(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を交流電力に変換し、交流の系統出力電圧、又は、前記系統出力電圧よりも低い交流の自立出力電圧を生成して変換出力端子から出力する電力変換部と、
第１オン信号によりオン状態となり、前記変換出力端子と系統出力端子との間を導通して、前記変換出力端子から入力された前記系統出力電圧を前記系統出力端子へ出力し、第１オフ信号によりオフ状態となり、前記変換出力端子と前記系統出力端子との間を遮断する第１開閉器と、
前記第１開閉器に対して相補的にオン／オフ状態が切り換えられ、第２オン信号によりオン状態となり、前記変換出力端子と自立出力端子との間を導通して、前記変換出力端子から入力された前記自立出力電圧を前記自立出力端子へ出力し、第２オフ信号によりオフ状態となり、前記変換出力端子と前記自立出力端子との間を遮断する第２開閉器と、
前記第２開閉器の出力側電圧が、前記自立出力電圧以下に設定された閾値電圧を超えるか否かを検出し、前記第２開閉器の前記出力側電圧が前記閾値電圧を超えた時には電圧有りの検出信号を出力し、前記第２開閉器の前記出力側電圧が前記閾値電圧以下の時には電圧無しの検出信号を出力する電圧検出部と、
前記第１開閉器に与える前記第１オン信号及び前記第１オフ信号と前記第２開閉器に与える前記第２オン信号及び前記第２オフ信号とを生成して出力し、前記第２オフ信号を出力している状態で前記電圧有りの検出信号を入力した場合には、前記電力変換部の動作を停止する制御を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第２オフ信号を出力している状態で前記電圧有りの検出信号を入力した場合、及び、前記第２オン信号を出力している状態で前記電圧無しの検出信号を入力した場合には、前記電力変換部の動作を停止する制御を行うことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記第１開閉器と前記第２開閉器とは、同時にオン状態とならないようにインターロック機能が設けられていることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記第１開閉器及び前記第２開閉器は、リレー、半導体スイッチ又はマグネットコンダクタを含むスイッチ手段により、それぞれ構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記電力変換部の出力電圧については、起動時において零ボルトから上昇するソフトスタートが行われ、
前記電圧検出部により、前記第２開閉器の前記出力側電圧が前記閾値電圧を超えたことが検出されてから、前記電力変換部が動作を停止するまでの間に、前記第２開閉器の前記出力側電圧が過電圧にならないように、前記電圧検出部及び前記制御部の動作遅延時間と前記閾値電圧とが設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記制御部において、前記電力変換部の動作を停止する前記制御は、中央処理装置を用いたプログラム制御により実行されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記直流電力は、太陽電池、蓄電池、燃料電池、及び風力発電機を含む発電設備から供給されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、系統連系用電力変換装置に係り、特に、自立出力用開閉器等の誤動作を検出して、その自立出力用開閉器の出力側に接続される負荷や、電力変換装置内の電力変換部を、破損等から保護する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図２は、特許文献１等に記載された従来の系統連系用電力変換装置を示す概略の構成図である。
【０００３】
発電や蓄電等の用途に使用される系統連系用電力変換装置１０は、太陽電池、蓄電池等の直流（以下「ＤＣ」という。）電源２０から供給されるＤＣ電力を交流（以下「ＡＣ」という。）電力に変換し、例えばＡＣ２００Ｖの系統出力電圧Ｖ１２を電力系統２１へ逆潮流（即ち、供給）したり、例えばＡＣ１００Ｖの自立出力電圧Ｖ１３を家庭用電気機械器具等の負荷２２へ供給する装置である。
【０００４】
この電力変換装置１０は、ＤＣ電源２０から供給されるＤＣ電力を入力する入力端子１１と、ＡＣ２００Ｖの系統出力電圧Ｖ１２を電力系統２１へ出力する系統出力端子１２と、ＡＣ１００Ｖの自立出力電圧Ｖ１３を負荷２２へ出力する自立出力端子１３とを有している。入力端子１１には、電力変換部１４が接続されている。電力変換部１４は、入力端子１１から入力されるＤＣ電力をＡＣ電力に変換し、ＡＣ２００Ｖの系統出力電圧Ｖ１２、又はＡＣ１００Ｖの自立出力電圧Ｖ１３を生成して変換出力端子１４ａから出力するＤＣ／ＡＣ変換回路（インバータ）であり、その変換出力端子１４ａに、第１開閉器１５及び第２開閉器１６が接続されている。
【０００５】
