(57)【要約】  【課題】  通常動作時に用いられる回路構成を利用して解列用保護リレーの故障判定を行う。  【解決手段】  コンバータ４とインバータ５とをＤＣリンク部３を介して接続し、インバータ５の出力側に解列用保護リレー６を設け、これらの動作制御を制御部７によって行うコンバータにおいて、制御部７に、所定条件を満たすときの保護リレー６への制御指令内容とＤＣリンク電圧検出センサ８の検出値との関係に基づいて解列動作の異常判定を行う機能を備えた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣリンク部と、発電部から供給される電力を昇圧して前記ＤＣリンク部に出力するコンバータと、前記ＤＣリンク部から供給される電力を系統電力に連系する交流電力に変換して出力するインバータと、前記ＤＣリンク部の電圧を検出するＤＣリンク電圧検出手段と、前記インバータの出力側に設けられた第１の解列用保護リレーと、前記コンバータ、前記インバータ及び前記保護リレーを制御するための制御部とを備え、前記インバータは、前記保護リレーの接点を閉じると前記ＤＣリンク部に系統電力を供給可能な回路構成であり、前記制御部は、所定条件を満たすときの前記保護リレーへの制御指令内容と前記ＤＣリンク電圧検出手段の検出値との関係に基づいて解列動作の異常判定を行う機能を有す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、前記所定条件として、前記コンバータの制御を停止していることを含む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１又は２に記載のパワーコンディショナにおいて、前記制御部は、前記保護リレーを開制御した状態で前記ＤＣリンク電圧検出手段の検出値が所定電圧より高いと解列動作に異常があると判定する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１又は２に記載のパワーコンディショナにおいて、前記第１の解列用保護リレーに直列に接続された第２の解列用保護リレーをさらに備え、第１及び第２の保護リレーは独立して開閉制御可能であり、前記制御部は、第１の保護リレーを開制御し且つ第２の保護リレーを閉制御した状態で前記ＤＣリンク電圧検出手段の検出値が所定電圧より高いとき、及び／又は、第２の保護リレーを開制御し且つ第１の保護リレーを閉制御した状態で前記ＤＣリンク電圧検出手段の検出値が所定電圧より高いときに、解列動作に異常があると判定す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２に記載のパワーコンディショナにおいて、前記第１の解列用保護リレーに直列に接続された第２の解列用保護リレーをさらに備え、第１及び第２の保護リレーは独立して開閉制御可能であり、前記制御部は系統に並列している状態から解列させるに際し第１及び第２の保護リレーを開制御する前に前記コンバータの制御を停止するように構成され、さらに、前記制御部は、系統から解列するために第１及び第２の保護リレーのうちの一方を先に開制御した後に時間差を設けて他方を開制御するとともに、前記一方の保護リレーを開制御してから他方の保護リレーを開制御するまでの間に前記ＤＣリンク電圧検出手段の検出値が所定電圧より低くならなければ解列動作に異常があると判定す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、前記制御部は、解列動作毎に第１及び第２の保護リレーの開制御の順序を入れ替えるように構成されていることを特徴とするパワーコンディショナ。
【請求項７】
請求項１〜６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、前記インバータは電圧形ブリッジインバータであり、前記保護リレーの接点を閉じると電圧形ブリッジインバータを構成する帰還ダイオードを介して前記ＤＣリンク部に系統電力が供給されるように構成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は、系統連系インバータとも称され、例えば下記の特許文献１に開示されている。この従来のパワーコンディショナは、太陽光発電パネルから供給される直流の発電電力を昇圧し安定化するための非絶縁形ＤＣ／ＤＣコンバータ（昇圧回路４）と、該コンバータが出力する直流電力を系統電力に連系する交流電力に変換し出力するＤＣ／ＡＣインバータ（正弦波生成回路５）とを備えている。このコンバータとインバータとは、通常、特許文献２などに示されるように、ＤＣリンクコンデンサ（ＤＣリンク部）を介して接続されている。このＤＣリンクコンデンサは、リップルフィルタ機能を提供してインバータの入力電圧を安定化することによって出力波形を安定化するものであって、ＤＣリンクコンデンサの両端電圧が目標電圧となるように制御部によってコンバータの動作が制御される。
