力に変換する系統連系装置２により構成され、商用電力系統３に連系される。系統連系システムは、系統連系装置２と商用電力系統３との間に接続された負荷（不図示）に対して、系統連系装置２および商用電力系統３との連系運転と系統連系装置２のみの単独運転とのいずれか一方に切り替えて交流電力を供給するものである。
【０００３】
系統連系装置２は、太陽電池１が出力する直流電圧を昇圧する昇圧回路４、昇圧回路４の出力電圧を交流電圧に変換するインバータ回路５、およびインバータ回路５の出力電圧を平滑して正弦波状の波形とするフィルタ回路６、フィルタ回路６と商用電力系統３との間に接続された系統連系用開閉器７、および昇圧回路４、インバータ回路５の各スイッチング素子５１〜５４にオン／オフ信号を与える制御回路８とで構成される。昇圧回路４では、１００Ｖ〜３００Ｖ程度の範囲内で変動する太陽電池１の出力電圧を３５０Ｖ程度まで昇圧しており、この昇圧された直流電圧を入力としてインバータ回路５でＰＷＭ制御を行って交流電圧に変換する。フィルタ回路６はインバータ回路５の出力に含まれるＰＷＭキャリア周波数のリプル成分を除去することにより、正弦波状の２００Ｖ程度（例えば２０２Ｖ±２０Ｖ）の交流電圧に変換して出力するものである。
【０００４】
制御回路８は、運転指令の入力を検出し、かつ太陽電池１の発電電圧が所定値以上であるときに系統連系装置２の運転を行い、運転指令の入力がないとき、または電圧検出器（不図示）で検出した太陽電池１の電圧が所定値以下であるときは系統連系装置２の運転を停止するものである。
昇圧回路４は、リアクトル４１と、ＩＧＢＴのようなスイッチング素子４２と、ダイオード４３と、コンデンサ４４とで構成される。具体的には、リアクトル４１の一端に太陽電池１の正極側を接続し、他端にはスイッチング素子４２のコレクタとダイオード４３のアノード側を接続する。また、スイッチング素子４２のエミッタ側には太陽電池１の負極側を接続し、ダイオード４３のカソード側にはコンデンサ４４を介してスイッチング素子４２のエミッタ側に接続する。昇圧回路４の出力電圧は電圧検出器（不図示）によって検出され、その検出信号が制御回路８に入力されており、制御回路８で演算処理を行って決定したデューティ比のパルス信号がスイッチング素子４２のゲートに与えられ、昇圧回路４の出力電圧が所定の電圧に制御される。
【０００５】
インバータ回路５は、ＩＧＢＴのようなスイッチング素子５１〜５４をフルブリッジ接続して構成され、制御回路８のＰＷＭ制御にしたがって各スイッチング素子５１〜５４をスイッチングして、昇圧回路４が出力した直流電力を交流電力に変換するものである。
フィルタ回路６は、リアクトル６１、６２とコンデンサ６３によって構成される。具体的には、直列接続されたスイッチング素子５１、５２の接続点にリアクトル６１の一端を接続し、直列接続されたスイッチング素子５３、５４の接続点にリアクトル６２の一端を接続する。そして、これらリアクトル６１、６２の他端間にコンデンサ６３を接続する。このように構成することでＰＷＭキャリア周波数のリプル成分を除去して、インバータ回路５の出力電圧を正弦波状の波形に平滑し、商用電力系統３に出力するものである。
系統連系用開閉器７は、フィルタ回路６と商用電力系統３との間に接続されて、制御回路８が出力する制御信号によって、系統連系装置２と商用電力系統３との間を連系または解列するものである。
【０００６】
電流検出器９は、インバータ回路５が動作中に、フィルタ回路６を介して平滑された出力電流を検出する。検出された出力電流は制御回路８に送られ、出力電流が電圧検出器１０で検出した商用電力系統３の電圧と同位相となるように制御するために用いられる。また、電流検出器９はインバータ回路５のスイッチング素子５１〜５４の故障などによって過電流が流れることを検出するためにも用いられる。過電流が検出された場合、制御回路８は系統連系装置２が異常状態であると判断して、インバータ回路５の停止、系統連系用開閉器７の解列、昇圧回路４の停止などを行い系統連系装置２の運転を停止する。