第１開閉器１５は、変換出力端子１４ａと系統出力端子１２との間に接続され、切換信号Ｓ１によりオン／オフ状態が切り換えられ、オン状態の時に、変換出力端子１４ａから入力された系統出力電圧Ｖ１２を系統出力端子１２へ出力し、オフ状態の時に、その変換出力端子１４ａ及び系統出力端子１２間を遮断するものである。第２開閉器１６は、変換出力端子１４ａと自立出力端子１３との間に接続され、切換信号Ｓ２によりオン／オフ状態が切り換えられ、オン状態の時に、変換出力端子１４ａから入力された自立出力電圧Ｖ１３を自立出力端子１３へ出力し、オフ状態の時に、その変換出力端子１４ａ及び自立出力端子１３間を遮断するものである。
【０００６】
電力変換装置１０内には、電力変換装置全体を制御する制御部１７が設けられている。制御部１７は、電力変換部１４の動作を制御するための図示しない駆動信号や、第１開閉器１５及び第２開閉器１６のオン／オフ状態を切り換えるための切換信号Ｓ１，Ｓ２を出力する機能を有している。
【０００７】
このように構成される電力変換装置１０において、ＤＣ電源２０からＤＣ電力が供給されると、電力変換部１４では、例えば、制御部１７から供給される図示しない駆動信号により動作し、供給されたＤＣ電力のＤＣ電圧をスイッチングしてＡＣ２００Ｖの系統出力電圧Ｖ１２を生成する。生成された系統出力電圧Ｖ１２は、制御部１７から供給される切換信号Ｓ１によりオン状態となった第１開閉器１５を通して、系統出力端子１２から出力され、ＡＣ２００Ｖの電力系統２１へ逆潮流される。
【０００８】
系統停電等によって系統出力電圧Ｖ１２を電力系統２１へ逆潮流できない場合には、切換信号Ｓ１により第１開閉器１５がオフ状態になって、変換出力端子１４ａから電力系統２１が切り離される。次に、制御部１７の制御により、電力変換部１４がＡＣ１００Ｖの自立出力電圧Ｖ１３を生成すると共に、その制御部１７から供給される切換信号Ｓ２により、第２開閉器１６がオン状態になる。すると、図２中の破線矢印で示されるように、生成された自立出力電圧Ｖ１３が第２開閉器１６を通して自立出力端子１３へ出力され、ＡＣ１００Ｖの負荷２２へ供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】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】
【００１０】
しかしながら、従来の系統連系用電力変換装置１０では、次の（ａ）、（ｂ）のような課題があった。
【００１１】
（ａ）  発電や蓄電等の用途に使用される系統連系用電力変換装置１０には、系統停電等によって系統出力電圧Ｖ１２を電力系統２１へ逆潮流できない場合、変換出力端子１４ａから電力系統２１を切り離し、別途設けられた自立出力端子１３に接続された負荷２２へ自立出力電圧Ｖ１３を供給する自立運転機能がある。この自立運転機能は、系統出力端子１２と自立出力端子１３が接続されてはいけないため、系統出力用の第１開閉器１５と自立出力用の第２開閉器１６とにインターロック機能を設けて対応している。しかし、電力変換部１４は、起動時等に系統出力用の第１開閉器１５がオフ状態でもＡＣ２００Ｖの系統出力電圧Ｖ１２を発生している場合がある。この時に、自立出力用の第２開閉器１６が溶着している場合や、その第２開閉器１６を駆動する回路の故障等で誤動作した場合は、電力変換部１４で発生した系統出力電圧Ｖ１２が自立出力端子１３へそのまま出力されてしまうおそれがある。
【００１２】
例えば、前記のように、電力変換部１４の出力電圧（連系出力電圧Ｖ１２と同じ）がＡＣ２００Ｖで、自立出力端子１３側の負荷２２の使用電圧がＡＣ１００Ｖの場合は、自立出力端子１３に接続された負荷２２を破損させてしまうおそれがある。即ち、第２開閉器１６は、第１開閉器１５とインターロックをとっているため、系統出力端子１２と自立出力端子１３とが同時にオン状態になって接続されることはないが、図２中の破線矢印で示すような電流経路（ルート）が存在するため、第２開閉器１６の誤動作等で負荷２２を破損させてしまうおそれがある。
【００１３】
（ｂ）  他の課題として、誤って自立出力端子１３に電源が接続される場合がある。電力変換部１４は、ＡＣ２００Ｖの系統出力電圧Ｖ１２を生成する場合と、ＡＣ１００Ｖの自立出力電圧Ｖ１３を生成する場合とで制御が異なるため、自立出力端子１３に電力系統２１等の電源が誤接続された場合は、電力変換部１４に大きなストレスを与えたり、場合によっては電力変換部１４が破損してしまうおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の電力変換装置は、ＤＣ電力をＡＣ電力に変換し、ＡＣの系統出力電圧、又は、前記系統出力電圧よりも低いＡＣの自立出力電圧を生成して変換出力端子から出力する電力変換部と、第１開閉器と、第２開閉器と、電圧検出部と、制御部と、を備えている。
【００１５】
