JP6103197B2 - Inverter - Google Patents
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Description
本発明は、太陽光発電システムなどに用いられるパワーコンディショナに関する。 The present invention relates to a power conditioner used for a photovoltaic power generation system or the like.
この種従来のパワーコンディショナには、各種入出力配線の接続用の複数の接続端子が列状に配設された端子台が備えられている。この端子台の各接続端子は、発電電力入力用の直流2線用端子、変換後の電力を電力系統へ出力するための交流3線用端子、自立発電コンセントに接続される交流2線用端子、及び、接地用端子などの接続端子として用いられている。 This type of conventional power conditioner is provided with a terminal block in which a plurality of connection terminals for connecting various input / output wirings are arranged in a row. Each connection terminal of this terminal block includes a DC 2-wire terminal for generating power input, an AC 3-wire terminal for outputting the converted power to the power system, and an AC 2-wire terminal connected to a stand-alone power outlet. And as a connection terminal such as a ground terminal.
かかる端子台の接続端子への結線を施工時に間違ってしまうと、パワーコンディショナ起動時の異常動作や、内部の回路部品の破損等の原因となるため、事前に結線箇所を間違えないような端子台の構成にする必要があった。 If the connection to the connection terminal of such terminal block is wrong during construction, it may cause abnormal operation when starting the inverter or damage to internal circuit parts. It was necessary to make a stand configuration.
このような端子台への結線ミスを回避するための技術として、例えば下記特許文献1に開示された技術がある。この従来技術では、入力端子を覆うカバー体と出力端子を覆うカバー体とを別に設け、入力側の結線を行うときには入力端子、出力側の結線を行うときには出力端子しかそれぞれ接続できないようにし、入力端子及び出力端子のいずれか一方ずつ接続させることによって作業者が誤結線しにくくしている。
As a technique for avoiding such a connection error to the terminal block, for example, there is a technique disclosed in
しかし、上記従来の端子台の構造では、入力側及び出力側のすべてをカバー体で覆い、結線作業をするときには一々カバー体を開く操作をする必要があり煩雑である。 However, the structure of the conventional terminal block is cumbersome because it is necessary to cover all the input side and output side with a cover body and to open the cover body one by one when performing the wiring work.
一方、パワーコンディショナの入力は発電部からの直流2線用端子であり、出力は交流3線用端子であって、これら入力用端子と出力用端子の数が違うことから、結線作業時に入力用端子と出力用端子が目視で区分されていれば、誤結線をすることは殆どなくなると考えられる。 On the other hand, the input of the inverter is a DC 2-wire terminal from the power generation unit, and the output is an AC 3-wire terminal. Since the number of these input terminals and output terminals is different, input is performed during wiring work. If the terminal for output and the terminal for output are visually distinguished, it is considered that there is almost no erroneous connection.
そこで、本発明は、簡単な構成で誤結線を防止できるパワーコンディショナを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a power conditioner that can prevent erroneous connection with a simple configuration.
上記目的を達成するために、本発明は、次の技術的手段を講じた。 In order to achieve the above object, the present invention takes the following technical means.
すなわち、本発明のパワーコンディショナは、左右一列に配置された少なくとも6つの接続端子を有し、該接続端子のうち隣接する2つが直流2線用端子であり、該直流2線用端子を除く前記接続端子のうち隣接する3つが交流3線用端子であるパワーコンディショナにおいて、前記直流2線用端子と前記交流3線用端子との間に、取り外し可能なカバーで覆われた少なくとも一つの接続端子が配置されており、該カバーで覆われた接続端子の左側の接続端子の数と右側の接続端子の数とが異なることを特徴とするものである(請求項1)。 That is, the power conditioner of the present invention has at least six connection terminals arranged in a left and right line, and two adjacent ones of the connection terminals are DC two-wire terminals, excluding the DC two-wire terminals. In the power conditioner in which three adjacent ones of the connection terminals are AC three-wire terminals, at least one covered with a removable cover between the DC two-wire terminal and the AC three-wire terminal. Connection terminals are arranged, and the number of connection terminals on the left side of the connection terminals covered with the cover is different from the number of connection terminals on the right side (Claim 1).
