JP5270681B2 - 系統連系用インバータ装置 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池で発電した電力を商用電源などの系統電源に逆潮流する系統連系用インバータ（inverter）装置に関する。

太陽光発電装置は、発電時に二酸化炭素が発生しないので、地球温暖化の防止に役立つ装置として注目されている。

従来の太陽光発電装置には、連系用インバータ装置のインバータ回路が、太陽電池によって発電された直流電力を交流電力に変換し、系統電源に交流電力を逆潮流するものがあった（例えば、引用文献１参照。）。
特開２００５−２０４４８５号公報

従来の連系用インバータ装置は、インバータ回路を制御するコントローラ（controller）やインバータ回路を冷却するファン（fan)を動作させるために、太陽電池によって発電された電力を供給していた。しかし、太陽電池は、日射量に応じて発電する電力が変化するため、コントローラやファンを安定して動作させることができないという問題があった。また、上記のようにコントローラやファンで電力を消費するため、連系用インバータ装置から系統電源に逆潮流する電力量が少なくなるという問題があった。

そこで、本発明は、系統電源に逆潮流する電力量が減ることなく、コントローラやファンを安定して動作させることができる系統連系用インバータ装置を提供することを目的とする。

この発明の系統連系用インバータ装置は、複数のスイッチング素子を備え、該複数のスイッチング（switching）素子のスイッチング動作により太陽電池が発電した直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を備えている。また、前記複数のスイッチング素子のスイッチング動作を制御するコントローラを備え、前記インバータ回路が変換した交流電力を系統電源に逆潮流する。また、前記太陽電池から電力が供給される第１の電路と、前記系統電源とは別の制御電源から電力が供給される第２の電路と、が接続され、前記第１の電路と前記第２の電路のうち、より高い電圧で電力が供給される電路を選択し、この選択した電路から前記コントローラに電力を供給する電源回路と、前記第２の電路を開閉する第１の開閉器と、を備えている。さらに、太陽電池が発電した電力を検出する電力検出部を備えている。前記コントローラは、前記電力検出部が検出した電力が夜間であることを判定するための夜間判定値未満になると、前記第１の開閉器を閉から開に切り替える。また、前記コントローラは、前記電力検出部が検出した電力が前記夜間判定値以上になると、前記第１の開閉器を開から閉に切り替える。

この構成においては、コントローラを駆動するための電力が、電源回路から供給される。また、電源回路には、電力検出部が検出した電力が夜間であることを判定するための夜間判定値以上のときには、制御電源から電源回路に電力が供給され、夜間判定値未満になると、太陽電池から電源回路に電力が供給される。系統連系用インバータ装置は、夜間から朝になり太陽光が照射されて太陽電池が発電を開始したときなどに太陽電池が発電した、系統電源に逆潮流しない電力が、開閉器を開から閉にするためにのみ使用され、それ以外は制御電源から電力が供給される。制御電源は太陽電池とは異なり安定した電力を供給するので、コントローラやファンに対して常に一定の電力を供給して、コントローラやファンを安定して動作させることができる。また、この発明の系統連系用インバータ装置を太陽電池の発電電力を電力会社に売電するシステム（ｓｙｓｔｅｍ）に適用した場合には、太陽電池の発電電力は、コントローラなどで消費されることなく系統電源に逆潮流される。そのため、太陽電池の発電電力をより多く売電することができる。また、系統連系用インバータ装置は、夜間など太陽電池が発電を行わないときには、コントローラへの電力供給が停止されるので、電力の浪費を防止することができる。

また、この発明の別の形態では、前記コントローラは、前記電力検出部で検出した電力が系統電源に逆潮流可能であるかを判定するための発電判定値未満になると、前記複数のスイッチング素子のスイッチング動作を停止させる。

前記電力検出部で検出した太陽電池の発電電力が、系統電源に逆潮流可能であるかを判定するための発電判定値未満になったときには、太陽電池が発電する電力が極めて少ないものとみなして、スイッチング素子の動作を停止させて、電力供給回路での電力の浪費を防止する。例えば、太陽電池が発電した電力が電力供給回路での消費電力よりも少ないと、系統電源に逆潮流する電力よりも電力供給回路での消費電力が大きくなるため、系統電源に電力を逆潮流させる意味が無くなる。そこで、このような場合は、スイッチング素子の動作を停止させて、コントローラでの電力の消費を無くす。

