(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源から出力される直流電力を交流電力に変換し、前記交流電力を商用電力系統へ
出力するインバータ回路と、
前記インバータ回路の動作を制御する制御回路と、
前記直流電源、或いは前記商用電力系統の出力電力から前記制御回路を駆動するための
制御電圧を生成する電源回路と、を備え、
前記電源回路は、前記直流電源の出力電力を入力する第１入力線路と、前記商用電力系
統の出力電力を整流回路を介して前記第１入力線路へ接続される第２入力線路と、前記第
１入力線路の電圧を前記制御電圧に変圧する変圧回路とを有し、
前記第２入力線路に介在する少なくとも一対の第１端子を有する第１コネクタと、
前記一対の第１端子を短絡する第１短絡部材を有する第２コネクタを備えると共に、
前記第２コネクタは、さらに前記制御回路に接続される信号線に介在する少なくとも一
対の第２端子を有し、前記第１コネクタは、さらに前記一対の第２端子を短絡する第２短
絡部材を有し、
前記第１コネクタと前記第２コネクタとは接続可能に構成され、前記第１コネクタと前
記第２コネクタとを接続することにより、前記第２短絡部材が前記一対の第２端子を短絡
して前記信号線を導通し、前記制御回路は、前記信号線の導通を検出することにより、前
記インバータ回路の動作条件の変更を可能にすることを特徴とする系統連系装置。
【請求項２】
前記第１コネクタと接続可能な第３コネクタを備え、
前記第２コネクタ、及び前記第３コネクタを固定することを特徴とする請求項１に記載
の系統連系装置。
【請求項３】
直流電源から出力される直流電力を交流電力に変換し、前記交流電力を商用電力系統へ
出力するインバータ回路と、
前記インバータ回路の動作を制御する制御回路と、
前記直流電源、或いは前記商用電力系統の出力電力から前記制御回路を駆動するための
制御電圧を生成する電源回路と、を備え、
前記電源回路は、前記直流電源の出力電力を入力する第１入力線路と、前記商用電力系
統の出力電力を整流回路を介して前記第１入力線路へ接続される第２入力線路と、前記第
１入力線路の電圧を前記制御電圧に変圧する変圧回路とを有し、
前記第２入力線路に介在する少なくとも一対の第１端子を有する第１コネクタと、
前記一対の第１端子を短絡する第１短絡部材を有する第２コネクタを備えると共に、
前記第１コネクタは、さらに前記制御回路に接続される信号線に介在する少なくとも一
対の第２端子を有し、前記第２コネクタは、さらに前記一対の第２端子を短絡する第２短
絡部材を有し、
前記第１コネクタと前記第２コネクタとは接続可能に構成され、前記第１コネクタと前
記第２コネクタとを接続することにより、前記第２短絡部材が前記一対の第２端子を短絡
して前記信号線を導通し、前記制御回路は、前記信号線の導通を検出することにより、前
記インバータ回路の動作条件の変更を可能にすることを特徴とする系統連系装置。
【請求項４】
前記第２コネクタと接続可能な第３コネクタを備え、
前記第１コネクタ、及び前記第３コネクタを固定することを特徴とする請求項３に記載
の系統連系装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源の出力電力を交流電力に変換し、この交流電力を商用電力系統へ重畳する系統連係装置に関する。
【０００２】
従来より、太陽電池、燃料電池、蓄電池などの直流電源の出力電力を交流電力に変換し、この交流電力を商用電力系統に重畳する系統連系装置が提供されている。
【０００３】
系統連系装置を含む系統連系システムの一例である太陽電池発電システムは、日射量に応じて発電量が変化する太陽電池と、この太陽電池の出力電力を交流電力に変換する系統連系装置とにより構成され、商用電力系統に交流電力を供給するものである。
【０００４】
系統連系装置は、太陽電池の直流電圧を昇圧する昇圧回路、昇圧回路の出力を交流電圧に変換するインバータ回路、インバータ回路と商用電力系統との間に接続された系統連系用リレー、インバータ回路と系統連系用リレーとの間に接続されその間に流れる電流を検出する電流センサ、系統連系用リレーの商用電力系統側に設置された商用系統電圧センサ、マイクロコンピュータからなり電流検出センサや商用系統電圧センサから検出した電流、電圧に基づいて昇圧回路やインバータ回路の各スイッチ素子をＯＮ／ＯＦＦするための信号を出力する制御回路、及び上記センサや上記回路へこれらを駆動するための制御電圧を生成する電源回路とで構成される。