かかる本発明のパワーコンディショナによれば、直流2線用端子と交流3線用端子とを離して配置し、これらの間の接続端子をカバーで覆っておくことによって、複数の接続端子を左右2つのグループに区分し、さらに、これらグループの接続端子の数が異なることにより、施工作業者に注意力を高めさせることができ、直流2線用端子と交流3線用端子とを誤結線してしまうことを防止できる。また、直流2線用端子と交流3線用端子への結線作業を行った後にカバーを取り外すことによって、カバーに覆われていた接続端子への結線作業を行うことができる。なお、カバーは、プラスチック製や金属製等の硬質カバー体であってもよいが、粘着テープなどの簡易なものであってもよい。 According to the power conditioner of the present invention, the direct current 2-wire terminal and the alternating current 3-wire terminal are arranged apart from each other, and the connection terminals between them are covered with the cover, so that the plurality of connection terminals are left and right. By dividing into two groups and the number of connecting terminals in these groups are different, it is possible to increase the attention of construction workers, and the DC 2-wire terminals and AC 3-wire terminals are misconnected. Can be prevented. Moreover, the connection work to the connection terminal covered with the cover can be performed by removing the cover after performing the connection work to the DC 2-wire terminal and the AC 3-wire terminal. The cover may be a hard cover made of plastic or metal, but may be a simple one such as an adhesive tape.
さらに、上記本発明のパワーコンディショナにおいては、前記直流2線用端子は発電部が出力する直流の発電電力を入力するための入力端子であり、前記交流3線用端子は、電力系統に連系する交流電力に変換された発電電力を電力系統へ出力するための出力端子である(請求項1)。これによれば、直流2線用入力端子が電力系統に接続されてしまうことを防止でき、入力側に交流電力が供給されることに起因してドライバIC(半導体スイッチング素子)などの回路構成部品が破損してしまうことを防止できる。 Further, in the power conditioner of the present invention, the DC two-line terminal is an input terminal for inputting the generated power of the DC output from the power generation unit, the terminal for the alternating three-wire is communicated to the power system Oh Ru output terminals for outputting generated power is converted into AC power to the system to the power grid (claim 1). According to this, it is possible to prevent the DC 2-wire input terminal from being connected to the electric power system, and circuit components such as a driver IC (semiconductor switching element) due to the supply of AC power to the input side. Can be prevented from being damaged.
また、前記直流2線用端子の接続端子間には、正極端子側にカソードが接続され且つ負極端子側にアノードが接続されるダイオードを設けることができる(請求項2)。これによれば、直流2線用端子の正極と負極を逆に配線してしまった場合に、上記ダイオードによって短絡させ、直流2線用端子間の電圧をダイオードの順方向電圧に固定することで、その他の素子に過大な逆方向電圧が印加されることを阻止して破損が防止される。 Moreover, said the connection between terminals of the DC 2-wire terminal can be provided with a diode having an anode connected to the positive electrode terminal side cathode connected to and negative terminal side (claim 2). According to this, when the positive electrode and the negative electrode of the DC 2-wire terminal are wired in reverse, the diode is short-circuited, and the voltage between the DC 2-wire terminals is fixed to the forward voltage of the diode. Further, an excessive reverse voltage is prevented from being applied to other elements, thereby preventing damage.
さらに、直流2線用端子に逆電流が流れると所定の報知を行う報知手段を備えることができる(請求項3)。これによれば、直流2線用端子の正極と負極を逆に配線してしまったり、直流2線用端子に交流配線を接続してしまった場合などに、結線作業後の動作確認の際に逆電流の発生により報知を行うことによって作業者に誤配線であることを気付かせることができる。なお、逆電流の発生検知は、上記ダイオードよりも入力側に配置した入力電流センサによって行うことができ、正常動作時の電流検知をも行わせるために正負双方向の電流値を検出できる電流センサを用いるのが好ましい。 Furthermore, it can be provided with a notification means for performing a predetermined notification when a reverse current flows through the DC 2-wire terminal (claim 3 ). According to this, when the positive and negative electrodes of the DC 2-wire terminal are wired in reverse, or when the AC wiring is connected to the DC 2-wire terminal, etc., when checking the operation after the wiring work By notifying by the occurrence of the reverse current, the operator can be made aware that the wiring is incorrect. The detection of reverse current can be detected by an input current sensor arranged on the input side of the diode, and a current sensor that can detect a current value in both positive and negative directions in order to detect current during normal operation. Is preferably used.