また、この発明の別の形態では、前記インバータ回路と前記系統電源を接続する第２開閉器と、前記系統電源の電圧を検出する電圧検出器と、を備えている。そして、前記コントローラは、前記電圧検出器で検出した系統の電圧が系統異常の発生を判定する事故判定値未満になり系統異常を検出すると、第２開閉器を閉から開に切り替える。上記の構成を採用することで、系統異常時（停電時など）にこの発明の系統連系用インバータ装置が系統電源から切り離されるので、系統異常時に太陽電池が発電した電力が系統電源に出力されることが無いように安全性を確実に担保できる。

また、この発明の別の形態では、系統連系用インバータ装置は、前記複数のスイッチング素子を冷却するファンと、前記複数のスイッチング素子の温度を測定する温度測定部と、を備えている。また、前記コントローラは、前記電力検出部が検出した電力が追加冷却の必要性を判定するための冷却判定値以上になるか、または前記温度測定部が測定した温度が追加冷却の必要性を判定するための冷却判定温度以上になると、前記ファンの風量を増加させる。

この構成では、太陽電池が発電した電力、またはインバータ回路のスイッチング素子の温度が一定以上であると、複数のスイッチング素子を冷却するファンの風量を大きくする。例えば、複数のファンを設け、太陽電池が発電した電力またはスイッチング素子の温度が一定値未満のときにはファンを１つだけ駆動する。また、太陽電池が発電した電力またはスイッチング素子の温度が一定値以上になるとファンを複数個駆動する。これにより、スイッチング素子の加熱を抑制して、電力の変換効率を安定させることができる。また、この構成では、ファンの風量を大きくするための判定を２つの異なる値に基づいて判定する。そのため、何らかの理由で冷却値判定または冷却温度判定のいずれか一方が誤動作したり不具合があったりしても、確実にスイッチング素子を冷却することができ、スイッチング素子の加熱による破損を防止できる。

スイッチング素子はスイッチング動作を行っていると発熱するため、スイッチング動作を停止させた後もしばらくの間は加熱した状態であり、スイッチング素子が劣化するおそれがある。この発明の別の形態では、コントローラは、スイッチング素子がスイッチング動作を停止した後も、温度測定部が測定した温度が冷却判定温度未満になるまで、前記ファンを動作させる。そのため、スイッチング素子の劣化を防止できる。

本発明によれば、太陽電池が発電する不安定な電力ではなく、制御電源からの安定した電力をコントローラやファンに対して供給するため、コントローラやファンの動作を安定させることができる。また、系統電源に逆潮流する場合、電力量が減少することがなく、太陽電池の発電電力をより多く売電することができる。

本発明の実施形態に係る系統連系用インバータ装置のブロック図である。 インバータ装置の動作を説明するためのフローチャート（ｆｌｏｗｃｈａｒｔ）である。 インバータ装置の動作を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１…太陽光発電装置 ３…太陽電池 ７…インバータ装置 ９…系統電源 １０…制御電源
１１，３７，３８…端子 １３，３５，３６…遮断器 １５，２９…ノイズフィルタ（ｎｏｉｓｅ ｆｉｌｔｅｒ）
１７，３３…電圧検出器 １９，２５…電流検出器 ２０…インバータ回路
２１…スイッチング素子 ２０Ａ，２３…平滑回路 ２７…昇圧回路
３１，４７，４８，４９…電磁接触器 ３９…コントローラ ４０…変圧器
４１…電源回路 ４３，４５…ファン

本発明では、インバータ装置は、太陽電池が発電を開始する始動時を除き、太陽電池が発電した直流電力をインバータ回路で交流電力に変換して、コントローラ用の電源回路やファンには供給せずに、系統電源に逆潮流する。また、インバータ装置は、電源回路やファンに対して制御電源から電力を供給する。これにより、太陽電池の発電電力をより多く売電する。以下、その詳細を説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る系統連系用インバータ装置のブロック図である。図１に示すように、太陽光発電装置１は、発電装置である太陽電池３と、系統連系用インバータ装置（以下、インバータ装置と称する。）７を備えている。