電圧検出器１０は、商用電力系統３の電圧を検出する。検出された電圧は制御回路８に送られ、制御回路８は商用電力系統３の電圧および周波数が運用規定の適正範囲内かどうかを判断する。検出した電圧が適性範囲外であった場合は、制御回路８はインバータ回路５の停止、系統連系用開閉器７の解列、昇圧回路４の停止などを行い系統連系装置２の運転を停止する。
【０００７】
制御回路８は、インバータ回路５が停止している状態において、系統連系用開閉器７に解列信号が送出されている場合に、電圧検出器１０で検出した電圧と電流検出器９で検出した電流からフィルタ回路６に無効電流が流れていると判断したときは、系統連系用開閉器７が異常状態であると判断する。また、インバータ回路５が停止している状態において、系統連系用開閉器７に連系信号が送出されている場合に、フィルタ回路６に無効電流が流れていないと判断したときも系統連系用開閉器７が異常状態であると判断する。
図７は、下記特許文献２に開示されている従来の系統連系装置を含む系統連系システムの第２の例を示す太陽電池発電システムの構成図である。
【０００８】
制御回路８は、直流電圧変換回路４およびインバータ回路５の動作を停止させるとともに、連系運転を開始する直前の系統連系用開閉器７を開放した状態において、電圧検出器１３の検出結果を取り込み、電圧検出器１３が検出した端子間電圧と所定のしきい値との高低を比較する。系統連系用開閉器７を閉成させる信号が入力されていないにもかかわらず電圧検出器１３が検出した端子間電圧が所定のしきい値よりも高ければ、制御回路８は、系統連系用開閉器７に接点溶着などの異常が発生したと判断する。系統連系用開閉器７の異常を判断した制御回路８は、直流電圧変換回路４およびインバータ回路５を停止状態にし、連系運転を中止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−３５６５５号  公報
【特許文献２】特開２００４−１８７３６２号  公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した特許文献１に係る従来の系統連系装置２では、スイッチング素子５１〜５４の故障などによって過電流（例えば４５Ａ以上の電流）が生じるため、電流検出器９は、該過電流値を超える範囲の電流値（例えば５０Ａ〜６０Ａ）を検出できるものを選定しなければならない。一方、インバータ回路５が停止し系統連系用開閉器７が閉成されている場合にフィルタ回路６に流れる無効電流は例えば１．１３Ａ程度であり、電流検出器９が検出可能な電流量の２％程度と極めて小さい値である。そのため、フィルタ回路６のコンデンサ６３に流れる微少な電流に基づいて系統連系用開閉器７の異常を判断する場合には、しきい値の管理が難しく、系統連系用開閉器７が正常であるにもかかわらず異常であると誤判断をするおそれがあった。
また、特許文献２に係る従来の系統連系装置２では、系統連系用開閉器７の異常を判断するために、フィルタ回路６の出力電圧を検出する電圧検出器１３を必要としていた。そのため、系統連系装置２のコストやサイズの増加を招くという問題があった。
本発明は、従来の系統連系装置が有していた課題を解決しようとするものであり、小型・低コストで、かつ、系統連系用開閉器の異常を確実に検出することができる系統連系装置を実現することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するために第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換して出力する第１の電力変換回路と、この第１の電力変換回路が出力した第２の直流電圧を交流電圧に変換して出力する第２の電力変換回路と、この第２の電力変換回路の出力と商用電力系統を接続する系統連系用開閉器と、これら電力変換回路の制御および前記系統連系用開閉器の開閉を制御する制御回路とを備えた系統連系装置であって、前記制御回路は、前記第１と第２の電力変換回路を停止させ、かつ前記系統連系用開閉器を開放状態に制御しているとき、前記第２の直流電圧値が所定のしきい値以上であることを検出すると前記系統連系用開閉器に異常があると判定する開閉器異常判定手段を有することを特徴としている。
