(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池と、前記太陽電池によって発電された電力を系統電源の系統電力に合わせて変換した後、系統電源の電源ラインに出力するインバータと、前記インバータと前記系統電源の電源ラインとの間に設けられて前記インバータの運転停止時に対応して前記インバータから出力される電力が系統電源の電源ラインへ出力されるのを遮断する解列手段と、を備えた系統連系発電装置であって、前記インバータ及び前記解列手段が収容される筐体と、前記筐体に設けられて筐体内を換気可能とする換気扇と、を含み、前記解列手段を介して前記換気扇を前記系統電源に接続して、前記インバータから出力される電力を換気扇へ供給可能とし、前記インバータの運転に連動するように前記換気扇が運転されるようにしたことを特徴とする系統連系発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽光をエネルギー源として発電した電力を系統に供給する太陽光発電装置等に設けられて、発電した電力と系統電源とを連係させて運転する系統連系発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、太陽光によって発電した電力を自家使用するのみでなく、自家で使用しなかった余剰電力を系統電源のラインに回生する系統連系発電装置としての太陽光発電装置が普及しつつある。
【０００３】
系統連系発電装置では、太陽電池によって発電した直流電力をインバータ回路によって系統電源と一致した交流電力に変換して、系統電源としてラインに出力する。
【０００４】
このような系統連系発電装置に設けられているインバータは、変換効率（通常は９０％以上）のロスから発熱し、密閉された筐体強体内に収納されていると筐体内の温度を上昇させるので、インバータの動作の信頼性を考慮して強制換気（冷却）装置、例えば換気扇、が設けられていた。
【０００５】
また、この換気扇をインバータの動作に連動させるための他の制御機器（例えばタイマーや日射量検出装置）が併設されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、太陽光発電装置は、太陽光の光量に応じて発電を開始するために、タイマー等によってインバータの動作時間を含むように動作時間を広げて換気扇を作動させるようにする必要がある。このために、インバータ回路が動作していないにもかかわらず、換気扇が動作している時間が生じるという問題がある。また、日射量を検出して換気扇を動作させるためには、日射量検出装置を常に動作させておく必要がある。
【０００７】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、太陽光発電装置等の系統連系発電装置が作動している間のみ運転される換気扇等の負荷の効率的な電力使用を可能とする系統連系発電装置を提案することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、太陽電池と、前記太陽電池によって発電された電力を系統電源の系統電力に合わせて変換した後、系統電源の電源ラインに出力するインバータと、前記インバータと前記系統電源の電源ラインとの間に設けられて前記インバータの運転停止時に対応して前記インバータから出力される電力が系統電源の電源ラインへ出力されるのを遮断する解列手段と、を備えた系統連系発電装置であって、前記インバータ及び前記解列手段が収容される筐体と、前記筐体に設けられて筐体内を換気可能とする換気扇と、を含み、前記解列手段を介して前記換気扇を前記系統電源に接続して、前記インバータから出力される電力を換気扇へ供給可能とし、前記インバータの運転に連動するように前記換気扇が運転されるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、解列手段に換気扇を接続し、インバータが運転して系統電源への電力の供給を開始したときに、換気扇に電力を供給するようにしている。
【００１０】
これにより、インバータが運転しているときに換気扇を作動させ、インバータの運転停止に合わせて換気扇の作動も停止させることができる。
【００１１】
したがって、インバータが運転して熱を発しているときにのみ的確に換気扇を作動させて、筐体内の換気を行うことができる。
【００１２】
また、インバータが停止しているときには、換気扇も停止するので、タイマーを用いた場合に比べて換気扇を運転するための電力を効率的に使用することができる。
【００１７】