【０００３】
太陽光発電電力は商用電力系統への逆潮流による売電が認められる一方、他の需要家への悪影響や電気事業者や他の需要家の設備の保全への支障を考慮し、インバータの出力側に解列用保護リレー（解列開閉器）を設けることが義務付けられており、さらに、該保護リレーの正常動作を担保することが求められている。
【０００４】
特許文献１記載の技術では、インバータと保護リレーとの間に解列動作確認用の電圧検出器９を追加し、インバータ回路部を停止させるとともに保護リレーをオフにした状態での電圧検出器９の検出値に基づいて保護リレーが正常か否かを判断するように構成されている。
【０００５】
また、特許文献２記載の技術では、インバータ回路を停止状態に制御し、系統連系用リレーを開放状態に制御している時、系統連系用リレーを構成する第１の接点部と第２の接点部について、第１の接点部のＸ側と第２の接点部のＺ側の電位差と、第１の接点部のＹ側と第２の接点部のＸ側の電位差をそれぞれフォトカプラによって検出することで、インバータ回路と商用電力系統が連系する前に、各接点部が溶着しているか否かを検出するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３９７９２７８号公報
【特許文献２】特開２０１１−１３５７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１及び２のいずれも、通常動作時には不要な電圧検出器乃至フォトカプラを要し、部品点数が増えることによりコスト増を招くとともに、これら追加部品の保全管理も必要となる。
【０００８】
一方、パワーコンディショナのインバータとしては電圧形ブリッジインバータが一般的に採用されており、この電圧形ブリッジインバータは、４つのスイッチング素子をＨ型に接続してなるＨブリッジ回路によって主構成され、各スイッチング素子に帰還ダイオードを並列に接続し、かかる電圧形ブリッジインバータを電流モード制御することによって系統電力に連系する交流波形を出力するようになっている。また、コンバータとしては昇圧チョッパ回路が一般的に採用されている。このような回路構成であるため、コンバータ及びインバータの制御停止時に解列用保護リレーを閉制御（並列制御）させると、帰還ダイオードを介して系統電力がＤＣリンクコンデンサに供給され、ＤＣリンクコンデンサの両端電圧が交流の系統電圧の最大値付近にまで上昇する。一方、解列用保護リレーを開制御（解列制御）すると、コンバータの入力側の電圧が昇圧チョッパ回路を素通りしてそのままＤＣリンクコンデンサに印加され、発電量が低下してコンバータの入力電圧が低くなればＤＣリンクコンデンサの両端電圧も低くなる。
【０００９】
本発明は、上記の知見を応用することによってなされたものであり、通常動作時に用いられる回路構成を利用して解列用保護リレーの故障判定を行えるようにすることで、部品点数の削減、回路構成の簡素化を図り、ひいてはコスト低減を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
すなわち、本発明のパワーコンディショナは、ＤＣリンク部と、発電部から供給される電力を昇圧して前記ＤＣリンク部に出力するコンバータと、前記ＤＣリンク部から供給される電力を系統電力に連系する交流電力に変換して出力するインバータと、前記ＤＣリンク部の電圧を検出するＤＣリンク電圧検出手段と、前記インバータの出力側に設けられた第１の解列用保護リレーと、前記コンバータ、前記インバータ及び前記保護リレーを制御するための制御部とを備え、前記インバータは、前記保護リレーの接点を閉じると前記ＤＣリンク部に系統電力を供給可能な回路構成であり、該制御部は、所定条件を満たすときの前記保護リレーへの制御指令内容と前記ＤＣリンク電圧検出手段の検出値との関係に基づいて解列動作の異常判定を行う機能を有することを特徴とするものである（請求項１）。
【００１２】
かかる本発明のパワーコンディショナによれば、保護リレーが正常であれば、保護リレーを開制御するとＤＣリンク部は系統から電気的に切り離され、ＤＣリンク電圧は発電部の発電量やコンバータの動作状態に依存する電圧となるとともに、保護リレーを閉制御するとＤＣリンク部が系統に電気的に接続され、ＤＣリンク電圧は系統電力の影響を受ける。一方、保護リレーが例えば溶着等によって接点が閉じた状態で固着している場合には、保護リレーを開制御してもＤＣリンク部は系統から電気的に切り離されず、ＤＣリンク電圧が系統電力の影響を受ける。したがって、上記所定条件を適切に設定することによって、保護リレーへの制御指令内容とＤＣリンク電圧検出手段の検出値との関係に基づいて解列動作の異常判定を行うことができ、通常の連系運転時にコンバータの制御パラメータとなるＤＣリンク電圧を検出するためのＤＣリンク電圧検出手段を用いて保護リレーの異常判定を行うことができるので、部品点数の削減や回路構成の簡素化を図ることができる。
