(57)【要約】【課題】連系運転を開始する前に解列開閉器の異常を検知して、連系運転を中止することのできる低コストの系統連系インバータ装置を提供する。【解決手段】系統連系インバータ装置２は、太陽電池１の出力を昇圧する昇圧回路４、昇圧回路４の出力を交流電圧に変換する正弦波生成回路５、及び正弦波生成回路５の出力を平滑するフィルタ回路６からなるインバータ回路部３と、インバータ回路部３と商用系統３０との間に接続された解列開閉器７と、インバータ回路部３の出力を制御する制御回路８と、解列開閉器７のインバータ回路部３側の端子間電圧を検出する電圧検出器９とを備え、制御回路８は、インバータ動作を停止させるとともに解列開閉器７をオフにした連系運転を開始する直前の状態において、電圧検出器９の検出した端子間電圧をもとに解列開閉器７が正常か否かを判断し、異常と判断した場合は連系運転を中止する。【選択図】      図１
2004187362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源の直流電力をスイッチ素子でスイッチングすることによって交流電力に変換して商用系統側に供給するインバータ回路部と、インバータ回路部と商用系統との間に設けられ、これらインバータ回路部と商用系統との間を連系乃至解列する解列開閉器と、スイッチ素子のオン／オフを制御してインバータ回路部の出力を制御するとともに、解列開閉器のオン／オフを制御してインバータ回路部を連系乃至解列する制御回路部と、解列開閉器におけるインバータ回路部側の端子間電圧を検出する電圧検出部とを備え、制御回路部は、インバータ回路部を停止させるとともに解列開閉器をオフにした連系運転を開始する直前の状態において、電圧検出部の検出した端子間電圧をもとに解列開閉器が正常か否かを判断し、異常と判断した場合は連系運転を中止することを特徴とする系統連系インバータ装置。
【請求項２】
制御回路部は、電圧検出部の検出した端子間電圧が所定のしきい値よりも高ければ、解列開閉器が異常であると判断することを特徴とする請求項１記載の系統連系インバータ装置。
【請求項３】
電圧検出部の検出結果から求めた端子間電圧の実効値が商用電源電圧の実効値と略同じであるか否かを判定する実効値判定部と、電圧検出部の検出した端子間電圧を商用系統の電源周期の自然数倍の期間積算した結果が略ゼロになるか否かを判定する積算値判定部とを設け、制御回路部は、端子間電圧の実効値が商用電源電圧の実効値と略同じであると実効値判定部が判定し、且つ、端子間電圧を積算した結果が略ゼロであると積算値判定部が判定すると、解列開閉器が異常であると判断することを特徴とする請求項１記載の系統連系インバータ装置。
【請求項４】
電圧検出部の検出結果から零クロス点を検出する零クロス検出部と、当該零クロス検出部が零クロス点を検出する時間間隔から求めた周波数が商用系統の電源周波数に一致しているか否かを判定する周波数判定部とを設け、制御回路部は、零クロス点の検出間隔から求めた周波数が電源周波数に一致していると周波数判定部が判定すると、解列開閉器の異常と判断することを特徴とする請求項１記載の系統連系インバータ装置。
【請求項５】
電圧検出部の検出結果から求めた端子間電圧の実効値が商用電源電圧の実効値と略同じであるか否かを判定する実効値判定部と、電圧検出部の検出結果から零クロス点を検出する零クロス検出部と、当該零クロス検出部が零クロス点を検出する時間間隔から求めた周波数が、電源周波数よりも低い所定の基準周波数以上であるか否かを判定する周波数判定部とを設け、制御回路部は、端子間電圧の実効値が商用電源電圧の実効値と略同じであると実効値判定部が判定し、且つ、零クロス点の検出間隔から求めた周波数が基準周波数以上であると周波数判定部が判定すると、解列開閉器が異常であると判断することを特徴とする請求項１記載の系統連系インバータ装置。
【請求項６】
直流電源の直流電力をスイッチ素子でスイッチングすることによって交流電力に変換して商用系統側に供給するインバータ回路部と、インバータ回路部と商用系統との間に設けられ、これらインバータ回路部と商用系統との間を連系乃至解列する解列開閉器と、スイッチ素子のオン／オフを制御してインバータ回路部の出力を制御するとともに、解列開閉器のオン／オフを制御してインバータ回路部を連系乃至解列する制御回路部と、解列開閉器におけるインバータ回路部側の端子間電圧を検出する第１の電圧検出部と、解列開閉器における商用系統側の端子間電圧を検出する第２の電圧検出部とを備え、制御回路部は、インバータ回路部を停止させるとともに解列開閉器をオフにした連系運転を開始する直前の状態において、第１の電圧検出部の検出結果と第２の電圧検出部の検出結果との高低を比較し、第１及び第２の電圧検出部の検出結果が略同じであれば解列開閉器の異常と判断して、連系運転を中止することを特徴とする系統連系インバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池や燃料電池などの直流電源を交流に変換して商用系統と連系する系統連系インバータ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、太陽電池や燃料電池などの直流電源を交流に変換し、商用系統（商用交流電源）と連系して負荷に電力を供給する系統連系インバータ装置が提供されている。
