(57)【要約】  【課題】  簡単な構成で誤結線を防止できるパワーコンディショナを提供することを目的とする。  【解決手段】  パワーコンディショナの端子台８に、ＤＣ入力用の直流２線用端子Ｐ，Ｎ、自立発電出力用の交流２線用端子Ｌ１，Ｌ２及び系統への出力用の交流３線用端子Ｕ，Ｏ，Ｗをこの順に一列に配置し、交流２線用端子Ｌ１，Ｌ２を出荷時にカバー９で覆っておく。【選択図】図１
2014147203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右一列に配置された少なくとも６つの接続端子を有し、該接続端子のうち隣接する２つが直流２線用端子であり、該直流２線用端子を除く前記接続端子のうち隣接する３つが交流３線用端子であるパワーコンディショナにおいて、前記直流２線用端子と前記交流３線用端子との間に、取り外し可能なカバーで覆われた少なくとも一つの接続端子が配置されており、該カバーで覆われた接続端子の左側の接続端子の数と右側の接続端子の数とが異なることを特徴とするパワーコンディショナ。
【請求項２】
請求項１に記載のパワーコンディショナにおいて、前記直流２線用端子は発電部が出力する直流の発電電力を入力するための入力端子であり、前記交流３線用端子は、電力系統に連系する交流電力に変換された発電電力を電力系統へ出力するための出力端子であることを特徴とするパワーコンディショナ。
【請求項３】
請求項２に記載のパワーコンディショナにおいて、前記直流２線用端子の接続端子間には、正極端子側にカソードが接続され且つ負極端子側にアノードが接続されるダイオードを設けたことを特徴とするパワーコンディショナ。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のパワーコンディショナにおいて、直流２線用端子に逆電流が流れると所定の報知を行う報知手段を備えていることを特徴とするパワーコンディショナ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のパワーコンディショナにおいて、前記カバーで覆われた接続端子の数は２つであって、該２つの接続端子は自立発電出力用の交流２線用端子であることを特徴とするパワーコンディショナ。
【請求項６】
請求項５に記載のパワーコンディショナにおいて、前記接続端子として接地線用端子をさらに有し、前記直流２線用端子、前記交流２線用端子、前記交流３線用端子及び前記接地線用端子の順に配設されていることを特徴とするパワーコンディショナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電システムなどに用いられるパワーコンディショナに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種従来のパワーコンディショナには、各種入出力配線の接続用の複数の接続端子が列状に配設された端子台が備えられている。この端子台の各接続端子は、発電電力入力用の直流２線用端子、変換後の電力を電力系統へ出力するための交流３線用端子、自立発電コンセントに接続される交流２線用端子、及び、接地用端子などの接続端子として用いられている。
【０００３】
かかる端子台の接続端子への結線を施工時に間違ってしまうと、パワーコンディショナ起動時の異常動作や、内部の回路部品の破損等の原因となるため、事前に結線箇所を間違えないような端子台の構成にする必要があった。
【０００４】
このような端子台への結線ミスを回避するための技術として、例えば下記特許文献１に開示された技術がある。この従来技術では、入力端子を覆うカバー体と出力端子を覆うカバー体とを別に設け、入力側の結線を行うときには入力端子、出力側の結線を行うときには出力端子しかそれぞれ接続できないようにし、入力端子及び出力端子のいずれか一方ずつ接続させることによって作業者が誤結線しにくくしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平７−１１７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記従来の端子台の構造では、入力側及び出力側のすべてをカバー体で覆い、結線作業をするときには一々カバー体を開く操作をする必要があり煩雑である。
【０００７】
一方、パワーコンディショナの入力は発電部からの直流２線用端子であり、出力は交流３線用端子であって、これら入力用端子と出力用端子の数が違うことから、結線作業時に入力用端子と出力用端子が目視で区分されていれば、誤結線をすることは殆どなくなると考えられる。
【０００８】
