(57)【要約】【課題】簡易な回路構成で簡単かつ確実に誤接続を検出することができ、誤接続による部品故障を未然に防ぐことができる系統連系インバータ装置を得ること。【解決手段】直流電源１からの直流電力を交流電力に変換するインバータ６を具備し、該インバータ６の出力を交流系統９に連系させる系統連系インバータ装置８において、直流電源１とインバータ６との間に設けられ、一対の電力供給経路の双方を切断可能に設けられた直流開閉器４と、直流開閉器４の入力端２側に並列に接続され、当該入力端２に交流系統１８が誤接続されたことを検出する誤接続検出回路１４と、誤接続検出回路１４が誤接続を検出したことを報知する誤接続報知手段１５とを備えた。【選択図】図１
2015154508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源からの直流電力を交流電力に変換するインバータを具備し、該インバータの出力を交流系統に連系させる系統連系インバータ装置において、
前記直流電源と前記インバータとの間に設けられ、一対の電力供給経路の双方を切断可能に設けられた直流開閉器と、
前記直流開閉器の入力端側に並列に接続され、当該入力端に前記交流系統が誤接続されたことを検出する誤接続検出回路と、
前記誤接続検出回路が前記誤接続を検出したことを報知する誤接続報知手段と、
を備えたことを特徴とする系統連系インバータ装置。
【請求項２】
直流電源からの直流電力を昇圧あるいは降圧するコンバータと、該コンバータの出力を交流電力に変換するインバータと、を具備し、該インバータの出力を交流系統に連系させる系統連系インバータ装置において、
前記直流電源と前記コンバータとの間に設けられ、一対の電力供給経路の双方を切断可能に設けられた直流開閉器と、
前記直流開閉器の入力端側に並列に接続され、当該入力端に前記交流系統が誤接続されたことを検出する誤接続検出回路と、
前記誤接続検出回路が前記誤接続を検出したことを報知する誤接続報知手段と、
を備えたことを特徴とする系統連系インバータ装置。
【請求項３】
前記誤接続検出回路は、
前記入力端の一方に一端が接続されたコンデンサと、
前記入力端の他方にアノードが接続され、前記コンデンサの他端にカソードが接続された第１のダイオードと、
前記コンデンサと前記第１のダイオードとの接続点にアノードが接続された第２のダイオードと、
を含み構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の系統連系インバータ装置。
【請求項４】
前記誤接続報知手段は、前記第１のダイオードのアノードと前記第２のダイオードのカソードとの間に接続された圧電ブザーを含み構成されたことを特徴とする請求項３に記載の系統連系インバータ装置。
【請求項５】
前記誤接続報知手段は、ＬＥＤを含み構成され、
前記誤接続検出回路は、前記誤接続を検出した場合に、前記ＬＥＤを点灯させることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の系統連系インバータ装置。
【請求項６】
前記誤接続報知手段は、表示手段を含み構成され、
前記誤接続検出回路は、前記誤接続を検出した場合に、前記表示手段に誤接続状態であることを表示させることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の系統連系インバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ装置に関するものであり、特に、太陽電池、燃料電池等の直流電力を交流電力系統に連系するための系統連系インバータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
系統連系インバータ装置の入力側に、本来、出力側に連系すべき交流系統を誤って接続し、負電圧（回路内部で負極側から正極側に電流が流れる場合の印加電圧を指していう。以下同じ）を印加してしまった場合には、入力端の負極側から昇圧コンバータ内の昇圧用スイッチング素子に逆並列接続されたフリーホイールダイオードを経由して入力端の正極側に向かう短絡経路が形成されてしまう。これにより、負電圧による短絡電流で上記のフリーホイールダイオードが短絡故障を起こし、昇圧用スイッチング素子をも故障に至らしめるおそれがある。
【０００３】
従来技術にかかる系統連系インバータ装置として、直流母線を構成する負極側母線の入力端にカソードが接続される短絡電流遮断ダイオードと、前記短絡電流遮断ダイオードのアノードに接続される半導体スイッチと、前記半導体スイッチを駆動する半導体スイッチ駆動回路と、前記入力端の負極側から正極側に向かって電流が流れるような負電力が印加された場合に、前記半導体スイッチ駆動回路をオフ制御する半導体スイッチオフ回路と、前記半導体スイッチ駆動回路を制御する制御回路を備えるようにした構成が示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００７／１１０９１３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術では、部品点数の増加による回路の複雑化や、半導体スイッチを使用することによる制御の