【００１２】
また、第２の課題解決手段は、前記系統連系装置であって、前記制御回路が前記第１および第２の電力変換回路を停止させているとき、前記第２の直流電圧を前記第１の直流電圧にクランプするクランプ手段を備え、前記しきい値は、前記第１の直流電圧値以上、かつ前記商用電力系統の電圧を整流して得られる電圧値以下であることを特徴としている。
また、第３の課題解決手段は、前記系統連系装置であって、前記しきい値が前記第１の直流電圧と前記商用電力系統の電圧の少なくとも一方に基づくものであることを特徴としている。
また、第４の課題解決手段は、前記系統連系装置であって、さらに前記第１の電力変換回路の出力に接続されたコンデンサと、前記第１および第２の電力変換回路が停止しているとき、前記コンデンサに蓄えられた電荷を放電させるコンデンサ放電手段とを備え、前記しきい値は、０Ｖ以上、かつ前記商用電力系統の交流電圧を整流して得られる電圧値以下であることを特徴としている。
【００１３】
また、第５の課題解決手段は、前記系統連系装置であって、前記しきい値は、前記商用電力系統の電圧に基づくものであることを特徴としている。
また、第６の課題解決手段は、前記系統連系装置であって、前記制御回路は、前記開閉器異常判定手段が前記系統連系用開閉器に異常があると判定したとき、前記第１および第２の電力変換回路を停止させることを特徴としている。
【００１４】
また、第７の課題解決手段は、前記系統連系装置であって、前記系統連系用開閉器と前記商用電力系統の間に遮断器を備え、前記制御回路は、前記開閉器異常判定手段が前記系統連系用開閉器に異常があると判定したとき、前記遮断器を開放することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の系統連系装置は、運転制御に使用する回路電圧のみを用いて系統連系用開閉器の異常を判定することができるため、系統連系用開閉器の異常を検出するための専用の装置を付加する必要がない。また、フィルタ回路に流れる微小な電流ではなくコンデンサに充電されている電圧に基づいて系統連系用開閉器の異常を判定するため、ノイズに強い検出が可能である。したがって、系統連系装置の大型化およびコストの増加を招くことなく、信頼性の高い系統連系装置を提供することができる。
【００１６】
また、前記系統連系装置が起動する前に系統連系用開閉器の異常を発見することができるため、２次故障を防止することができるとともに、より安全に系統から解列することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の系統連系システムの一例である太陽電池発電システムを示す構成図である。
【図２】本発明の系統連系システムの一例である太陽電池発電システムの第１の実施例を示す図である。
【図３】系統連系用開閉器の異常を判定する実施例を示すブロック図である。
【図４】本発明の系統連系システムの一例である太陽電池発電システムの第２の実施例を示す図である。
【図５】本発明の系統連系システムの一例である太陽電池発電システムの第３の実施例を示す図である。
【図６】従来の系統連系システムの一例であるコンデンサ電流を検出する太陽電池発電システムを示す構成図である。
【図７】従来の系統連系システムの一例であるインバータ電圧を検出する太陽電池発電システムを示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図５に基づいて詳細に説明する。なお、従来の系統連系装置と共通する構成要素には同符号を付し、その説明を省略する。
