(57)【要約】  【課題】  機器の停止時の要因特定を容易にすることができるとともに太陽電池で発電した電力を効率よく有効に利用できる電力変換装置を提供すること。  【解決手段】  太陽電池パネルの発電した直流電力の電圧を昇圧し、さらにこの昇圧された直流電圧を交流電圧に変換し、太陽電池パネルを負荷系統及び商用電力系統に電気的に接続して連系運転を行う電力変換装置であって、この電力変換装置に前記商用電力系統の電圧を検出する電圧検出部と検出された前記電圧のデータを記憶するためのメモリ部を設けるとともに、このメモリ部に異常を検知して連系運転を停止した際の停止する直前の前記電圧のデータ及び連系運転を停止した後の所定時間後の前記電圧のデータを記憶させることを特徴とする。  【選択図】  図１
2005192314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池パネルの発電した直流電力の電圧を昇圧し、さらにこの昇圧された直流電圧を交流電圧に変換し、太陽電池パネルを負荷系統及び商用電力系統に電気的に接続して連系運転を行う電力変換装置であって、この電力変換装置に前記商用電力系統の電圧を検出する電圧検出部と検出された前記電圧のデータを記憶するためのメモリ部を設けるとともに、このメモリ部に異常を検知して連系運転を停止した際の停止する直前の前記電圧のデータ及び連系運転を停止した後の所定時間後の前記電圧のデータを記憶させることを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池パネル等の直流電源から得られる直流電力を交流電力に変換する電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽エネルギーを電気エネルギーへ光電変換できる太陽電池パネルが発電し、出力する直流電力をインバータにて交流電力に変換し、太陽電池パネルを商用電力系統と連系する系統連系システムが実用化されている。
【０００３】
図４は従来技術における系統連系システムの形態を示す概略構成図、図５は従来技術における電力変換装置の形態を示す一例の概略構成図である。
【０００４】
図４に示すように、従来技術における系統連系システムにおいては、太陽電池パネルにより構成された直流電源２で太陽エネルギーを電気エネルギーに光電変換し、ここで発生し、出力した直流電力は、電力変換装置２１にて例えば交流電圧が２００Vの交流電力に変換される。また、太陽電池パネルにより構成された直流電源２は電力変換装置２１を通して、商用電力系統１２とは連系接続されている。
【０００５】
従来の電力変換装置２１は、図５に示すように、太陽電池パネルにより構成された直流電源２で発電された直流電力の直流電圧をより高い直流電圧に昇圧変換する昇圧回路２３と、この昇圧回路２３によって昇圧された直流電力を交流電力に変換するインバータ回路２４と、昇圧回路２３やインバータ回路２４をコントロールする制御回路２５と、商用電力系統１２の電圧を検出する電圧検出部２６と、商用電力系統へ出力される電流を検出する電流検出部２７と、制御に必要な設定値や異常状態等を記録しておくメモリ部２８等から構成されており、負荷１３と商用電力系統１２に電気的に接続して連系運転を行っている。
【０００６】
ここで、制御回路２５は電圧検出部２６から得られる商用電力系統１２の電圧値及び電圧位相信号、また電流検出部２７から得られる出力電流値を基に昇圧回路２３やインバータ回路２４への動作指令値を制御することにより、電力変換回路２１は商用電力系統１２と同期がとれた連系出力を行うことが可能となる。
【０００７】
また、制御回路２５において、一方では、電圧検出部２６や電流検出部２７にて検出された値が所定の規定値の範囲になく、商用電力系統１２若しくは電力変換装置２１が異常状態であると判断した場合においては、昇圧回路２３及びインバータ回路２４を停止させ機器を保護するように制御を行っている。なお、その際においては異常状態のモード判定を行い、エラーコード等の情報をメモリ部２８に記憶しておく方式が一般的に行われている。（例えば、特許文献１を参照）
【特許文献１】特開２００３−１８７５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような従来の方式では、前述の通り商用電力系統の電圧等を検出し、何らかの異常が発生した場合にはエラー情報をメモリに記憶するが、このエラー情報は例えば異常発生時のエラーコードや異常発生時間等が挙げられる。
【０００９】
また、これらの情報のみでは異常が発生した事実のみの把握はできても異常に至った原因を把握するまでには至らないものである。すなわち従来の方式においては、何らかの異常が発生した場合は、速やかに機器を停止させることに主眼がおかれ、エラー情報については上述の内容の記録にとどめられていた。
【００１０】