【００１３】
なお、上記解列動作異常判定機能は、所定の制御フローの実行によって実現することができ、さらに、この制御フローの初期に上記所定条件の判定を行うように構成できる。所定条件としては、発電部の発電出力が不足してＤＣリンク電圧を通常の連系運転時の目標電圧に維持できない状態を直接的又は間接的に判定する種々の条件のいずれか乃至複数を含むことができる。例えば、日照量が不足する夜間時間帯であることを所定条件として含むことができ、夜間時間帯であることは制御部の内蔵時計が示す現在時刻データ若しくは外部から入力する現在時刻データに基づいて判定することができる。また、発電部からコンバータへの入力電圧が所定電圧未満であることを所定条件として含むことができ、当該入力電圧は、発電部とコンバータとの間に設けた電圧センサによって計測してもよいし、また、コンバータが昇圧チョッパ回路などのように制御停止時に入力電圧がそのまま出力側に印加される回路構成であれば、解列用保護リレーを開制御し且つコンバータの制御停止している状態におけるＤＣリンク電圧検出手段の検出値をコンバータへの入力電圧であるとみなして用いることも可能である。また、所定の制御フローの実行回数を１日に１回とするなど、所定期間毎の実行回数を制限することができる。
【００１４】
好ましくは、制御部は、解列動作の異常を判定したときに異常報知を行う報知手段を備えることができる。これによれば、異常が生じたことをユーザー等に迅速に知らせて、修理を促すことができる。また、制御部は、解列動作の異常を判定したときはコンバータ及びインバータの制御を禁止するように構成することが好ましい。
【００１５】
また、前記所定条件として、前記コンバータの制御を停止していることを含むことができる（請求項２）。さらに、前記インバータの制御をも停止していることを所定条件として含むこともできる。これによれば、コンバータの動作によってＤＣリンク部が所定電圧以上に昇圧されてしまったり、インバータの動作によってＤＣリンク部の電圧が不安定となることを回避して、解列動作の異常判定を確実に行うことができる。なお、解列されている状態でコンバータが動作していてもＤＣリンク部の電圧が所定電圧未満となるのであればコンバータを必ずしも停止させる必要はなく、また、並列されている状態でインバータが動作していてもＤＣリンク部の電圧が所定電圧より高くなるのであればインバータを必ずしも停止させる必要はない。
【００１６】
また、前記制御部は、前記保護リレーを開制御した状態で前記ＤＣリンク電圧検出手段の検出値が所定電圧より高いと解列動作に異常があると判定するものであってよい（請求項３）。これによれば、保護リレーの接点を開くように制御部が保護リレーを制御しているにもかかわらず、保護リレーの接点が閉じたままであるために系統電力がＤＣリンク部に供給されてＤＣリンク電圧が所定電圧より高くなっていることに基づく異常判定を行うことができる。なお、保護リレーの開制御した状態とは、制御部から保護リレーに指令信号を送出していない状態を含み、保護リレーは制御指令が無い場合に自立的に接点を開くように構成することができる。
【００１７】
また、前記第１の解列用保護リレーに直列に接続された第２の解列用保護リレーをさらに備え、第１及び第２の保護リレーは独立して開閉制御可能であり、前記制御部は、第１の保護リレーを開制御し且つ第２の保護リレーを閉制御した状態で前記ＤＣリンク電圧検出手段の検出値が所定電圧より高いとき、及び／又は、第２の保護リレーを開制御し且つ第１の保護リレーを閉制御した状態で前記ＤＣリンク電圧検出手段の検出値が所定電圧より高いときに、解列動作に異常があると判定するものであってよい（請求項４）。これによれば、２段の保護リレーによって解列動作の確実性を一層担保したものにおいて、いずれか一方の保護リレーを開制御し他方の保護リレーを閉制御することによって一方の保護リレーの閉固着に起因する解列動作の異常を判定することができる。なお、第１及び第２の保護リレーの一方のみに異常が生じれば解列動作に異常があると判定してもよく、また、いずれか一の保護リレーに異常が生じても解列動作に異常があるとは判定せずに両方の保護リレーに異常が生じたときに解列動作に異常があると判定してもよい。
【００１８】