ここで、前記第１開閉器は、第１オン信号によりオン状態となり、前記変換出力端子と系統出力端子との間を導通して、前記変換出力端子から入力された前記系統出力電圧を前記系統出力端子へ出力し、第１オフ信号によりオフ状態となり、前記変換出力端子と前記系統出力端子との間を遮断するものである。前記第２開閉器は、前記第１開閉器に対して相補的にオン／オフ状態が切り換えられ、第２オン信号によりオン状態となり、前記変換出力端子と自立出力端子との間を導通して、前記変換出力端子から入力された前記自立出力電圧を前記自立出力端子へ出力し、第２オフ信号によりオフ状態となり、前記変換出力端子と前記自立出力端子との間を遮断するものである。
【００１６】
前記電圧検出部は、前記第２開閉器の出力側電圧が、前記自立出力電圧以下に設定された閾値電圧を超えるか否かを検出し、前記第２開閉器の前記出力側電圧が前記閾値電圧を超えた時には電圧有りの検出信号を出力し、前記第２開閉器の前記出力側電圧が前記閾値電圧以下の時には電圧無しの検出信号を出力するものである。更に、前記制御部は、前記第１開閉器に与える前記第１オン信号及び前記第１オフ信号と前記第２開閉器に与える前記第２オン信号及び前記第２オフ信号とを生成して出力し、前記第２オフ信号を出力している状態で前記電圧有りの検出信号を入力した場合には、前記電力変換部の動作を停止する制御を行うものである。
【００１７】
その上、前記制御部は、前記第２オフ信号を出力している状態で前記電圧有りの検出信号を入力した場合、及び、前記第２オン信号を出力している状態で前記電圧無しの検出信号を入力した場合には、前記電力変換部の動作を停止する制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の電力変換装置によれば、第２開閉器の出力側電圧を電圧検出部で検出し、制御部から第２オフ信号を出力している状態で、電圧検出部から出力される電圧有りの検出信号を制御部が入力した場合は、その制御部によって電力変換部の動作を停止するので、自立出力端子に接続された負荷の破損を防止できる。更に、自立出力端子に電力系統等の電源が誤接続された場合には、電力変換部の動作が停止されるので、事故を未然に防ぐことができる。
【００１９】
しかも、制御部は、第２オフ信号を出力している状態で電圧有りの検出信号を入力した時、及び、第２オン信号を出力している状態で電圧無しの検出信号を入力した時、電力変換部の動作を停止する制御を行う構成にしたので、第２開閉器の故障の検出の他に、同時に、電圧検出部の故障も検出でき、これにより、より的確に、電力変換部の動作を停止して事故を未然に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は本発明の実施例１における系統連系用電力変換装置を示す概略の構成図である。
【図２】図２は従来の系統連系用電力変換装置を示す概略の構成図である。
【図３】図３は図１の系統連系用電力変換装置３０の構成例を示す概略の回路図である。
【図４】図４は図１及び図３中の電圧検出部８０の構成例を示す回路図である。
【図５】図５は図１及び図３の系統連系用電力変換装置３０における異常処理の概略の動作を示すフローチャートである。
【図６】図６は図１及び図３の系統連系用電力変換装置３０における異常処理の動作を示す波形図である。
【図７】図７は本発明の実施例２における系統連系用電力変換装置の構成例を示す要部の回路図である。
【図８】図８は本発明の実施例３における系統連系用電力変換装置の構成例を示す要部の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明を実施するための形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例１】
【００２２】
（実施例１の構成）
図１は、本発明の実施例１における系統連系用電力変換装置を示す概略の構成図である。
【００２３】
この系統連系用電力変換装置３０は、太陽電池、蓄電池、燃料電池、及び風力発電等を含む発電設備としてのＤＣ電源１００から供給されるＤＣ電力をＡＣ電力に変換し、例えばＡＣ２００Ｖの系統出力電圧Ｖ３２を電力系統１０１へ逆潮流したり、系統出力電圧Ｖ３２よりも低い例えばＡＣ１００Ｖの自立出力電圧Ｖ３３を家庭用電気機械器具等の負荷１０２へ供給する装置である。
【００２４】
この電力変換装置３０は、ＤＣ電源１００から供給されるＤＣ電力を入力する入力端子３１と、ＡＣ２００Ｖの系統出力電圧Ｖ３２を電力系統１０１へ出力する系統出力端子３２と、ＡＣ１００Ｖの自立出力電圧Ｖ３３を負荷１０２へ出力する自立出力端子３３とを有している。入力端子３１には、電力変換部４０が接続されている。電力変換部４０は、高レベル（以下「Ｈレベル」という。）と低レベル（以下「Ｌレベル」という。）に遷移する複数の駆動信号Ｖｇ１〜Ｖｇ４等に基づき、入力端子３１から入力されるＤＣ電力をＡＣ電力に変換し、系統出力電圧Ｖ３２又は自立出力電圧Ｖ３３を生成して変換出力端子４１から出力するインバータであり、その変換出力端子４１に、第１開閉器７１及び第２開閉器７２が接続されている。
【００２５】