また、前記カバーで覆われた接続端子の数は2つであって、該2つの接続端子は自立発電出力用の交流2線用端子であってよい(請求項4)。これによれば、補助的な機能である自立発電出力用の交流2線用端子のみをカバーで覆うことにより、主たる機能用の配線接続はカバーの操作なしで簡易かつ迅速に行うことができる。 Also, the a number of covered connection terminal in the cover is two, the two connecting terminals may be a AC 2-wire terminals for autonomous power generation output (claim 4). According to this, by covering only the AC two-wire terminal for independent power generation output, which is an auxiliary function, with the cover, wiring connection for the main function can be easily and quickly performed without operating the cover.
また、接続端子として接地線用端子をさらに有することができる。さらに、前記直流2線用端子、前記交流2線用端子、前記交流3線用端子及び前記接地線用端子の順に配設することが好ましい(請求項5)。これによれば、カバーの左右に2つの接続端子と4つの接続端子が露呈することとなるため、交流3線を2つの接続端子の方に誤結線してしまうことは殆どなく、直流2線を先に交流3線用端子に誤結線してしまっても交流3線を接続しようとする際に連続する空きの3つの接続端子がないことから誤結線を気付かせることができる。また、接地線用端子と交流3線用端子の4つの接続端子間で誤結線が生じても正常動作はしないものの回路構成上大きな支障はなく、正常動作しないことで作業者が接続を見直すことで正しく接続すればよい。
Further, a ground wire terminal can be further provided as a connection terminal. Furthermore, the DC two-line terminal, the AC two-wire terminals, it is preferable to arrange the order of the AC three-wire terminals and terminal said ground wire (claim 5). According to this, since the two connection terminals and the four connection terminals are exposed on the left and right sides of the cover, there is almost no misconnection between the three AC lines and the two connection terminals. Even if the connection is mistakenly connected to the AC three-wire terminal first, there is no three consecutive empty connection terminals when trying to connect the AC three-wire, so that the erroneous connection can be noticed. Also, even if an incorrect connection occurs between the four connection terminals of the ground wire terminal and the
以上説明したように、本願の請求項1に係るパワーコンディショナによれば、直流2線用端子と交流3線用端子とを離して配置し、これらの間の接続端子をカバーで覆っておくことによって、複数の接続端子を左右2つのグループに区分し、さらに、これらグループの接続端子の数が異なることにより、施工作業者に注意力を高めさせることができ、直流2線用端子と交流3線用端子とを誤結線してしまうことを防止できる。また、直流2線用端子と交流3線用端子への結線作業を行った後にカバーを取り外すことによって、カバーに覆われていた接続端子への結線作業を行うことができる。
As described above, according to the power conditioner according to
また、本願の請求項1に係るパワーコンディショナによれば、直流2線用入力端子が電力系統に接続されてしまうことを防止でき、入力側に交流電力が供給されることに起因してドライバIC(半導体スイッチング素子)などの回路構成部品が破損してしまうことを防止できる。
Further, according to the power conditioner according to
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の第1の実施形態に係るパワーコンディショナを示し、該パワーコンディショナは、太陽光発電システムや燃料電池発電システムなどに用いられ、発電部としてのDC電源から供給される直流電力を単相三線式商用系統電力に系統連系する交流電力に変換して商用電力系統に出力するものである。 FIG. 1 shows a power conditioner according to a first embodiment of the present invention. The power conditioner is used in a solar power generation system, a fuel cell power generation system, and the like, and is a direct current supplied from a DC power source as a power generation unit. The power is converted into AC power that is connected to single-phase three-wire commercial grid power and output to the commercial power grid.