【０００５】
例えば、特許文献１に記載の系統連系装置では、太陽電池と並列に電力を系統連系装置に供給する蓄電池が更に設けられ、太陽電池の出力電力、商用電力系統の出力電力、及び蓄電池の出力電力から夫々制御回路を駆動するための制御電圧を生成する電源回路が設けられている。そして、こられらの電源回路の少なくとも一つを選択して制御回路に制御電圧を印加する。このように構成することにより、太陽電池が発電できない夜間や商用電力系統３０が停電した場合にも制御回路に制御電圧を印加し、系統連系装置が動作することが可能に構成されている。
【特許文献１】特開２００８−５４４７３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のように構成された系統連系装置は、系統連系装置を常時動作できる反面、商用電力系統から制御電圧を生成しその電力を利用して系統連系装置を動作するため、ユーザーは商用電力系統から買電することになる。メンテナンス等により系統連系装置の動作を維持したい場合にはこれでも良いが、通常動作時には、系統連系装置の動作が不要な（例えば、太陽電池が発電できないような夜間等）ときにも待機電力を商用電力系統から買電してしまうという問題がある。
本発明は、上述の問題に鑑みて成されたものであり、必要な場合に系統連系装置の動作を維持でき、不要な場合は商用電力系統からの電力の消費を抑えることができる系統連系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】
上記目的を達成するために、本発明の系統連系装置は、直流電源から出力される直流電
力を交流電力に変換し、前記交流電力を商用電力系統へ出力するインバータ回路と、前記
インバータ回路の動作を制御する制御回路と、前記直流電源、或いは前記商用電力系統の
出力電力から前記制御回路を駆動するための制御電圧を生成する電源回路と、を備え、前
記電源回路は、前記直流電源の出力電力を入力する第１入力線路と、前記商用電力系統の
出力電力を整流回路を介して前記第１入力線路へ接続される第２入力線路と、前記第１入
力線路の電圧を前記制御電圧に変圧する変圧回路とを有し、前記第２入力線路に介在する
少なくとも一対の第１端子を有する第１コネクタと、前記一対の第１端子を短絡する第１
短絡部材を有する第２コネクタを備えると共に、前記第２コネクタは、さらに前記制御回
路に接続される信号線に介在する少なくとも一対の第２端子を有し、前記第１コネクタは
、さらに前記一対の第２端子を短絡する第２短絡部材を有し、前記第１コネクタと前記第
２コネクタとは接続可能に構成され、前記第１コネクタと前記第２コネクタとを接続する
ことにより、前記第２短絡部材が前記一対の第２端子を短絡して前記信号線を導通し、前
記制御回路は、前記信号線の導通を検出することにより、前記インバータ回路の動作条件
の変更を可能に構成される。
【０００８】
このようにすることで、系統連系装置の動作を維持することが必要な場合（例えば、メンテナンスや装置の導入を行う場合）に、第１コネクタと第２コネクタを接続することにより第２入力線路が導通する。これにより、太陽電池、或いは商用電力系統の内電圧の高い方の電力から制御電圧を生成して制御回路に電力を供給するようになる。また、不要な場合（例えば、通常動作時）には、第１コネクタと第２コネクタとを外すことにより、商用電力系統からの電力を入力する第２入力線路を遮断するため、太陽電池及び商用電力系統の内太陽電池のみから制御電圧を生成して制御回路に電力を供給するようになる。これにより、必要な場合に系統連系装置の動作を維持でき、不要な場合は商用電力系統からの電力の消費を抑えることができる。
【０００９】
また、上述の発明において、前記制御回路に接続される信号線を有し、前記第２コネクタは、前記信号線に介在する少なくとも一対の第２端子を有し、前記第１コネクタは、前記一対の第２端子を接続する第２短絡部材を有し、前記第１コネクタと前記第２コネクタとを接続することにより、前記第２短絡部材が前記一対の第２端子を短絡して前記信号線を導通し、前記制御回路は、前記信号線の導通を検出することにより、前記インバータ回路の動作条件の変更を可能にすることを特徴とする。
【００１０】
また、上述の発明において、前記第１コネクタと接続可能な第３コネクタを備え、前記第２コネクタ、及び前記第３コネクタを固定することを特徴とする。
【００１１】