第１開閉器７１は、変換出力端子４１と系統出力端子３２との間に接続され、第１オン信号Ｓ１ａ及び第１オフ信号Ｓ１ｂからなる切換信号Ｓ１によりオン／オフ状態が切り換えられ、第１オン信号Ｓ１ａによるオン状態の時に、変換出力端子４１から入力された系統出力電圧Ｖ３２を系統出力端子３２へ出力し、第１オフ信号Ｓ１ｂによるオフ状態の時に、その変換出力端子４１及び系統出力端子３２間を遮断するものであり、リレー、半導体スイッチ又はマグネットコンダクタ（ＭＣ）等のスイッチ手段により構成されている。第２開閉器７２は、変換出力端子４１と自立出力端子３３との間に接続され、第２オン信号Ｓ２ａ及び第２オフ信号Ｓ２ｂからなる切換信号Ｓ２によりオン／オフ状態が切り換えられ、第２オン信号Ｓ２ａによるオン状態の時に、変換出力端子４１から入力された自立出力電圧Ｖ３３を自立出力端子３３へ出力し、第２オフ信号Ｓ２ｂによるオフ状態の時に、その変換出力端子４１及び自立出力端子３３間を遮断するものであり、リレー、半導体スイッチ又はマグネットコンダクタ（ＭＣ）等のスイッチ手段により構成されている。
【００２６】
第２開閉器７２の出力側には、電圧検出部８０が接続され、更に、この電圧検出部８０の出力側に、制御部９０が接続されている。電圧検出部８０は、第２開閉器７２の出力側電圧が、自立出力電圧Ｖ３３以下に設定された閾値電圧Ｖｔを超えるか否かを検出し、この検出信号Ｓ８０として、第２開閉器７２の出力側電圧が閾値電圧Ｖｔを超えた時には電圧有りの検出信号Ｓ８０ａを制御部９０へ出力し、第２開閉器７２の出力側電圧が閾値電圧Ｖｔ以下の時には電圧無しの検出信号Ｓ８０ｂを制御部９０へ出力するものである。
【００２７】
制御部９０は、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）を用いたプログラムにより、第１開閉器７１に与える切換信号Ｓ１として第１オン信号Ｓ１ａ及び第１オフ信号Ｓ１ｂと、第２開閉器７２に与える切換信号Ｓ２として第２オン信号Ｓ２ａ及び第２オフ信号Ｓ２ｂと、を生成して出力すると共に、電力変換部４０に与える駆動信号Ｖｇ１〜Ｖｇ４等を発生し、その電力変換部４０、第１開閉器７１、及び第２開閉器７２の制御を含めて電力変換装置３０全体を制御するものである。制御部９０は、更に、電力変換部４０の動作中における異常処理の制御として、第２オフ信号Ｓ２ｂを出力している状態で電圧有りの検出信号Ｓ８０ａを入力した場合に、電力変換部４０に与える駆動信号Ｖｇ１〜Ｖｇ４等の発生を停止してその電力変換部４０の動作を停止する第１の制御機能と、第２オン信号Ｓ２ａを出力している状態で電圧無しの検出信号Ｓ８０ｂを入力した場合に、電力変換部４０に与える駆動信号Ｖｇ１〜Ｖｇ４等の発生を停止してその電力変換部４０の動作を停止する第２の制御機能とを有している。
【００２８】
又、制御部９０は、第１開閉器７１と第２開閉器７２とが同時にオン状態とならないようにインターロック機能を有している。更に、制御部９０の制御により、電力変換部４０の出力電圧について、起動時において零ボルトから上昇するソフトスタートが行われるようになっている。
【００２９】
電圧検出部８０及び制御部９０の構成において、電圧検出部８０により、第２開閉器７２の出力側電圧が閾値電圧Ｖｔを超えたことが検出されてから、電力変換部４０が動作を停止するまでの間に、第２開閉器７２の出力側電圧（即ち、自立出力電圧Ｖ３３）が過電圧にならないように、電圧検出部８０及び制御部９０の動作遅延時間ｔａと閾値電圧Ｖｔとが設定されている。
【００３０】
図３は、図１の系統連系用電力変換装置３０の構成例を示す概略の回路図である。
この図３の系統連系用電力変換装置３０は、図１中の電力変換部４０が単相２線ＡＣ２００Ｖ出力構成の単相２線式ＡＣ２００Ｖ出力であって自立出力が単相２線ＡＣ１００Ｖ出力の構成になっている。
【００３１】
電力変換装置３０は、ＤＣ電源１００の＋電極及び−電極に接続される一対の＋入力端子３１ａ及び−入力端子３１ｂからなる入力端子３１と、一対の＋系統出力端子３２ａ及び−系統出力端子３２ｂからなる系統出力端子３２と、＋自立出力端子３３ａ及び−自立出力端子３３ｂからなる自立出力端子３３と、を有している。＋入力端子３１ａ及び−入力端子３１ｂには、電力変換部４０が接続されている。電力変換部４０は、＋入力端子３１ａ及び−入力端子３１ｂに接続されたスイッチ回路５０と、このスイッチ回路５０の出力側に接続されたフィルタ回路６０とを有している。
【００３２】
スイッチ回路５０は、制御部９０から与えられる複数の駆動信号Ｖｇ１〜Ｖｇ４により、＋入力端子３１ａ及び−入力端子３１ｂから入力されるＤＣ電源１００のＤＣ電圧をスイッチングしてＡＣ電圧（例えば、ＡＣ２００Ｖ又はＡＣ１００Ｖ）に変換する回路であり、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等からなる複数のスイッチング用トランジスタ５１〜５４がフルブリッジ接続されて構成されている。各トランジスタ５１〜５４は、制御部９０から与えられる各駆動信号Ｖｇ１〜Ｖｇ４によりオン／オフ動作して、入力されるＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換するものである。各トランジスタ５１〜５４には、各寄生ダイオード５１ａ〜５４ａが逆並列状態に接続されている。