本実施形態のパワーコンディショナは、DCリンクコンデンサにより構成されるDCリンク部1と、DC電源から供給される直流電力を所定電圧(例えば350V)に昇圧してDCリンク部1に出力する昇圧チョッパ回路からなるDC/DCコンバータ2と、DCリンク部1から供給される直流電力を系統電力に連系する交流電力に変換して系統側に出力するための電圧形ブリッジインバータ3(DC/ACインバータ)とを備えている。
The power conditioner of the present embodiment includes a
コンバータ2を構成する昇圧チョッパ回路は、昇圧リアクトル21と、該昇圧リアクトル21への昇圧動作時の電流の逆流を防止する昇圧用整流器22と、昇圧リアクトル21の蓄積エネルギーを制御するIGBTなどのドライバ23とを備えており、整流器22のカソード側がDCリンクコンデンサ1の正極側に接続されている。
The step-up chopper circuit that constitutes the
インバータ3は、フルブリッジ形の電圧形ブリッジインバータであり、4つのIGBTなどのドライバ31をHブリッジ形に接続するとともに各スイッチング素子31に帰還ダイオード32を並列接続することにより構成されており、出力側に連系リアクトル33が設けられている。このインバータ3は、いわゆる電流モード制御(電圧形インバータの電流制御)を行うことによって出力電流を制御するものであり、系統への電力出力時はDCリンク部1からの直流電力をPWM制御若しくはPAM制御によって交流電力に変換して系統へ出力される。
The
上記コンバータ2及びインバータ3の各ドライバ23,31やダイオード22,32などの半導体素子は、IGBTパワーモジュールなどのICチップに組み込まれている。
Semiconductor elements such as the
コンバータ2の入力側には、コンバータ2やインバータ3で生じる高調波ノイズを低減するノイズフィルタ4が設けられている。
On the input side of the
インバータ3の出力側には、解列用保護リレー5と、出力フィルタ回路6とが設けられ、該出力フィルタ回路6の出力側に単相3線式の商用電力系統が接続される。また、解列用保護リレー5と並列に自立発電用リレー7が設けられ、該リレー7の出力側に自立発電コンセントが接続される。
A
なお、パワーコンディショナには、上記コンバータ2、インバータ3、解列用保護リレー5及び自立発電用リレー7を制御する制御部(図示省略)が内蔵されており、該制御部はDCリンク部1から供給される電力によって作動するようになっている。
The power conditioner has a built-in control unit (not shown) for controlling the
また、パワーコンディショナは、図2に示すような端子台8を備えており、この端子台8の下段には左右一列状に電力入出力用の8つの接続端子が設けられ、端子台8の上段には左右一列状に基板との接続用の8つの接続端子が設けられている。この上段の8つの接続端子は、それぞれ下段の8つの端子に接続されるとともに、コンバータ2やインバータ3を搭載する基板へも予めパワーコンディショナの製品出荷時に接続されている。
Further, the power conditioner includes a
電力入出力用の8つの接続端子は、左端から順に、発電部となるDC電源接続用の直流2線用入力端子(P,N)、自立コンセントへの接続用の交流2線用出力端子(L1,L2)、単相三線式の商用電力系統への接続用の交流3線用出力端子(U,O,W)、及び、アース接続用の接地用端子(E)とされている。直流2線用入力端子(P,N)は上記入力フィルタ回路4の入力側に接続され、交流2線用出力端子(L1,L2)は自立発電用リレー7の出力側に接続され、交流3線用出力端子(U,O,W)は出力フィルタ回路6の出力側に接続されている。直流2線用入力端子(P,N)の正極側端子(P)と負極側端子(N)の順序は特に限定されないが、図示例では正極側端子(P)を最左端に配置している。交流3線用出力端子(U,O,W)のU相接続端子(U)、W相接続端子(W)及び中性線接続端子(O)の順序も特に限定されないが、図示例では中性線接続端子(O)を中間に配置し、W相接続端子(W)をU相接続端子(U)よりも右端側に配置している。
The eight connection terminals for power input / output are, in order from the left end, DC two-wire input terminals (P, N) for connecting a DC power source serving as a power generation unit, and AC two-wire output terminals for connection to an independent outlet ( L1, L2), an AC three-wire output terminal (U, O, W) for connection to a single-phase three-wire commercial power system, and a ground terminal (E) for ground connection. The DC two-wire input terminals (P, N) are connected to the input side of the input filter circuit 4, and the AC two-wire output terminals (L1, L2) are connected to the output side of the self-sustaining