また、前記第１の解列用保護リレーに直列に接続された第２の解列用保護リレーをさらに備え、第１及び第２の保護リレーは独立して開閉制御可能であり、前記制御部は系統に並列している状態から解列させるに際し第１及び第２の保護リレーを開制御する前に前記コンバータの制御を停止するように構成され、さらに、前記制御部は、系統から解列するために第１及び第２の保護リレーのうちの一方を先に開制御した後に時間差を設けて他方を開制御するとともに、前記一方の保護リレーを開制御してから他方の保護リレーを開制御するまでの間に前記ＤＣリンク電圧検出手段の検出値が所定電圧より低くならなければ解列動作に異常があると判定するものであってよい（請求項５）。これによれば、夕方など発電量が低下したりその他種々の要因によって系統から解列させる際に、第１及び第２の保護リレーを時間差を設けて順次開制御することで先に開制御を行った保護リレーの異常判定を行うことができる。保護リレーの開閉動作時には「カチッ」という比較的大きな音が発生し、本来解列動作が行われないタイミング（夜間など）に保護リレーの開閉動作を行うとユーザーに対し不安感を生じさせるおそれがあるが、本発明によればユーザーに不安感を生じさせることなく本来の解列動作のタイミングで一方の保護リレーの異常判定を行うことができる。
【００１９】
さらに、前記制御部は、解列動作毎に第１及び第２の保護リレーの開制御の順序を入れ替えるように構成されていることが好ましい（請求項６）。これによれば、解列動作毎に第１及び第２の保護リレーのいずれかを順次検査することができる。
【００２０】
また、前記インバータは電圧形ブリッジインバータであり、前記保護リレーの接点を閉じると電圧形ブリッジインバータを構成する帰還ダイオードを介して前記ＤＣリンク部に系統電力が供給されるように構成されているものとすることができる（請求項７）。これによれば、保護リレーの接点を閉じることでＤＣリンク部が交流の系統電圧の最大値近傍に昇圧され、該系統電圧の最大値近傍の値を上記所定電圧として解列動作の異常判定を行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
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、保護リレーが正常であれば、保護リレーを開制御するとＤＣリンク部は系統から電気的に切り離され、ＤＣリンク電圧は発電部の発電量やコンバータの動作状態に依存する電圧となるとともに、保護リレーを閉制御するとＤＣリンク部が系統に電気的に接続され、ＤＣリンク電圧は系統電力の影響を受ける。一方、保護リレーが例えば溶着等によって接点が閉じた状態で固着してる場合には、保護リレーを開制御してもＤＣリンク部は系統から電気的に切り離されず、ＤＣリンク電圧が系統電力の影響を受ける。したがって、上記所定条件を適切に設定することによって、保護リレーへの制御指令内容とＤＣリンク電圧検出手段の検出値との関係に基づいて解列動作の異常判定を行うことができ、通常の連系運転時にコンバータの制御パラメータとなるＤＣリンク電圧を検出するためのＤＣリンク電圧検出手段を用いて保護リレーの異常判定を行うことができるので、部品点数の削減や回路構成の簡素化を図ることができる。
【００２２】
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、コンバータの動作によってＤＣリンク部が所定電圧以上に昇圧されてしまうことを回避して、解列動作の異常判定を確実に行うことができる。
【００２３】
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、保護リレーの接点を開くように制御部が保護リレーを制御しているにもかかわらず、保護リレーの接点が閉じたままであるために系統電力がＤＣリンク部に供給されてＤＣリンク電圧が所定電圧より高くなっていることに基づく異常判定を行うことができる。
【００２４】
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、２段の保護リレーによって解列動作の確実性を一層担保したものにおいて、いずれか一方の保護リレーを開制御し他方の保護リレーを閉制御することによって一方の保護リレーの閉固着に起因する解列動作の異常を判定することができる。
【００２５】
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、夕方など発電量が低下したりその他種々の要因によって系統から解列させる際に、第１及び第２の保護リレーを時間差を設けて順次開制御することで先に開制御を行った保護リレーの異常判定を行うことができ、ユーザーに不安感を生じさせることなく本来の解列動作のタイミングで一方の保護リレーの異常判定を行うことができる。
【００２６】
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、解列動作毎に第１及び第２の保護リレーのいずれかを順次検査することができる。
【００２７】