【０００３】
図６はこのような系統連系インバータ装置を利用した太陽電池発電システムの一例を示す図で、この発電システムは、日射量に応じた直流電力を得る太陽電池１、この太陽電池１からの直流電力を交流電力に変換する系統連系インバータ装置２、及び商用系統３０により構成され、これら系統連系インバータ装置２と商用系統３０との間に接続された負荷（図示せず）に対して、系統連系インバータ装置２及び商用系統３０の連系運転と商用系統３０のみの単独運転とのいずれか一方に切り替えて交流電力を供給するものである（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
系統連系インバータ装置２は、太陽電池１の出力電圧を昇圧する昇圧回路４、昇圧回路４の出力を交流電圧に変換する正弦波生成回路５、及び正弦波生成回路５の出力を平滑して出力波形を正弦波状の波形とするフィルタ回路６からなるインバータ回路部３と、インバータ回路部３と商用系統３０との間に直列に接続された解列開閉器７ａ，７ｂと、マイクロコンピュータからなりインバータ回路部３の各スイッチ素子にオン／オフ信号を与える制御回路８とで構成される。昇圧回路４では、日射量に応じて０Ｖ〜３００Ｖ程度の範囲内で絶えず変動する太陽電池１の出力電圧を３５０Ｖ程度まで昇圧しており、この昇圧された直流電圧を入力として正弦波生成回路５でＰＷＭ制御を行って交流電圧に変換した後、フィルタ回路６で正弦波生成回路５の出力に含まれるＰＷＭキャリア周波数のリップル成分を平滑することにより正弦波状の交流電圧に変換して出力するものである。
【０００５】
昇圧回路４は、太陽電池１の正極側に一端が接続されるリアクトル４１と、このリアクトル４１の他端にコレクタが接続されエミッタが太陽電池１の負極側に接続されるＩＧＢＴのようなスイッチ素子４２と、このスイッチ素子４２のコレクタにアノードが接続されるダイオード４３と、このダイオード４３のカソードとスイッチ素子４２のエミッタとの間に接続されるコンデンサ４４とで、１石式昇圧チョッパとして構成される。昇圧回路４の出力電圧は図示しない電圧検出器によって検出され、その検出信号が制御回路８に入力されており、制御回路８で演算処理を行って決定したデューティ比のパルス信号がスイッチ素子４２のゲートに与えられ、昇圧回路４の出力電圧が所定の一定電圧に制御される。
【０００６】
正弦波生成回路５は、ＩＧＢＴのようなスイッチ素子５１〜５４をフルブリッジ接続して構成され、制御回路８のＰＷＭ制御にしたがって各スイッチ素子５１〜５４をスイッチングして、昇圧回路４からの直流電力を交流電力に変換するものである。
【０００７】
フィルタ回路６は、直列接続されたスイッチ素子５１，５２の接続点に一端が接続されたリアクトル６１と、直列接続されたスイッチ素子５３，５４の接続点に一端が接続されたリアクトル６２と、これらリアクトル６１，６２の他端間に接続されたコンデンサ６３とで構成されるＬＣフィルタからなり、ＰＷＭキャリア周波数のリップル成分を平滑して、正弦波生成回路５の出力を正弦波状の電流波形に平滑し、商用系統３０に出力するものである。
【０００８】
解列開閉器７ａ，７ｂは、それぞれ制御回路８からの制御信号によってオン／オフが制御されるリレー等で構成され、インバータ回路部３と商用系統３０との間に接続されて、インバータ回路部３と商用系統３０との間を連系乃至解列するものである。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−２１５２０５号公報（第３頁−第４頁、及び、第１図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した系統連系インバータ装置２では、制御回路８が解列開閉器７ａ，７ｂのオン／オフを制御しており、停電などによって商用系統３０側の系統電圧に異常が発生した場合や、系統連系インバータ装置２自身に故障などの異常が発生した場合や、ユーザーの操作によって運転動作が停止された場合などに解列開閉器７ａ，７ｂをオフにして、インバータ回路部３を商用系統３０から解列し、安全性を確保している。
【００１１】
しかしながら、解列開閉器７ａ，７ｂに用いるリレーで異常電流や接点寿命により接点の溶着現象が発生すると、制御回路８からの制御信号を受けてもインバータ回路部３を解列できないような状況が発生する可能性がある。このような解列開閉器７ａ，７ｂの故障による安全性の低下を回避するために、従来の系統連系インバータ装置２では、資源エネルギー庁から提示されているガイドラインに示されるように、解列開閉器７ａ，７ｂを２台直列に接続して用いる方式が広く採用されている。
【００１２】
このように従来の系統連系インバータ装置２では、解列開閉器の故障による安全性の低下を回避するために、複数台の解列開閉器を直列に接続しているので、解列開閉器の台数が増えてコスト高になるという問題があった。また、１台の解列開閉器が故障する確立よりは低いものの、２台の解列開閉器が同時に溶着する可能性もあり、そのままの状態で系統連系インバータ装置２が運転を開始してしまう虞もあった。