また、上述の発明において、前記制御回路に接続される信号線を有し、前記第１コネクタは、前記信号線に介在する少なくとも一対の第２端子を有し、前記第２コネクタは、前記一対の第２端子を短絡する第２短絡部材を有し、前記第１コネクタと前記第２コネクタとを接続することにより、前記第２短絡部材が前記一対の第２端子を接続して前記信号線を導通し、前記制御回路は、前記信号線の導通を検出することにより、前記インバータ回路の動作条件の変更を可能にすることを特徴とする。
【００１２】
また、上述の発明において、前記第２コネクタと接続可能な第３コネクタを備え、前記第１コネクタ、及び前記第３コネクタを固定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、必要な場合に系統連系装置の動作を維持でき、不要な場合は商用電力系統からの電力の消費を抑えることができる系統連系装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態における太陽光発電システム１００を示す構成図である。
【図２】本実施形態における系統連系装置８の主回路の構成図である。
【図３】本実施形態における系統連系装置８の電源回路７の構成図である。
【図４】本実施形態における系統連系装置８の電源回路７の変形例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面に基づき本発明の第１の実施形態を詳述する。図１は第１の実施形態における太陽光発電システム１００を示す構成図である。
【００１７】
太陽光発電システム１００は、太陽電池１（直流電源）、系統連系装置８により構成されている。
【００１８】
太陽電池１は、日射量に応じて発電量が変化する。また、太陽電池１は、複数の単セルの太陽電池を有し、複数の単セルの太陽電池を直列接続及び／又は並列接続することにより構成されている。例えば、定格電圧が３００Ｖ、出力２．４Ｋｗ、出力４．８Ｋｗなどである。
【００１９】
系統連系装置８は、メンテナンス運転と通常運転とを行う。メンテナンス運転では、通常運転時の系統連系装置８における動作のレギュレーション（例えば、周波数、電圧、過電圧・不足電圧の設定、言語の変更などの動作条件）の設定等を行う。通常運転では、メンテナンス運転で行ったレギュレーションにより、太陽電池１から出力された直流電力を入力し、入力した直流電力を交流電力に変換して商用電力系統５へ出力する連系運転を行う。また、通常運転では、系統連系装置８は、太陽電池１が電力を供給できない場合（夜間や曇天時など）は系統連系装置８の動作を停止する。図２に第１の実施形態における系統連系装置２の構成図を示す。
【００２０】
系統連系装置８は、昇圧回路２、インバータ回路３、系統連系用リレー４、制御回路６、及び電源回路７を備えている。
【００２１】
昇圧回路２３は、図２に示すように、リアクトル、スイッチ素子、ダイオードを有する昇圧チョッパ回路により構成され、スイッチ素子のデューティ比を制御することにより、系統連系装置２に入力された直流電力を所望の電圧に昇圧する。
【００２２】
インバータ回路５は、フルブリッジ接続した複数のスイッチ素子により構成されるブリッジ回路３ａと、２つのリアクトルとコンデンサにより構成されるフィルタ回路３ｂを有している。ブリッジ回路３ａは、このスイッチ素子をＰＷＭ制御することにより、昇圧回路２３の出力する直流電力を交流電力に変換する。ブリッジ回路３ａは、変換した交流電力をフィルタ回路２５に出力し、フィルタ回路６は、この交流電力に含まれる高周波成分を除去する。高周波成分が除去された交流電流は、系統連系用リレー２１を介して商用電力系統へ出力される。
【００２３】
制御回路６は、メンテナンス運転時には、図示しない表示部や入力部を用いて、通常運転時のレギュレーションの変更を受け付ける。また、通常運転時には、昇圧回路２、インバータ回路３、及び系統連系用リレー２１の動作を制御して太陽電池１を商用電力系統５と連系する。また、制御回路６には信号線６１が接続されており、この信号線６１が短絡（導通）したことを検出することにより、系統連系装置８（具体的には、昇圧回路２、インバータ回路３）の動作条件の変更を可能にする。信号線６１の短絡については後述する。
【００２４】
電源回路７は、太陽電池１、或いは商用電力系統５の内電圧の高い方の電力から制御電圧を生成する動作と、太陽電池１及び商用電力系統５の内太陽電池１のみから制御電圧を生成する動作とを切り替え可能に構成されている。図３に、本実施形態における系統連系装置８の電源回路７の構成図を示す。
【００２５】