この端子台8の交流2線用出力端子(L1,L2)には、図3に示すように、パワーコンディショナの製品出荷時においてこれら出力端子(L1,L2)を覆う粘着テープなどからなるカバー9が貼り付けられており、このカバー9が貼り付けられた状態ではこれら出力端子(L1,L2)への結線ができないようになっている。このカバー9は、自立コンセントへの配線接続時までは取り外さないようにする。なお、自立コンセントを設けない場合には、カバー9を取付けたままにしておくことができる。
As shown in FIG. 3, the AC two-wire output terminals (L1, L2) of the
また、直流2線用入力端子(P,N)へのDC電源の接続が正極側と負極側を間違って誤配線した場合に逆方向起電力をDC電源の負極側へ短絡させてコンバータ2を構成する回路部品を保護するために、直流2線用入力端子(P,N)間に短絡ダイオード10が設けられており、該ダイオード10のカソードが正極端子(P)側に接続され、アノードが負極端子(N)側に接続されている。
In addition, when the DC power source connection to the DC 2-wire input terminal (P, N) is wrongly wired between the positive side and the negative side, the reverse electromotive force is short-circuited to the negative side of the DC power source and the
本実施形態のパワーコンディショナによれば、出荷時には自立コンセント接続用の交流2線用出力端子(L1,L2)をカバー9で隠すことによって、接続端子が2つのグループと4つのグループの並びになる。したがって、系統への配線となる交流3線の結線作業を行う場合、交流3線を直流2線用入力端子(P,N)に接続しようとすると自立用の端子(L1,L2)を跨ぐ必要が生じるため施工者がすぐに結線間違いと気付くことができる。なお、交流3線用出力端子(U,O,W)と接地用端子(E)の4つの接続端子間で誤結線してしまう可能性はあるが、これらの間で誤結線をしても交流電圧エラーで動作しないため支障はなく、かかるエラーの発生によって誤結線だとすぐに気付くことができる。
According to the power conditioner of the present embodiment, the connection terminals are arranged in two groups and four groups by hiding the AC two-wire output terminals (L1, L2) for connecting the independent outlets with the cover 9 at the time of shipment. . Therefore, when connecting
また、直流2線用入力端子(P,N)にDC電源が正負逆に接続された場合には、短絡ダイオード10のカソード側が電源の負極側、アノード側が電源の正極側となるため、短絡ダイオード10を通る経路で電流が流れ、直流2線用入力端子(P,N)間の電圧はダイオード10の順方向電圧にクランプされることで、入力フィルタ回路4やコンバータ2を構成する回路部品にも順方向電圧分の電圧しか印加されないため、これら回路部品が破損することを防止できる。なお、短絡ダイオード10の定格は接続されるDC電源を構成する太陽光パネルなどの出力に依存し、逆方向耐圧は開放電圧以上、順方向電流は短絡電流以上のものを採用するとともに、上記短絡電流が流れ続けても破損しないように発熱が定格温度以下となるようにする。例えば、太陽光パネルの開放電圧が380V、短絡電流が20Aであれば、短絡ダイオード10は逆耐圧400V、順方向電流30Aのものを採用し、また、順方向電圧が2.0V程度のものであれば1.5℃/W程度の放熱板へ取付けるなどの対処を行う。
When a DC power source is connected to the DC two-wire input terminals (P, N) in positive and negative directions, the short-
図4は、本発明の第2実施形態に係るパワーコンディショナの回路構成を示し、上記第1実施形態と異なるところは短絡ダイオード10の接続箇所である。このように、短絡ダイオード10は、コンバータ2よりも入力側に配置されていればよいが、短絡ダイオード10よりも入力側に回路部品があればその部品も含む経路で逆電流が流れてしまい、図4に示す例では入力フィルタ回路4を構成するコイル41にも電流が流れるため、該コイル41は太陽光パネルの短絡電流に耐えるものを採用する必要がある。したがって、図1に示すように、短絡ダイオード10は他の回路部品よりも直流2線用入力端子(P,N)に近い位置に配置することが好ましく、これにより他部品へ影響を与えない経路で逆方向電流が流れるようにすることができる。
FIG. 4 shows a circuit configuration of a power conditioner according to the second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is a connection location of the short-