太陽電池３は、ダイオード（ｄｉｏｄｅ）５を介してインバータ装置７の端子１１に接続されている。太陽電池３は、太陽光などの光が照射されると、光のエネルギー（ｅｎｅｒｇｙ）を電力に変換（発電）して直流電力を出力する。

インバータ装置７の端子３７は系統電源９に接続され、端子３８は制御電源１０に接続されている。制御電源１０は、インバータ装置７の制御系に電力を供給する系統電源である。系統電源９と制御電源１０は別の電力系統であり、系統電源９は三相交流電力を供給し、制御電源１０は単相交流電力を供給する。

インバータ装置７は、太陽電池３が発電した直流電力に含まれるノイズをノイズフィルタ１５で除去し、インバータ回路２０でパルス（ｐｕｌｓｅ）幅変調（ＰＷＭ）を行って直流電力を交流電力に変換する。そして、インバータ装置７は、インバータ回路２０が出力した交流電力を平滑回路２３で平滑化し、昇圧回路２７で昇圧する。さらに、インバータ装置７は、昇圧された交流電力に含まれるノイズをノイズフィルタ２９で除去して、系統電源９に逆潮流する。また、インバータ装置７のコントローラ３９やファン４３・４５は、制御電源１０から電力の供給を受ける。

インバータ装置７は、メンテナンス時などに、遮断器（ＭＣＣＢ：ｍｏｕｌｄｅｄ ｃａｓｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｒｅａｋｅｒｓ）１３により太陽電池３との接続を切り離すことができる。また、インバータ装置７は、メンテナンス（ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）時、過電流印加時、インバータ装置の異常時などに、系統電源９との接続を遮断器（ＭＣＣＢ）３５で切り離すことができる。さらに、インバータ装置７は、系統異常が発生したときなどに、系統電源９との接続を第２開閉器である電磁接触器（ＭＣ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｎｔａｃｔｏｒ）３１で切り離すことができる。また、インバータ装置７は、メンテナンス時や過電流印加時などに、制御電源１０との接続を遮断器（ＭＣＣＢ）３６で切り離すことができる。

インバータ回路２０は、平滑回路２０Ａと、複数のスイッチング素子２１を備えている。平滑回路２０Ａは、不図示のコンデンサ（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）及び抵抗が並列に接続されており、太陽電池３からの変動の大きい直流電力を平滑化する。なお、複数のスイッチング素子２１が停止しているときには、太陽電池から供給される電流は、平滑回路２０Ａを流れる。

複数のスイッチング素子２１は、所定のタイミング（ｔｉｍｉｎｇ）でスイッチング（オン（ｏｎ）／オフ（ｏｆｆ））することで、太陽電池３が発電した直流電力を交流電力に変換する。例えば、太陽電池３が発電した直流電力を３相交流電力に変換する場合には、周知のようにインバータ回路２０は６個のスイッチング素子２１を備えている。

コントローラ３９は、太陽電池３が出力した直流電圧及び直流電流を、電圧検出器１７と電流検出器１９で検出する。コントローラ３９は、検出した直流電圧及び直流電流から直流電力を計算する。そして、計算した直流電力が発電判定値以上であれば、太陽電池３が系統電源９に逆潮流可能な電力を発電しているので、電磁接触器３１を開から閉に切り替える。

また、コントローラ３９は、系統電源９の交流電流及び交流電圧を、電流検出器２５と電圧検出器３３で検出する。コントローラ３９は、検出した交流電流・交流電圧に基づいてインバータ回路２０が内蔵する複数のスイッチング素子２１のスイッチングを制御する。そして、コントローラ３９は、インバータ回路２０で変換する交流電力（電流・電圧）を、系統電源の電圧、位相、周波数に調整する。