図１は、本発明における系統連系システムの一例である太陽電池発電システムの概要を示す構成図である。図１において、従来技術を示した図６および図７では明示されていない電圧検出器１１、電圧検出器１２および遮断器２０を明示している。
電圧検出器１１は、太陽電池1と直流電圧変換回路（第１の電力変換回路）４との間に設置され、太陽電池１の発電電圧を検出する電圧検出器である。電圧検出器１２は、直流電圧変換回路４とインバータ回路（第２の電力変換回路）５との間に設置され、直流電圧変換回路４の出力電圧を検出する電圧検出器である。遮断器２０は、系統連系用開閉器７と商用電力系統３との間に設置され、系統連系装置２または商用電力系統３において過電流等の事故が発生したときに、商用電力系統３から強制的に系統連系装置２を切り離すための保護装置である。したがって、系統連系装置２が正常に動作しているとき、遮断器２０は常に閉成している。
【００１９】
図１において、太陽電池１が発電した電圧は、電圧検出器１１で検出されて制御回路８に入力される。制御回路８は、運転指令が入力され、かつ太陽電池１の発電電圧が所定値以上であれば、直流電圧変換回路４を起動する。直流電圧変換回路４は、太陽電池１が発電した第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換して、次段のインバータ回路５に出力する。
直流電圧変換回路４の出力電圧は電圧検出器１２で検出され、制御回路８に入力される。制御回路８は、直流電圧変換回路４の出力電圧が所定値に到達すると、インバータ回路５を起動する。インバータ回路５は、直流電圧変換回路４が出力した直流電圧を交流電圧に変換して、次段のフィルタ回路６に出力する。フィルタ回路６は、インバータ回路５が出力した交流電圧を正弦波状の波形に平滑する。
制御回路８は、インバータ回路５の出力電圧が電圧検出器１０で検出した商用電力系統３の電圧と同じになると、系統連系用開閉器７に閉成信号を送出する。系統連系用開閉器７が閉成すると、制御回路８は、系統連系装置２を商用電力系統３と連系して運転する。
一方、運転指令の入力がないとき、または太陽電池１の発電電圧が所定値よりも低いときは、制御回路８は系統連系装置２の運転を停止し、系統連系用開閉器７に解列信号を送出する。
【００２０】
制御回路８は、系統連系装置２の運転を停止し、かつ系統連系用開閉器７に解列信号を送出しているときに、系統連系用開閉器７の異常判定を行う開閉器異常判定手段８ａを備える。開閉器異常判定手段８ａは、電圧検出器１２が検出した電圧が所定のしきい値以上であるとき、系統連系用開閉器７が異常であると判定する。
開閉器異常判定手段８ａが系統連系用開閉器７を異常であると判定すると、以降、制御回路８は、運転指令が入力されても、直流電圧変換回路４およびインバータ回路５を起動しない。また、制御回路８は、遮断器２０に解列信号を送出して、系統連系装置２を商用電力系統３から解列する。
【００２１】
このように本発明の実施形態に係る系統連系装置によれば、開閉器異常判定手段８ａは電圧検出器１２が検出した電圧値を用いて系統連系用開閉器７の異常を判定しているので、電圧検出器１３のような専用の検出器が不要である。また、系統連系用開閉器７が異常となり、系統連系装置２が商用電力系統３から解列されないときは、直流電圧変換回路４の出力にはインバータ回路５によって商用電力系統３の電圧を整流した電圧が現れ、この電圧に基づいて開閉器異常判定手段８ａが系統連系用開閉器７の異常を判定することができるので、ノイズによる誤判定を防止することができる。
【００２２】
図２は、本発明の系統連系システムの一例である太陽電池発電システムの第１の実施例を示す図である。図２において、図１の直流電圧変換回路４を昇圧チョッパ回路で構成し、かつ昇圧チョッパ回路４の出力段に設置されるコンデンサ４４と並列に抵抗（コンデンサ放電手段）４５を接続している。抵抗４５は、系統連系装置２の保守時においてコンデンサ４４に蓄えられた電荷を放電し、作業者の安全を確保するためのものである。