すなわち、太陽電池を備えた太陽光発電装置に用いていることにより、太陽電池によって発電がなされてインバータが作動しているときにのみ換気扇を作動させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る系統連系発電装置の実施の形態を説明する。
【００１９】
図１には、本発明の系統連系装置を適用した太陽光発電装置１０の概略構成を示している。太陽光発電装置１０は、複数のモジュールによって構成されている太陽電池１２と系統連系装置（以下「インバータ１４」と言う）を備えており、この太陽電池１２が太陽光を受光することにより発電した直流電力を、インバータ１４によって系統電源１６に応じた周波数の交流電力に変換する。
【００２０】
太陽光発電装置１０は、系統電源１６に接続されている分電盤４６に発電した電力を供給する。分電盤４６には、主開閉器となる配線用遮断器４８と分岐開閉器となる複数の配線用遮断器５０が設けられて、系統電源１６から供給される電力が、配線用遮断器４８、５０を介して負荷５２へ供給される。
【００２１】
また、太陽光発電装置１０は、保護継電器５４及び配線用遮断器５６を介して、例えば分電盤４６内で系統電源１６のラインに接続されるようになっている。太陽光発電装置１０では、保護継電器５４によって系統電源１６からの切り離しが行える。これにより、系統電源１６で発生した異常がインバータ１４に波及しないようにしている。なお、太陽光発電装置１０は、２００Ｖの交流電力を単相三線１００Ｖ／２００Ｖの系統電源１６のラインへ供給する。
【００２２】
図２に示されるように、この太陽光発電装置１０のインバータ１４は、昇圧回路１８、インバータ回路２０及びこれらを制御するマイコン２２を備えている。太陽電池１２によって発電された直流電流は、逆流防止用のダイオード２４、保護用の遮断器（ＮＦＢ）及びノイズフィルタ２６を介して昇圧回路１８へ供給される。なお、図２では、複数の太陽電池１２を並列に接続した例を示している。
【００２３】
昇圧回路１８から出力された電力は、インバータ回路２０へ供給されて、系統電源１６とほぼ同じ周波数の交流電力に変換される。インバータ回路２０から出力される交流電力は、ノイズフィルタ２８及び解列コンタクタ３０を介して系統電源１６のラインへ供給される。
【００２４】
一方、マイコン２２には、ノイズフィルタ２６を介して太陽電池１２から供給される直流電力を昇圧する昇圧回路１８、この昇圧回路１８から供給される直流電力をＰＷＭ理論に基づいてチョッピングして系統電源１６とほぼ同じ周波数の擬似正弦波を出力するインバータ回路２０、昇圧回路１８に入力される直流電力を検出するアイソレーションアンプからなる発電電圧検出部３２、昇圧回路１８に入力される直流電流を検出する変流器（ＣＴ）からなる発電電流検出部３４、昇圧回路１８から出力される直流電力を検出するアイソレーションアンプからなる昇圧電圧検出部３６、インバータ回路２０から出力される交流電流を検出する変流器（ＣＴ）からなる出力電流検出部３８、変圧器（ＰＴ）によって系統電源１６の系統電圧と電圧波形を検出する電圧波形検出部４０が接続されている。また、インバータ回路２０には、ブリッジ接続されたスイッチング素子４２によって３相ブリッジが形成されている。
【００２５】
マイコン２２は、発電電圧検出部３２及び発電電流検出部３４によって検出する発電電力と、電圧波形検出部４０によって検出した電圧に基づいて昇圧回路１８に設けられている図示しないスイッチング素子の作動を制御すると共に、インバータ回路２０のスイッチング素子４２を駆動するスイッチング信号のデューティ比を制御する。
【００２６】
このとき、マイコン２２は、発電電力と系統電圧に応じた直流電圧を出力するように昇圧回路１８を制御し、さらに、電圧波形検出部４０で検出する系統電圧の電圧波形に基づいて、スイッチング信号を生成してインバータ回路２０へ出力する。
【００２７】
これにより、マイコン２２は、インバータ回路２０から、位相及び周波数が系統電源１６と一致した交流電力が出力されるようにしている。なお、スイッチング素子４２のオン／オフによってインバータ回路２０から出力される交流電力はノコギリ波状となっており、ノイズフィルタ２８が、このインバータ回路２０の出力電力から高調波成分を除去することにより、インバータ１４から正弦波の交流電力が出力される。
【００２８】
一方、解列コンタクタ３０は、マイコン２２に接続されており、マイコン２２は、この解列コンタクタ３０によって太陽光発電装置１０と系統電源１６の接続及び切り離しを行なうようになっている。例えば、マイコン２２は、太陽電池１２による発電電力が少ないか発電しておらず、インバータ１４の作動が停止しているときには、太陽光発電装置１０と系統電源１６とを切り離し、また、インバータ１４が作動を開始する直前に、太陽光発電装置１０と系統電源１６を接続する。