また、系統連系運転時の異常発生においては、機器自身に起因する異常及び商用電力系統に起因する異常があげられるが、商用電力系統に起因する異常の場合は、配電系統のインピーダンスや周囲の設備稼働状況等によりランダムに発生する場合が多いため、特に原因を特定することが困難である。そのため、あるエラーコードにおける機器の停止が発生しても、異常の原因が商用電力系統側にあるのか、または機器側にあるのかが判断できないという問題がある。
【００１１】
さらに、上記の理由より異常の原因を特定することが困難であり、機器の停止のみが繰り返され、その間の発電エネルギーが有効に利用できないといった問題があった。
【００１２】
したがって、本発明の目的は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、異常の要因把握を容易にするとともに、太陽電池パネル等からなる直流電源の発電電力を有効に利用できる電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の電力変換装置は、太陽電池パネルの発電した直流電力の電圧を昇圧し、さらにこの昇圧された直流電圧を交流電圧に変換し、太陽電池パネルを負荷系統及び商用電力系統に電気的に接続して連系運転を行う電力変換装置であって、この電力変換装置に前記商用電力系統の電圧を検出する電圧検出部と検出された前記電圧のデータを記憶するためのメモリ部を設けるとともに、このメモリ部に異常を検知して連系運転を停止した際の停止する直前の前記電圧のデータ及び連系運転を停止した後の所定時間後の前記電圧のデータを記憶させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の電力変換装置によれば、太陽電池パネルの発電した直流電力の電圧を昇圧し、さらにこの昇圧された直流電圧を交流電圧に変換し、太陽電池パネルを負荷系統及び商用電力系統に電気的に接続して連系運転を行う電力変換装置であって、この電力変換装置に前記商用電力系統の電圧を検出する電圧検出部と検出された前記電圧のデータを記憶するためのメモリ部を設けるとともに、このメモリ部に異常を検知して連系運転を停止した際の停止する直前の前記電圧のデータ及び連系運転を停止した後の所定時間後の前記電圧のデータを記憶させるようにしたことで、異常状態発生時点における商用電力系統の状態が把握でき、機器の停止に至った要因を確認することが可能となるとともに、機器の停止が外来の影響によるものかの判断を容易に行うことが可能となる電力変換装置を提供することができる。
【００１５】
また、そのために、機器の復旧が容易となり、太陽電池パネルで発電した電力を効率よく有効に利用できる電力変換装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、太陽電池パネルを直流電源とする太陽光発電装置の場合を例にとり、本発明に係る実施形態を模式的に図示した図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明に係る電力変換装置の実施の形態を示す一例の概略構成図である。
【００１８】
図１に示すように、電力変換装置１は、太陽電池パネルからなる直流電源２の電圧を昇圧する昇圧回路３と、この昇圧回路３にて電圧変換された直流電力を交流電力に変換するインバータ回路４と、昇圧回路３及びインバータ回路４を制御する制御回路１５と、商用電力系統１２の電圧を検出する電圧検出部１６と、制御に必要な設定値や異常状態等を記録しておくためのメモリ部１８等から構成される。
【００１９】
昇圧回路３はリアクトル５、半導体スイッチ素子６、ダイオード７、平滑コンデンサ８にてチョッパ回路を構成しており、これにより、太陽電池パネルからなる直流電源２より出力された直流電圧の電圧変換が行われる。
【００２０】
インバータ回路４は、複数の半導体スイッチ素子から成るブリッジ回路１０と、リアクトルとコンデンサから成るフィルタ回路１１とから成り、昇圧回路３より出力される直流電力を正弦波の商用交流波形に変換する。このインバータ回路４から出力された交流電力は商用電力系統１２及び負荷１３に接続されており、負荷１３への電力供給及び／または商用電力系統１２への売電が行われる。
【００２１】
次に、本発明の電力変換装置の動作について説明する。太陽電池パネルからなる直流電源２より得られた直流電力は電力変換装置１に入力される。昇圧回路３においては、出力制御手段９により、半導体スイッチ素子６が高速にオン・オフ制御され、半導体スイッチ６のオン時に、リアクトル５にエネルギーが蓄積され、半導体スイッチ６のオフ時には、上記エネルギーがダイオード７を通り、平滑コンデンサ８部に出力されることにより、太陽電池パネルからなる直流電源２より入力された直流電圧とは異なる直流電圧に昇圧することが可能となる。
【００２２】