複雑化を伴う、という問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な回路構成で、かつ確実に誤接続を検出することができ、誤接続による部品故障を未然に防ぐことができる系統連系インバータ装置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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる系統連系インバータ装置は、直流電源からの直流電力を交流電力に変換するインバータを具備し、該インバータの出力を交流系統に連系させる系統連系インバータ装置において、前記直流電源と前記インバータとの間に設けられ、一対の電力供給経路の双方を切断可能に設けられた直流開閉器と、前記直流開閉器の入力端側に並列に接続され、当該入力端に前記交流系統が誤接続されたことを検出する誤接続検出回路と、前記誤接続検出回路が前記誤接続を検出したことを報知する誤接続報知手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、簡易な回路構成で、かつ確実に誤接続を検出することができ、誤接続による部品故障を未然に防ぐことができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる系統連系インバータ装置の一構成例を示す図である。
【図２】図２は、誤接続検出回路および誤接続報知手段の回路構成の具体的な一例を示す図である。
【図３】図３は、図１に示す系統連系インバータ装置の運転時における状態を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態２にかかる系統連系インバータ装置の一構成例を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態３にかかる系統連系インバータ装置の一構成例を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態３にかかる系統連系インバータ装置の図５とは異なる一構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態にかかる系統連系インバータ装置について説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる系統連系インバータ装置の一構成例を示す図である。図１に示す例では、例えば、系統連系インバータ装置８の設置作業時において、直流入力端子２に正常に直流電源１が接続され、交流出力端子３が交流系統９に接続された場合の接続態様を示している。このような正常な接続態様において、系統連系インバータ装置８は、例えば、太陽電池や燃料電池である直流電源１から供給される直流電力を交流電力に変換して、交流系統９に出力する。また、図１に示す例では、例えば、系統連系インバータ装置８の設置作業時において、直流入力端子２に誤って接続されることが想定される交流系統１８を併記している。
【００１２】
実施の形態１にかかる系統連系インバータ装置８は、一般的に系統連系インバータ装置が具備する典型的な構成部として、直流を交流に変換するインバータ６と、直流入力端子２とインバータ６との間に設けられた直流開閉器４と、インバータ６と交流出力端子３との間に設けられた系統連系リレー７とを備えている。
【００１３】
直流開閉器４は、図１に示すように、直流入力端子２とインバータ６との間の一対の電力供給経路の双方を切断可能に設けられ、系統連系インバータ装置８の設置作業時等の運転停止時には開かれており、系統連系インバータ装置８の設置後に閉じられる。その後、図示しない制御手段によりインバータ６の制御が開始される。
【００１４】
インバータ６は、図示しないＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子にフリーホイールダイオードが逆並列に接続された複数の半導体スイッチがブリッジ接続されて構成される。このインバータ６に負電圧が印加されると、フリーホイールダイオードに短絡電流が流れ、半導体スイッチが短絡故障するおそれがある。
【００１５】
系統連系リレー７は、図１に示すように、インバータ６と交流出力端子３との間の一対の電力供給経路の双方を切断可能に設けられ、系統連系インバータ装置８の設置後の通常運転時において、系統連系を行う際には閉じられ、系統連系を解除する際に開かれる。
【００１６】
また、実施の形態１にかかる系統連系インバータ装置８は、上述した典型的な各構成部に加え、本実施の形態を特徴づける構成部として、交流入力端子２に誤って交流系統１８が接続されたこと（以下、単に「誤接続」という）を検出する誤接続検出回路１４と、誤接続検出回路１４が誤接続を検出したことを報知する誤接続報知手段１５とを備えている。
【００１７】
図２は、誤接続検出回路および誤接続報知手段の回路構成の具体的な一例を示す図である。図２に示す例では、誤接続検出回路１４は、直流入力端子２の一方端に一端が接続されたコンデンサ１０と、直流入力端子２の他方端にアノードが接続され、コンデンサ１０の他端にカソードが接続された第１のダイオード１１と、コンデンサ１０と第１のダイオード１１との接続点にアノードが接続された第２のダイオード１２とにより構成され、誤接続報知手段１５は、第１のダイオード１１のアノードと第２のダイオード１２のカソードとの間に接続された圧電ブザー１３により構成されている。