電源回路７は、変圧回路７１、第１入力線路７２、第２入力線路７３、整流回路７４、第１コネクタ７５を有している。
【００２６】
第１入力線路７２は、太陽電池１の出力電力を入力し、第２入力線路７３は、商用電力系統５の出力電力を入力する。第２入力線路７３は、整流回路７４を介して第１入力線路７２と接続される。変圧回路７１は、スイッチング電源が利用され、第１入力線路７２と第２入力線路７３との接続点７６の電圧から制御回路６を駆動するための制御電圧を生成する。整流回路７４は、第２入力線路７３に介在し、商用電力系統５の出力電力を整流して接続点７６へ出力する。また、この整流回路７４には、４つのダイオードをブリッジ接続したものが使用されている。
【００２７】
第１コネクタ７５は、第２入力線路７３に介在する一対の第１端子７５２を２つ有している。また、第１コネクタ７５は、後述する一対の第２端子６２２を短絡する第２短絡部材７５１を有している。
【００２８】
また、系統連系装置８は、第２コネクタ６２、第３コネクタ６３を有している。第２コネクタ６２は、基板上に固定されており、一対の第１端子７５２を短絡する第１短絡部材６２１と、信号線６１に介在する一対の第２端子６２２を有している。第３コネクタ６３も基板上に固定されており、端子間が開放されている一対の第３端子を３つ有している。
【００２９】
第１コネクタ７５と第２コネクタ６２と、及び第１コネクタ７５と第３コネクタ６３とはオス／メスコネクタにより接続可能に構成されており、固定されている第２コネクタ６２と第３コネクタ６３とに第１コネクタ７５を嵌め替えて利用する。通常運転を行うときは、第１コネクタ７５と第３コネクタ６３とを嵌め（第３コネクタ６３に第１コネクタを嵌め）、メンテナンス運転を行うときは、第１コネクタ７５と第２コネクタ６２とを嵌める（第３コネクタ６３に第１コネクタを嵌める）。
【００３０】
第１コネクタ７５と第２コネクタ６２とを嵌めることにより、第１短絡部材６２１が一対の第１端子７５２を短絡して第２入力線路７３が導通し、第２短絡部材７５１が一対の第２端子６２２を短絡して信号線６１が導通する。これにより、電源回路７は、太陽電池１、或いは商用電力系統５の内電圧の高い方の電力から制御電圧を生成して制御回路６に電力を供給すると共に、制御回路８は、通常運転からメンテナンス運転に切り替わる。
【００３１】
第１コネクタ７５と第３コネクタ６３とを嵌める、即ち、前記第１コネクタ７５と前記第２コネクタ６２とを外す（第２コネクタ６２から第１コネクタ７５を外す）ことにより、第２入力線路７３遮断され、信号線６１も遮断される。これにより、電源回路７は、太陽電池１、及び商用電力系統５の内太陽電池１のみから制御電圧を生成して制御回路６に電力を供給すると共に、制御回路８は、メンテナンス運転から通常運転に切り替わる。
【００３２】
以上の本実施形態によれば、系統連系装置８の動作を維持することが必要な場合（例えば、メンテナンスや装置の導入を行う場合）に、第１コネクタ７５と第２コネクタ６２とを嵌めることにより、太陽電池１、或いは商用電力系統５の内電圧の高い方の電力から制御電圧を生成して制御回路６に電力を供給するようになる。また、不要な場合（例えば、通常動作時）には、第１コネクタ７５と第２コネクタ６２とを外すことにより、商用電力系統５からの電力を入力する第２入力線路７３を遮断するため、太陽電池１及び商用電力系統５の内太陽電池１のみから制御電圧を生成して制御回路６に電力を供給するようになる。これにより、必要な場合に系統連系装置の動作を維持でき、不要な場合は商用電力系統からの電力の消費を抑えることができる。
【００３３】
また、第１コネクタ７５と第２コネクタ７６の嵌め／外しを行うことにより、通常運転とメンテナンス運転の切り替えと同時に制御回路へ供給される電力源の切り替え（太陽電池１のみから供給するか、太陽電池１と商用電力系統５とから供給するか）を行うことができる。これにより、どちらか一方を切り替えた後の他方の切り替え忘れを防止することができる。
【００３４】
また、第２コネクタ６２と第３コネクタ６３とを基板上に固定し、固定されている第２コネクタ６２と第３コネクタ６３とに第１コネクタ７５を嵌め替えて利用する。第１コネクタ７５は、第２入力線路７５と接続されているので、系統連系装置２から切り離されることが無い。このため、第１コネクタ７５の紛失を防止することができる。
【００３５】
また、一対の第１端子７５２は、整流回路７４の交流側の第２入力線路７３に介在する。このため、交流側において第１コネクタ７５と第２コネクタ６２との嵌め／外しを行うことになる。
【００３６】
