WO2000074199A1

WO2000074199A1 - Appareil de transmission d'energie et procede de transmission d'energie

Info

Publication number: WO2000074199A1
Application number: PCT/JP2000/003424
Authority: WO
Inventors: Masaji Haneda; Someji Inoue
Original assignee: Ntt Data Corporation; Sinano Electric Co., Ltd.
Priority date: 1999-05-27
Filing date: 2000-05-29
Publication date: 2000-12-07
Also published as: EP1102380A1; JP3478338B2; US6362985B1; KR20010071977A; KR100419303B1

Description

明細書送電装置及び送電方法技術分野

この発明は、送電装置及び送電方法に関し、特に商用電力系統へ電力を供給する送電装置及び送電方法に関する。背景技術

直流電力を商用電力系統に配電する場合、インバー夕を用いて直流電圧を交流電圧に変換し、変換した電圧を商用電力系統に配電する。直流電力は、太陽電池等の発電装置が発生する。なお、インバー夕は電圧波形をパルス幅変調し、変換後の交流波形と商用電力系統の電圧波形との誤差を修正する。

また、パルス幅変調を行う場合、電圧の周波数や位相を制御するために複雑な制御回路を必要とする。この制御回路は送電装置の構成を複雑にすると共に、送電装置の価格を上昇させる。

また、インバー夕が故障すると、発電装置の発生する電力が、制御されることなく商用電力系統に漏電するおそれがある。さらに、商用電力系統に接続されている装置が漏電により破損する（つまり、二次破壊を起こす）おそれもある。発明の開示

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、構成が簡単な送電装置及び送電方法を提供することを第 1の目的とする。

さらに、低コストの送電装置及び送電方法を提供することを第 2の目的とする。

また、発電装置から商用電力系統への漏電が防止でき、ひいては、二次破壊の発生を防止できる送電装置及び送電方法を提供することを第 3の目的とする。上記目的を達成するため、この発明の第 1の観点にかかる送電装置は、交流電圧を発生する交流電源（8 ) と直流電圧を発生する直流電源（2 , 3 , 4， 5 ) との間に配置される送電装置であって、

前記直流電源と前記交流電源との間に接続され、自己に供給される制御信号に従い、前記直流電圧を前記交流電源に供給し、又は当該直流電圧の前記交流電源への供給を遮断する切替スィッチ（6 ) と、

前記交流電源と前記切替スィッチとに接続され、前記交流電源が発生する交流電圧の絶対値が所定のしきい値以上であるか否かを判別し、当該しきい値以上であると判別したときに、前記直流電圧を前記交流電圧と同一極性で前記交流電源へと供給させるための前記制御信号を前記切替スィツチに供給し、当該しきい値未満であると判別したとき、前記交流電源への前記直流電圧の供給を遮断させるための前記制御信号を前記切替スィツチに供給する交流電圧監視回路（7 ) と、

を備えることを特徴とする。

この構成によれば、直流電源が出力する直流電圧は、交流電源が発生する交流電圧と電圧しきい値との大小関係に従い、切替スィツチを介して交流電源へと供給され、又は供給を停止される。従って、パルス幅変調及びその複雑な制御回路を用いなくてよい。このため、構成が簡単になる。

前記直流電源の出力インピーダンスは前記交流電源の出力インピーダンスより高く、且つ、前記交流電源に接続する対象の外部の負荷へ前記直流電源から電流が供給されることにより当該負荷に発生する電圧降下の大きさは、前記交流電源が発生する交流電圧より大きくてもよい。この場合、負荷の両端間の電圧は、交流電源が発生する交流電圧にほぼ等しく保たれる。

前記交流電圧監視回路は、前記直流電源が前記交流電源に前記直流電圧を供給している連続した期間が、前記交流電源が発生する交流電力の周期の 2分の 1を越えたか否かを判別し、越えたと判別したときに、前記直流電源から前記交流電源への前記直流電圧の供給を遮断させるための前記制御信号を前記切替スィッチに供給する半周期監視回路（ 1 0 4 ) を更に備えていてもよい。この半周期監視回路によれば、交流電源に異常が生じ、直流電源が直流電圧を供給し続けている期間が交流電圧の周期の 2分の 1を越えると、交流電源と直流電源との間が遮断される。従って直流電源から交流電源への漏電が防止される。

前記切替スィッチは、例えば、

第 1の電流路及び第 1の制御端を備える第 1のスイッチング素子（T 1 ) と、第 2の電流路及び第 2の制御端を備える第 2のスイッチング素子（T 2 ) と、第 3の電流路及び第 3の制御端を備える第 3のスイッチング素子（T 3 ) と、第 4の電流路及び第 4の制御端を備える第 4のスイッチング素子（T 4 ) と、を備えていてもよく、この場合、

前記第 1の電流路の一端及び前記第 3の電流路の一端は、前記直流電源が備え前記直流電圧を出力する一対の電極の一方に接続され、

前記第 2の電流路の一端及び前記第 4の電流路の一端は、前直流電源の一対の電極の他方に接続され、

前記第 1の電流路の他端及び前記第 4の電流路の他端は、前記交流電源が備え前記交流電圧を出力する一対の電極の一方に接続され、

前記第 2の電流路の他端及び前記第 3の電流路の他端は、前記交流電源の一対の電極の他方に接続されていればよい。また、この場合、前記交流電圧監視回路は、

前記直流電源の一対の電極の前記一方の電圧と前記交流電源の一対の電極の前記一方の電圧との極性の異同を判別し、

前記交流電圧の絶対値が前記しきい値以上であり、且つ、前記直流電源の一対の電極の前記一方の電圧と前記交流電源の一対の電極の前記一方の電圧とが互いに同極性であると判別したとき、前記第 1及び第 2の制御端に、前記第 1 及び第 2の電流路が導通するような電圧を前記制御信号として印加し、前記第 3及び第 4の制御端に、前記第 3及び第 4の電流路が遮断されるような電圧を前記制御信号として印加し、