【００１３】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、連系運転を開始する前に解列開閉器の異常を検知して、連系運転を中止することのできる低コストの系統連系インバータ装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明では、直流電源の直流電力をスイッチ素子でスイッチングすることによって交流電力に変換して商用系統側に供給するインバータ回路部と、インバータ回路部と商用系統との間に設けられ、これらインバータ回路部と商用系統との間を連系乃至解列する解列開閉器と、スイッチ素子のオン／オフを制御してインバータ回路部の出力を制御するとともに、解列開閉器のオン／オフを制御してインバータ回路部を連系乃至解列する制御回路部と、解列開閉器におけるインバータ回路部側の端子間電圧を検出する電圧検出部とを備え、制御回路部は、インバータ回路部を停止させるとともに解列開閉器をオフにした連系運転を開始する直前の状態において、電圧検出部の検出した端子間電圧をもとに解列開閉器が正常か否かを判断し、異常と判断した場合は連系運転を中止することを特徴とする。
【００１５】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、制御回路部は、電圧検出部の検出した端子間電圧が所定のしきい値よりも高ければ、解列開閉器が異常であると判断することを特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明では、請求項１の発明において、電圧検出部の検出結果から求めた端子間電圧の実効値が商用電源電圧の実効値と略同じであるか否かを判定する実効値判定部と、電圧検出部の検出した端子間電圧を商用系統の電源周期の自然数倍の期間積算した結果が略ゼロになるか否かを判定する積算値判定部とを設け、制御回路部は、端子間電圧の実効値が商用電源電圧の実効値と略同じであると実効値判定部が判定し、且つ、端子間電圧を積算した結果が略ゼロであると積算値判定部が判定すると、解列開閉器が異常であると判断することを特徴とする。
【００１７】
請求項４の発明では、請求項１の発明において、電圧検出部の検出結果から零クロス点を検出する零クロス検出部と、当該零クロス検出部が零クロス点を検出する時間間隔から求めた周波数が商用系統の電源周波数に一致しているか否かを判定する周波数判定部とを設け、制御回路部は、零クロス点の検出間隔から求めた周波数が電源周波数に一致していると周波数判定部が判定すると、解列開閉器の異常と判断することを特徴とする。
【００１８】
請求項５の発明では、請求項１の発明において、電圧検出部の検出結果から求めた端子間電圧の実効値が商用電源電圧の実効値と略同じであるか否かを判定する実効値判定部と、電圧検出部の検出結果から零クロス点を検出する零クロス検出部と、当該零クロス検出部が零クロス点を検出する時間間隔から求めた周波数が、電源周波数よりも低い所定の基準周波数以上であるか否かを判定する周波数判定部とを設け、制御回路部は、端子間電圧の実効値が商用電源電圧の実効値と略同じであると実効値判定部が判定し、且つ、零クロス点の検出間隔から求めた周波数が基準周波数以上であると周波数判定部が判定すると、解列開閉器が異常であると判断することを特徴とする。
【００１９】
請求項６の発明では、直流電源の直流電力をスイッチ素子でスイッチングすることによって交流電力に変換して商用系統側に供給するインバータ回路部と、インバータ回路部と商用系統との間に設けられ、これらインバータ回路部と商用系統との間を連系乃至解列する解列開閉器と、スイッチ素子のオン／オフを制御してインバータ回路部の出力を制御するとともに、解列開閉器のオン／オフを制御してインバータ回路部を連系乃至解列する制御回路部と、解列開閉器におけるインバータ回路部側の端子間電圧を検出する第１の電圧検出部と、解列開閉器における商用系統側の端子間電圧を検出する第２の電圧検出部とを備え、制御回路部は、インバータ回路部を停止させるとともに解列開閉器をオフにした連系運転を開始する直前の状態において、第１の電圧検出部の検出結果と第２の電圧検出部の検出結果との高低を比較し、第１及び第２の電圧検出部の検出結果が略同じであれば解列開閉器の異常と判断して、連系運転を中止することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
（実施形態１）
本実施形態の系統連系インバータ装置を用いる太陽電池発電システムのブロック図を図１に示す。この発電システムは、日射量に応じた直流電力を得る太陽電池１、この太陽電池１からの直流電力を交流電力に変換する系統連系インバータ装置２、及び商用系統３０により構成され、これら系統連系インバータ装置２と商用系統３０との間に接続された負荷（図示せず）に対して、系統連系インバータ装置２及び商用系統３０の連系運転と商用系統３０のみの単独運転とのいずれか一方に切り替えて交流電力を供給するものである。尚、基本的な構成は従来の系統連系インバータ装置と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００２２】