【００３３】
フィルタ回路６０は、スイッチ回路５０から出力されるＡＣ電圧の高周波成分を除去して正弦波状のＡＣ電圧（例えば、ＡＣ２００Ｖ又はＡＣ１００Ｖ）を、一対の＋変換出力端子４１ａ及び−変換出力端子４１ｂからなる変換出力端子４１へ出力する回路であり、２つのリアクトル６１，６２及び１つのコンデンサ６３からなるＬＣフィルタにより構成されている。
【００３４】
なお、電力変換部４０において、＋入力端子３１ａ及び−入力端子３１ｂと、スイッチ回路５０との間に、図示しないＤＣ／ＤＣコンバータからなる昇降圧回路を設けても良い。この昇降圧回路は、＋入力端子３１ａ及び−入力端子３１ｂから入力されるＤＣ電源１００のＤＣ電圧を所定のＤＣ電圧まで昇降圧する回路である。
【００３５】
第１開閉器７１は、＋変換出力端子４１ａと＋系統出力端子３２ａとの間に接続された切換接点７１ａと、−変換出力端子４１ｂと−系統出力端子３２ｂとの間に接続された切換接点７１ｂと、を有し、その２つの切換接点７１ａ，７１ｂが、第１オン信号Ｓ１ａ及び第１オフ信号Ｓ１ｂからなる切換信号Ｓ１により同時にオン／オフ動作するようになっている。
【００３６】
更に、第２開閉器７２は、＋変換出力端子４１ａと＋自立出力端子３３ａとの間に接続された切換接点７２ａと、−変換出力端子４１ｂと−自立出力端子３３ｂとの間に接続された切換接点７２ｂと、を有し、その２つの切換接点７２ａ，７２ｂが、第２オン信号Ｓ２ａ及び第２オフ信号Ｓ２ｂからなる切換信号Ｓ２により同時にオン／オフ動作するようになっている。
【００３７】
図４（ａ）、（ｂ）は、図１及び図３中の電圧検出部８０の構成例を示す回路図である。
図４（ａ）に示される電圧検出部８０は、＋自立出力端子３３ａと−自立出力端子３３ｂとの間に直列に接続された２つの分圧抵抗８１，８２と、１つの分圧抵抗８２に対して並列に接続された抵抗８３及びフォトカプラ８４と、により構成されている。フォトカプラ８４は、抵抗８３に対して直列に接続されたＡＣ入力用の双方向型発光素子（例えば、逆並列に接続された一対の発光ダイオード）８４ａと、受光素子（例えば、フォトトランジスタ）８４ｂと、により構成されている。
【００３８】
この図４（ａ）の電圧検出部８０では、＋自立出力端子３３ａと−自立出力端子３３ｂとの間に、閾値電圧Ｖｔを超えるＡＣ電圧が発生すると、このＡＣ電圧が分圧抵抗８１，８２により分圧され、抵抗８４を介してフォトカプラ８４内の発光ダイオード８４ａに電流が流れる。これにより、発光ダイオード８４ａが発光してフォトトランジスタ８４ｂがオン状態になり、このフォトトランジスタ８４ｂから、検出信号Ｓ８０として電圧有りの検出信号Ｓ８０ａ（例えば、数ボルトのＨレベルの信号）が出力される。＋自立出力端子３３ａと−自立出力端子３３ｂとの間のＡＣ電圧が、閾値電圧Ｖｔ以下の場合には、フォトカプラ８４内の発光ダイオード８４ａが発光しないので、フォトトランジスタ８４ｂから、検出信号Ｓ８０として電圧無しの検出信号Ｓ８０ｂ（例えば、Ｌレベルの信号）が出力される。
【００３９】
図４（ｂ）に示される電圧検出部８０は、降圧型トランス８５により構成されている。この降圧型トランス８５は、＋自立出力端子３３ａと−自立出力端子３３ｂとの間に接続された１次巻線８５ａと、２次巻線８５ｂと、により構成されている。
【００４０】
この図４（ｂ）の電圧検出部８０では、＋自立出力端子３３ａと−自立出力端子３３ｂとの間に、閾値電圧Ｖｔを超えるＡＣ電圧が発生すると、トランス８５の２次巻線８５ｂから、検出信号Ｓ８０として電圧有りの検出信号Ｓ８０ａ（例えば、数ボルトのＨレベルの信号）が出力される。＋自立出力端子３３ａと−自立出力端子３３ｂとの間のＡＣ電圧が、閾値電圧Ｖｔ以下の場合には、トランス８５の２次巻線８５ｂから、検出信号Ｓ８０として電圧無しの検出信号Ｓ８０ｂ（例えば、Ｌレベルの信号）が出力される。
【００４１】
（実施例１の通常動作）
図１及び図３の系統連系用電力変換装置３０において、ＤＣ電源１００からＤＣ電力が供給されると、電力変換部４０では、制御部９０から供給されるデューティ比の大きな駆動信号Ｖｇ１〜Ｖｇ４により、スイッチ回路５０内のトランジスタ５１〜５４がオン／オフ動作し、供給されたＤＣ電力のＤＣ電圧がＡＣ電圧に変換される。変換されたＡＣ電圧は、フィルタ回路６０により高周波成分が除去されてＡＣ２００Ｖの正弦波状の系統出力電圧Ｖ３２が生成され、変換出力端子４１の＋変換出力端子４１ａ及び＋系統出力端子３２ａから出力される。出力されたＡＣ２００Ｖの系統出力電圧Ｖ３２は、制御部９０から供給される切換信号Ｓ１の第１オン信号Ｓ１ａによりオン状態となった第１開閉器７１の切換接点７１ａ，７１ｂを通して、系統出力端子３２の＋系統出力端子３２ａ及び−系統出力端子３２ｂから出力され、ＡＣ２００Ｖの電力系統１０１へ逆潮流される。
【００４２】