図5は本発明の第3実施形態に係るパワーコンディショナの回路構成を示し、本実施形態では、パワーコンディショナの制御部11は、通常の発電時にはDCリンク部1から供給される電力によって動作する一方、DC入力電圧が無い場合には系統から電力を供給可能に構成されている。具体的には、パワーコンディショナ2は、制御部11の電力入力端子にDCリンク部1から直流電力を供給するための電力引込配線12を備え、該配線12には逆流防止用ダイオード13が設けられており、発電中はDCリンク部1からの電力を電源として制御部11を動作させるようになっている。また、系統電力をダイオードブリッジなどの整流手段14を介して直流電力に整流した上で制御部11の電力入力端子に供給するための補助電源回路が設けられており、該補助電源回路は、上記整流手段14と、系統電力の供給をオンオフするためのリレー15とを備えている。このリレー15も制御部11によって制御され、例えば、DCリンク部1の電圧が制御部11の動作継続に必要な電圧未満であればリレー15を閉制御して、系統電力の供給を受けて制御部11の動作を行えるようになっており、発電出力電圧が十分高くなればリレー15を開制御して発電電力によって制御部11を動作させるようになっている。なお、上記ダイオード13は、系統電力の供給を受けているときに系統電力が引込配線12を介してDCリンク部1に供給されないようにするためのものである。
FIG. 5 shows a circuit configuration of a power conditioner according to the third embodiment of the present invention. In this embodiment, the
また、短絡ダイオード10よりもDC電源側には、入力電流を±双方向で検出可能な入力電流センサ16が設けられており、該入力電流センサ16により、通常動作時の制御用の入力電流値を検出するとともに、DC電源を正負逆接続した場合の逆電流を検出できるようにしている。
Further, an input
さらに、制御部11は、入力電流センサ16を監視して該センサ16が逆電流を検出すると、該制御部11に内蔵されたブザー装置や、パワーコンディショナに通信接続された表示装置17などを介して、直流2線用入力端子(P,N)への接続が正負逆であることを報知するよう構成されており、而して該制御部11によって報知手段が構成されている。
Further, when the
本実施形態によれば、まず交流3線用入力端子(U,O,W)を系統に配線接続すると、系統から制御部11に電力が供給されて制御部11が起動し、初期設定並びに上記したDC入力の誤接続の監視が開始される。この状態で直流2線用入力端子(P,N)にDC電源を正負逆に誤結線すると、逆電流を検出して制御部11が所定の報知を行うので、施工者はすぐに誤結線であると気付くことができる。
According to the present embodiment, when the AC three-wire input terminals (U, O, W) are first wired to the system, power is supplied from the system to the
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜設計変更できる。例えば、カバーで覆われた接続端子の用途は自立発電出力用に限定されるものではなく、種々の用途の入出力端子であってよく、また、空き端子であってもよい。また、カバーで覆われた接続端子の数は1つであってもよく、3つ以上であってもよい。また、上記実施形態では複数の接続端子を一つの端子台に列状に設けたが、必ずしも端子台を設ける必要はない。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and the design can be changed as appropriate. For example, the use of the connection terminal covered with the cover is not limited to the self-contained power generation output, and may be an input / output terminal for various uses, or may be an empty terminal. Further, the number of connection terminals covered with the cover may be one, or may be three or more. In the above embodiment, a plurality of connection terminals are provided in a row on one terminal block, but it is not always necessary to provide a terminal block.
9 カバー
10 短絡ダイオード
11 制御部(報知手段)
L1,L2 カバーで覆われた自立発電出力用の交流2線用端子
P,N カバーで覆われた接続端子の左側の直流2線用端子
U,O,W カバーで覆われた接続端子の右側の交流3線用端子
9 Cover 10 Short-
L1, L2 AC 2-wire terminal for self-sustained power generation covered with cover P, N DC 2-wire terminal on the left side of connection terminal covered with cover U, O, W Right side of connection terminal covered with cover AC 3-wire terminal
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