また、コントローラ３９は、雨天や夕方など、電圧検出器１７と電流検出器１９で検出した直流電圧及び直流電流から計算した直流電力が発電判定値未満であれば、太陽電池３がほとんど発電していないものとみなす。この場合、コントローラ３９は、インバータ回路２０の複数のスイッチング素子２１のスイッチングを停止させて、電力の浪費を防止する。また、系統電源９に逆潮流しないので、電磁接触器（開閉器）３１を閉から開に切り替える。

太陽電池が発電した電力が電力供給回路であるインバータ装置７での消費電力よりも少ないと、系統電源に逆潮流する電力よりも電力供給回路での消費電力が大きくなるため、系統電源に電力を逆潮流させる意味が無くなる。そこで、このような場合は、スイッチング素子の動作を停止させて、電力供給回路を構成するインバータ回路２０やコントローラ３９での電力の消費を無くす。なお、発電判定値は、電圧検出器１７と電流検出器１９で検出した電力が系統電源に逆潮流可能であるかを判定するための閾値である。発電判定値は、装置によって異なるが、例えば１５Ｗ程度に設定すると良い。なお、電力供給回路は、変圧器４０、電源回路４１、電力線５０、及び電力線５２を含むものとする。

コントローラ３９は、電源回路４１から供給される電力で動作する。電源回路４１の入力側には、電力線５２が接続されている。また、電源回路４１には、制御電源１０から遮断器３６、変圧器４０及び電力線５２を介して電力が供給される。

さらに、電源回路４１の入力端子には、ノイズフィルタ１５と電圧検出器１７との間から分岐する電力線５１が接続され、ノイズフィルタ１５でノイズを除去した直流電力が電源回路４１に供給される。

上記のように構成する場合には、電源回路４１の入力側に全波整流回路を設けておき、電源回路４１に常に直流電力が供給されるように構成しておくと良い。また、平常時に制御電源１０が変圧器４０を介して電源回路４１に印加する電圧を、太陽電池３が電源回路４１に印加する電圧よりも高く設定する。このように構成することで、電源回路４１の入力端子には、制御電源１０の電圧と太陽電池３の電圧を論理和した電圧が印加される。すなわち、電源回路４１には、平常時には制御電源１０から電力が供給される。一方、制御電源１０が停電になると、太陽電池３が発電した電力が電源回路４１に供給される。

また、制御電源１０から電源回路４１を介してインバータ回路２０に電流が流れ込まないようにダイオード４１Ａを設けると良い。また、太陽電池３から電源回路４１を介して制御電源１０に電流が流れ込まないようにダイオード４１Ｂを設けると良い。

なお、ダイオード４１Ａ・４１Ｂと、前記の全波整流回路を設けても、ダイオード４１Ａ・４１Ｂをそれぞれ全波整流回路に置き換えても良い。

また、インバータ装置７では、太陽電池３が発電していない時には、制御電源１０から電源回路４１への電力供給を停止するように構成しておくと良い。夜間には太陽電池３は発電を行わないので、コントローラ３９を動作させていると電力を浪費する。そのため、制御電源１０から電源回路４１への電力供給を停止するように構成することで、電力の浪費を防止できる。

例えば、電源回路４１において、ダイオード４１Ｂと変圧器４０とを接続する電路である電力線５２に、開閉器である電磁接触器４８を設けると良い。また、コントローラ３９は、前記のように太陽電池３が発電した直流電力を定期的に監視しているので、夜間になり太陽電池３が発電する電力が、夜間であることを判定するための閾値である夜間判定値未満になると、電磁接触器４８を閉から開に切り替えるように設定すると良い。夜間判定値は、装置によって異なるが、夜間には照明が点灯していることやインバータ装置７の始動時を考慮して、例えば定格の０．１％程度に設定すると良い。

このとき、電源回路４１は電力線５１を介して太陽電池３と接続されているが、上記のように太陽電池３は夜間には発電を行わないので、コントローラ３９に電力は供給されず、コントローラ３９は動作しない。