【００１８】
つぎに、実施の形態１にかかる系統連系インバータ装置８の動作について、図１から図３を参照して説明する。図３は、図１に示す系統連系インバータ装置の運転時における状態を示す図である。
【００１９】
まず、直流入力端子２に誤って交流系統１８に接続した場合について説明する。交流系統１８から印加される交流電圧の正の半波では、直流入力端子２の上部側の端子に正の電圧が印加される。このとき、コンデンサ１０が充電されるまでの間、コンデンサ１０および第２のダイオード１２を介して電流が流れることにより、圧電ブザー１３に電圧が印加される。また、交流系統１８から印加される交流電圧の負の半波では、直流入力端子２の上部側の端子に負の電圧が印加される。このとき、第１のダイオード１１を介してコンデンサ１０に電流が流れ、コンデンサ１０が放電される。このサイクルが交流系統１８の交流周期で繰り返されることにより、圧電ブザー１３が交流系統１８の交流周期で鳴動し、誤接続報知音として出力される。
【００２０】
この誤接続報知音により、系統連系インバータ装置８の設置作業者が誤接続状態であることを認識して、図１に示す正常な接続態様に結線しなおすことができる。
【００２１】
このとき、直流開閉器４は、上述したように、例えば、系統連系インバータ装置８の設置作業時等の運転停止時には開かれており、インバータ６を構成する半導体スイッチのフリーホイールダイオードに短絡電流が流れることはないため、半導体スイッチの短絡故障を未然に防ぐことができる。
【００２２】
一方、図１に示す正常な接続態様で結線された場合には、直流入力端子２の上部側の端子に常時、正の電圧が印加される。ここで、直流電源１からの直流電力の供給開始時における過渡状態において、コンデンサ１０および第２のダイオード１２を介して圧電ブザー１３に電圧が印加されるが、コンデンサ１０が充電された後の定常状態では、圧電ブザー１３には電圧が印加されない。このため、圧電ブザー１３は鳴動せず、系統連系インバータ装置８の設置作業者が正常な接続態様で結線されていることを認識することができる。
【００２３】
その認識後、系統連系インバータ装置８の設置作業者が直流開閉器４を閉じれば、図３に示す状態とすることができ、系統連系インバータ装置８を運転可能状態とすることができる。
【００２４】
また、図２に示す回路構成では、コンデンサ１０が充電された後の定常状態において誤接続検出回路１４および誤接続報知手段１５には電流が流れないため、系統連系インバータ装置８の運転時において誤接続検出回路１４および誤接続報知手段１５による損失は発生しない。つまり、通常運転時における装置全体での損失増加を伴うことなく、直流入力端子２への交流系統１８の誤接続防止を実現することができる。
【００２５】
以上説明したように、実施の形態１の系統連系インバータ装置によれば、簡易な回路構成で、かつ確実に直流入力端子への交流系統の誤接続防止を実現でき、系統連系インバータ装置の通常運転時における損失増加を伴うことなく、誤接続による部品故障を未然に防ぐことができる。
【００２６】
また、誤接続報知手段である圧電ブザーが発する誤接続報知音により、系統連系インバータ装置の設置作業者が誤接続状態であることを容易に認識することができ、系統連系インバータ装置の設置にかかる時間の短縮や、設置確認作業の簡素化を実現することができる。
【００２７】
実施の形態２．
図４は、実施の形態２にかかる系統連系インバータ装置の一構成例を示す図である。なお、実施の形態１と同一または同等の構成部には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００２８】
図４に示す例では、図１に示す実施の形態１にかかる構成に加え、インバータ６の前段に、直流入力端子２に印加される直流電圧を昇圧あるいは降圧するコンバータ５を備えている。
【００２９】
コンバータ５は、例えば、インバータ６と同様に、図示しないＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子にフリーホイールダイオードが逆並列に接続された複数の半導体スイッチがブリッジ接続されて構成される。このコンバータ５においても、入力に負電圧が印加されると、インバータ６と同様にフリーホイールダイオードに短絡電流が流れ、半導体スイッチが短絡故障する虞がある。
【００３０】
したがって、実施の形態１と同様に、誤接続検出回路１４および誤接続報知手段１５を具備することで、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
以上説明したように、実施の形態２の系統連系インバータ装置によれば、インバータの前段に、直流電圧を昇圧するコンバータを具備した構成においても、実施の形態１と同様に、簡易な回路構成で、かつ確実に直流入力端子への交流系統の誤接続防止を実現でき、系統連系インバータ装置の通常運転時における損失増加を伴うことなく、誤接続による部品故障を未然に防ぐことができる。