また、本願の請求項７に係るパワーコンディショナによれば、保護リレーの接点を閉じることでＤＣリンク部が交流の系統電圧の最大値近傍に昇圧され、該系統電圧の最大値近傍の値を上記所定電圧として解列動作の異常判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【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を備える太陽光発電システムの概略ブロック構成図である。
【図２】同パワーコンディショナの解列動作異常判定機能の制御フローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るパワーコンディショナを備える太陽光発電システムの概略ブロック構成図である。
【図４】同パワーコンディショナの解列動作異常判定機能の制御フローチャートである。
【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解列動作異常判定機能の制御フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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。
【００３０】
図１は本発明の第１の実施形態に係る太陽光発電システムを示し、該発電システムは、太陽光発電部１と、該発電部１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パワーコンディショナ２とから主構成されている。
【００３１】
太陽光発電部１は、従来公知の適宜の構成であってよく、一般的には、建物の屋根などに設置された複数の太陽光発電パネルを備え、該パネルの発電出力がパワーコンディショナ２のコンバータ４の入力側に出力するように構成されている。なお、太陽光発電パネルの発電出力としては、例えば１００〜１４０Ｖ程度のものとすることができる。太陽光発電パネルの発電量が不足する場合に、例えば早朝や夕方、或いは悪天候時など太陽光発電パネルに直射日光が照射されない場合にはコンバータ４の入力電圧は日照量に応じて低下する。また、発電部１とパワーコンディショナ２との間には発電部１からパワーコンディショナ２に供給される電力の電圧を測定する電圧センサ１９が設けられ、該電圧センサ１９の検出値は後述する制御部７に入力され、各種制御のパラメータとして利用される。
【００３２】
パワーコンディショナ２は、ＤＣリンクコンデンサにより構成されるＤＣリンク部３と、発電部１から供給される直流電力を交流の系統電圧の最大値（例えば２００Ｖ交流電力の場合は２８０Ｖ）に対応する所定電圧（例えば３５０Ｖ）に昇圧してＤＣリンク部３に出力する昇圧チョッパ回路からなるＤＣ／ＤＣコンバータ４と、ＤＣリンク部３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５（ＤＣ／ＡＣインバータ）と、インバータ５の出力側に設けられた２つの解列用保護リレー６（第１及び第２の保護リレー）と、上記コンバータ４・インバータ５及び保護リレー６を制御するための制御部７と、ＤＣリンク部３の両端電圧を検出するためのＤＣリンク電圧センサ８（ＤＣリンク電圧検出手段）とを備え、該電圧センサ８の検出値は制御部７に入力されて主としてコンバータ４の出力制御用パラメータとして利用される。また、２つの保護リレー６の出力側にはＬＣローパスフィルタなどにより構成されるフィルタ回路９が設けられており、該フィルタ回路９の出力側が単相三線式の系統に接続されている。
【００３３】
２つの保護リレー６は直列に接続され、各保護リレー６は制御部７によって独立して開閉制御可能である。すなわち、各保護リレー６は、制御部７から閉制御指令がなされるとその接点を閉じ、制御部７から開制御指令がなされるとその接点を開くように構成されている。一般的には、保護リレー６に電圧を印加した状態が閉制御指令とされ、保護リレー６に電圧を印加しない状態が開制御指令とされるいわゆるノーマリーオープンタイプのリレーが採用される。
【００３４】
制御部７は、マイコンによって主構成され、各制御機能は制御プログラムとして実装されているが、各制御機能に対応する専用回路によって構成されていてもよい。
【００３５】
コンバータ４を構成する昇圧チョッパ回路は、昇圧リアクトル４１と、該昇圧リアクトル４１への昇圧動作時の電流の逆流を防止する昇圧用整流器４２と、昇圧リアクトル４１の蓄積エネルギーを制御するＩＧＢＴなどのスイッチング素子４３とを備えており、整流器４２のカソード側がＤＣリンクコンデンサ３の正極側に接続されている。制御部７はスイッチング素子４３をＰＷＭ制御することによってコンバータ４の入出力電力制御を行うように構成されている。
【００３６】