夜間から朝になり太陽光が照射されて太陽電池３が発電を開始すると、電力線５１を介して電源回路４１に電力が供給される。そして、コントローラ３９は、電源回路４１から電力が供給されて動作を開始する。また、コントローラ３９は、電流検出器１９と電圧検出器１７で太陽電池３が発電した直流電力の監視を開始する。コントローラ３９は、太陽電池３が発電した直流電力が夜間判定値以上になると、電磁接触器４８を開から閉に切り替える。これにより、電源回路４１には、制御電源１０から常に一定の電力が供給されるので、コントローラ３９を安定して動作させることができる。
インバータ回路２０は、複数のスイッチング素子２１を冷却する２つのファン４３・４５と、複数のスイッチング素子２１の温度を測定する温度測定器（温度測定部）２２を備えている。ファン４３・４５には、遮断器３６と変圧器４０との間から分岐する電力線５０を介して制御電源１０から電力が供給される。
ファン４３は電磁接触器４７に接続され、ファン４５と電磁接触器４７は電磁接触器４９に接続されている。コントローラ３９が電磁接触器４９を閉にすると、ファン４５が動作して、複数のスイッチング素子２１を冷却する。また、コントローラ３９が電磁接触器４９と電磁接触器４７を閉にすると、ファン４３とファン４５が動作して、複数のスイッチング素子２１を冷却する。
電磁接触器４９は電磁接触器３１と連動するように設定されており、前述のように、コントローラ３９が太陽電池３の発電を判別すると、電磁接触器３１の開から閉への切り替えと同時に、電磁接触器４９も開から閉に切り替わる。したがって、電磁接触器３１が閉に切り替えると、ファン４５が動作して、インバータ回路２０の複数のスイッチング素子２１を冷却する。
また、前記のように、コントローラ３９は、雨天や夕方などで直流電力が発電判定値未満で、インバータ回路２０の複数のスイッチング素子２１のスイッチングを停止させ、電磁接触器（開閉器）３１を閉から開に切り替える場合、電磁接触器３１と電磁接触器４９は連動しているので、電磁接触器４９も閉から開に切り替わりファン４３・４５は停止する。また、コントローラ３９は、電磁接触器３１を閉から開に切り替える際に、電磁接触器４７が閉であると、同時に電磁接触器４７を閉から開に切り替える。
コントローラ３９は、温度測定器２２で検出したスイッチング素子２１の温度を定期的に監視している。また、コントローラ３９は、電流検出器１９で検出した直流電流と、電圧検出器１７で検出した直流電圧と、に基づいて、太陽電池３が発電した直流電力を定期的に監視している。なお、電圧検出器１７及び電流検出器１９が、電力検出部に相当する。
コントローラ３９は、太陽電池３が発電した電力がさらに冷却が必要であるか（追加冷却の必要性）を判定するための冷却判定値以上になるか、またはスイッチング素子２１がさらに冷却が必要であるか（追加冷却の必要性）を判定するための冷却判定温度以上になると、電磁接触器４７を閉に切り替える。電磁接触器４７が閉になるとファン４３が動作して、既に動作しているファン４５とともに風量を増加させて、インバータ回路２０のスイッチング素子２１を冷却する。
なお、装置によって異なるが、冷却判定値は例えば１ｋＷに設定し、冷却判定温度は例えば１００℃に設定すると良い。
なお、太陽電池３が発電した電力やスイッチング素子２１の温度に応じて、コントローラ３９がファン４３・４５の風量を変化するように制御することも可能である。また、ファンの数量は２つに限るものではなく、さらに複数のファンを使用することが可能である。
なお、直流電力の各判定値の関係は、冷却判定値＞発電判定値＞夜間判定値となる。

次に、インバータ装置７の動作を、フローチャートを用いて説明する。図２は、インバータ装置の動作を説明するためのフローチャートである。図２（Ａ）は、始動時の動作を示し、図２（Ｂ）は、運転中の動作を示す。初期状態では、遮断器１３・３５・３６は閉であり、電磁接触器３１・４７・４８・４９は開である。

太陽電池３は、夜間から朝になり太陽光が照射されると、発電を開始する。電源回路４１は、太陽電池３から電力線５１を介して電力が供給されると、コントローラ３９に対して電力供給を開始する。