前記交流電圧の絶対値が前記しきい値以上であり、且つ、前記直流電源の一対の電極の前記一方の電圧と前記交流電源の一対の電極の前記一方の電圧とが互いに異なる極性であると判別したとき、前記第 1及び第 2の制御端に、前記第 1及び第 2の電流路が遮断されるような電圧を前記制御信号として印加し、前記第 3及び第 4の制御端に、前記第 3及び第 4の電流路が導通するような電圧を前記制御信号として印加し、

前記交流電圧の絶対値が前記しきい値未満であると判別したとき、前記第 1 乃至第 4の制御端に、前記第 1乃至第 4の電流路が遮断されるような電圧を前記制御信号として印加するものであればよい。

前記第 1のスイッチング素子は、例えば、自己のドレイン及びソースが前記第 1の電流路の両端として機能し、自己のゲートが前記第 1の制御端として機能する第 1の電界効果トランジスタ（T 1 ) より構成されていればよい。

前記第 2のスイッチング素子は、例えば、自己のドレイン及びソースが前記第 2の電流路の両端として機能し、自己のゲートが前記第 2の制御端として機能する第 2の電界効果トランジスタ（T 2 ) より構成されていればよい。

前記第 3のスイッチング素子は、例えば、自己のドレイン及びソースが前記第 3の電流路の両端として機能し、自己のゲ一トが前記第 3の制御端として機能する第 3の電界効果トランジスタ（T 3 ) より構成されていればよい。

前記第 4のスイッチング素子は、例えば、自己のドレイン及びソースが前記第 1の電流路の両端として機能し、自己のゲ一トが前記第 4の制御端として機能する第 4の電界効果トランジスタ（T 4 ) より構成されていればよい。

前記交流電圧監視回路は、前記直流電源が前記交流電源に前記直流電圧を供給している連続した期間が、前記交流電源が発生する交流電力の周期の 2分の 1を越えたか否かを判別し、越えたと判別したとき、前記第 1乃至第 4の制御端に、前記第 1乃至第 4の電流路が遮断されるような電圧を前記制御信号として印加するものであってもよい。

このような構成によれば、交流電源に異常が生じ、直流電源が直流電圧を供給し続けている期間が交流電圧の周期の 2分の 1を越えると、交流電源と直流電源との間が遮断される。従って直流電源から交流電源への漏電が防止される。また、この発明の第 2の観点にかかる送電装置は、

交流電圧を発生する交流電源（ 8 )と第 1の直流電圧を発生する直流電源（ 2 ) との間に配置される送電装置であって、

前記第 1の直流電圧を交流電圧に変換して出力する直流一交流コンバータ ( 3 ) と、

前記直流一交流コンバ一夕が出力する交流電圧を変圧して出力する絶縁トランス（4 ) と、

前記絶縁トランスが出力する交流電圧を変換して前記第 2の直流電圧を発生する整流器（5 ) と、

前記整流器と前記交流電源との間に接続され、自己に供給される制御信号に従い、前記第 2の直流電圧を前記交流電源に供給し、又は前記第 2の直流電圧の前記交流電源への供給を遮断する切替スィッチ（6 ) と、前記交流電源と前記切替スィツチとに接続され、前記交流電源が発生する交流電圧の絶対値が所定のしきい値以上であるか否かを判別し、当該しきい値以上であると判別したときに、前記第 2の直流電圧を前記交流電圧と同一極性で前記交流電源へと供給させるための前記制御信号を前記切替スィツチに供給し、当該しきい値未満であると判別したとき、前記交流電源への前記第 2の直流電圧の供給を遮断させるための前記制御信号を前記切替スィツチに供給する交流電圧監視回路（7 ) と、

を備えることを特徴とする。

この構成によれば、整流器が出力する第 2の直流電圧は、交流電源が発生する交流電圧と電圧しきい値との大小関係に従い、切替スィッチを介して交流電源へと供給され、又は供給を停止される。従って、パルス幅変調及びその複雑な制御回路を用いなくてよい。このため、構成が簡単になる。

また、この構成によれば、絶縁トランスが直流電源と交流電源とを絶縁し、直流電源と交流電源との間の漏電を防止する。

前記整流器の出力インピーダンスは前記交流電源の出力インピーダンスより高く、且つ、前記交流電源に接続された外部の負荷へ前記整流器から電流が供給されることにより当該負荷に発生する電圧降下の大きさは、前記交流電源が発生する交流電圧より大きいものであってもよい。

この場合、負荷の両端間の電圧は、交流電源が発生する交流電圧にほぼ等しく保たれる。

前記直流一交流コンバータは、

前記第 1の直流電圧が自己に印加されたとき、当該第 1の直流電圧を交流電圧に変換するインバー夕（ 1 0 0 ) と、

前記第 1の直流電圧の値が設定値に達したか否かを判別し、達していると判別したとき、前記第 1の直流電圧を前記インバー夕に印加し、達していないと判別したとき、前記ィンバ一夕への前記第 1の直流電圧の印加を阻止する直流電圧監視回路（ 1 0 1 ) と、

