(57)【要約】【課題】  低コストかつよりサイズの小さい逆潮流防止回路の提供。【解決手段】  本発明の一実施の形態による逆潮流防止装置は、第一の電圧線に接続される電源側端子とこの電源側端子に相対する負荷側端子との間に挿入された制御端子を備えた第一のスイッチ、第一のスイッチの電源側端子と制御端子との間に順方向に挿入されたツェナーダイオード、  第二の電圧線に接続される電源側端子とこの電源側端子に相対する負荷側端子との間に第一のスイッチの挿入方向とは逆方向に挿入された第二のスイッチ、第二のスイッチの電源側端子と制御端子との間に順方向に挿入されたツェナーダイオード、及び、第一及び第二のスイッチの制御電極間を接続する抵抗を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の電圧線に接続される電源側端子とこの電源側端子に相対する負荷側端子との間に挿入された制御端子を備えた第一のスイッチ、
第一のスイッチの電源側端子と制御端子との間に順方向に挿入されたツェナーダイオード、
第二の電圧線に接続される電源側端子とこの電源側端子に相対する負荷側端子との間に第一のスイッチの挿入方向とは逆方向に挿入された第二のスイッチ、
第二のスイッチの電源側端子と制御端子との間に順方向に挿入されたツェナーダイオード、及び
第一及び第二のスイッチの制御電極間を接続する抵抗を備えることを特徴とする逆潮流防止装置。
【請求項２】
第一及び第二のスイッチは、電圧制御型スイッチであることを特徴とする請求項１記載の逆潮流防止装置。
【請求項３】
第一及び第二のスイッチは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項１記載の逆潮流防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧制御素子あるいは電流制御素子を用いた逆潮流防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
商用電力系統と自然エネルギーによる発電とを連携させる系統連携が提案されている。系統連携においては、発電電力が大きく、また、系統内の負荷が小さい時には商用電力系統側へ電力が流出すること（逆潮流）を防止する必要がある。系統と連携する発電機器には太陽光発電、燃料電池、蓄電池などさまざまな機器が存在するが、逆潮流（売り電）を行ってよいものと、悪いものがあり、逆潮流不可の発電装置を使用する場合、系統との連携において、逆潮流させないことが必要となる。
【０００３】
逆潮流を防止する手段として、電流センサー（ＣＴ）、電圧センサー（ＰＴ）を用いる例がある（特許文献１）。この例では、主幹ブレーカの上流に設置したＰＴとＣＴの出力波形の位相を逆潮流検出器において比較し、逆相であると逆潮流が発生したと判定される。逆潮流が発生したと判断すると、連携スイッチあるいは直流電源側のインバータスイッチ回路等により、自然エネルギー利用電力からの潮流を停止させる。この状態では、各種負荷は商用電力系統の電力のみにより運転を続ける。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−２２８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、位相検出に必要な電圧測定、電流測定には個別部品が必要であり、部品点数の増加による高コスト化、分電盤の容積が増す等の不具合がある。
【０００６】