コントローラ３９は、電源回路４１から電力が供給されるまでは停止している（ｓ１：Ｎ）。コントローラ３９は、電源回路４１から電力が供給されると（ｓ１：Ｙ）、始動して太陽電池３が発電する直流電圧と直流電流を電圧検出器１７と電流検出器１９で検出して、直流電力を算出する（ｓ２）。コントローラ３９は、太陽電池３が発電した直流電力と夜間判定値を比較し（ｓ３：Ｎ）、太陽電池３が発電した直流電力が夜間判定値未満の間はステップ（ｓｔｅｐ）ｓ２，ｓ３の処理を続ける。コントローラ３９は、太陽電池３が発電した直流電力が夜間判定値以上になると（ｓ３：Ｙ）、電磁接触器４８を開から閉に切り替える（ｓ４）。電磁接触器４８が閉に切り替えられると、電源回路４１には、制御電源１０から電力が供給される。

コントローラ３９は、引き続き、太陽電池３が発電する直流電圧と直流電流を電圧検出器１７と電流検出器１９で検出して、直流電力を算出する（ｓ５）。コントローラ３９は、太陽電池３が発電した直流電力と発電判定値（＞夜間判定値）を比較し、太陽電池３が発電した直流電力が発電判定値未満の間は（ｓ６：Ｎ）、ステップｓ５，ｓ６の処理を繰り返す。コントローラ３９は、直流電力が発電判定値以上になると（ｓ６：Ｙ）、電圧検出器３３で系統電源９の交流電圧を検出する（ｓ７）。コントローラ３９は、検出した交流電圧が、系統異常の発生を判定する事故判定値未満であれば（ｓ８：Ｎ）、系統異常が発生している可能性があるため、再度ステップｓ５の処理を行う。

コントローラ３９は、交流電圧が事故判定値以上であれば（ｓ８：Ｙ）、電磁接触器３１を閉に切り替えてインバータ装置７を系統電源９に接続する。また、電磁接触器３１と電磁接触器４９は連動するので、電磁接触器４９も閉になり、冷却用のファン４５が始動する（ｓ９）。

コントローラ３９は、電圧検出器３３と電流検出器２５で、系統電源９の交流電圧と交流電流を検出しながら、検出した交流電圧・交流電流に基づいてインバータ回路２０が内蔵する複数のスイッチング素子２１のスイッチングを制御する。そして、コントローラ３９は、インバータ回路２０で変換する交流電力（電流・電圧）を、系統電源の電圧、位相、周波数に調整して、系統電源９に逆潮流する（ｓ１０）。

次に、インバータ装置７は、運転中には以下に説明する処理を行う。

コントローラ３９は、スイッチング素子２１の温度を温度測定器２２で定期的に検出する。

コントローラ３９は、電圧検出器３３で系統電源９の交流電圧を検出する（ｓ１１）。コントローラ３９は、検出した交流電圧が事故判定値未満であれば（ｓ１２：Ｙ）、系統異常が発生している可能性があるため、ステップｓ１９の処理を行う。すなわち、コントローラ３９は、電磁接触器３１を開に切り替えてインバータ装置７を系統電源９から切り離す。また、電磁接触器３１と電磁接触器４９は連動するので、電磁接触器４９も開になる。また、電磁接触器４７が閉のときには開に切り替える。これにより、冷却用のファン４３・４５は停止する。また、このとき、コントローラ３９は、インバータ回路２０の各スイッチング素子２１の動作を停止する（ｓ１９）。また、コントローラ３９は、交流電圧が事故判定値未満の状態が続いており、既に電磁接触器３１・４９を開にし、インバータ回路２０の各スイッチング素子２１を停止させている場合には、その状態を維持する。続いて、コントローラ３９はｓ２１の処理を行う。

一方、コントローラ３９は、交流電圧が事故判定値以上であれば（ｓ１２：Ｎ）、電圧検出器１７・電流検出器１９で太陽電池３が発電した直流電圧と直流電流の値を検出して、直流電力を算出する。また、コントローラ３９は、スイッチング素子２１の温度を温度測定器２２で検出する。そして、コントローラ３９は、これらの値を確認する（ｓ１３）。