を備えることにより、第 2の直流電圧の値を適正値に保つようにしてもよい。また、この発明の第 3の観点にかかる送電方法は、

交流電圧を発生する交流電源へと直流電圧を供給する送電方法であって、前記交流電源が発生する交流電圧の絶対値が所定のしきい値以上であるか否かを判別し、当該しきい値以上であると判別したときに、前記直流電圧を前記交流電圧と同一極性で前記交流電源へと供給し、当該しきい値未満であると判別したとき、前記交流電源への前記直流電圧の供給を遮断する、

ことを特徴とする。

この方法によれば、直流電圧は、交流電源が発生する交流電圧と電圧しきい値との大小関係に従い、切替スィッチを介して交流電源へと供給され、又は供給を停止される。従って、パルス幅変調及びその複雑な制御回路を用いなくてよい。このため、この方法を行うための構成が簡単になる。

前記直流電圧を発生する直流電源の出力インピーダンスは前記交流電源の出力インピーダンスより高く、且つ、前記交流電源に接続する対象の外部の負荷へ前記直流電源から電流が供給されることにより当該負荷に発生する電圧降下の大きさは、前記交流電源が発生する交流電圧より大きくてもよい。

前記交流電源に前記直流電圧が供給されている連続した期間が、前記交流電源が発生する交流電力の周期の 2分の 1を越えたか否かを判別し、越えたと判別したときに、前記交流電源への前記直流電圧の供給を遮断してもよい。

このような方法によれば、交流電源に異常が生じ、直流電圧の電源が直流電圧を供給し続けている期間が交流電圧の周期の 2分の 1を越えると、交流電源と直流電圧の電源との間が遮断される。従って直流電圧の電源から交流電源への漏電が防止される。

前記直流電圧を発生する直流電源が、前記直流電圧を出力する一対の電極を備え、前記交流電源が、前記交流電圧を出力する一対の電極を備えている場合は、

前記直流電源の各電極の一方の電圧と前記交流電源の各電極の一方の電圧との極性の異同を判別し、

前記交流電圧の絶対値が前記しきい値以上であり、且つ、前記直流電源の一対の電極の前記一方の電圧と前記交流電源の一対の電極の前記一方の電圧とが互いに同極性であると判別したとき、前記直流電源の各電極の前記一方と前記交流電源の各電極の前記一方とを互いに接続し、前記直流電源の各電極の他方と前記交流電源の各電極の他方とを互いに接続し、

前記交流電圧の絶対値が前記しきい値以上であり、且つ、前記直流電源の一対の電極の前記一方の電圧と前記交流電源の一対の電極の前記一方の電圧とが互いに異なる極性であると判別したとき、前記直流電源の各電極の前記一方と前記交流電源の各電極の前記他方とを互いに接続し、前記直流電源の各電極の前記他方と前記交流電源の各電極の前記一方とを互いに接続し、

前記交流電圧の絶対値が前記しきい値未満であると判別したとき、前記直流電源の各電極と前記交流電源の各電極との間を遮断するようにしてもよい。前記直流電圧は、変換用の直流電圧を交流電圧に変換し、変換により得られた交流電圧を絶縁トランスにより変圧し、変圧により得られた交流電圧を整流することにより発生するようにしてもよい。

この方法によれば、絶縁トランスが変換用の直流電圧の電源と交流電源とを絶縁し、変換用の直流電圧の電源から交流電源への漏電を防止する。

前記変換用の直流電圧の値が設定値に達したか否かを判別し、達していると判別したとき、前記変換用の直流電圧の交流電圧への変換を阻止することにより、交流電源に印加する直流電圧の値を適正値に保つようにしてもよい。また、この発明の第 4の観点にかかる送電装置は、

直流電源（2， 3， 4， 5 ) が発生する直流電圧を交流電圧を発生する交流電源（8 ) へと供給する送電装置であって、

前記交流電源が発生する交流電圧の絶対値が所定のしきい値以上であるか否かを判別する判別手段（7 ) と、

前記判別手段が、前記交流電圧の絶対値が前記しきい値以上であると判別したときに、前記直流電圧を前記交流電圧と同一極性で前記交流電源へと供給する手段（6 ) と、

前記判別手段が、前記交流電圧の絶対値が前記しきい値未満であると判別したときに、前記交流電源への前記直流電圧の供給を遮断する手段（6 ) と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、直流電源が出力する直流電圧は、交流電源が発生する交流電圧と電圧しきい値との大小関係に従って交流電源へと供給され、又は供給を停止される。従って、パルス幅変調及びその複雑な制御回路を用いなくてよレ。このため、構成が簡単になる。図面の簡単な説明

図 1は、この発明の実施の形態に係る送電装置の模式的構成図である。

図 2は、この発明の実施の形態に係る D C— A Cコンバータの一例を示す模式的構成図である。

図 3の（a ) は、商用電力系統が発生する交流電圧の波形及び電圧しきい値を示すグラフである。（b ) は、導通角と第 1の制御信号の値と関係を模式的に示すグラフである。図 4は、切替スィッチの変形例を示す模式的構成図である。発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態を説明する。

図 1は、この発明の実施の形態に係る送電装置の構成を模式的に示している。図 1に示すように、この送電装置 1は、発電装置 2と商用電力系統 8との間に配置されている。送電装置 1は、 D C— A Cコンバータ 3と、絶縁トランス 4と、直流電源部 5と、切替スィッチ 6と、商用電圧監視部 7とを備える。発電装置 2は、直流電力（直流電圧）を発生する直流電源である。発電装置 2は、例えば太陽電池から構成される。