インバータ５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などのスイッチング素子５１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５１に帰還ダイオード５２を並列接続することにより構成されているとともに、出力側に連系リアクトル１５が設けられている。このインバータ５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３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、該交流電力はフィルタ回路９によって完全な正弦波に変換されて系統へ出力される。
【００３７】
また、本実施形態では、日中の発電中は発電電力によってパワーコンディショナ２を動作させるとともに、発電できない夜間などは系統電力によってパワーコンディショナ２を動作させるように構成されている。具体的には、パワーコンディショナ２は、制御部７の電源として機能するレギュレータ１０と、該レギュレータ１０の電力入力端子にＤＣリンク部３から直流電力を供給するための電力引込配線１１を備え、該配線１１には逆流防止用ダイオード１２が設けられており、発電中はＤＣリンク部３からの電力を電源として制御部７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１３を介して直流電力に整流した上でレギュレータ１０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１３と、系統電力の供給をオンオフするためのリレー１４とを備えている。このリレー１４も制御部７によって制御され、例えば、ＤＣリンク部３の電圧が制御部７の動作継続に必要な電圧未満になるとリレー１４を閉制御して、系統電力の供給を受けて制御部７の動作を継続できるようになっており、ＤＣリンク部３の電圧が十分高くなればリレー１４を開制御するようになっている。なお、上記ダイオード１２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１１を介してＤＣリンク部３に供給されないようにするためのものである。
【００３８】
かかる本実施形態のパワーコンディショナ２の回路構成では、コンバータ４の制御を停止すると、コンバータ４の入力電圧が、昇圧用整流器４２における若干の順電圧降下があるものの、ほぼそのままＤＣリンク部３に印加される。したがって、発電部１の発電出力電圧が降下し、コンバータ４の制御を停止すると、すぐにＤＣリンク部３の電圧はコンバータ４の入力電圧近傍、例えば１００〜１４０Ｖ程度まで低下し、その後は徐々に低下する。
【００３９】
また、インバータ５の制御を停止して、２つの保護リレー６を閉制御すると、インバータ５の４つの帰還ダイオード５２が交流−直流変換用ダイオードブリッジとして機能し、交流の系統電力が直流に整流されてＤＣリンク部３に印加され、これによりＤＣリンク部３が系統電圧の最大値近傍、例えば系統が２００Ｖ交流電力である場合には２８０Ｖを超える程度まで充電されるようになる。
【００４０】
かかる特性を利用して、本実施形態の制御部７には、発電していない条件下での各保護リレー６への制御指令内容とＤＣリンク電圧センサ８が検出するＤＣリンク電圧値との関係に基づいて解列動作の異常判定を行う機能が具備されている。かかる解列動作異常判定機能は、例えば１日に１回制御部７において実行される制御フローによって実現することができ、この制御フローの一例を図２に示す。
【００４１】
図２に示す解列動作異常判定機能の制御フローでは、まず、解列動作の異常判定を行う第１の条件として夜間であるか否かを判定し（ステップＳ１）、夜間でなければ当該機能を実行しないようにしている。夜間であるか否かの判定は、制御部７に内蔵された時計が示す現在時刻データを用いて、現在時刻が夜間の所定時刻であるかなどによって判定してもよく、また、発電部１の出力電圧を検出する電圧センサ１９の検出値が所定の低電圧未満（例えば８０Ｖ未満など）であれば夜間であると判定してもよい。
【００４２】
次に、解列動作の異常判定を行う第２の条件として、コンバータ４及びインバータ５の制御を停止しており、且つ、解列制御中であるか、即ち、２つの保護リレー６の両方を開制御しているか否かを判定し（ステップＳ２）、かかる条件を満たす場合にのみ解列動作の異常判定を行うようにプログラムされている。
【００４３】
上記第１及び第２の条件を満たす場合に、本実施例では２つの保護リレー６の制御指令内容の３パターンについて異常判定を順次行う。すなわち、まず、２つの保護リレー６の両方が開制御中であるにもかかわらずＤＣリンク電圧が系統電圧の最大値より低い所定の電圧（例えば２８０Ｖ）よりも高くなっているか否かを判定する（ステップＳ３）。この時点ではＤＣリンク電圧が所定電圧より高くなっていれば解列動作に異常が生じていると判定するとともに、保護リレーの異常発生を表示装置や音声発生装置などによって報知する（ステップＳ４）。なお、異常判定時は、発電部１の発電出力が増加してもコンバータ４やインバータ５の制御を開始しないように制御部７を構成しておくことが好ましい。また、所定電圧としては、系統電圧の最大値に対してある程度のマージンをとって、例えば２５０Ｖ程度とすることもできる。また、上記ステップＳ３は設けなくてもよく、この場合、ステップＳ２において解列制御中であるか否かの判定も省略することができる。