この際、制御部９０のインターロック機能により、第２開閉器７２の接点７２ａ，７２ｂがオフ状態になっており、変換出力端子４１の＋変換出力端子４１ａ及び＋系統出力端子３２ａから、自立出力端子３３の＋自立出力端子３３ａ及び−自立出力端子３３ｂが切り離されている。
【００４３】
系統停電等によって電力系統１０１へ系統出力電圧Ｖ３２を逆潮流できない場合には、切換信号Ｓ１の第１オフ信号Ｓ１ｂにより第１開閉器７１の切換接点７１ａ，７１ｂがオフ状態になって、変換出力端子１４ａの＋変換出力端子４１ａ及び−変換出力端子４１ｂから電力系統１０１が切り離される。次に、制御部９０から電力変換部４０へ、デューティ比の小さな駆動信号Ｖｇ１〜Ｖｇ４が供給され、スイッチ回路５０内のトランジスタ５１〜５４がオン／オフ動作し、ＤＣ電源１００から供給されたＤＣ電圧がＡＣ電圧に変換される。変換されたＡＣ電圧は、フィルタ回路６０により高周波成分が除去されてＡＣ１００Ｖの正弦波状の自立出力電圧Ｖ３３が生成される。
【００４４】
その後、制御部９０から供給される切換信号Ｓ２の第２オン信号Ｓ２ａにより、第２開閉器７２の接点７２ａ，７２ｂがオン状態になり、変換出力端子４１の＋変換出力端子４１ａ及び＋系統出力端子３２ａから出力されたＡＣ１００Ｖの自立出力電圧Ｖ３３が、その第２開閉器７２の接点７２ａ，７２ｂを通して、自立出力端子３３の＋自立出力端子３３ａ及び−自立出力端子３３ｂへ出力され、負荷１０２へ供給される。
【００４５】
（実施例１の異常処理）
図５は、図１及び図３の系統連系用電力変換装置３０における異常処理の概略の動作を示すフローチャートである。
【００４６】
系統連系用電力変換装置３０の動作時においては、制御部９０の制御により、以下のような異常処理が行われる。
【００４７】
図５のステップＳＴ１において、制御部９０の制御により異常処理が開始されると、ステップＳＴ２へ進む。この際、電圧検出部８０は、第２開閉器７２の出力側電圧が閾値電圧Ｖｔを超えているか否かを検出し、第２開閉器７２の出力側電圧が閾値電圧Ｖｔを超えている時には、電圧有りの検出信号Ｓ８０ａを制御部９０へ出力し、第２開閉器７２の出力側電圧が閾値電圧Ｖｔ以下の時には、電圧無しの検出信号Ｓ８０ｂを制御部９０へ出力している。
【００４８】
ステップＳＴ２において、制御部９０は、電圧検出部８０から出力される検出信号Ｓ８０が、電圧有りの検出信号Ｓ８０ａか、又は、電圧無しの検出信号Ｓ８０ｂかを判定し、判定結果が、電圧有りの検出信号Ｓ８０ａの場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳＴ３へ進み、電圧無しの検出信号Ｓ８０ｂの場合には（Ｎｏ）、ステップＳＴ４へ進む。
【００４９】
ステップＳＴ３において、制御部９０は、第２開閉器７２に対して第２オフ信号Ｓ２ｂを与えているか否かを判定し、判定結果が、第２オフ信号Ｓ２ｂを与えている場合には（Ｙｅｓ）、第２開閉器７２が故障（例えば、接点７２ａ，７２ｂの溶着、第２開閉器７２を駆動する図示しない回路の故障等）しているか、又は、電力系統１０１等の電源が自立出力端子３３に誤接続されていると判定し、ステップＳＴ５へ進み、一方、第２オフ信号Ｓ２ｂを与えていない場合には（Ｎｏ）、第２開閉器７２が正常、又は前記誤接続無しと判定し、ステップＳＴ２に戻る。ステップＳＴ５において、制御部９０は、電力変換部４０へ与える駆動信号Ｖｇ１〜Ｖｇ４の発生を停止し、電力変換部４０の動作を停止させる。
【００５０】
又、前記ステップＳＴ２からステップＳＴ４へ進んだ場合、制御部９０は、第２開閉器７２に第２オン信号Ｓ７２ａを与えているか否かを判定し、判定結果が、第２オン信号Ｓ７２ａを与えている場合には（Ｙｅｓ）、第２開閉器７２が故障（例えば、接点７２ａ，７２ｂの不良によりオフ状態、第２開閉器７２を駆動する図示しない回路の故障等）、又は電圧検出部８０が故障していると判定し、ステップＳＴ５へ進んで、電力変換部４０の動作を停止させる。ステップＳＴ４の判定結果が、第２オン信号Ｓ７ａを与えていない場合には（Ｎｏ）、第２開閉器７２が正常であると判定し、ステップＳＴ２に戻る。
【００５１】
（実施例１の異常処理の動作波形）
図６は、図１及び図３の系統連系用電力変換装置３０における異常処理の動作を示す波形図である。
【００５２】
この図６では、電力変換部４０の起動時において、制御部９０から第２オフ信号Ｓ２ｂが出力されているが、故障（例えば、第２開閉器７２の接点７２ａ，７２ｂの溶着、第２開閉器７２を駆動する図示しない回路の故障等）により、第２開閉器７２の接点７２ａ，７２ｂがオン状態になっている時の動作波形が示されている。
【００５３】
図６において、横軸は時刻（ｔ）であり、縦軸は電位である。本実施例１の自立出力電圧Ｖ３３が実線で、従来の自立出力電圧Ｖ１３が破線で、本実施例１の電圧有りの検出信号Ｓ８０ａ及び電圧無しの検出信号Ｓ８０ｂが実線で、比較例の過電圧有りの検出信号Ｓ８０ａ−１が破線で、それぞれ示されている。Ｖｔは本実施例１の閾値電圧、Ｖｔ１は比較例の過電圧検出の閾値電圧、ｔａは電圧検出部８０及び制御部９０の動作遅延時間である。