D C— A Cコンパ一夕（直流一交流変換器） 3は、発電装置 2が発生した直流電力を、直流から交流に変換する。図 1に示すように、 D C— A Cコンバー夕（直流一交流変換器） 3は、インバ一夕回路 1 0 0と、電圧監視回路 1 0 1 とを備える。

ィンバ一夕回路 1 0 0は、図 2に示すように、プリッジィンバ一夕 1 0 5と、このプリッジィンバ一夕 1 0 5を制御するインバー夕制御部 1 0 6とを備える。プリッジィンバ一夕 1 0 5は、各々が電流路及び図示しない制御端を備えるスィツチング素子 S 1〜S 4より構成されている。スィツチング素子 S ：!〜 S 4 は、例えば、電界効果トランジスタより構成されている。

スイッチング素子 S 1の電流路の一端及びスイッチング素子 S 3の電流路の一端は、発電装置 2の一端に接続されている。スイッチング素子 S 2の電流路の一端及びスィツチング素子 S 4の電流路の一端は、発電装置 2の他端に接続されている。スィツチング素子 S 1の電流路の他端及びスィツチング素子 S 2 の電流路の他端は、絶縁トランス 4の一次卷線の一端に接続されている。スィツチング素子 S 3の電流路の他端及びスイッチング素子 S 4の電流路の他端は、絶縁トランス 4の一次巻線の他端に接続されている。

スイッチング素子 S 1〜S 4は、各自の制御端に印加された制御信号に従つてオン及びオフする。

インバー夕制御部 1 0 6は、発電装置 2より供給される電力により駆動される。ィンバ一夕制御部 1 0 6は、プリッジィンバ一夕 1 0 5を構成するスィッチング素子 S ；！〜 S 4を制御してオン及びオフさせる。

具体的には、インバ一タ制御部 1 0 6は、スイッチング素子 S 1〜S 4の各制御端に制御信号を供給することにより、スイッチング素子 S 1及び S 4がォンしているときスィツチング素子 S 2及び S 3がオフし、スィツチング素子 S 2及び S 3がオンしているときスイッチング素子 S 1及び S 4がオフするよう、スィツチング素子 S 1〜S 4を制御する。

スィッチング素子 S 1〜 S 4は、インバー夕制御部 1 0 6が行う上述の制御に従ってオン及びオフする。この動作により、ブリッジインバ一夕 1 0 5は、発電装置 2より供給された直流電力を、直流から交流に変換する。

電圧監視回路 1 0 1は、発電装置 2より印加された直流電圧が設定値に達したか否かを判別する。そして、この直流電圧が設定値に達したと判別すると、発電装置 2が出力した直流電力を、インバー夕制御部 1 0 6の電源に供給する。電圧監視回路 1 0 1が供給する直流電力により、ィンバ一夕回路 1 0 0は駆動される。

絶縁トランス 4は、一次卷線と二次巻線とを備える。一次巻線及び二次巻線は同一の鉄心に巻かれている。また、一次巻線と二次巻線とは互いに絶縁されている。

一次巻線は D C— A Cコンバータ 3に接続されている。二次巻線は直流電源部 5に接続されている。 D C— A Cコンバータ 3より印加される交流電圧は、一次巻線と二次巻線と巻数比に応じて変圧される。変圧されたこの交流電圧は、直流電源部 5に出力される。

直流電源部 5は、絶縁トランス 4より印加された交流電圧を直流電圧に変換する。直流電源部 5は、整流回路 1 0 2を備える。

整流回路 1 0 2は、ダイオード及びコンデンサ等より構成されており、正極及び負極を備える。整流回路 1 0 2は、絶縁トランス 4より印加された交流電圧を、ダイォードにより整流し、整流した電圧をコンデンサ等により平滑して、直流電圧に変換する。この直流電圧は、整流回路 1 0 2の正極と負極との間に発生する。（負極より正極の方が電位が高い。）

切替スィツチ 6は、商用電力系統 8より供給された電力により駆動される。切替スィッチ 6は、整流回路 1 0 2から商用電力系統 8へと供給されるべき整流電圧を、商用電圧監視部 7より伝達された制御信号に従って供給又は遮断する。なお、商用電力系統 8は、交流電圧を発生する一対の出力端子を備える。切替スィッチ 6は、整流電圧を商用電力系統 8へと供給する場合、整流電圧がこの交流電圧と同一極性で印加されるようにして、商用電力系統 8の出力端子間へと整流電圧を供給する。

なお、

( A ) 整流回路 1 0 2の正極一負極間の出力インピーダンスは、商用電力系統 8の出力端子の出力インピーダンスより大きいものとする。また、

( B ) 商用電力系統 8と直流電源部 5との間が遮断された状態で、商用電力系統 8の出力端子間に接続する対象の負荷を整流回路 1 0 2の正極一負極間に接続したと仮定する。このとき、整流電圧の印加により負荷に電流が流れ、負荷には電圧降下が発生する。この電圧降下の大きさが、商用電力系統 8が発生する交流電圧より大きいものとする。

( A ) 及び（B ) として上述した条件が満たされることにより、負荷の両端間の電圧は、商用電力系統 8が発生する交流電圧にほぼ等しく保たれる。商用電圧監視部 7は、スィッチ制御回路 1 0 3と、半周期監視回路 1 0 4とを備える。スィッチ制御回路 1 0 3は、切替スィッチ 6に制御信号を伝達することにより、切替スィッチ 6を制御する。