系統連系インバータ装置２は、例えば１石式の昇圧チョッパからなり太陽電池１の出力電圧をスイッチ素子でスイッチングすることによって所定の一定電圧に昇圧する昇圧回路４、スイッチ素子をブリッジ接続して構成され昇圧回路４の出力を交流電圧に変換する正弦波生成回路５、及び正弦波生成回路５の出力を平滑して出力波形を正弦波状の波形とするＬＣフィルタのようなフィルタ回路６からなるインバータ回路部３と、インバータ回路部３と商用系統３０との間に直列に接続された解列開閉器７と、マイクロコンピュータからなりインバータ回路部３の各スイッチ素子にオン／オフ信号を与えるとともに、解列開閉器７のオン／オフを制御する制御回路８（制御回路部）とで構成される。
【００２３】
昇圧回路４は、日射量に応じて０Ｖ〜３００Ｖ程度の範囲内で絶えず変動する太陽電池１の出力電圧を３５０Ｖ程度まで昇圧しており、この昇圧された直流電圧を入力として正弦波生成回路５でＰＷＭ制御を行った後、フィルタ回路６で正弦波生成回路５の出力に含まれるＰＷＭキャリア周波数のリップル成分を平滑することにより正弦波状の交流電圧に変換して出力している。
【００２４】
解列開閉器７は、制御回路８からの制御信号によってオン／オフが制御されるリレー等で構成され、インバータ回路部３と商用系統３０との間に接続されて、インバータ回路部３（昇圧回路４、正弦波生成回路５、及びフィルタ回路６からなる）と商用系統３０との間を連系乃至解列するものである。そして、この解列開閉器７のインバータ回路部３側、及び、商用系統３０側の端子間にはそれぞれ電圧検出器９，１０が接続されている。
【００２５】
電圧検出器１０は、解列開閉器７における商用系統３０側の端子間電圧を検出するものであり、その検出信号は制御回路８に入力される。制御回路８は、電圧検出器１０の検出信号をもとに、停電等により発生する系統電圧の過電圧、電圧低下、周波数異常などの系統異常状態の有無を判断し、系統異常状態を検出すると解列開閉器７を遮断するとともに、インバータ回路部３の動作を停止させ、例えば液晶ディスプレイからなるモニタ１１に異常情報を表示させる。
【００２６】
また、電圧検出部たる電圧検出器９は、解列開閉器７におけるインバータ回路部３側の端子間電圧を検出しており、その検出信号は制御回路８に入力されている。
【００２７】
ここで、制御回路８は、インバータ回路部３の動作を停止させるとともに解列開閉器７をオフにした連系運転を開始する直前の状態において、電圧検出器９の検出結果を取り込み、電圧検出器９の検出した端子間電圧と所定のしきい値との高低を比較している。そして、解列開閉器７をオンさせる信号が入力されていないにも関わらず、電圧検出器９の端子間電圧が所定のしきい値よりも高ければ、制御回路８は、解列開閉器７に接点溶着などの異常が発生したと判断して、インバータ回路部３を停止状態にし、連系運転を中止するとともに、異常情報をモニタ１１に表示させる。
【００２８】
このように、本実施形態では連系運転を開始する直前の状態で、解列開閉器７におけるインバータ回路部３側の端子間電圧を電圧検出器９で検出し、電圧検出器９で検出された端子間電圧をもとに解列開閉器７の動作が正常か否かを判断し、異常と判断した場合は連系運転を中止しているので、解列開閉器７が異常な状態で連系運転が開始されるのを防止できる。したがって、従来の系統連系インバータ装置のように、解列開閉器７が異常な状態で連系運転が開始されるのを防止するために、複数台の解列開閉器を直列に接続する必要がなく、解列開閉器７の台数が１台で済むので、系統連系インバータ装置のコストダウンを図ることができる。また、後述する実施形態５のように、解列開閉器７のインバータ回路部３側及び商用系統３０側の端子間電圧をそれぞれ検出して、それらの検出結果を比較する場合に比べて、電圧検出器の数が１つで済むという利点もある。
【００２９】
（実施形態２）
本発明の実施形態２を図２に基づいて説明する。尚、系統連系インバータ装置の主回路の構成は実施形態１と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００３０】
本実施形態では、実施形態１の系統連系インバータ装置において、電圧検出器９の検出信号をもとに解列開閉器７の端子間電圧の実効値を求める実効値検出部１２と、実効値検出部１２の検出した実効値と所定の基準レベルとの高低を判定する実効値判定部１３と、電圧検出器９の検出した端子間電圧を商用系統３０の電源周期の自然数倍の期間（本実施形態では例えば一周期の間）積算する積算部１４と、積算部１４の積算結果が略ゼロになるか否かを判定する積算値判定部１５と、実効値判定部１３の判定結果と積算値判定部１５の判定結果との論理積を求めるＡＮＤゲート１６とを設けており、制御回路８はＡＮＤゲート１６の出力信号をもとに解列開閉器７の異常の有無を判別している。
【００３１】
実効値判定部１３は、実効値検出部１２の出力と所定の基準レベルＶ１との高低を比較するコンパレータＣＰ１からなり、実効値検出部１２の出力が基準レベルＶ１を上回るとコンパレータＣＰ１の出力はハイになる。ここで、基準レベルＶ１は商用系統３０の電源電圧の実効値レベルに対応した電圧値に設定されており、実効値検出部１２の出力が商用系統３０の電源電圧の実効値レベルであれば、コンパレータＣＰ１の出力はハイになる。
【００３２】