そこで、本発明は、簡単な構成で誤結線を防止できるパワーコンディショナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、次の技術的手段を講じた。
【００１０】
すなわち、本発明のパワーコンディショナは、左右一列に配置された少なくとも６つの接続端子を有し、該接続端子のうち隣接する２つが直流２線用端子であり、該直流２線用端子を除く前記接続端子のうち隣接する３つが交流３線用端子であるパワーコンディショナにおいて、前記直流２線用端子と前記交流３線用端子との間に、取り外し可能なカバーで覆われた少なくとも一つの接続端子が配置されており、該カバーで覆われた接続端子の左側の接続端子の数と右側の接続端子の数とが異なることを特徴とするものである（請求項１）。
【００１１】
かかる本発明のパワーコンディショナによれば、直流２線用端子と交流３線用端子とを離して配置し、これらの間の接続端子をカバーで覆っておくことによって、複数の接続端子を左右２つのグループに区分し、さらに、これらグループの接続端子の数が異なることにより、施工作業者に注意力を高めさせることができ、直流２線用端子と交流３線用端子とを誤結線してしまうことを防止できる。また、直流２線用端子と交流３線用端子への結線作業を行った後にカバーを取り外すことによって、カバーに覆われていた接続端子への結線作業を行うことができる。なお、カバーは、プラスチック製や金属製等の硬質カバー体であってもよいが、粘着テープなどの簡易なものであってもよい。
【００１２】
上記本発明のパワーコンディショナにおいて、前記直流２線用端子は発電部が出力する直流の発電電力を入力するための入力端子であり、前記交流３線用端子は、電力系統に連系する交流電力に変換された発電電力を電力系統へ出力するための出力端子であってよい（請求項２）。これによれば、直流２線用入力端子が電力系統に接続されてしまうことを防止でき、入力側に交流電力が供給されることに起因してドライバＩＣ（半導体スイッチング素子）などの回路構成部品が破損してしまうことを防止できる。
【００１３】
また、前記直流２線用端子の接続端子間には、正極端子側にカソードが接続され且つ負極端子側にアノードが接続されるダイオードを設けることができる（請求項３）。これによれば、直流２線用端子の正極と負極を逆に配線してしまった場合に、上記ダイオードによって短絡させ、直流２線用端子間の電圧をダイオードの順方向電圧に固定することで、その他の素子に過大な逆方向電圧が印加されることを阻止して破損が防止される。
【００１４】
さらに、直流２線用端子に逆電流が流れると所定の報知を行う報知手段を備えることができる（請求項４）。これによれば、直流２線用端子の正極と負極を逆に配線してしまったり、直流２線用端子に交流配線を接続してしまった場合などに、結線作業後の動作確認の際に逆電流の発生により報知を行うことによって作業者に誤配線であることを気付かせることができる。なお、逆電流の発生検知は、上記ダイオードよりも入力側に配置した入力電流センサによって行うことができ、正常動作時の電流検知をも行わせるために正負双方向の電流値を検出できる電流センサを用いるのが好ましい。
【００１５】
また、前記カバーで覆われた接続端子の数は２つであって、該２つの接続端子は自立発電出力用の交流２線用端子であってよい（請求項５）。これによれば、補助的な機能である自立発電出力用の交流２線用端子のみをカバーで覆うことにより、主たる機能用の配線接続はカバーの操作なしで簡易かつ迅速に行うことができる。
【００１６】
また、接続端子として接地線用端子をさらに有することができる。さらに、前記直流２線用端子、前記交流２線用端子、前記交流３線用端子及び前記接地線用端子の順に配設することが好ましい（請求項６）。これによれば、カバーの左右に２つの接続端子と４つの接続端子が露呈することとなるため、交流３線を２つの接続端子の方に誤結線してしまうことは殆どなく、直流２線を先に交流３線用端子に誤結線してしまっても交流３線を接続しようとする際に連続する空きの３つの接続端子がないことから誤結線を気付かせることができる。また、接地線用端子と交流３線用端子の４つの接続端子間で誤結線が生じても正常動作はしないものの回路構成上大きな支障はなく、正常動作しないことで作業者が接続を見直すことで正しく接続すればよい。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本願の請求項１に係るパワーコンディショナによれば、直流２線用端子と交流３線用端子とを離して配置し、これらの間の接続端子をカバーで覆っておくことによって、複数の接続端子を左右２つのグループに区分し、さらに、これらグループの接続端子の数が異なることにより、施工作業者に注意力を高めさせることができ、直流２線用端子と交流３線用端子とを誤結線してしまうことを防止できる。また、直流２線用端子と交流３線用端子への結線作業を行った後にカバーを取り外すことによって、カバーに覆われていた接続端子への結線作業を行うことができる。