【００３２】
また、誤接続報知手段である圧電ブザーが発する誤接続報知音により、系統連系インバータ装置の設置作業者が誤接続状態であることを容易に認識することができ、系統連系インバータ装置の設置にかかる時間の短縮や、設置確認作業の簡素化を実現することができる。
【００３３】
実施の形態３．
図５は、実施の形態３にかかる系統連系インバータ装置の一構成例を示す図である。また、図６は、実施の形態３にかかる系統連系インバータ装置の図５とは異なる一構成例を示す図である。なお、実施の形態１と同一または同等の構成部には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００３４】
図５に示す例では、誤接続報知手段１５として、図２に示す圧電ブザー１３に代えて発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」と称す）１６を備えた構成としている。また、図６に示す例では、誤接続報知手段１５として、表示手段１７を備えた構成としている。なお、誤接続検出回路１４には、誤接続を検出した場合に誤接続検出信号を出力し、ＬＥＤ１６を点灯させる、あるいは、表示手段１７に誤接続状態であることを表示させるための図示しない制御回路を具備した構成とする。
【００３５】
図５，６に示す構成であっても、実施の形態１と同様に、例えば、系統連系インバータ装置８の設置作業時において、系統連系インバータ装置８の設置作業者が正常な接続態様で結線されているか否かを認識することができる。そして、ＬＥＤ１６が点灯、あるいは、表示手段１７に誤接続状態であることが表示されている場合には、直流入力端子２が交流系統１８に誤接続されているものと認識して、正常な接続態様に結線しなおすことができる。
【００３６】
また、直流開閉器４は、実施の形態１と同様に、系統連系インバータ装置８の設置作業時等の運転停止時には開かれており、インバータ６を構成する半導体スイッチのフリーホイールダイオードに短絡電流が流れることはないため、半導体スイッチの短絡故障を未然に防ぐことができる。
【００３７】
なお、ＬＥＤ１６としては、系統連系インバータ装置８に具備された他の機能を有するＬＥＤと兼用することも可能であり、また、表示手段１７としては、系統連系インバータ装置８に一般的に具備される表示手段を用いることも可能である。
【００３８】
また、上記説明では、誤接続検出回路１４に誤接続検出信号を出力する制御回路を具備するものとして説明したが、インバータ６を制御するために系統連系インバータ装置８に一般的に具備される制御手段から誤接続検出信号を出力する構成であってもよい。
【００３９】
このように、系統連系インバータ装置８に一般的に具備されるＬＥＤや表示手段を用いて、誤接続状態であることを報知する構成とすることにより、実施の形態１，２と同様に、簡易な回路構成で、かつ確実に直流入力端子への交流系統の誤接続防止を実現でき、系統連系インバータ装置の通常運転時における損失増加を伴うことなく、直流入力端子２への交流系統１８の誤接続防止を実現することができる。
【００４０】
また、誤接続報知手段１５として、実施の形態１，２の構成における圧電ブザー１３に加えて、ＬＥＤ１６や表示手段１７を具備した構成であってもよく、さらには、圧電ブザー１３、ＬＥＤ１６、および表示手段１７のいずれをも具備した構成であってもよいことは言うまでもない。
【００４１】
以上説明したように、実施の形態３の系統連系インバータ装置によれば、誤接続報知手段として、ＬＥＤや表示手段を用いる構成としても、実施の形態１と同様に、簡易な回路構成で、かつ確実に直流入力端子への交流系統の誤接続防止を実現でき、系統連系インバータ装置の通常運転時における損失増加を伴うことなく、誤接続による部品故障を未然に防ぐことができる。
【００４２】
また、誤接続報知手段であるＬＥＤの点灯や表示手段による誤接続状態の表示を確認することにより、系統連系インバータ装置の設置作業者が誤接続状態であることを容易に認識することができ、系統連系インバータ装置の設置にかかる時間の短縮や、設置確認作業の簡素化を実現することができる。
【００４３】
なお、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように、本発明は、太陽電池、燃料電池等の直流電力を交流系統に連系するための系統連系インバータ装置として有用である。
【符号の説明】
【００４５】
１  直流電源、２  直流入力端子、３  交流出力端子、４  直流開閉器、５  コンバータ、６  インバータ、７  系統連系リレー、８  系統連系インバータ装置、９，１８  交流系統、１０  コンデンサ、１１  第１のダイオード、１２  第２のダイオード、１３  圧電ブザー、１４  誤接続検出回路、１５  誤接続報知手段、１６  ＬＥＤ、１７  表示手段。
【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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【図６】
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