積算値判定部１５は、積算部１４の出力と所定の基準レベルＶ２との高低を比較するコンパレータＣＰ２と、積算部１４の出力と所定の基準レベルＶ３との高低を比較するコンパレータＣＰ３と、コンパレータＣＰ２，ＣＰ３の出力の論理積を出力するＡＮＤゲート１５ａとで構成される。ここで、積算部１４の出力が基準レベルＶ２よりも低ければコンパレータＣＰ２の出力はハイに、積算部１４の出力が基準レベル（−Ｖ３）よりも高ければコンパレータＣＰ３の出力はハイになる。尚、基準レベルＶ２はゼロボルト付近の正の電圧値に、（−Ｖ３）はゼロボルト付近の負の電圧値にそれぞれ設定されている。而して、積算部１４の出力が基準レベルＶ２よりも低く、且つ、基準レベル（−Ｖ３）よりも高ければ、つまり解列開閉器７におけるインバータ回路部３側の端子間電圧を電源周期の一周期に亘って積算した結果がゼロレベル付近であれば、積算値判定部１５の出力はハイになる。
【００３３】
ＡＮＤゲート１６には実効値判定部１３の判定結果と積算値判定部１５の判定結果とが入力されており、実効値判定部１３及び積算値判定部１５の出力が共にハイになると、すなわち実効値検出部１２の出力が基準レベルＶ１を上回り、且つ、積算部１４の出力がゼロ付近になると、ＡＮＤゲート１６の出力はハイになる。
【００３４】
ここで、制御回路８は、インバータ回路部３の動作を停止させるとともに解列開閉器７をオフにした連系運転を開始する直前の状態において、ＡＮＤゲート１６の出力を取り込み、この出力をもとに解列開閉器７が正常か否かを判断している。そして、解列開閉器７をオンさせる信号が入力されていないにも関わらず、ＡＮＤゲート１６の出力がハイになっていると、つまり実効値検出部１２が検出した端子間電圧の実効値が商用電源電圧の実効値に略等しくなり、且つ、端子間電圧を電源周期の自然数倍した期間積算した結果が略ゼロになると、制御回路８は、解列開閉器７に接点溶着などの異常が発生したと判断して、インバータ回路部３を停止状態にし、連系運転を中止するとともに、異常情報をモニタ１１に表示させる。
【００３５】
このように、本実施形態では連系運転を開始する直前の状態で、解列開閉器７におけるインバータ回路部３側の端子間電圧を電圧検出器９で検出し、電圧検出器９で検出された端子間電圧をもとに解列開閉器７の動作が正常か否かを判断し、異常と判断した場合は連系運転を中止しているので、解列開閉器７が異常な状態で連系運転が開始されるのを防止できる。したがって、従来の系統連系インバータ装置のように、解列開閉器７が異常な状態で連系運転が開始されるのを防止するために、複数台の解列開閉器を直列に接続する必要がなく、解列開閉器７の台数が１台で済むので、系統連系インバータ装置のコストダウンを図ることができる。
【００３６】
（実施形態３）
本発明の実施形態３を図３に基づいて説明する。尚、系統連系インバータ装置の主回路の構成は実施形態１と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００３７】
本実施形態では、実施形態１の系統連系インバータ装置において、電圧検出器９の検出信号をもとに零クロス点を検出する零クロス検出部１７と、零クロス検出部１７が零クロス点を検出する時間間隔から求めた周波数が、商用系統３０の電源周波数（５０又は６０Ｈｚ）と略同じか否かを判定する周波数判定部１８とを設けている。
【００３８】
零クロス検出部１７は、電圧検出器９の検出信号の正負を判定するコンパレータＣＰ４からなり、解列開閉器７の端子間電圧の零クロス点の前後では、コンパレータＣＰ４の出力がハイからロー、或いはローからハイに反転する。而して、周波数判定部１８では、零クロス検出部１７の出力のハイ／ローをもとに零クロス点を検出する時間間隔を求めることができ、この時間間隔から求めた周波数が電源周波数に一致するか否かを判定して、その判定結果を制御回路８に出力している。
【００３９】
ここで、制御回路８は、インバータ回路部３の動作を停止させるとともに解列開閉器７をオフにした連系運転を開始する直前の状態において、周波数判定部１８の判定結果を取り込み、この判定結果をもとに解列開閉器７が正常か否かを判断しており、解列開閉器７をオンさせる信号が入力されていないにも関わらず、解列開閉器７におけるインバータ回路部３側の端子間電圧の周波数が商用系統３０の電源周波数に略一致していれば、解列開閉器７に接点溶着などの異常が発生していると判断して、インバータ回路部３を停止状態にし、連系運転を中止するとともに、異常情報をモニタ１１に表示させる。
【００４０】
このように、本実施形態では連系運転を開始する直前の状態で、解列開閉器７におけるインバータ回路部３側の端子間電圧を電圧検出器９で検出し、電圧検出器９で検出された端子間電圧をもとに解列開閉器７の動作が正常か否かを判断し、異常と判断した場合は連系運転を中止しているので、解列開閉器７が異常な状態で連系運転が開始されるのを防止できる。したがって、従来の系統連系インバータ装置のように、解列開閉器７が異常な状態で連系運転が開始されるのを防止するために、複数台の解列開閉器を直列に接続する必要がなく、解列開閉器７の台数が１台で済むので、系統連系インバータ装置のコストダウンを図ることもできる。また、本実施形態では、実施形態１又は２のように電圧検出器９で検出した端子間電圧の電圧レベルや実効値レベルの判定を行っていないので、電圧レベルや実効値レベルの判定に用いる基準レベルの管理が不要になり、解列開閉器７の異常を判定する回路部分の構成を簡単にできる。
【００４１】
（実施形態４）
本発明の実施形態４を図４に基づいて説明する。尚、系統連系インバータ装置の主回路の構成は実施形態１と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００４２】