【００４４】
ステップＳ３でＤＣリンク電圧が２８０Ｖ以下であるとき、次に、第１の保護リレー６を開制御するとともに第２の保護リレー６を閉制御して（ステップＳ５）、ＤＣリンク電圧が所定電圧よりも高くなるか否かを判定し（ステップＳ６）、高くなれば第１の保護リレー６の接点が閉状態で固着していることが原因であると考えられるため、異常発生時の上記ステップＳ４に移行する。なお、このとき、どちらの保護リレー６に故障が発生しているか否かを識別できるように異常報知を行うことも可能である。
【００４５】
ステップＳ６でＤＣリンク電圧が２８０Ｖ以下であるときに、次に、第２の保護リレー６を開制御するとともに第１の保護リレー６を閉制御して（ステップＳ７）、ＤＣリンク電圧が所定電圧よりも高くなるか否かを判定し（ステップＳ８）、高くなれば第２の保護リレー６の接点が閉状態で固着していることが原因であると考えられるため、異常発生時の上記ステップＳ４に移行する。なお、このとき、どちらの保護リレー６に故障が発生しているか否かを識別できるように異常報知を行うことも可能である。
【００４６】
そして、異常が判定されなければ両保護リレー６を開制御して、解列動作異常判定機能の実行を終了する。なお、保護リレー６の接点固着は頻繁に生じるものではないため、この機能の実行は１日に１回など、所定期間の間の実行回数が限定されている。
【００４７】
なお、上記制御フローのステップＳ６及びステップＳ８では、いずれか一方の保護リレー６の異常が検知されるとステップＳ４に移行して解列動作に異常が生じたと判定するように構成しているが、２つの保護リレー６の両方について異常が検知されたときに解列動作に異常が生じたと判定させることもでき、この場合はいずれか一方の保護リレー６の異常を検知しても、解列動作自体は行えるために解列動作に異常が生じたとは判定せずにパワーコンディショナ２の運転を行わせることが可能である。但し、いずれか一の保護リレーに障害が生じていることを表示画面などに表示しておくことも可能である。
【００４８】
図３及び図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２を示しており、上記第１実施形態と同様の構成については同符号を付して詳細説明を省略するとともに、異なる構成、作用効果について説明する。
【００４９】
本実施形態では、系統から電力供給を受けるための補助電源回路が設けられておらず、制御部７はＤＣリンク部３から供給される発電電力のみによって動作する。したがって、発電されていない夜間などは制御部７は電源断により停止しており、太陽光発電パネルが発電し始め、ＤＣリンク電圧が７０Ｖ程度になると制御部７が起動し、ＤＣリンク電圧が１００Ｖ程度になると連系運転を開始するように制御部７が構成されている。
【００５０】
本実施形態では、この連系運転開始時に保護リレー６の解列動作異常判定を行う。即ち、連系運転開始前はコンバータ４及びインバータ５の制御を停止しているとともに、両保護リレー６を開制御することで解列させているため、連系運転開始時点のＤＣリンク電圧は上記したように１００Ｖ程度である。一方、コンバータ４の制御開始前に両保護リレー６を閉制御すると、系統電力がＤＣリンク部３に供給されてＤＣリンク電圧が２８０Ｖ程度まで上昇するが、いずれか一方の保護リレー６が開制御されていればＤＣリンク電圧は上昇しないはずであるため、このことを利用して保護リレー６の接点溶着を検出する。
【００５１】
図４は本実施形態における解列動作異常判定機能の制御フローの一例を示しており、上記した図２の制御フローと異なる点について説明すると、本実施例の制御フローは制御部７の起動後、連系運転を開始する直前に実行されるものとなっている。本実施形態のパワーコンディショナ２には補助電源回路が設けられていないため、制御部７の構成によっては前回電源断されたときの制御用パラメータが不揮発性メモリに残っている場合などもあるため、制御部７内に残るデータに基づいてステップＳ２でコンバータ４及びインバータ５の制御が停止されていること、及び、解列制御中であることが判定されないときには、コンバータ４及びインバータ５の制御状態をリセットして停止させるとともに両保護リレー６を解列動作させる制御を行うようにしている（ステップＳ１１）。
【００５２】
また、ステップＳ３では、系統電力がＤＣリンク部３に供給されている以外の何らかの理由によって既にＤＣリンク電圧が所定電圧を超えている状況も発電システム構成によっては考えられるため、この場合には解列動作異常判定をスキップしてステップＳ９へ移行するようにしている。