【００２９】
また、マイコン２２は、電圧波形検出部４０の検出する電圧波形から系統電源１６が停電状態と判断されるときには、解列コンタクタ３０によって速やかに太陽光発電装置１０を系統電源１６から切り離して、太陽光発電装置１０（インバータ１４）の単独運転等を防止するようにしている。なお、太陽光発電装置１０の構成及び制御は、従来公知の構成及び制御方法を適用でき、本実施の形態では詳細な説明を省略する。
【００３０】
ところで、図１及び図２に示されるように、この太陽光発電装置１０のインバータ１４は、筐体４４内に収容されている。この筐体４４は、例えば、建物の壁面等に取り付けられる。
【００３１】
この筐体４４には、換気扇６０が取り付けられており、この換気扇６０によって、筐体４４内の空気の循環が行われると共に、筐体４４の空気を排出しながら、図示しない吸気グリルから外気が吸引される。
【００３２】
図３に示されるように、換気扇６０には、解列コンタクタ３０を介してモータ６２を駆動する電力が供給されるようになっている。
【００３３】
解列コンタクタ３０には、接点６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃの３接点のマグネットスイッチが用いられており、リレーコイル６６に通電されることにより、接点６４Ａ〜６４Ｃが閉じられる。マイコン２２は、このリレーコイル６６を操作するようになっている。
【００３４】
この解列コンタクタ３０の一次側には、接点６４Ａ、６４Ｃにノイズフィルタ２８から出力される電力が供給される。また、解列コンタクタ３０の二次側は、接点６４Ａ、６４Ｃが系統電源１６に接続され、接点６４Ｂが、接地線に接続される。これにより、接点６４Ａ、６４Ｂの間及び接点６４Ｃ、６４Ｂの間に１００Ｖが印加される。
【００３５】
一方、解列コンタクタ３０には、接点６４Ｂ、６４Ｃの一次側に配線用遮断器６８を介して換気扇６０のモータ６２が接続される。これにより、インバータ１４が運転を開始して系統電源１６へ電力を出力するときに、解列コンタクタ３０の接点６４Ａ〜６４Ｃが閉じられることにより換気扇６０のモータに電力が供給され、インバータ１４が運転を停止することにより、換気扇６０への電力の供給が遮断される。すなわち、太陽光発電装置１０では、インバータ１４が収容されている筐体４４内の換気を行なうための換気扇６０を、インバータ１４の運転にあわせて、太陽電池１２で発電した電力によって駆動するようになっている。
【００３６】
以下に本実施の形態の作用を説明する。
【００３７】
太陽光発電装置１０に設けられている太陽電池１２は、太陽光を受光すると、光量に応じた電力を発生する。太陽光発電装置１０は、太陽電池１２によって発電した電力をインバータ１４に供給する。
【００３８】
インバータ１４に設けられているマイコン２２は、発電電圧検出部３２と発電電流検出部３４によって太陽電池１２によって発電した電力を監視し、所定値を越えると、インバータ１４の運転を開始し、電圧波形検出部４０で検出する系統電圧等に基づいて昇圧回路１８から出力する昇圧電圧を設定し、昇圧電圧検出部３６で検出する昇圧電圧が設定した電圧となるように昇圧回路１８を作動させる。また、マイコン２２は、電圧波形検出部４０によって検出する電圧波形に基づいてスイッチング信号のデューティ比を制御しながらインバータ回路２０に設けているスイッチング素子４２をオン／オフさせる。これにより、位相及び周波数が系統電源１６と一致した交流電力がインバータ回路２０から出力させる。
【００３９】
また、マイコン２２は、インバータ１４の運転を開始すると、解列コンタクタ３０をオンする。これにより、インバータ回路２０から出力された交流電力がノイズフィルタ２８を通過して、系統電源１６へ供給され、系統電源１６のラインに分電盤４６を介して接続されている負荷５２に太陽光発電装置１０によって発電した電力が供給される。
【００４０】
ところで、インバータ１４では、運転中は、例えばインバータ回路２０に設けているスイッチング素子４２等から発熱して、筐体４４内の温度上昇が生じることがある。このために、インバータ１４を収容している筐体４４に換気扇６０を設けて、インバータ１４が運転している間は、この換気扇６０によって筐体４４内の空気の循環と共に、温度が上昇した空気を筐体４４外に排出して、筐体４４内の温度上昇を抑えるようにしている。これにより、筐体４４内に収容しているスイッチング素子４２等の電気部品が温度上昇の影響を受けることがないようにしている。