本実施形態では、実施形態１の系統連系インバータ装置において、電圧検出器９の検出信号をもとに零クロス点を検出する零クロス検出部１７と、零クロス検出部１７が零クロス点を検出する時間間隔から求めた周波数が所定の基準周波数（例えば３０Ｈｚ）以上であるか否かを判定する周波数判定部１９と、電圧検出器９の検出信号をもとに解列開閉器７の端子間電圧の実効値を求める実効値検出部１２と、実効値検出部１２の検出した実効値と所定の基準レベルとの高低を判定する実効値判定部１３と、周波数判定部１９の判定結果と実効値判定部１３の判定結果との論理積を求めるＡＮＤゲート２０とを設けており、制御回路８はＡＮＤゲート２０の出力信号をもとに解列開閉器７の異常の有無を判別している。
【００４３】
零クロス検出部１７は、電圧検出器９の検出信号の正負を判定するコンパレータＣＰ４からなり、解列開閉器７の端子間電圧の零クロス点の前後では、コンパレータＣＰ４の出力がハイからロー、或いはローからハイに反転する。而して、周波数判定部１９では、零クロス検出部１７の出力をもとに零クロス点を検出する時間間隔を求めることができ、この時間間隔から求めた周波数が所定の基準周波数以上であるか否かを判定して、その判定結果をＡＮＤゲート２０に出力する。尚、基準周波数としては商用周波数である５０Ｈｚ以下の値であれば、検出時限に応じた適宜の値に設定することができ、零クロス点の検出間隔から求めた周波数が基準周波数以上であれば周波数判定部１９の出力はハイに、基準周波数未満であれば周波数判定部１９の出力はローになる。
【００４４】
実効値判定部１３は、実効値検出部１２の出力と所定の基準レベルＶ１との高低を比較するコンパレータＣＰ１からなり、実効値検出部１２の出力が基準レベルＶ１を上回るとコンパレータＣＰ１の出力はハイになる。なお、基準レベルＶ１は商用系統３０の実効値レベルに対応した電圧に設定されており、実効値検出部１２の検出した端子間電圧の実効値が商用電源電圧の実効値レベルであれば、コンパレータＣＰ１の出力はハイになる。
【００４５】
ＡＮＤゲート２０には周波数判定部１９の出力と実効値判定部１３の出力とが入力されており、周波数判定部１９及び実効値判定部１３の出力が共にハイになると、すなわち零クロス点の検出間隔から求めた周波数が基準周波数以上であり、且つ、実効値検出部１２の出力が基準レベルＶ１を上回ると、ＡＮＤゲート１６の出力はハイになる。
【００４６】
ここで、制御回路８は、インバータ回路部３の動作を停止させるとともに解列開閉器７をオフにした連系運転を開始する直前の状態において、ＡＮＤゲート２０の出力を取り込み、この出力をもとに解列開閉器７が正常か否かを判断している。そして、解列開閉器７をオンさせる信号が入力されていないにも関わらず、ＡＮＤゲート２０の出力がハイになっていると、つまり零クロス点の検出間隔から求めた周波数が基準周波数以上であり、且つ、実効値検出部１２の検出した端子間電圧の実効値が商用電源電圧の実効値レベルであると、制御回路８は、解列開閉器７に接点溶着などの異常が発生して、インバータ回路部３側の端子間に商用系統３０の電源電圧が現れたものと判断し、インバータ回路部３を停止状態にして、連系運転を中止するとともに、異常情報をモニタ１１に表示させる。
【００４７】
このように、本実施形態では連系運転を開始する直前の状態で、解列開閉器７におけるインバータ回路部３側の端子間電圧を電圧検出器９で検出し、電圧検出器９で検出された端子間電圧をもとに解列開閉器７の動作が正常か否かを判断し、異常と判断した場合は連系運転を中止しているので、解列開閉器７が異常な状態で連系運転が開始されるのを防止できる。したがって、従来の系統連系インバータ装置のように、解列開閉器７が異常な状態で連系運転が開始されるのを防止するために、複数台の解列開閉器を直列に接続する必要がなく、解列開閉器７の台数が１台で済むので、系統連系インバータ装置のコストダウンを図ることができる。また本実施形態では、実施形態３に比べて、電圧検出器９で検出した端子間電圧の実効値レベルを判定する回路が必要になるものの、実効値レベルの判定に用いる基準レベルや基準周波数の設定が大まかでよいので、設定作業を簡略化できるという効果がある。
【００４８】
（実施形態５）
本発明の実施形態５を図５に基づいて説明する。尚、系統連系インバータ装置の主回路の構成は実施形態１と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００４９】
上述の実施形態１〜４では、電圧検出器９を用いて解列開閉器７におけるインバータ回路部３側の端子間電圧を検出し、この検出信号のみから解列開閉器７が正常か否かを判定しているのに対して、本実施形態では、第１の電圧検出部たる電圧検出器９で解列開閉器７におけるインバータ回路部３側の端子間電圧を検出するとともに、第２の電圧検出部たる電圧検出器１０で解列開閉器７における商用系統３０側の端子間電圧を検出し、両電圧検出器９，１０の検出信号をもとに解列開閉器７が正常か否かを判定している。
【００５０】