【００５４】
図６の時刻ｔ１において、本実施例１の電力変換部４０が起動すると、この電力変換部４０から出力される自立出力電圧Ｖ３３が、ＡＣ０Ｖからソフトスタートして上昇して行く。時刻ｔ２において、電圧検出部８０は、自立出力電圧Ｖ３３が閾値電圧Ｖｔ１を超えたことを検出し、電圧有りの検出信号Ｓ８０ａ（Ｈレベル）を制御部９０へ出力する。すると、制御部９０は、電力変換部４０へ供給する駆動信号Ｖｇ１〜Ｖｇ４の発生を停止するので、電圧検出部８０及び制御部９０の動作遅延時間ｔａが経過した時刻ｔ３において、電力変換部４０の動作が停止して自立出力電圧Ｖ３３の上昇がＡＣ１００Ｖで停止し、その後、自立出力電圧Ｖ３３が降下して行く。時刻ｔ４において、自立出力電圧Ｖ３３が閾値電圧Ｖｔまで降下すると、電圧検出部８０は、電圧無しの検出信号Ｓ８０ｂ（Ｌレベル）を制御部９０へ出力する。その後、自立出力電圧Ｖ３３は、ＡＣ０Ｖになる。
【００５５】
これに対し、図２に示す従来の電力変換装置１０では、時刻ｔ３において、電力変換部１４の動作が停止しないので、この電力変換部１４から出力される自立出力電圧Ｖ１３が、ＡＣ１００Ｖを超えてＡＣ２００Ｖまで上昇してしまう。そのため、ＡＣ１００Ｖ用の負荷２２が破損するおそれがある。
【００５６】
これを防止するために、比較例として、例えば、図２の電力変換装置１０において、第２開閉器１６の出力側に、図６中に示す過電圧検出の閾値電圧Ｖｔ１を有する図示しない過電圧検出回路を設け、自立出力電圧Ｖ１３がその閾値電圧Ｖｔ１を超えると、その過電圧検出回路から出力される過電圧有りの検出信号Ｓ８０ａ−１により、電力変換部１４の動作を停止させることが考えられる。しかし、閾値電圧Ｖｔ１は、図６に示すように、正常時のＡＣ１００Ｖの自立出力を可能にするために、ＡＣ１００Ｖよりも高い電圧に設定する必要がある。そのため、図６の時刻ｔ４後の時刻ｔ５において、図示しない過電圧検出回路から過電圧有りの検出信号Ｓ８０ａ−１が出力され、その後、電力変換部１４の動作が停止されるので、自立出力電圧Ｖ１３はＡＣ１００Ｖを超えた電圧まで上昇することになり、ＡＣ１００Ｖ用の負荷２２の破損を防止することができず、前記比較例のような構成を採用できない。
【００５７】
そこで、このような問題を解決するために、本実施例１では、時刻ｔ３において、電力変換部４０の動作を停止させているので、自立出力電圧Ｖ３３の上昇をＡＣ１００Ｖ以下に抑制して、ＡＣ１００Ｖ用の負荷１０２の破損を的確に防止している。
【００５８】
（実施例１の効果）
本実施例１によれば、次の（１）〜（４）のような効果がある。
【００５９】
（１）  電圧の異なる自立出力機能を内蔵した電力変換装置３０において、第２開閉器７２の出力側の自立出力電圧Ｖ３３を電圧検出部８０で検出し、制御部９０から第２オフ信号Ｓ２ｂを出力している状態で、電圧検出部８０から出力される電圧有りの検出信号Ｓ８０ａを制御部９０が入力した場合には、この制御部９０の第１の制御機能により、電力変換部４０の動作を停止するようにしている。これにより、ＡＣ１００Ｖ用の負荷１０２の破損を的確に防止できる。更に、電力系統１０１等の電源が自立出力端子３３に誤接続された場合に、電力変換部４０の事故を防止できる。
【００６０】
（２）  制御部９０が第２オン信号Ｓ２ａを出力している状態で、電圧検出部８０から出力される電圧無しの検出信号Ｓ８０ｂを制御部９０が入力した場合には、この制御部９０の第２の制御機能により、第２開閉器７２又は電圧検出部８０の故障と判断されて電力変換部４０の動作が停止されるので、事故を未然に防止することができる。
【００６１】
なお、制御部９０に前記第２の制御機能を設けない構成にしても良い。この場合には、前記（１）の効果を有するだけである。そのため、制御部９０に前記第２の制御機能を設ければ、第２開閉器７２又は電圧検出部８０の故障と判断されて電力変換部４０の動作が停止され、事故を未然に防止できるので、より好ましい。
【００６２】
（３）  比較例の過電圧検出回路でも効果は得られるが、過電圧検出の閾値電圧Ｖｔ１の設定が難しいことと、過電圧を検出して電力変換部１４を停止するまでは、負荷２２に過電圧を供給してしまうことが問題である。又、自立出力端子１３に同じ電圧の電源が接続されても検出ができないという問題がある。これに対し、本実施例１では、電圧検出部８０により、第２開閉器７２の出力側電圧の有無のみを検出しているので、前記比較例のような問題はない。
【００６３】
（４）  電圧検出部８０は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、分圧抵抗８１，８２及びフォトカプラ８４、あるいは、トランス８５等の安価な構成で実現が可能である。
【実施例２】
【００６４】
図７は、本発明の実施例２における系統連系用電力変換装置の構成例を示す要部の回路図であり、実施例１を示す図３中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００６５】