この太陽電池発電システムにおいて、制御回路８は、演算処理を行って決定したデューティ比でスイッチング素子４２をオン／オフさせてコンデンサ４４の電圧を所定の値に制御する。具体的には、昇圧チョッパ回路４は、１００Ｖ〜３００Ｖ程度の範囲内で変動する太陽電池１の発電電圧を７００Ｖ程度まで昇圧する。制御回路８は、この昇圧された直流電圧を電圧検出器１２で検出し、演算処理を行って決定したＰＷＭ制御量によりインバータ回路５を制御して交流電圧に変換する。
【００２３】
フィルタ回路６はインバータ回路５の出力電圧に含まれるＰＷＭキャリア周波数のリプル成分を除去することにより、正弦波状の４００Ｖ程度（例えば３８０Ｖ〜４１５Ｖ）の交流電圧に変換して出力する。
次に、制御回路８の開閉器異常判定手段８ａが系統連系用開閉器７の異常を判定する動作を説明する。制御回路８は、系統連系装置２の運転を停止する場合、昇圧チョッパ回路４のスイッチング素子４２とインバータ回路５のスイッチング素子５１〜５４のゲートを停止し、系統連系用開閉器７に解列信号を送出して系統連系用開放器７を開放する。系統連系用開閉器７が開放すると、系統連系装置２は商用電力系統３から解列される。その結果、コンデンサ４４の電荷は抵抗４５を通して放電する。コンデンサ４４の電圧は太陽電池１が発電する電圧まで低下し、ダイオード（クランプ手段）４３によって太陽電池１の発電電圧にクランプされる。
【００２４】
しかし、系統連系用開閉器７が溶着している場合には、制御回路８が系統連系用開閉器７に解列信号を送出しているにもかかわらず、系統連系装置２は商用電力系統３から解列されない。この場合、インバータ回路５を構成するスイッチング素子５１〜５４に逆並列接続されたダイオードを通して商用電力系統３からコンデンサ４４に充電電流が流れ、コンデンサ４４は、商用電力系統３の電圧を全波整流した電圧に充電されたままとなる。
したがって、制御回路８の開閉器異常判定手段８ａは、系統連系用開閉器７に解列信号が送出されているにもかかわらず電圧検出器１２で検出した電圧が系統連系用開閉器７の異常を判定するしきい値以上であるとき、系統連系用開閉器７が異常状態であると判定することができる。
【００２５】
系統連系用開閉器７の異常を判定するためのしきい値は、例えば太陽電池１が発電する電圧の最高値以上であって、商用電力系統３の最低電圧を全波整流して得られる電圧以下の値（例えば両電圧の中間値）とする。商用電力系統３が単相系統の場合の全波整流後の平均電圧は
全波整流後の平均電圧＝（系統電圧の実効値）×√２×２／π
であり、３相系統の場合は、
全波整流後の平均電圧＝（系統電圧の実効値）×√２×３／π
である。
【００２６】
本実施例では、しきい値を太陽電池１の最高出力電圧３００Ｖと商用電力系統３の最低電圧３８０Ｖの全波整流後の電圧３４２Ｖとの中間値である３２１Ｖとする。系統連系用開閉器７が溶着している場合、電圧検出器１２は商用電力系統３の交流電圧を全波整流した後の平均電圧（３４２Ｖ〜３７３Ｖ）を検出する。電圧検出器１２は上記しきい値よりも高い電圧を検出しているため、制御回路８の開閉器異常判定手段８ａは系統連系用開閉器７が異常であると判定することができる。
上記実施例では、太陽電池１の発電電圧および商用電力系統３の電圧について仕様上定められた値に基づいてしきい値を設定しているが、太陽電池１の発電電圧を検出する電圧検出器１１と商用電力系統３の系統電圧を検出する電圧検出器１０とが検出したそれぞれの電圧値に基づいてしきい値を設定することもできる。また、しきい値の下限を太陽電池１が発電する電圧の仕様値とし、上限を商用電力系統３の系統電圧を電圧検出器１０が検出した電圧値として、これらに基づいてしきい値を定めることもできる。また、しきい値の下限を太陽電池１の発電電圧を検出する電圧検出器１１が検出した電圧値とし、上限を商用電力系統３の系統電圧を検出する電圧検出器１０とが検出した電圧値として、これらに基づいてしきい値を定めることができる。
【００２７】