【００１８】
また、本願の請求項２に係るパワーコンディショナによれば、直流２線用入力端子が電力系統に接続されてしまうことを防止でき、入力側に交流電力が供給されることに起因してドライバＩＣ（半導体スイッチング素子）などの回路構成部品が破損してしまうことを防止できる。
【００１９】
また、本願の請求項３に係るパワーコンディショナによれば、直流２線用端子の正極と負極を逆に配線してしまった場合に、上記ダイオードによって短絡させ、直流２線用端子間の電圧をダイオードの順方向電圧に固定することで、その他の素子に過大な逆方向電圧が印加されることを阻止して破損が防止される。
【００２０】
また、本願の請求項４に係るパワーコンディショナによれば、直流２線用端子の正極と負極を逆に配線してしまったり、直流２線用端子に交流配線を接続してしまった場合などに、結線作業後の動作確認の際に逆電流の発生により報知を行うことによって作業者に誤配線であることを気付かせることができる。
【００２１】
また、本願の請求項５に係るパワーコンディショナによれば、補助的な機能である自立発電出力用の交流２線用端子のみをカバーで覆うことにより、主たる機能用の配線接続はカバーの操作なしで簡易かつ迅速に行うことができる。
【００２２】
また、本願の請求項６に係るパワーコンディショナによれば、カバーの左右に２つの接続端子と４つの接続端子が露呈することとなるため、交流３線を２つの接続端子の方に誤結線してしまうことは殆どなく、直流２線を先に交流３線用端子に誤結線してしまっても交流３線を接続しようとする際に連続する空きの３つの接続端子がないことから誤結線を気付かせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るパワーコンディショナの概略回路構成図である。
【図２】同パワーコンディショナの端子台の正面図である。
【図３】同端子台にカバーを設けた状態の正面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るパワーコンディショナの概略回路構成図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るパワーコンディショナの概略回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１は本発明の第１の実施形態に係るパワーコンディショナを示し、該パワーコンディショナは、太陽光発電システムや燃料電池発電システムなどに用いられ、発電部としてのＤＣ電源から供給される直流電力を単相三線式商用系統電力に系統連系する交流電力に変換して商用電力系統に出力するものである。
【００２６】
本実施形態のパワーコンディショナは、ＤＣリンクコンデンサにより構成されるＤＣリンク部１と、ＤＣ電源から供給される直流電力を所定電圧（例えば３５０Ｖ）に昇圧してＤＣリンク部１に出力する昇圧チョッパ回路からなるＤＣ／ＤＣコンバータ２と、ＤＣリンク部１から供給される直流電力を系統電力に連系する交流電力に変換して系統側に出力するための電圧形ブリッジインバータ３（ＤＣ／ＡＣインバータ）とを備えている。
【００２７】
コンバータ２を構成する昇圧チョッパ回路は、昇圧リアクトル２１と、該昇圧リアクトル２１への昇圧動作時の電流の逆流を防止する昇圧用整流器２２と、昇圧リアクトル２１の蓄積エネルギーを制御するＩＧＢＴなどのドライバ２３とを備えており、整流器２２のカソード側がＤＣリンクコンデンサ１の正極側に接続されている。
【００２８】
インバータ３は、フルブリッジ形の電圧形ブリッジインバータであり、４つのＩＧＢＴなどのドライバ３１をＨブリッジ形に接続するとともに各スイッチング素子３１に帰還ダイオード３２を並列接続することにより構成されており、出力側に連系リアクトル３３が設けられている。このインバータ３は、いわゆる電流モード制御（電圧形インバータの電流制御）を行うことによって出力電流を制御するものであり、系統への電力出力時はＤＣリンク部１からの直流電力をＰＷＭ制御若しくはＰＡＭ制御によって交流電力に変換して系統へ出力される。
【００２９】
上記コンバータ２及びインバータ３の各ドライバ２３，３１やダイオード２２，３２などの半導体素子は、ＩＧＢＴパワーモジュールなどのＩＣチップに組み込まれている。
【００３０】
コンバータ２の入力側には、コンバータ２やインバータ３で生じる高調波ノイズを低減するノイズフィルタ４が設けられている。