本発明は上記課題を解決することを目的とし、少ない部品点数、個別素子による簡易な回路によって逆潮流を防止する装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態による逆潮流防止装置は、第一の電圧線に接続される電源側端子とこの電源側端子に相対する負荷側端子との間に挿入された制御端子を備えた第一のスイッチ、第一のスイッチの電源側端子と制御端子との間に順方向に挿入されたツェナーダイオード、第二の電圧線に接続される電源側端子とこの電源側端子に相対する負荷側端子との間に第一のスイッチの挿入方向とは逆方向に挿入された第二のスイッチ、第二のスイッチの電源側端子と制御端子との間に順方向に挿入されたツェナーダイオード、及び、第一及び第二のスイッチの制御電極間を接続する抵抗を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一実施形態の照明装置によれば、少ない部品点数により逆潮流を防ぐことができ、低コストかつよりサイズの小さい逆潮流防止回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る逆潮流防止装置を説明するための回路図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る逆潮流防止装置を説明するための回路図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る逆潮流防止装置を説明するための回路図である。
【図４】本発明の第１乃至３の実施形態に係る逆潮流防止装置のいずれかを用いた分電盤及び分散型電源システムを説明するための回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る逆潮流防止装置１を説明するための回路図である。本実施形態の逆潮流防止回路では、商用電力系統等の電源側（図１の左側）と負荷側（図１の右側）との間に電圧制御スイッチとしてＭＯＳ−Ｔｒ１、ＭＯＳ−Ｔｒ２が配置されている。ＭＯＳ−Ｔｒ１とＭＯＳ−Ｔｒ２は共にｎチャネル型であり、夫々のソースＳが電源側に、ドレインＤが負荷側に位置するように挿入されている。ＭＯＳ−Ｔｒ１、２のゲートＧは、抵抗Ｒを介して互いに接続されている。また、ＭＯＳ−Ｔｒ１、２のゲート・ソース間にはツェナーダイオードＺＤ１、ＺＤ２が挿入されている。このツェナーダイオードＺＤ１、ＺＤ２のアノードはＭＯＳ−Ｔｒ１、２のソースＳに、カソードはゲートＧに接続されている。尚、ツェナーダイオードＺＤ１はＭＯＳ−Ｔｒ１のソースＳ・ゲートＧ間に微小な電位降下を生じるような順方向電圧を有するものを用いる。また、ツェナーダイオードＺＤ２のツェナー電圧はＭＯＳ−Ｔｒ１のゲートＧ・ソースＳ間耐圧を越えない値にする。図中のＤ１、Ｄ２はＭＯＳ−Ｔｒ１、２の基板ダイオードである。抵抗Ｒは、ＭＯＳ−Ｔｒ２のゲートＧの応答速度や損失を考慮し、また、装置サイズが大きくならないように選定することが望ましい。
【００１２】
次に、逆潮流防止装置１の動作について説明する。図１において電源電圧Ｖ１が図示する方向に印加（Ｖ１＞０）された状態で負荷電流ｉ１の流路を説明する。電源電圧Ｖ１が印加されると、ＭＯＳ−Ｔｒ１のゲートＧ・ソースＳ間には、ツェナーダイオードＺＤ１（順方向）によって逆バイアスが印加される。ＭＯＳ−Ｔｒ１はオフ状態となるが、ソースＳ・ドレインＤ間電圧が印加された基板ダイオードＤ１には順方向の電流が流れる。つまり、電流ｉ１はＡ点からダイオードＤ１を介しＢ点へと流れ、図１の外の負荷に供される。一方、ＭＯＳ−Ｔｒ２は、ゲートＧ・ソースＳ間に印加されるツェナーダイオードＺＤ２のツェナー電圧によってオン状態となり、ドレインＤ・ソースＳ間は導通状態となる。つまり、負荷から電源側に流れる電流は、Ｃ点からＭＯＳ−Ｔｒ２に形成されたチャネルを経由してＤ点へ流れる（正潮流）。
【００１３】
一方、電源電圧Ｖ１が同様に印加された状態で、図示する方向と逆方向の電流（逆潮流）の流路を説明する。電源電圧Ｖ１（Ｖ１＞０）によってＭＯＳ−Ｔｒ１、２の各電極には上述した電位差が生じ、オン・オフも上記の通りである。逆方向の電流は、Ｄ点からＴｒの基板ダイオードＤ２を流れ、Ｃ点、負荷、Ｂ点を経由してＭＯＳ−Ｔｒ１のドレインＤに到達する。ＭＯＳ−Ｔｒ１がオフ状態であるため、逆潮流による電流はソースＳ・ドレインＤ間を通過することが出来ない。このようにして逆潮流を防止することができる。また、従来に比して少ない部品点数であり、個別素子による簡易な回路によって逆潮流を防止することができる。