すなわち、電圧検出器９の出力と電圧検出器１０の出力との差分を求める差動増幅器２１を設け、制御回路８が、インバータ回路部３の動作を停止させるとともに解列開閉器７をオフにした連系運転を開始する直前の状態において差動増幅器２１の出力を取り込み、この出力をもとに解列開閉器７が正常か否かを判断している。そして、解列開閉器７をオンさせる信号が入力されていないにも関わらず、差動増幅器２１の出力が略ゼロになる状態（電圧検出器９の出力と電圧検出器１０の出力とが略同じになる状態）が一定時間継続すると、制御回路８は、解列開閉器７で接点溶着などの異常が発生してインバータ回路部３側の端子間に商用系統３０の電源電圧が現れたものと判断し、インバータ回路部３を停止状態にして、連系運転を中止するとともに、異常情報をモニタ１１に表示させる。
【００５１】
上述した実施形態１〜４のように電圧検出器９で検出したインバータ回路部３側の端子間電圧のみから、解列開閉器７が正常か否かを判定している場合には、判定以前にインバータ回路部３が動作していると、フィルタ回路６を構成するコンデンサに電圧が残っている可能性があり、解列開閉器７を遮断していてもこの残留電圧を電圧検出器９が検出することで誤検出する虞があるが、本実施形態では電圧検出器９，１０により解列開閉器７の両側の端子間電圧を検出して、両者が一致するか否かを判定しているので、残留電圧を検出することによる誤検知を防止できる。
【００５２】
尚、上述の各実施形態では直流電源として太陽電池１を用い、太陽電池１の出力を昇圧し、昇圧した電圧を交流に変換して商用系統と連系しているが、直流電源を太陽電池１に限定する趣旨のものではなく、燃料電池などの直流電源を用いても良いことは言うまでもない。
【００５３】
【発明の効果】
上述のように、請求項１の発明は、直流電源の直流電力をスイッチ素子でスイッチングすることによって交流電力に変換して商用系統側に供給するインバータ回路部と、インバータ回路部と商用系統との間に設けられ、これらインバータ回路部と商用系統との間を連系乃至解列する解列開閉器と、スイッチ素子のオン／オフを制御してインバータ回路部の出力を制御するとともに、解列開閉器のオン／オフを制御してインバータ回路部を連系乃至解列する制御回路部と、解列開閉器におけるインバータ回路部側の端子間電圧を検出する電圧検出部とを備え、制御回路部は、インバータ回路部を停止させるとともに解列開閉器をオフにした連系運転を開始する直前の状態において、電圧検出部の検出した端子間電圧をもとに解列開閉器が正常か否かを判断し、異常と判断した場合は連系運転を中止することを特徴とし、解列開閉器の接点が溶着した場合には、解列開閉器におけるインバータ回路部側の端子間に商用系統の電源電圧が現れるので、電圧検出部により検出されたインバータ回路部側の端子間電圧のみから、解列開閉器が正常であるか否かを判定でき、制御回路では解列開閉器が異常と判断すると連系運転を中止しているので、解列開閉器が故障している状態で連系運転が開始されるのを防止できる。したがって、従来の系統連系インバータ装置のように安全性を確保するために２台の解列開閉器を直列に接続する必要がなく、解列開閉器の個数を減らしてコストダウンを図ることができる。また、解列開閉器のインバータ回路部側及び商用系統側の端子間電圧をそれぞれ検出して、それらの検出結果を比較する場合に比べて、電圧検出部の数が１つで済むという利点もある。
【００５４】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、制御回路部は、電圧検出部の検出した端子間電圧が所定のしきい値よりも高ければ、解列開閉器が異常であると判断することを特徴とし、解列開閉器の接点が溶着した場合には、解列開閉器におけるインバータ回路部側の端子間に商用系統の電源電圧が現れるので、電圧検出部の検出した端子間電圧が所定のしきい値よりも高くなることから、解列開閉器の異常を判別することができる。
【００５５】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、電圧検出部の検出結果から求めた端子間電圧の実効値が商用電源電圧の実効値と略同じであるか否かを判定する実効値判定部と、電圧検出部の検出した端子間電圧を商用系統の電源周期の自然数倍の期間積算した結果が略ゼロになるか否かを判定する積算値判定部とを設け、制御回路部は、端子間電圧の実効値が商用電源電圧の実効値と略同じであると実効値判定部が判定し、且つ、端子間電圧を積算した結果が略ゼロであると積算値判定部が判定すると、解列開閉器が異常であると判断することを特徴とし、解列開閉器の接点が溶着した場合には、解列開閉器におけるインバータ回路部側の端子間に商用系統の電源電圧が現れるので、電圧検出部の検出した端子間電圧の実効値が商用電源電圧の実効値と略同じになり、且つ、端子間電圧を電源周期の自然数倍の期間積算した結果が略ゼロになることから、解列開閉器の異常を確実に判別することができる。
【００５６】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、電圧検出部の検出結果から零クロス点を検出する零クロス検出部と、当該零クロス検出部が零クロス点を検出する時間間隔から求めた周波数が商用系統の電源周波数に一致しているか否かを判定する周波数判定部とを設け、制御回路部は、零クロス点の検出間隔から求めた周波数が電源周波数に一致していると周波数判定部が判定すると、解列開閉器の異常と判断することを特徴とし、解列開閉器の接点が溶着した場合には、解列開閉器におけるインバータ回路部側の端子間に商用系統の電源電圧が現れるので、端子間電圧の零クロス点の検出間隔から求めた周波数が電源周波数に一致することから、解列開閉器の異常を確実に判別することができる。しかも、請求項２、３の発明のように端子間電圧の電圧レベルを基準値と比較する回路がないので、基準値の設定が不要になり、判定を行う回路の構成を簡単にできる。