また、第１コネクタ７５と第２コネクタ６２の嵌め／外しにより、運転の切り替えや電力源の切り替えを行う。このため、スイッチ等を利用して切り替えを行う場合に比べて、誤って操作することを防止することができる。
【００３７】
（変形例）
次に、これまで述べてきた実施形態の変形例について述べる。図４に、本実施形態における系統連系装置８の電源回路７の変形例を示す。これまで述べてきた実施形態では、第２コネクタ６２に、一対の第２端子６２２を設ける構成を有していたが、変形例では、第１コネクタ７５に、一対の第２端子６２２を設ける。また、これに伴って、変形例では、第２短絡部材７５１を第２コネクタ６２に設ける。
【００３８】
そして、第１コネクタ７５と第３コネクタ６３とを基板上に固定し、固定されている第１コネクタ７５と第３コネクタ６３とに第２コネクタ６２を嵌め替えて利用する。通常運転を行うときは、第２コネクタ６２と第３コネクタ６３とを嵌め（第３コネクタ６３に第２コネクタ６２を嵌め）、メンテナンス運転を行うときは、第１コネクタ７５と第２コネクタ６２とを嵌める（第１コネクタ７５に第２コネクタ６２を嵌める）。
【００３９】
このようにしても、第１コネクタ７５と第２コネクタ６２とを嵌めることにより、第１短絡部材６２１が一対の第１端子７５２を短絡して第２入力線路７３が導通し、第２短絡部材７５１が一対の第２端子６２２を短絡して信号線６１が導通する。これにより、電源回路７は、太陽電池１、或いは商用電力系統５の内電圧の高い方の電力から制御電圧を生成して制御回路６に電力を供給するようになると共に、制御回路８は、通常運転からメンテナンス運転に切り替わる。
【００４０】
また、第２コネクタ６２と第３コネクタ６３とを嵌める、即ち、前記第１コネクタ７５と前記第２コネクタ６２とを外す（第１コネクタ７５から第２コネクタ６２を外す）ことにより、第２入力線路７３遮断され、信号線６１も遮断される。これにより、電源回路７は、太陽電池１、及び商用電力系統５の内太陽電池１のみから制御電圧を生成して制御回路６に電力を供給するようになると共に、制御回路８は、メンテナンス運転から通常運転に切り替わる。
【００４１】
これにより、必要な場合に系統連系装置の動作を維持でき、不要な場合は商用電力系統からの電力の消費を抑えることができる。
【００４２】
また、変形例では、第２コネクタ６２は信号線６１、第２入力線路７３とも接続されないため、系統連系装置８と切り離すことができる。これにより、メンテナンスを行うサービスマンが第２コネクタ６２を持ち歩き、ユーザーが利用するときには系統連系装置８から第２コネクタ６２を取り除き、ユーザーがレギュレーションの変更を容易に行えないようになっている。
【００４３】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、以上の説明は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【００４４】
例えば、本発明では太陽電池１を直流電源として用いたが、燃料電池、蓄電池などの別の直流電源を用いても良い。
【００４５】
例えば、第１入力線路７２と第２入力線路７３との接続点７６の電圧から制御回路６を駆動するための制御電圧を生成するとしたが、第１入力線路７２と整流回路７３よりも直流側の第２入力線路７３は、第１入力線路７２と整流回路７３よりも直流側の第２入力線路７３とは接続されているため電圧が同じになる。このため、第１入力線路７２の電圧から制御回路６を駆動するための制御電圧を生成するとも言えるし、整流回路７３よりも直流側の第２入力線路７２の電圧から制御回路６を駆動するための制御電圧を生成するとも言える。
【符号の説明】
【００４６】
１    太陽電池
２    昇圧回路
３    インバータ回路
４    系統連系用リレー
５    商用電力系統
６    制御回路
７   電源回路
８    系統連系装置
３１  ブリッジ回路
３２  フィルタ回路
６１  信号線
６２  第２コネクタ
６３  第３コネクタ
７１  変圧回路
７２  第１入力線路
７３  第２入力線路
７４  整流回路
７５  第１コネクタ
７６  接続点
６２１  第１短絡部材
６２２  一対の第２端子
７５１  第２短絡部材
７５２  一対の第１端子
【図１】
0005834203.tif 000002
【図２】
0005834203.tif 000003
【図３】
0005834203.tif 000004
【図４】
0005834203.tif 000005