コントローラ３９は、直流電力が冷却判定温度以上であるか（ｓ１４：Ｙ）、またはスイッチング素子２１が冷却判定値以上であると（ｓ１４：Ｎ、ｓ１５：Ｙ）、電磁接触器４７を閉に切り替える。また、コントローラ３９は、電磁接触器４７が既に閉のときにはその状態を維持する。電磁接触器４７が閉になるとファン４３が動作して、既に動作中のファン４５とともにインバータ回路２０の複数のスイッチング素子２１を冷却する（ｓ１７）。続いて、コントローラ３９はステップｓ１８の処理を行う。

また、コントローラ３９は、スイッチング素子２１が冷却判定温度未満で（ｓ１４：Ｎ）、かつ直流電力が冷却判定値未満であると（ｓ１５：Ｎ）、電磁接触器４７を開に切り替えて、ファン４３の動作を停止する（ｓ１６）。また、コントローラ３９は、電磁接触器４７が既に開のときにはその状態を維持する。

コントローラ３９は、直流電力が発電判定値以上であれば（ｓ１８：Ｎ）、複数のスイッチング素子２１が既に動作中のときにはその状態を維持する。また、コントローラ３９は、直前まで発電判定値未満であった場合には、複数のスイッチング素子２１の動作を開始させる（ｓ２０）。そして、ステップｓ１１の処理を行う。

一方、コントローラ３９は、直流電力が発電判定値未満であれば（ｓ１８：Ｙ）、前述のステップｓ１９の処理を行う。

また、コントローラ３９は、直流電力が夜間判定値以上であれば（ｓ２１：Ｎ）、ステップｓ１１の処理を行う。

一方、コントローラ３９は、直流電力が夜間判定値未満であれば（ｓ２１：Ｙ）、電磁接触器４８を開に切り替える（ｓ２２）。このときには、太陽電池３が発電する直流電力は、夜間判定値未満であるため、太陽電池３から電源回路４１には電力が供給されない。また、電磁接触器４８を開に切り替わるので、制御電源１０からも電力は供給されない。そのため、コントローラ３９には、電力が供給されず、コントローラ３９は動作を停止する。

次に、インバータ装置７では、電磁接触器３１と電磁接触器４９を連動させずに、太陽電池３が発電した電力値やスイッチング素子２１の温度に応じて、ファン４３・４５を動作させるように構成しても良い。以下、このように構成した場合について説明する。図３は、インバータ装置の図２（Ｂ）とは異なる動作を説明するためのフローチャートである。図３に示すフローチャートは、図２（Ｂ）に示したフローチャートと一部が異なる。そのため、以下の説明では、主に異なる部分を説明する。また、図２（Ｂ）で説明した処理と同じ処理を行うステップは同符号を付している。

コントローラ３９は、図２（Ｂ）の場合と同様に、ステップｓ１１〜ｓ１８については、図２（Ｂ）と同様の処理を行う。

コントローラ３９は、太陽電池３が発電した直流電力が発電判定値以上の場合には（ｓ１８：Ｎ）、電磁接触器３１を閉のまま維持し、インバータ回路２０の各スイッチング素子２１の動作を続けさせる（ｓ２０Ａ）。そして、ステップｓ１１の処理を行う。一方、コントローラ３９は、太陽電池３が発電した直流電力が発電判定値未満の場合には、電磁接触器３１を開に切り替えて系統電源９からインバータ回路２０を切り離す。また、インバータ回路２０の各スイッチング素子２１の動作を停止させる（ｓ１９Ａ）。そして、以下の処理を行う。

すなわち、コントローラ３９は、温度測定器２２で測定した複数のスイッチング素子２１の温度が冷却判定温度以上であるか否かを判定する（ｓ２３）。コントローラ３９は、冷却判定温度以上の場合には（ｓ２３：Ｙ）、電磁接触器４９を閉の状態に維持する。また、電磁接触器４７が閉の場合には、その状態を維持する。すなわち、ファン４５（及びファン４３）を動作させて、インバータ回路２０の各スイッチング素子２１を冷却する（ｓ２５）。