スィッチ制御回路 1 0 3は、商用電力系統 8より供給される電力により駆動される（ただし、直流電源部 5から商用電力系統 8へと電力が供給される間は、この電力もスィッチ制御回路 1 0 3の駆動に寄与する）。スィッチ制御回路 1 0 3は、商用電力系統 8が発生する商用電力の電圧 V cを検出し、検出した電圧 V cと所定の電圧しきい値 + Vth及び— Vthとの大小関係を判別する。そして、第 1の制御信号を切替スィッチ 6に伝達することにより、判別結果に従つて切替スィッチ 6を制御する。（ただし、 + Vthの値は正であり、一 V thの値は負であるものとする。）

具体的には、スィツチ制御回路 1 0 3は、

( 1 ) 電圧 V cが正極性の電圧しきい値 + Vth以上であると判別すると、ハイレベルの第 1の制御信号を切替スィッチ 6に供給する。この結果、直流電源部 5の整流回路 1 0 2の正極の電圧が商用電力系統 8の出力端子の上述の一方に印加され、整流回路 1 0 2の負極の電圧が商用電力系統 8の出力端子の他方に印加される。

( 2 ) 電圧 V cが正極性の電圧しきい値 + Vth未満で、負極性のしきい値一 Vt hより大きいと判別すると、グラウンドレベルの第 1の制御信号を切替スィツチ 6に供給する。この結果、商用電力系統 8と直流電源部 5とが電気的に遮断される。

( 3 ) 商用電力の電圧 V cが、負極性の電圧しきい値一 Vth以下であると判別すると、口一レベルの第 1の制御信号を切替スィッチ 6に供給する。この結果、整流回路 1 0 2の負極の電圧が商用電力系統 8の出力端子の上述の一方に印加され、整流回路 1 0 2の正極の電圧が商用電力系統 8の出力端子の他方に印加される。すなわち、直流電源部 5から供給された直流電圧が、上述の（ 1 ) の状態からみて極性を反転された状態で商用電力系統 8に供給される。

半周期監視回路 1 0 4は、切替スィッチ 6がオンしている連続した期間（直流電源部 5から商用電力系統 8へと直流電圧が供給されている連続した期間）の長さが、商用電力系統 8が発生する電圧の半周期分の長さを超えたか否かを判別する。そして、超えたと判別すると、半周期監視回路 1 0 4は、第 2の制御信号を切替スィッチ 6に供給する。この結果、切替スィッチ 6は、商用電力系統 8と直流電源部 5との間を電気的に遮断する。

次に、この発明の実施の形態に係る送電装置の送電動作を説明する。

太陽電池から構成される発電装置 2に光が照射されると、発電装置 2は電力を生成する。 D C— A Cコンバータ 3は、発電装置 2が発生した電力が所定のしきい値を超えると、発電装置 2が発生した電力を直流から交流に変換する。交流に変換された電圧は、絶縁トランス 4により変圧される（通常は昇圧される）。変圧された交流電圧は、直流電源部 5により、交流から直流に変換される。

スィツチ制御回路 1 0 3は、商用電力系統 8の電圧 V cと電圧しきい値 V th 及び一 V thとの大小関係を示す第 1の制御信号を切替スィツチ 6に伝達する。直流電源部 5が出力する直流電圧は、切替スィツチ 6が切り替わることにより、商用電力系統 8に、（1 ) 若しくは（3 ) として上述した極性で供給され、又は遮断される。切替スィッチ 6は、スィッチ制御回路 1 0 3より供給される第 1の制御信号に従って切り替わる。

次に、図 3を参照して、スィッチ制御回路 1 0 3及び切替スィッチ 6の動作を説明する。

図 3の（a ) は、商用電力系統 8が発生する交流電圧の波形、電圧しきい値 + V th及び Vthを示すグラフである。図 3の（b ) は、導通角（直流電源部 5と商用電力系統 8との間が導通している期間）と第 1の制御信号の値と関係を模式的に示すグラフである。

スィッチ制御回路 1 0 3は、商用電力系統 8の電圧 V cが正極性の電圧しきい値 + Vth以上であると判別すると、ハイレベルの第 1の制御信号を、切替スイッチ 6に供給する。切替スィッチ 6は、ハイレベルの第 1の制御信号に応答して、直流電源部 5から商用電力系統 8へと直流電圧が上述の（1 ) の状態で供給されるように切り替わる（商用電力の電圧の極性と供給される直流電圧の極性とは同一になる）。

また、スィッチ制御回路 1 0 3は、電圧 V cが正極性の電圧しきい値 + Vth 未満で、負極性の電圧しきい値一 Vthより大きいと判別した場合は、グラウンドレベルの第 1の制御信号を、切替スィツチ 6に供給する。

切替スィツチ 6にグラウンドレベルの第 1の制御信号が供給される期間は、図 3の（a ) に示す区間 B〜(：及び区間 D〜 Aである。

切替スィッチ 6は、グラウンドレベルの第 1の制御信号に従って、直流電源部 5から商用電力系統 8への直流電圧の供給を遮断する

また、スィッチ制御回路 1 0 3は、電圧 V cが負極性の電圧しきい値一 Vth 以下（つまり、極性が負極性で、電圧の絶対値が Vth以上）であると判別すると、ローレベルの第 1の制御信号を切替スィツチ 6に供給する。

切替スィッチ 6は、ローレベルの第 1の制御信号に応答し、直流電源部 5が発生する直流電圧を、上述の（3 ) の状態で（つまり、上述の（ 1 ) の状態に対して極性を反転された状態で）、商用電力系統 8へと供給する。この結果、商用電力の電圧の極性と供給される直流電圧の極性とは同一になる。