本実施例２の系統連系用電力変換装置３０Ａは、実施例１と同様のフィルタ回路６０を含む電力変換部４０が単相２線ＡＣ２００Ｖ出力構成の単相３線式ＡＣ２００Ｖ出力であって自立出力が単相２線ＡＣ１００Ｖ出力の構成になっている。
【００６６】
実施例１と同様に、フィルタ回路６０の出力側における＋変換出力端子４１ａ及び−変換出力端子４１ｂには、切換接点７１ａ，７１ｂを有する第１開閉器７１を介して、＋系統出力端子３２ａ及び−系統出力端子３２ｂが接続されている。＋系統出力端子３２ａと、新たに追加された接地用の系統出力端子３２ｃとの間には、ＡＣ１００Ｖの電力系統１０１ａが接続されると共に、−系統出力端子３２ｂと接地用の系統出力端子３２ｃとの間にも、ＡＣ１００Ｖの電力系統１０１ｂが接続されている。更に、＋変換出力端子４１ａ及び−変換出力端子４１ｂには、実施例１と同様に、切換接点７２ａ，７２ｂを有する第２開閉器７２を介して、＋自立出力端子３３ａ及び−自立出力端子３３ｂが接続されている。実施例１と同様に、＋自立出力端子３３ａ及び−自立出力端子３３ｂ間には、ＡＣ１００Ｖの負荷１０２が接続され、更に、その＋自立出力端子３３ａ及び−自立出力端子３３ｂに、電圧検出部８０が接続されている。
【００６７】
このような構成の電力変換装置３０Ａでは、電力変換部４０が動作すると、この電力変換部４０から単相のＡＣ２００Ｖが出力され、第１開閉器７１を介して、２つのＡＣ１００Ｖ電力系統１０１ａ，１０１ｂへ供給され、実施例１の電力変換装置３０とほぼ同様の作用及び効果を奏することができる。
【実施例３】
【００６８】
図８は、本発明の実施例３における系統連系用電力変換装置の構成例を示す要部の回路図であり、実施例１を示す図３中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００６９】
本実施例３の系統連系用電力変換装置３０Ｂは、実施例１とは異なる３相用フィルタ回路６０Ｂを含む電力変換部４０Ｂが３相３線ＡＣ２００Ｖ出力構成の３相３線式ＡＣ２００Ｖ出力であって自立出力が単相２線ＡＣ１００Ｖ出力の構成になっている。
【００７０】
電力変換部４０Ｂ内の３相用フィルタ回路６０Ｂは、各相のリアクトル６１，６２，６４と、各相間のコンデンサ６３ａ，６３ｂ，６３ｃと、を有するＬＣフィルタにより構成されている。このフィルタ回路６０Ｂの出力側における３つの変換出力端子４１ａ，４１ｂ，４１ｃには、実施例１とは異なる３つの切換接点７１ａ，７１ｂ，７１ｃを有する第１開閉器７１Ｂを介して、３つの＋系統出力端子３２ａ、−系統出力端子３２ｂ及び接地用の系統出力端子３２ｃが接続されている。３つの系統出力端子３２ａ，３２ｂ，３２ｃ間には、３つのＡＣ２００Ｖの電力系統１０１−１，１０１−２，１０１−３がそれぞれ接続されている。
【００７１】
更に、＋変換出力端子４１ａ及び−変換出力端子４１ｂには、実施例１と同様に、切換接点７２ａ，７２ｂを有する第２開閉器７２を介して、＋自立出力端子３３ａ及び−自立出力端子３３ｂが接続されている。実施例１と同様に、＋自立出力端子３３ａ及び−自立出力端子３３ｂ間には、ＡＣ１００Ｖの負荷１０２が接続され、更に、その＋自立出力端子３３ａ及び−自立出力端子３３ｂに、電圧検出部８０が接続されている。
【００７２】
このような構成の電力変換装置３０Ｂでは、電力変換部４０Ｂが動作すると、この電力変換部４０Ｂから３相のＡＣ２００Ｖが出力され、３相用の第１開閉器７１Ｂを介して、各相間のＡＣ２００Ｖ電力系統１０１−１，１０１−２，１０１−３へそれぞれ供給され、実施例１の電力変換装置３０とほぼ同様の作用及び効果を奏することができる。
【００７３】
（変形例）
本発明は、上記実施例に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。
例えば、電力変換部４０，４０Ｂは、図３、図７及び図８以外の回路構成に変更しても良い。又、電圧検出部８０は、図４以外の回路構成に変更しても良い。
【符号の説明】
【００７４】
３０，３０Ａ，３０Ｂ      系統連系用電力変換装置
４０，４０Ｂ      電力変換部
５０      スイッチ回路
６０，６０Ｂ      フィルタ回路
７１，７１Ｂ      第１開閉器
７２      第２開閉器
８０      電圧検出部
９０      制御部
１００      ＤＣ電源
１０１，１０１−１，１０１−２，１０１−３      ＡＣ２００Ｖの電力系統
１０１ａ，１０１ｂ      ＡＣ１００Ｖの電力系統
１０２      ＡＣ１００Ｖの負荷
【図１】
0005864241.tif 000002
【図２】
0005864241.tif 000003
【図３】
0005864241.tif 000004
【図４】
0005864241.tif 000005
【図５】
0005864241.tif 000006
【図６】
0005864241.tif 000007
【図７】
0005864241.tif 000008
【図８】
0005864241.tif 000009