【００１４】
尚、ＭＯＳ−Ｔｒ１，２の導電型をｎチャネル型からｐチャネル型に変更することも可能である。その場合は、上記説明において電圧値を正負反転する必要がある。
【００１５】
図２は、本発明の第２の実施形態に係る逆潮流防止回路を説明するための回路図である。
【００１６】
第２の実施形態では、第一の実施形態におけるＭＯＳ−Ｔｒに換えて絶縁ゲートバイポーラトランジスタＩＧＢＴ（以下、ＩＧＢＴとする）を電圧制御スイッチとして用いる。この第二の実施形態によっても、少ない部品点数で、個別素子による簡易な回路により逆潮流を防止することができる。さらに、ＩＧＢＴは、ＭＯＳ−Ｔｒに比べてより大きい電流密度に耐えうるため、負荷が大容量化した場合に有効である。尚、ＩＧＢＴには、ＭＯＳ−Ｔｒに寄生素子として存在する基板ダイオードＤ１、Ｄ２がないため、Ｄ１、Ｄ２を別素子として実装する必要がある。装置動作については、第一の実施形態と同様である。
【００１７】
図３は、本発明の第３の実施形態に係る逆潮流防止回路を説明するための回路図である。第３の実施形態の逆潮流防止装置は、電圧制御スイッチに換えて電流制御によるスイッチ（例えば、バイポーラトランジスタ）を用いる。電流増幅率ＨＦＥを持つバイポーラトランジスタＢＪＴのベース電流を確保できるよう、抵抗Ｒの値を決める必要がある。具体的には、Ｒ＜Ｖ１・ＨＦＥ／Ｉ１の条件を満たす必要がある。
【００１８】
ＢＪＴ１のベースＢ・エミッタＥ間には、ツェナーダイオードＺＤ１（順方向）によって微小な逆電流が流れ、Ｔｒ１はオフ状態となり、エミッタＥ・コレクタＣ間にはダイオードＤ１を介して順方向の電流が流れる。つまり、電流ｉ１はＡ点からダイオードＤ１を介しＢ点へと流れ、図１の外の負荷に供される。一方、ＢＪＴ２は、ベースＢからエミッタＥに流れるツェナー電流によって、コレクタＣ・エミッタＥ間は導通状態となる。つまり、負荷から電源側に流れる電流は、Ｃ点からＢＪＴ２の接合を経由してＤ点へ流れる（正潮流）。
【００１９】
一方、逆方向の電流は、Ｄ点からダイオードＤ２を流れ、Ｃ点、負荷、Ｂ点を経由してＢＪＴ１のコレクタＤに到達する。ＢＪＴ１がオフ状態であるため、逆方向の電流はＢＪＴ１を通過することが出来ない。このようにして逆潮流を防止することができる。
【００２０】
図４は、第１乃至３のいずれかの実施形態に係る逆潮流防止回路１を用いた分電盤とこれを用いた分散型電源システムを示す図である。尚、２線式による分電盤と分散型電源システムには少なくとも電圧側と接地側の２線が配線されるが、煩雑さを避けるため、図４では１線表記とする。
【００２１】
商用電力系統２は個人住宅の電力引込口に設置される分電盤３に接続される。商用電力系統２からの電力は分電盤３の主幹ブレーカ５、逆潮流防止装置１、負荷用分岐ブレーカ９を介して一乃至複数の負荷１１に供給される。また、逆潮流防止装置７には二次電池用スイッチ１５を介して二次電池１７が接続され、商用電力系統２からの電力が供給される。
【００２２】
一方、太陽電池１９で発生した直流電力は、逆流阻止ダイオード（図示せず）及びスイッチ２１を介して、交流変換用インバータ２３に入り、交流電力に変換される。交流電力はインバータ用スイッチ２５を介して、主幹ブレーカ５で商用電力系統２と接続される。
【符号の説明】
【００２３】
１…逆潮流防止装置、２・・・商用電力系統、３…分電盤、５…主幹ブレーカ、７…逆潮流防止装置、９…負荷用分岐ブレーカ、１１・・・負荷、１５・・・二次電池用スイッチ、１７・・・二次電池、１９・・・太陽電池、２１・・・太陽電池用二次スイッチ、２３・・・交流変換用インバータ、２５・・・インバータ用スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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