JP2000197271A

JP2000197271A - 系統連系発電装置

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Publication number: JP2000197271A
Application number: JP10373163A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Makino; 康弘牧野; Keigo Onizuka; 圭吾鬼塚; Masaki Madenokoji; 正樹萬里小路; Isao Morita; 功森田; Toshio Ueda; 俊夫植田; Kunio Tanaka; 邦穂田中
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1998-12-28
Publication date: 2000-07-14
Anticipated expiration: 2018-12-28
Also published as: JP3979740B2

Abstract

(57)【要約】【課題】インバータが収容されている筐体内の換気を
行う換気扇を、インバータの運転に応じて的確に作動さ
せる。【解決手段】インバータ１４から出力される電力は、
マイコン２２によってインバータの運転に合わせて開閉
される解列コンタクタ３０の接点６４Ａ、６４Ｂを介し
て系統電源１６へ供給される。また、インバータが収容
されている筐体内を換気する換気扇６０のモータ６２
は、解列コンタクタの接点６４Ｂ、６４Ｃを介して電力
が供給される。これにより、インバータが運転を開始す
ると換気扇が作動し、インバータの停止によって換気扇
も停止する。

Description

【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携さ
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、太陽光発電装置に
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、密閉された筐体強体内に収納される
と変換効率（通常は９０％以上）のロスから発熱し、筐
体内の温度を上昇させるので、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、換気扇のみならず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冷房装置やポン
プ等の種々の機器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ものであ
り、。

【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、発電手段と、発電手段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、前記系統電源から前記解列手段を介して負荷を
接続し、インバータから出力される電力を該負荷へ供給
可能とすることを特徴とする。

【０００９】この発明によれば、インバータ又は解列手
段に所定の負荷を接続し、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、接続されている負
荷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
きに接続されている負荷を作動させ、インバータの運転
停止に合わせて負荷の作動も停止させることができる。

【００１１】このような負荷としては、インバータを収
容している筐体内の換気を行うための換気扇を接続する
ことができる。これにより、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。

【００１３】このような本発明としては、換気扇に限ら
ず、インバータの運転に合わせて作動させることが好ま
しい種々の負荷を接続することができる。

【００１４】また、本発明は、前記負荷として前記解列
手段の動作を制御する操作手段が接続されるものであっ
てもよい。

【００１５】また、本発明は、前記発電手段として、太
陽光の受光量に応じた電力を発電する太陽電池を備えた
ものであってもよい。

【００１６】操作手段をインバータの運転に応じて作動
させることにより、例えば、インバータが運転を停止し
ているときに、系統電源から供給される電力によって負
荷を作動させることができる。

【００１７】また、太陽電池を備えた太陽光発電装置に
用いることにより、太陽電池によって発電されている昼
間又は、太陽電池の発電が停止している夜間に負荷を作
動させることができる。また、１日の内の所定時間以上
又は所定時間以内というように運転時間のみが制限され
る負荷を接続することができる。

【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１
４」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、２０
０Ｖ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２
０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２
０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２
２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４
０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
気の循環を行なうと共に、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を吸引すると共に筐
体４４内の空気の循環を行なうようになっている。

【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、６
４Ｂ、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波、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６
４Ａ、６４Ｂの間及び接点６４Ｃ、６４Ｂの間に１００
Ｖが印加される。

【００３５】一方、解列コンタクタ３０には、接点６４
Ｂ、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３
６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６０２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の筐体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を格段に向上するこ
とができるようにしている。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
を持ち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が作動すると言うことも
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１
４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指せるように
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６４
Ａ、６４Ｃに接続すればよい。

【００５０】さらに、本実施の形態では、解列コンタク
タ３０に接続される換気扇６０等の負荷を、インバータ
１４から出力する電力によって運転するように説明した
が、インバータ１４の出力ないしインバータ１４が運転
されるときに開閉される接点又は接点を開閉するように
リレー等の開閉手段を作動させるようにしてもよい。

【００５１】この場合、例えば、解列コンタクタ３０の
接点６４Ｂに換気扇６０などの負荷７０を接続すること
により、インバータ１４の運転に応じて負荷７０を作動
させることができる。

【００５２】また、図６に示されるように、解列コンタ
クタ３０の接点６４Bに別に分電盤４６等から電力が供
給される負荷５２又は負荷５２を制御する制御手段７２
を介して負荷５２を接続することもできる。

【００５３】さらに、図７（Ａ）に示されるように、解
列コンタクタ３０の接点６４Ａ、６４Ｃに開閉手段とな
るリレー７４の操作手段であるリレーコイル７６を接続
するか、図７（Ｂ）に示されるように、接点６４Ａ、６
４Ｂ又は接点６４Ｃ、６４Ｂにリレーコイル７６を接続
するようにしてもよい。

【００５４】これにより、インバータ１４の運転／停止
に合わせて負荷５２を作動させることは勿論、インバー
タ１４から出力される電力を用いずに負荷５２を動作さ
せることができるので、例えば、インバータ１４が停止
しているときに、負荷５２が作動するようにもできる。
すなわち、インバータ１４が運転を停止しているときに
のみ負荷５２が動作するようにもできる。

【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、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。

【００５７】同様に、換気扇に換えて、冷房装置、空調
換気扇、ポンプや種々の計測器等を用いても、太陽光発
電装置が発電しているときのみ効率良く運転することが
できる。

【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。

【図５】図３に示す換気扇に換えた負荷を接続する一例
を示す概略結成図である。

【図６】本発明の適用例として解列コンタクタの接点に
負荷ないし負荷と制御手段を接続する一例を示す概略結
線図である。

【図７】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の適用例としてリ
レーコイルを用いた例を示す概略結線図であり、（Ａ）
は２００Ｖで操作する例を示し、（Ｂ）は１００Ｖで操
作する例を示している。

【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、７０負荷、６０換気扇（負荷）６２モータ（負荷）７２制御手段７４リレー（開閉手段）７６リレーコイル（操作手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者萬里小路正樹大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者森田功大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者植田俊夫大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者田中邦穂大阪府守口市大日東町１番１号三洋ソーラエンジニアリング株式会社内Ｆターム(参考） 5F051 KA01 KA03 5G066 HA06 HB06 LA01 5H007 BB07 CA01 CB05 CC09 CC12 DB01 DB12 DC02 DC05 GA09 HA06 5H420 BB14 CC03 CC06 CC10 DD03 DD10 EA10 EA37 EA45 EB04 EB26 EB39 FF03 FF04 FF22 FF25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発電手段と、発電手段によって発電され
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、前記系統電源から前記解列手段を介して負荷
を接続し、インバータから出力される電力を該負荷へ供
給可能とすることを特徴とする系統連系発電装置。
【請求項２】前記負荷として前記解列手段の動作を制
御する操作手段が接続されることを特徴とする請求項１
に記載の系統連系発電装置。
【請求項３】前記発電手段として、太陽光の受光量に
応じた電力を発電する太陽電池を備えたことを特徴とす
る請求項１又は請求項２に記載の系統連系発電装置。
【請求項４】前記インバータを収容する筐体と、前記
筐体に設けられて筐体内の換気を行う換気扇とをさらに
含み、前記換気扇が前記負荷として接続されることを特
徴とする請求項１又は請求項３の何れかに記載の系統連
系発電装置。