図３は、商用電力系統３の系統電圧と太陽電池１の発電電圧に基づいてしきい値を設定し、系統連系用開閉器７の異常を判定する開閉器異常判定手段８ａの一例を示すブロック図である。
この開閉器異常判定手段８ａは、電圧検出器１０が検出した商用電力系統３の交流電圧に対して絶対値演算をした後その平均値を演算してその結果を出力する平均値演算回路８１、平均値演算回路８１が出力した電圧値に対して所定の乗算係数Ｋ１を乗算してその結果を出力する乗算器８２、電圧検出器１１が検出した太陽電池１の発電電圧値に対して所定の乗算係数Ｋ２を乗算してその結果を出力する乗算器８３、乗算器８２の出力と乗算器８３の出力を加算してその結果を系統連系用開閉器７の異常を判定するためのしきい値として出力する加算器８４、電圧検出器１２が検出した昇圧チョッパ回路４の出力電圧と加算器８４が出力したしきい値との高低を判定し、昇圧チョッパ回路４の出力電圧が前記しきい値以上であるとき、系統連系用開閉器７の異常を示す信号を出力するコンパレータ８５を備える。
【００２８】
ここで、乗算器８２の乗算係数Ｋ１および乗算器８３の乗算係数Ｋ２を適切に選択すれば、電圧検出器１０と電圧検出器１１がそれぞれ検出する電圧値の範囲内で、系統連系用開閉器７の異常を判定するためのしきい値を設定することができる。例えば乗算器８２および乗算器８３の乗算係数をそれぞれＫ１＝０．５、Ｋ２＝０．５とすれば、電圧検出器１０が検出した交流電圧の平均値と電圧検出器１１が検出した電圧値との中間値をしきい値とすることができる。電圧検出器１２が検出した電圧値がこのしきい値以上であれば、コンパレータ８５の出力が「Ｈ」となって、系統連系用開閉器７の異常を判定することができる。  
【００２９】
図４は、本発明の系統連系システムの一例である太陽電池発電システムの第２の実施例を示す図である。本実施例では、図１の直流電圧変換回路４を絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータ回路で構成している。
本実施例の絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路４は、変圧器４６と、ＩＧＢＴのようなスイッチング素子４２ａと、ダイオード４３ａと、コンデンサ４４と、抵抗４５とで構成される。具体的には、変圧器４６の一次巻線の一端が太陽電池１の正極側に接続され、他端がスイッチング素子４２ａのコレクタ端子に接続されている。スイッチング素子４２ａのエミッタ端子は太陽電池１の負極側に接続されている。また、変圧器４６の二次巻線の一端がダイオード４３ａのアノード側に接続され、ダイオード４３ａのカソード側が次段のインバータ回路５の正側入力端子に接続され、変圧器４６の二次巻線の他端がインバータ回路５の負側入力端子に接続されている。さらに、ダイオード４３ａのカソード側とインバータ回路５の負側入力端子に接続された変圧器４６の二次巻線との間にコンデンサ４４とが接続され、コンデンサ４４と並列に抵抗４５が接続されている。
【００３０】
制御回路８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路４の出力電圧が所定値となるように制御する。具体的には、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路４の出力電圧は電圧検出器１２によって検出され、その検出信号が制御回路８に入力される。制御回路８は、出力電圧が所定値となるよう演算処理を行って決定したデューティ比でスイッチング素子４２ａをオン／オフさせ、変圧器４６の一次巻線に矩形波電圧が印加されるように制御する。変圧器４６の二次巻線には、一次巻線に印加された矩形波電圧に応じた電圧が発生する。変圧器４６の二次巻線に発生した矩形波電圧はダイオード４３ａを介してコンデンサ４４を充電し、コンデンサ４４の電圧が一定に制御される。
【００３１】