【００４１】
一方、太陽光発電装置１０では、解列コンタクタ３０に、筐体４４の換気を行なうための換気扇６０が接続されている。これにより、インバータ１４が運転を開始し、解列コンタクタ３０がオンすると、太陽電池１２によって発電した電力が換気扇６０のモータ６２に供給され、筐体４４内の換気が行なわれる。また、インバータ１４の運転が停止して、解列コンタクタ３０がオフすると、換気扇６０のモータ６２への通電が停止する。
【００４２】
このように、太陽光発電装置１０では、インバータ１４の運転／停止に合わせて換気扇６０がオン／オフするので、インバータ１４の運転に合わせて換気扇６０を動作させるためのタイマーが不要となる。
【００４３】
また、インバータ１４の運転／停止に合わせて換気扇６０が正確にオン／オフするので、タイマーを用いて換気扇６０を運転する場合に比べて、筐体４４内を換気するための電力の使用効率が格段に向上する。
【００４４】
すなわち、タイマーを用いた場合、日照時間の変化等があるために、換気扇６０の運転時間に余裕を持つように時間を設定しなければならない。また、曇りなどのために日射量が不足すると、インバータ１４が運転していないのに換気扇６０が作動するということもある。これに対して、太陽光発電装置１０では、インバータ１４の運転に合わせて換気扇６０が動作するようになる。
【００４５】
なお、以上説明した本実施の形態は、本発明の構成を限定するものではない。
【００４６】
例えば、本実施の形態では、インバータ１４を収容している筐体４４内の換気を行なう換気扇６０を、インバータ１４の運転に合わせて作動させるようにしたが、太陽光発電装置１０は、太陽電池１２に太陽光が照射される昼間にインバータ１４が運転されるので、配線用遮断器６８に、昼間にのみ運転したい負荷を接続するようにしてもよい。また、昼間に運転される負荷に限らず、空調用換気扇などのように、１日のうちで所定時間以上運転すればよい負荷を接続するようにしてもよい。
【００４７】
このように、インバータ１４の運転／停止に応じて開閉される解列コンタクタ３０に種々の負荷を接続することにより、インバータ１４が運転している間だけインバータ１４から出力される電力を供給することができる。
【００４８】
また、本実施の形態では、解列コンタクタ３０を介して換気扇６０に１００Ｖの電力を供給するようにしたが、太陽光発電装置１０では、２００Ｖの電力を発生させているので、換気扇６０に２００Ｖ用のモータ６２を設け、この２００Ｖの電力によって換気扇６０を運転するようにしてもよい。
【００４９】
この場合、図４に示されるように、配線用遮断器６８の一次側を解列コンタクタ３０の接点６４Ａ、６４Ｃに接続すればよい。
【００５５】
なお、本実施の形態では、系統連系発電装置として太陽光発電装置１０を用いて説明したが、本発明が適用される系統連系発電装置は、太陽光発電装置に限らず、発電した電力を系統電源１６へ供給する任意の構成の系統連系発電装置に適用することがき、運転／停止に合わせて負荷へ電力を供給することができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、例えば系統連系発電装置として太陽光発電装置を用い、この太陽光発電装置の筐体に設けられる換気扇を解列手段に接続することにより、インバータの運転に応じて換気扇を正確に作動させることができる。また、本発明では、的確に効率よく換気扇を作動させることにより、インバータが作動した時の筐体内の温度上昇を抑えることができると言う優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施の形態に適用した太陽光発電装置と系統電源との接続の概略を示す結線図である。
【図２】  太陽光発電装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】  本実施の形態に適用したインバータへの換気扇の接続の一例を示す概略結線図である。
【図４】  図３と異なる電圧で作動する換気扇への接続の一例を示す概略結線図である。
【符号の説明】
１０    太陽光発電装置（系統連系発電装置）
１２    太陽電池
１４    インバータ
１６    系統電源
２２    マイコン
３０    解列コンタクタ（解列手段）
４４    筐体
５２    負荷
６０    換気扇
６２    モータ
【図１】
0003979740.tif 000002
【図２】
0003979740.tif 000003
【図３】
0003979740.tif 000004
【図４】
0003979740.tif 000005