【００５３】
ステップＳ９で両保護リレー６を開制御することによって一旦解列させた後、通常の連系運転制御を開始し、コンバータ４及びインバータ５の制御を順次開始するとともに、両保護リレー６を閉制御することによってパワーコンディショナ２を系統に並列させ、発電電力を系統に出力する。
【００５４】
本実施形態によれば、発電開始直前に保護リレー６の異常判定を行うことができるので、長期間使用せず放置されていた場合でも運転開始時に解列動作が正常に行われるか否かを確認して、異常検出時には連系運転を行わないようにすることが可能である。
【００５５】
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ー２の解列動作異常判定機能の制御フローを示しており、本実施形態では、夕方などの発電量が低下したときなどの解列動作時に解列動作異常判定機能を実行する。
【００５６】
かかる本実施形態の解列動作異常判定機能の制御フローを具体的に説明すると、制御部７が発電量の低下を上記電圧センサ１９の検出値などに基づいて検知すると（ステップＳ１２）、制御部７は両保護リレー６の閉制御状態（並列状態）を維持したままコンバータ４及びインバータ５の制御を停止する（ステップＳ１３）。すると、ＤＣリンク電圧は系統電圧の最大値近傍である２８０Ｖ程度となるはずであるが、２８０Ｖ近傍にならなければ（ステップＳ１４）、何らかの異常が生じているということであるから適宜のエラー処理を行う（ステップＳ１９）。なお、この場合の異常としては、例えば、電圧センサ８の故障や断線、インバータ５を構成する各部品の故障などが考えられる。なお、発電量の低下時のみならず、その他の要因による解列動作時にも本実施形態の解列動作異常判定機能を実行することも可能である。
【００５７】
ＤＣリンク電圧が２８０Ｖ付近となったことが確認されれば、第１及び第２の保護リレーのうちの一方の保護リレーＡを開制御し、他方の保護リレーＢを閉制御する（ステップＳ１５）。すると、ＤＣリンク部３が系統から電気的に切り離されるため、ＤＣリンク部３は、発電量が低下して低電圧となったコンバータ４の入力電圧近傍の電圧となるはずであるが、入力電圧近傍の電圧にならなければ（ステップＳ１６）、一方の保護リレーＡの接点が閉状態で固着していることが原因と考えられるため、ステップＳ４において解列動作に異常が生じたと判定するとともに保護リレー異常報知を行う。なお、ステップＳ１６においては、ＤＣリンク電圧が系統電圧の最大値よりも大きく低下したことを検出できればよく、その一実施例として、系統電圧の最大値よりも低い電圧である入力電圧と比較しているが、該入力電圧よりも高く系統電圧の最大値よりも低い所定電圧とＤＣリンク電圧とを比較しても構わない。
【００５８】
一方、ＤＣリンク電圧が入力電圧近傍になれば一方の保護リレーＡは正常動作していると確認でき、他方の保護リレーＢを開制御して、２つの保護リレーの開制御による解列動作を完了する。また、次回の解列動作時に２つの保護リレーの開制御の順序を入れ替えて他方の保護リレーの判定を行うために、第１及び第２の保護リレー６と、保護リレーＡ，Ｂとの対応関係を入れ替える（ステップＳ１８）。かかる対応関係は、制御部７に内蔵された不揮発性メモリに記憶しておくことができる。
【００５９】
本実施形態によれば、解列動作時に２つの保護リレー６の開制御の時間差を設けることによって一方の保護リレーの閉固着に起因する解列動作の異常の発生を判定することができ、解列動作異常判定のためだけに保護リレー６を開閉することがないため、予期せぬタイミングで保護リレー６の動作時の騒音が生じることを回避できる。
【００６０】
本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、適宜設計変更することができる。例えば、インバータは、絶縁型であっても誘導電圧により保護リレーの並列動作時にはＤＣリンク部に系統電力が供給される構成も考えられるため、ＤＣリンク部の電圧判定の閾値を適切に設定することによって本発明の解列動作異常判定機能を実施することが可能である。また、保護リレーは１つであってもよく、３つ以上設けてもよい。また、解列動作異常判定の所定条件として、発電部からコンバータへの入力電圧が系統電力の電圧の最大値よりも低いことを含むこともできる。
【符号の説明】
【００６１】
１  発電部
２  パワーコンディショナ
３  ＤＣリンク部
４  コンバータ
５  インバータ
６  保護リレー
７  制御部
８  ＤＣリンク電圧検出手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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