従って、導通角と商用電力系統 8の電圧波形との位相差を所定の範囲に収めるためにパルス幅変調を行う必要がない。従って、パルス幅変調のための複雑な制御回路を用いなくてよい。このため、構成が簡単になる。なお、第 1の制御信号のレベルがハイレベル、グラウンドレベル及びローレベルの相互間で遷移する瞬間には、直流電源部 5から商用電力系統 8へと供給される電圧にスパイク状のノイズが若干混入するおそれがある。しかし、このノイズは、例えば、コイル及びコンデンサより構成されるフィルタを用いて除去できる。

また、発電装置 2が停止し、又は発電装置 2が発生する直流電圧が設定値以下まで低下したとする。このとき、電圧監視回路 1 0 1は、発電装置 2の出力電力のインバー夕制御部 1 0 6への供給を停止し、インバー夕回路 1 0 0の動作を停止させる。従って、発電装置 2から商用電力系統 8への送電は停止する。また、商用電力系統 8が短絡したとする。このとき、商用電力系統 8の電圧 V cの絶対値が低下し、電圧しきい値 + Vthと一 V thとの中間の値になる。従つて、スィッチ制御回路 1 0 3は、切替スィッチ 6に、グランドレベルの第 1 の制御信号を伝達する。切替スィッチ 6は、商用電力系統 8と直流電源部 5との間を遮断する。

このため、商用電力系統 8に接続された装置には、直流電源部 5が発生する直流電力が供給されない。

商用電力系統 8が断線又は停電したとする。このとき、半周期監視回路 1 0 4は、切替スィッチ 6がオンしている連続した期間が、商用電力系統 8が発生する交流電圧の周期の 2分の 1を越えたことを検出する。検出の結果は、口一レベルを示す第 2の制御信号として切替スィッチ 6に伝達される。切替スイツチ 6は、商用電力系統 8と直流電源部 5との間を遮断する。

従って、商用電力系統 8に接続された装置には、直流電源部 5が発生する直流電力が供給されない。

このように、発電装置 2又は商用電力系統 8に短絡や断線が生じても、電圧監視回路 1 0 1がインバー夕回路 1 0 0の動作を停止させ、又は商用電圧監視部 7が切替スィツチ 6を制御することにより、商用電力系統 8と直流電源部 5 との間が遮断される。従って、漏電が抑止される。

以上説明したように、この発明の実施の形態に係る送電装置においては、発電装置 2と商用電力系統 8とは絶縁トランス 4により絶縁されている。また、 D C— A Cコンバータ 3は、発電装置 2が供給する電力により動作する。また、商用電圧監視部 7及び切替スィツチ 6は、商用電力系統 8が供給する電力により動作する。

従って、発電装置 2から商用電力系統 8への漏電が防止される。従って、商用電力系統 8に接続された装置は漏電から保護される。

なお、この発明は上記実施の形態に限定されない。

例えば、切替スィッチ 6は、例えば図 4に示すように、各々が電流路及び制御端を備えるスイッチング素子 T 1〜T 4より構成されていてもよい。スイツチング素子 Τ 1〜Τ 4は、例えば、電界効果トランジスタより構成されていればよい。スィツチング素子 Τ 1〜Τ 4が電界効果トランジスタから構成されている場合、スイッチング素子 Τ 1〜Τ 4の電流路は、電界効果トランジスタのドレイン及びソースを両端とする電流路から構成され、スイッチング素子 Τ 1 〜Τ 4の制御端は、電界効果トランジスタのゲートから構成されていればよい。スィツチング素子 Τ 1の電流路の一端及びスィツチング素子 Τ 3の電流路の一端は、整流回路 1 0 2の正極に接続されている。スイッチング素子 Τ 2の電流路の一端及びスイッチング素子 Τ 4の電流路の一端は、整流回路 1 0 2の負極に接続されている。スィツチング素子 Τ 1の電流路の他端及びスィツチング素子 Τ 4の電流路の他端は、商用電力系統 8の出力端子の一方に接続されている。スィツチング素子 Τ 2の電流路の他端及びスィツチング素子 Τ 3の電流路の他端は、商用電力系統 8の出力端子の他方に接続されている。

スイッチング素子 Τ 1〜Τ 4は、各自の制御端に印加された制御信号に従つてオン及びオフする。

切替スィツチ 6が図 4に示す構成を有する場合、スィツチ制御回路 1 0 3は、例えば、スィツチング素子 T 1〜T 4の各制御端に第 1の制御信号を供給することにより、

( 4 ) 電圧 V cが正極性の電圧しきい値 + Vth以上であると判別すると、スィツチング素子 T 1及び T 2がオンしてスィツチング素子 T 3及び T 4がオフするよう、スイッチング素子 T 1〜T 4を制御する。この結果、直流電源部 5の整流回路 1 0 2の正極の電圧が商用電力系統 8の出力端子の上述の一方に印加され、整流回路 1 0 2の負極の電圧が商用電力系統 8の出力端子の他方に印加される。

( 5 ) 電圧 V cが正極性の電圧しきい値 + Vth未満で、負極性のしきい値一 Vt hより大きいと判別すると、スィツチング素子 T 1〜T 4がいずれもオフするよう、スイッチング素子 Τ 1〜Τ 4を制御する。この結果、商用電力系統 8と直流電源部 5とが電気的に遮断される。

( 6 ) 商用電力の電圧 V cが、負極性の電圧しきい値一 Vth以下であると判別すると、スィツチング素子 T 1及び T 2がオフしてスィツチング素子 T 3及び T 4がオンするよう、スィツチング素子 T 1〜T 4を制御する。