なお、昇圧回路６の入力電圧の変化に対応して出力電圧を調節できるようにするため、半導体スイッチ素子６は変換電圧に応じてパルスのデューティーをコントロールするＰＷＭ方式（ｐｕｌｓｅ  ｗｉｄｔｈ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）により制御するのが望ましい。また、変換出力された直流電圧はインバータ回路４が効率よく作動する電圧値であることが望ましい。
【００２３】
インバータ回路４に入力された直流電力は、ブリッジ回路１０の高速スイッチング動作によるＰＷＭ（パルス幅変調）制御が行われ、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）であるフィルタ回路１１を通すことにより、正弦波の交流出力が得られる。出力された交流電力はモーターや照明などの交流機器である負荷１３に供給されるが、太陽電池パネルからなる直流電源２の発電電力量が負荷電力量を上回る場合は、余った電力を商用電力系統１２に逆潮流させて売電を行う。
【００２４】
また、制御回路１５は、電圧検出部１６から得られる商用電力系統１２の電圧データに出力電流を同期させるように、上述のように、昇圧回路３やインバータ回路４を制御し、系統連系運転を行うとともに、機器本体や商用電力系統１２に異常が発生した場合においては、機器を停止させる働きをする。
【００２５】
ここで、制御回路１５においては、系統連系運転時に取得する電圧検出部１６の電圧データを一次保存しておくとともに、異常を検出し、機器を停止させた場合においては、機器が停止する直前の電圧データをメモリ部１８に記憶させるように動作するものである。さらには機器が停止した後における所定時間分の電圧データを同メモリ部１８に記憶させるように動作する。
【００２６】
具体的動作の一例としては、電圧検出部にて抵抗やトランス等から検出された電圧瞬時値をサンプリング及び平均化処理を行い、その瞬時値若しくは平均値を制御部のＣＰＵ等に一時的に保存し、その値が所定の規定範囲内にないと判断した場合においては、機器を停止させるとともに、直前に保存しておいた電圧の瞬時値及び平均値をメモリ部に記憶させる。また、機器の停止後の所定時間（数ｍｓ〜数十ｓ程度）においても、同様に、電圧の瞬時値及び平均値を取得し、メモリに保存するものである。
【００２７】
図２は本発明に係る電力変換装置の実施の形態の一例を示す電圧波形図、図３は本発明に係る電力変換装置の実施の形態の一例を示す電圧波形図である。
【００２８】
メモリ部１８には機器が停止した場合における、機器の停止の要因となった時点（直前）の商用電力系統の電圧データ及び機器が停止した後の商用電力系統の電圧データの両データが波形的に記憶されることとなり、機器が停止した後の商用電力系統の電圧データが図２に示すようなきれいな正弦波であるならば、外乱の影響によるエラー発生の可能性は低い、または瞬間的なものであると推測でき、また、図３に示すような歪んだ波形であれば、電力変換装置には起因しない周囲環境や配電系統に起因するエラーの発生である可能性が高いと推測することができる。
【００２９】
すなわち、機器が停止した直前の電圧データを記憶することにより、異常状態発生時点における商用電力系統の電圧値及び電圧の波形状態が把握でき、その内容から機器の停止に至った要因を確認することが可能となるとともに、機器の停止後の電圧データを記憶することにより、機器の動作に依存しない状態（電力変換装置の影響を受けない商用電力系統自体の状態）における商用電力系統の状態を把握することができ、この２つの電圧波形の比較及び各々の電圧波形の正弦波に対する比較を行うことで、機器の停止が外乱の影響によるものかの判断を容易に行うことが可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る電力変換装置の実施の形態を示す一例の概略構成図である。
【図２】本発明に係る電力変換装置の実施の形態の一例を示す電圧波形図である。
【図３】本発明に係る電力変換装置の実施の形態の一例を示す電圧波形図である。
【図４】従来技術における系統連系システムの形態を示す概略構成図である。
【図５】従来技術における電力変換装置の形態を示す一例の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３１】
１：電力変換装置
２：太陽電池パネルからなる直流電源
３：昇圧回路
４：インバータ回路
５：リアクトル
６：半導体スイッチ素子
７：ダイオード
８：平滑コンデンサ
９：出力制御手段
１０：ブリッジ回路
１１：フィルタ回路
１２：商用電力系統
１３：負荷
１５：制御回路 
１６：電圧検出部
１８：メモリ部
２１：電力変換装置
２３：昇圧回路
２４：インバータ回路
２５：制御回路
２６：電圧検出部
２７：電流検出部
２８：メモリ部
【図１】
2005192314.tif 000003
【図２】
2005192314.tif 000004
【図３】
2005192314.tif 000005
【図４】
2005192314.tif 000006
【図５】
2005192314.tif 000007