【００３１】
インバータ３の出力側には、解列用保護リレー５と、出力フィルタ回路６とが設けられ、該出力フィルタ回路６の出力側に単相３線式の商用電力系統が接続される。また、解列用保護リレー５と並列に自立発電用リレー７が設けられ、該リレー７の出力側に自立発電コンセントが接続される。
【００３２】
なお、パワーコンディショナには、上記コンバータ２、インバータ３、解列用保護リレー５及び自立発電用リレー７を制御する制御部（図示省略）が内蔵されており、該制御部はＤＣリンク部１から供給される電力によって作動するようになっている。
【００３３】
また、パワーコンディショナは、図２に示すような端子台８を備えており、この端子台８の下段には左右一列状に電力入出力用の８つの接続端子が設けられ、端子台８の上段には左右一列状に基板との接続用の８つの接続端子が設けられている。この上段の８つの接続端子は、それぞれ下段の８つの端子に接続されるとともに、コンバータ２やインバータ３を搭載する基板へも予めパワーコンディショナの製品出荷時に接続されている。
【００３４】
電力入出力用の８つの接続端子は、左端から順に、発電部となるＤＣ電源接続用の直流２線用入力端子（Ｐ，Ｎ）、自立コンセントへの接続用の交流２線用出力端子（Ｌ１，Ｌ２）、単相三線式の商用電力系統への接続用の交流３線用出力端子（Ｕ，Ｏ，Ｗ）、及び、アース接続用の接地用端子（Ｅ）とされている。直流２線用入力端子（Ｐ，Ｎ）は上記入力フィルタ回路４の入力側に接続され、交流２線用出力端子（Ｌ１，Ｌ２）は自立発電用リレー７の出力側に接続され、交流３線用出力端子（Ｕ，Ｏ，Ｗ）は出力フィルタ回路６の出力側に接続されている。直流２線用入力端子（Ｐ，Ｎ）の正極側端子（Ｐ）と負極側端子（Ｎ）の順序は特に限定されないが、図示例では正極側端子（Ｐ）を最左端に配置している。交流３線用出力端子（Ｕ，Ｏ，Ｗ）のＵ相接続端子（Ｕ）、Ｗ相接続端子（Ｗ）及び中性線接続端子（Ｏ）の順序も特に限定されないが、図示例では中性線接続端子（Ｏ）を中間に配置し、Ｗ相接続端子（Ｗ）をＵ相接続端子（Ｕ）よりも右端側に配置している。
【００３５】
この端子台８の交流２線用出力端子（Ｌ１，Ｌ２）には、図３に示すように、パワーコンディショナの製品出荷時においてこれら出力端子（Ｌ１，Ｌ２）を覆う粘着テープなどからなるカバー９が貼り付けられており、このカバー９が貼り付けられた状態ではこれら出力端子（Ｌ１，Ｌ２）への結線ができないようになっている。このカバー９は、自立コンセントへの配線接続時までは取り外さないようにする。なお、自立コンセントを設けない場合には、カバー９を取付けたままにしておくことができる。
【００３６】
また、直流２線用入力端子（Ｐ，Ｎ）へのＤＣ電源の接続が正極側と負極側を間違って誤配線した場合に逆方向起電力をＤＣ電源の負極側へ短絡させてコンバータ２を構成する回路部品を保護するために、直流２線用入力端子（Ｐ，Ｎ）間に短絡ダイオード１０が設けられており、該ダイオード１０のカソードが正極端子（Ｐ）側に接続され、アノードが負極端子（Ｎ）側に接続されている。
【００３７】
本実施形態のパワーコンディショナによれば、出荷時には自立コンセント接続用の交流２線用出力端子（Ｌ１，Ｌ２）をカバー９で隠すことによって、接続端子が２つのグループと４つのグループの並びになる。したがって、系統への配線となる交流３線の結線作業を行う場合、交流３線を直流２線用入力端子（Ｐ，Ｎ）に接続しようとすると自立用の端子（Ｌ１，Ｌ２）を跨ぐ必要が生じるため施工者がすぐに結線間違いと気付くことができる。なお、交流３線用出力端子（Ｕ，Ｏ，Ｗ）と接地用端子（Ｅ）の４つの接続端子間で誤結線してしまう可能性はあるが、これらの間で誤結線をしても交流電圧エラーで動作しないため支障はなく、かかるエラーの発生によって誤結線だとすぐに気付くことができる。
【００３８】
また、直流２線用入力端子（Ｐ，Ｎ）にＤＣ電源が正負逆に接続された場合には、短絡ダイオード１０のカソード側が電源の負極側、アノード側が電源の正極側となるため、短絡ダイオード１０を通る経路で電流が流れ、直流２線用入力端子（Ｐ，Ｎ）間の電圧はダイオード１０の順方向電圧にクランプされることで、入力フィルタ回路４やコンバータ２を構成する回路部品にも順方向電圧分の電圧しか印加されないため、これら回路部品が破損することを防止できる。なお、短絡ダイオード１０の定格は接続されるＤＣ電源を構成する太陽光パネルなどの出力に依存し、逆方向耐圧は開放電圧以上、順方向電流は短絡電流以上のものを採用するとともに、上記短絡電流が流れ続けても破損しないように発熱が定格温度以下となるようにする。例えば、太陽光パネルの開放電圧が３８０Ｖ、短絡電流が２０Ａであれば、短絡ダイオード１０は逆耐圧４００Ｖ、順方向電流３０Ａのものを採用し、また、順方向電圧が２．０Ｖ程度のものであれば１．５℃／Ｗ程度の放熱板へ取付けるなどの対処を行う。