この結果、整流回路 1 0 2の負極の電圧が商用電力系統 8の出力端子の上述の一方に印加され、整流回路 1 0 2の正極の電圧が商用電力系統 8の出力端子の他方に印加される。すなわち、直流電源部 5から供給された直流電圧が、上述の（ 1 ) の状態からみて極性を反転された状態で商用電力系統 8に供給される。

スイッチング素子 Τ 1〜Τ 4は、スィッチ制御回路 1 0 3が行う上述の制御に従つてオン及びォフする。

また、切替スィッチ 6が図 4に示す構成を有する場合、半周期監視回路 1 0 4は、スィツチング素子 T 1〜Τ 4のいずれかがオンしている連続した期間の長さが、商用電力系統 8が発生する電圧の半周期分の長さを超えたか否かを判別し、超えたと判別すると、スイッチング素子 Τ 1〜Τ 4をすベてオフさせるよう切替スィッチ 6を制御してもよい。この結果、切替スィッチ 6は、商用電力系統 8と直流電源部 5との間を電気的に遮断する。

また、絶縁トランス 4は、大きな漏れリアクタンスを有する磁気漏れ変圧器より構成されていてもよい。磁気漏れ変圧器は、巻線に流れる電流が増加すると、漏れ磁束が増加して漏れリアクタンスが増加するという性質を有する。このため、絶縁トランス 4の 2次側の巻線に流れる電流の増加が抑止され、 2次側の過電流が抑止される。

さらに、直流電源部 5は、整流回路 1 0 2が出力した直流電圧が過度に上昇したときにこの直流電圧の上昇を抑止する過電圧抑止回路を備えていてもよレ^ この過電圧抑止回路により、直流電源部 5が出力する直流電圧が過度に上昇することが抑止される。

また、直流電源部 5は、直流電源部 5から商用電力系統 8へと供給する電流の立ち上がり及び立ち下がりの応答を緩慢にするためのフィル夕回路を備えていてもよい。このフィルタ回路により、商用電力系統 8への高周波ノイズの混入が抑制される。

以上説明したように、この発明によれば、構成が簡単な送電装置及び送電方法が提供される。

さらに、この発明によれば、低コストの送電装置及び送電方法が提供される。また、この発明によれば、発電装置から商用電力系統への漏電が防止でき、ひいては二次破壊の発生を防止できる送電装置及び送電方法が提供される。なお、この発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。なお、この特許出願は、平成 1 1年 5月 2 7日に日本国特許庁に出願された特願平 1 1 一 1 4 7 3 7 4のパリ条約に基づく優先権を主張する出願であり、この日本国特許出願の内容は、参照のため、この明細書に取り込むものとする。

Claims

請求の範囲

1 . 交流電圧を発生する交流電源（8 ) と直流電圧を発生する直流電源（2， 3 , 4， 5 ) との間に配置される送電装置であって、

前記交流電源と前記切替スィツチとに接続され、前記交流電源が発生する交流電圧の絶対値が所定のしきい値以上であるか否かを判別し、当該しきい値以上であると判別したときに、前記直流電圧を前記交流電圧と同一極性で前記交流電源へと供給させるための前記制御信号を前記切替スィツチに供給し、当該しきい値未満であると判別したとき、前記交流電源への前記直流電圧の供給を遮断させるための前記制御信号を前記切替スィツチに供給する交流電圧監視回路（7 ) と、

を備えることを特徴とする送電装置。

2 . 前記直流電源の出カインピーダンスは前記交流電源の出力インピーダンスより高く、且つ、前記交流電源に接続する対象の外部の負荷へ前記直流電源から電流が供給されることにより当該負荷に発生する電圧降下の大きさは、前記交流電源が発生する交流電圧より大きい、

ことを特徴とする請求項 1に記載の送電装置。

3 . 前記交流電圧監視回路は、前記直流電源が前記交流電源に前記直流電圧を供給している連続した期間が、前記交流電源が発生する交流電力の周期の 2 分の 1を越えたか否かを判別し、越えたと判別したときに、前記直流電源から前記交流電源への前記直流電圧の供給を遮断させるための前記制御信号を前記切替スィッチに供給する半周期監視回路（ 1 0 4 ) を更に備える、

ことを特徴とする請求項 1に記載の送電装置。

4 . 前記切替スィッチは、

第 1の電流路及び第 1の制御端を備える第 1のスイッチング素子（T 1 ) と、第 2の電流路及び第 2の制御端を備える第 2のスイッチング素子（T 2 ) と、第 3の電流路及び第 3の制御端を備える第 3のスイッチング素子（T 3 ) と、第 4の電流路及び第 4の制御端を備える第 4のスイッチング素子（T 4 ) と、を備え、

前記第 2の電流路の一端及び前記第 4の電流路の一端は、前記直流電源の一対の電極の他方に接続され、

前記第 2の電流路の他端及び前記第 3の電流路の他端は、前記交流電源の一対の電極の他方に接続されており、

前記交流電圧監視回路は、

前記交流電圧の絶対値が前記しきい値未満であると判別したとき、前記第 1 乃至第 4の制御端に、前記第 1乃至第 4の電流路が遮断されるような電圧を前記制御信号として印加する、

ことを特徴とする請求項 1に記載の送電装置。

5 . 前記第 1のスイッチング素子は、自己のドレイン及びソースが前記第 1 の電流路の両端として機能し、自己のゲートが前記第 1の制御端として機能する第 1の電界効果トランジスタ（T 1 ) より構成されており、