本実施例では、系統連系装置２の運転を停止した場合、コンデンサ４４の電荷は抵抗４５を通して放電し、コンデンサ４４の電圧は０Ｖまで低下する。したがって、系統連系用開閉器７の異常を判定するしきい値を０Ｖと商用電力系統３の最低電圧を全波整流して得られる電圧値との間で設定する。これにより、第１の実施例の場合と同様に、制御回路８の開閉器異常判定手段８ａは系統連系用開閉器７の異常を確実に判定することができる。
なお、本実施例では、直流電圧変換回路４を一石式の絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路としたが、ハーフブリッジまたはフルブリッジ構成の絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路としても同様の効果を得ることができる。
【００３２】
図５は、本発明の系統連系システムの一例である太陽電池発電システムの第３の実施例を示す図である。本実施例は、図１の直流電圧変換回路４を降圧型チョッパ回路で構成している。
本実施例の降圧型チョッパ回路４は、リアクトル４１ｂと、スイッチング素子４２ｂと、ダイオード４３ｂと、コンデンサ４４と、抵抗４５とで構成される。具体的には、太陽電池１の正極側にＩＧＢＴのようなスイッチング素子４２ｂのコレクタ端子が接続され、スイッチング素子４２ｂのエミッタ端子にリアクトル４１ｂとコンデンサ４４の直列回路が接続される。コンデンサ４４の他端は太陽電池１の負極側に接続される。さらに、スイッチング素子４２ｂとリアクトル４１ｂの接続点と太陽電池１の負極側との間にダイオード４３ｂが接続され、コンデンサ４４の両端に抵抗４５が接続される。そして、コンデンサ４４の両端が次段のインバータ回路５の入力端子に接続される。
降圧チョッパ回路４の出力電圧は電圧検出器１２によって検出され、その検出信号が制御回路８に入力される。制御回路８は演算処理を行って決定したデューティ比でスイッチング素子４２ｂをオン／オフさせ、コンデンサ４４の電圧を所定の値に制御する。
【００３３】
本実施例で系統連系装置２の運転を停止した場合、コンデンサ４４の電荷は抵抗４５を通して放電し、コンデンサ４４の電圧は０Ｖまで低下する。したがって、系統連系用開閉器７の異常を判定するしきい値を０Ｖと商用電力系統３の最低電圧を全波整流して得られる電圧値との間で設定する。これにより、実施例１の場合と同様に、制御回路８の開閉器異常判定手段８ａは系統連系用開閉器７の異常を確実に判定することができる。
第２の実施例および第３の実施例において、系統連系用開閉器７の異常を判定するためのしきい値は、商用電力系統３の仕様上の最低電圧または電圧検出器１０が検出する電圧に基づいて定めることができる。
なお、上記実施例１乃至３において、コンデンサ４４の電圧に全波整流に伴う脈動成分が含まれる場合には、この脈動成分を含めた電圧を考慮してしきい値の上限を定めるのが適切である。
また、上記実施例１乃至３では太陽電池発電システムを例にとり本発明の実施形態を説明しているが、本発明は太陽電池発電システムの系統連系装置に限定されるものではなく、燃料電池発電システムその他の系統連系システムに適用することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１    太陽電池
２    系統連系装置
３    商用電力系統
４    直流電圧変換回路
５    インバータ回路
６    フィルタ回路
７    系統連系用開閉器
８    制御回路
８ａ  開閉器異常判定手段
１０    電圧検出器
１１    電圧検出器
１２    電圧検出器
２０    遮断器
４４    コンデンサ
４５    抵抗
【図１】
0005605548.tif 000002
【図２】
0005605548.tif 000003
【図３】
0005605548.tif 000004
【図４】
0005605548.tif 000005
【図５】
0005605548.tif 000006
【図６】
0005605548.tif 000007
【図７】
0005605548.tif 000008