【００３９】
図４は、本発明の第２実施形態に係るパワーコンディショナの回路構成を示し、上記第１実施形態と異なるところは短絡ダイオード１０の接続箇所である。このように、短絡ダイオード１０は、コンバータ２よりも入力側に配置されていればよいが、短絡ダイオード１０よりも入力側に回路部品があればその部品も含む経路で逆電流が流れてしまい、図４に示す例では入力フィルタ回路４を構成するコイル４１にも電流が流れるため、該コイル４１は太陽光パネルの短絡電流に耐えるものを採用する必要がある。したがって、図１に示すように、短絡ダイオード１０は他の回路部品よりも直流２線用入力端子（Ｐ，Ｎ）に近い位置に配置することが好ましく、これにより他部品へ影響を与えない経路で逆方向電流が流れるようにすることができる。
【００４０】
図５は本発明の第３実施形態に係るパワーコンディショナの回路構成を示し、本実施形態では、パワーコンディショナの制御部１１は、通常の発電時にはＤＣリンク部１から供給される電力によって動作する一方、ＤＣ入力電圧が無い場合には系統から電力を供給可能に構成されている。具体的には、パワーコンディショナ２は、制御部１１の電力入力端子にＤＣリンク部１から直流電力を供給するための電力引込配線１２を備え、該配線１２には逆流防止用ダイオード１３が設けられており、発電中はＤＣリンク部１からの電力を電源として制御部１１を動作させるようになっている。また、系統電力をダイオードブリッジなどの整流手段１４を介して直流電力に整流した上で制御部１１の電力入力端子に供給するための補助電源回路が設けられており、該補助電源回路は、上記整流手段１４と、系統電力の供給をオンオフするためのリレー１５とを備えている。このリレー１５も制御部１１によって制御され、例えば、ＤＣリンク部１の電圧が制御部１１の動作継続に必要な電圧未満であればリレー１５を閉制御して、系統電力の供給を受けて制御部１１の動作を行えるようになっており、発電出力電圧が十分高くなればリレー１５を開制御して発電電力によって制御部１１を動作させるようになっている。なお、上記ダイオード１３は、系統電力の供給を受けているときに系統電力が引込配線１２を介してＤＣリンク部１に供給されないようにするためのものである。
【００４１】
また、短絡ダイオード１０よりもＤＣ電源側には、入力電流を±双方向で検出可能な入力電流センサ１６が設けられており、該入力電流センサ１６により、通常動作時の制御用の入力電流値を検出するとともに、ＤＣ電源を正負逆接続した場合の逆電流を検出できるようにしている。
【００４２】
さらに、制御部１１は、入力電流センサ１６を監視して該センサ１６が逆電流を検出すると、該制御部１１に内蔵されたブザー装置や、パワーコンディショナに通信接続された表示装置１７などを介して、直流２線用入力端子（Ｐ，Ｎ）への接続が正負逆であることを報知するよう構成されており、而して該制御部１１によって報知手段が構成されている。
【００４３】
本実施形態によれば、まず交流３線用入力端子（Ｕ，Ｏ，Ｗ）を系統に配線接続すると、系統から制御部１１に電力が供給されて制御部１１が起動し、初期設定並びに上記したＤＣ入力の誤接続の監視が開始される。この状態で直流２線用入力端子（Ｐ，Ｎ）にＤＣ電源を正負逆に誤結線すると、逆電流を検出して制御部１１が所定の報知を行うので、施工者はすぐに誤結線であると気付くことができる。
【００４４】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜設計変更できる。例えば、カバーで覆われた接続端子の用途は自立発電出力用に限定されるものではなく、種々の用途の入出力端子であってよく、また、空き端子であってもよい。また、カバーで覆われた接続端子の数は１つであってもよく、３つ以上であってもよい。また、上記実施形態では複数の接続端子を一つの端子台に列状に設けたが、必ずしも端子台を設ける必要はない。
【符号の説明】
【００４５】
９  カバー
１０  短絡ダイオード
１１  制御部（報知手段）
Ｌ１，Ｌ２  カバーで覆われた自立発電出力用の交流２線用端子
Ｐ，Ｎ      カバーで覆われた接続端子の左側の直流２線用端子
Ｕ，Ｏ，Ｗ  カバーで覆われた接続端子の右側の交流３線用端子
【図１】
2014147203.tif 000003
【図２】
2014147203.tif 000004
【図３】
2014147203.tif 000005
【図４】
2014147203.tif 000006
【図５】
2014147203.tif 000007