前記第 2のスィツチング素子は、自己のドレイン及びソースが前記第 2の電流路の両端として機能し、自己のゲートが前記第 2の制御端として機能する第

2の電界効果トランジスタ（T 2 ) より構成されており、

前記第 3のスイッチング素子は、自己のドレイン及びソースが前記第 3の電流路の両端として機能し、自己のゲー卜が前記第 3の制御端として機能する第

3の電界効果トランジスタ（T 3 ) より構成されており、

前記第 4のスィツチング素子は、自己のドレイン及びソースが前記第 1の電流路の両端として機能し、自己のゲートが前記第 4の制御端として機能する第 4の電界効果トランジスタ（T 4 ) より構成されている、ことを特徴とする請求項 4に記載の送電装置。

6 . 前記交流電圧監視回路は、前記直流電源が前記交流電源に前記直流電圧を供給している連続した期間が、前記交流電源が発生する交流電力の周期の 2 分の 1を越えたか否かを判別し、越えたと判別したとき、前記第 1乃至第 4の制御端に、前記第 1乃至第 4の電流路が遮断されるような電圧を前記制御信号として印加する、

ことを特徴とする請求項 4に記載の送電装置。

7 . 交流電圧を発生する交流電源（8 ) と第 1の直流電圧を発生する直流電源（2 ) との間に配置される送電装置であって、

前記直流一交流コンバータが出力する交流電圧を変圧して出力する絶縁トランス（4 ) と、

前記絶縁卜ランスが出力する交流電圧を変換して前記第 2の直流電圧を発生する整流器（5 ) と、

前記整流器と前記交流電源との間に接続され、自己に供給される制御信号に従い、前記第 2の直流電圧を前記交流電源に供給し、又は前記第 2の直流電圧の前記交流電源への供給を遮断する切替スィッチ（6 ) と、

前記交流電源と前記切替スィツチとに接続され、前記交流電源が発生する交流電圧の絶対値が所定のしきい値以上であるか否かを判別し、当該しきい値以上であると判別したときに、前記第 2の直流電圧を前記交流電圧と同一極性で前記交流電源へと供給させるための前記制御信号を前記切替スィツチに供給し、当該しきい値未満であると判別したとき、前記交流電源への前記第 2の直流電圧の供給を遮断させるための前記制御信号を前記切替スィツチに供給する交流電圧監視回路（7 ) と、

を備えることを特徴とする送電装置。

8 . 前記整流器の出力インピーダンスは前記交流電源の出力インピーダンスより高く、且つ、前記交流電源に接続された外部の負荷へ前記整流器から電流が供給されることにより当該負荷に発生する電圧降下の大きさは、前記交流電源が発生する交流電圧より大きい、

ことを特徴とする請求項 7に記載の送電装置。

9 . 前記直流一交流コンバータは、

を備えることを特徴とする請求項 7に記載の送電装置。

1 0 . 交流電圧を発生する交流電源へと直流電圧を供給する送電方法であつて、

前記交流電源が発生する交流電圧の絶対値が所定のしきい値以上であるか否かを判別し、当該しきい値以上であると判別したときに、前記直流電圧を前記交流電圧と同一極性で前記交流電源へと供給し、当該しきい値未満であると判別したとき、前記交流電源への前記直流電圧の供給を遮断する、ことを特徴とする送電方法。

1 1 . 前記直流電圧を発生する直流電源の出力インピーダンスは前記交流電源の出力インピーダンスより高く、且つ、前記交流電源に接続する対象の外部の負荷へ前記直流電源から電流が供給されることにより当該負荷に発生する電圧降下の大きさは、前記交流電源が発生する交流電圧より大きい、

ことを特徴とする請求項 1 0に記載の送電方法。

1 2 . 前記交流電源に前記直流電圧が供給されている連続した期間が、前記交流電源が発生する交流電力の周期の 2分の 1を越えたか否かを判別し、越えたと判別したときに、前記交流電源への前記直流電圧の供給を遮断する、ことを特徴とする請求項 1 0に記載の送電方法。

1 3 . 前記直流電圧を発生する直流電源は、前記直流電圧を出力する一対の電極を備え、前記交流電源は、前記交流電圧を出力する一対の電極を備えており、

前記交流電圧の絶対値が前記しきい値以上であり、且つ、前記直流電源の一対の電極の前記一方の電圧と前記交流電源の一対の電極の前記一方の電圧とが互いに異なる性であると判別したとき、前記直流電源の各電極の前記一方と前記交流電源の各電極の前記他方とを互いに接続し、前記直流電源の各電極の前記他方と前記交流電源の各電極の前記一方とを互いに接続し、

前記交流電圧の絶対値が前記しきい値未満であると判別したとき、前記直流電源の各電極と前記交流電源の各電極との間を遮断する、

ことを特徴とする請求項 1 0に記載の送電方法。

1 4 . 前記直流電圧は、変換用の直流電圧を交流電圧に変換し、変換により得られた交流電圧を絶縁トランスにより変圧し、変圧により得られた交流電圧を整流することにより発生する、

ことを特徴とする請求項 1 0に記載の送電方法。

1 5 . 前記変換用の直流電圧の値が設定値に達したか否かを判別し、達していると判別したとき、前記変換用の直流電圧の交流電圧への変換を阻止する、ことを特徴とする請求項 1 4に記載の送電方法。

1 6 . 直流電源（2 , 3， 4， 5 ) が発生する直流電圧を交流電圧を発生する交流電源（8 ) へと供給する送電装置であって、

前記判別手段が、前記交流電圧の絶対値が前記しきい値未満であると判別したときに、前記交流電源への前記直流電圧の供給を遮断する手段（6 ) と、を備えることを特徴とする送電装置。