【００５７】
請求項５の発明は、請求項１の発明において、電圧検出部の検出結果から求めた端子間電圧の実効値が商用電源電圧の実効値と略同じであるか否かを判定する実効値判定部と、電圧検出部の検出結果から零クロス点を検出する零クロス検出部と、当該零クロス検出部が零クロス点を検出する時間間隔から求めた周波数が、電源周波数よりも低い所定の基準周波数以上であるか否かを判定する周波数判定部とを設け、制御回路部は、端子間電圧の実効値が商用電源電圧の実効値と略同じであると実効値判定部が判定し、且つ、零クロス点の検出間隔から求めた周波数が基準周波数以上であると周波数判定部が判定すると、解列開閉器が異常であると判断することを特徴とし、解列開閉器の接点が溶着した場合には、解列開閉器におけるインバータ回路部側の端子間に商用系統の電源電圧が現れるので、電圧検出部の検出した端子間電圧の実効値が商用系統の実効値と略同じになり、且つ、端子間電圧の零クロス点の検出間隔から求めた周波数が基準周波数以上になることから、解列開閉器の異常を確実に判別することができる。さらに、請求項４の発明に比べて端子間電圧の実効値を基準値と比較する部分が増えるものの、判定に用いる基準周波数の設定が大まかで良いので、基準周波数の設定作業が簡単になるという効果もある。
【００５８】
請求項６の発明は、直流電源の直流電力をスイッチ素子でスイッチングすることによって交流電力に変換して商用系統側に供給するインバータ回路部と、インバータ回路部と商用系統との間に設けられ、これらインバータ回路部と商用系統との間を連系乃至解列する解列開閉器と、スイッチ素子のオン／オフを制御してインバータ回路部の出力を制御するとともに、解列開閉器のオン／オフを制御してインバータ回路部を連系乃至解列する制御回路部と、解列開閉器におけるインバータ回路部側の端子間電圧を検出する第１の電圧検出部と、解列開閉器における商用系統側の端子間電圧を検出する第２の電圧検出部とを備え、制御回路部は、インバータ回路部を停止させるとともに解列開閉器をオフにした連系運転を開始する直前の状態において、第１の電圧検出部の検出結果と第２の電圧検出部の検出結果との高低を比較し、第１及び第２の電圧検出部の検出結果が略同じであれば解列開閉器の異常と判断して、連系運転を中止することを特徴とし、解列開閉器の接点が溶着した場合には、解列開閉器におけるインバータ回路部側の端子間に商用系統の電源電圧が現れるので、第１及び第２の電圧検出部により検出されたインバータ回路部側の端子間電圧と商用系統側の端子間電圧とをもとに、解列開閉器が正常であるか否かを判定でき、制御回路は解列開閉器が異常であると判断すると連系運転を中止しているので、解列開閉器が故障している状態で連系運転が開始されるのを防止できる。したがって、従来の系統連系インバータ装置のように安全性を確保するために２台の解列開閉器を直列に接続する必要がなく、解列開閉器の個数を減らしてコストダウンを図ることができる。また、制御回路が、解列開閉器におけるインバータ回路部側の端子間電圧のみから解列開閉器が正常か否かを判定する場合は、判定以前にインバータ回路部が動作してインバータ回路部側の端子間に電圧が残っていると、この残存電圧を誤検出する虞があるが、第１及び第２の電圧検出部により検出されたインバータ回路部側の端子間電圧と商用系統側の端子間電圧が略同じであれば、解列開閉器が異常であると判定しているので、残存電圧による誤検出を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の系統連系インバータ装置を用いた太陽電池発電システムのブロック図である。
【図２】実施形態２の系統連系インバータ装置の要部を示すブロック図である。
【図３】実施形態３の系統連系インバータ装置の要部を示すブロック図である。
【図４】実施形態４の系統連系インバータ装置の要部を示すブロック図である。
【図５】実施形態５の系統連系インバータ装置の要部を示すブロック図である。
【図６】従来の系統連系インバータ装置を用いた太陽電池発電システムのブロック回路図である。
【符号の説明】
１    太陽電池
２    系統連系インバータ装置
３    インバータ回路部
４    昇圧回路
５    正弦波生成回路
６    フィルタ回路
７    解列開閉器
８    制御回路
９    電圧検出器
３０  商用系統
【図１】
2004187362.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004187362.tif 000005
【図４】
2004187362.tif 000006
【図５】
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【図６】
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