一方、コントローラ３９は、冷却判定温度未満の場合には（ｓ２３：Ｎ）、電磁接触器４９を開に切り替える。また、電磁接触器４９が開の場合にはその状態を維持する。すなわち、インバータ回路２０の各スイッチング素子２１が冷却できたので、ファン４５を停止させる（ｓ２４）。

続いて、コントローラ３９はステップｓ２１（夜間判定値の判定）の処理を行う。コントローラ３９は、直流電力が夜間判定値以上であれば（ｓ２１：Ｎ）、ステップｓ１１の処理を行う。

一方、コントローラ３９は、直流電力が夜間判定値未満であれば（ｓ２１：Ｙ）、インバータ回路２０の各スイッチング素子２１が冷却判定温度以上あるかを判定する（ｓ２６）。コントローラ３９は、インバータ回路２０の各スイッチング素子２１が冷却判定温度以上である場合には、電磁接触器４９（４７）を閉に維持する。そして、インバータ回路２０の各スイッチング素子２１が冷却判定温度未満になるまでファン４５・４３を駆動する（ｓ２７）。

コントローラ３９は、インバータ回路２０の各スイッチング素子２１が冷却判定温度未満になると、電磁接触器４９（４７）を開に切り替えて、ファン４５（４３）を停止させる（ｓ２８）。

また、コントローラ３９は、電磁接触器４８を開に切り替える（ｓ２９）。このときには、太陽電池３が発電する直流電力は、夜間判定値未満であるため、太陽電池３から電源回路４１には電力が供給されない。また、電磁接触器４８を開に切り替わるので、制御電源１０からも電力は供給されない。そのため、コントローラ３９には、電力が供給されず、コントローラ３９は動作を停止する。

このように、インバータ装置７では、電磁接触器３１と電磁接触器４９を連動させないことで、インバータ回路２０が停止した場合には、スイッチング素子２１を完全に冷却できる。そのため、スイッチング素子２１の熱による劣化を抑制することができる。
以上のように、インバータ装置７では、電源回路４１やファン４３・４５に対して制御電源１０から安定した電力が供給される。したがって、電力変換や冷却のために電力のロス（ｌｏｓｓ）が発生することなく、太陽電池３で発電した電力を系統電源に逆潮流できる。また、この発明の系統連系用インバータ装置を、太陽電池が発電した電力を電力会社に売電するシステムに適用した場合には、太陽電池の発電電力は、コントローラやファンで消費されることなく系統電源に逆潮流される。そのため、太陽電池の発電電力をより多く売電することができる。これにより、太陽光発電装置を早期に償却することが可能となる。

Claims (5)

1. 複数のスイッチング素子を備え、該複数のスイッチング素子のスイッチングにより太陽電池が発電した電力を直流から交流に変換するインバータ回路と、
   前記複数のスイッチング素子のスイッチングを制御するコントローラと、
   を備え、前記インバータ回路が変換した交流電力を系統電源に逆潮流する系統連系用インバータ装置であって、
   前記太陽電池から第１の電圧で電力が供給される第１の電路と、前記系統電源とは別の制御電源から前記第１の電圧よりも高い第２の電圧で電力が供給される第２の電路と、が接続され、前記第１の電路と前記第２の電路のうち、より高い電圧で電力が供給される電路を選択し、この選択した電路から前記コントローラに電力を供給する電源回路と、
   前記第２の電路を開閉する第１の開閉器と、
   前記太陽電池が発電した電力を検出する電力検出部と、
   を備え、
   前記コントローラは、
   前記電力検出部が検出した電力が夜間であることを判定するための夜間判定値未満になると、前記第１の開閉器を閉から開に切り替え、
   前記電力検出部が検出した電力が前記夜間判定値以上になると、前記第１の開閉器を開から閉に切り替えることを特徴とする系統連系用インバータ装置。
2. 前記コントローラは、前記電力検出部で検出した電力が系統電源に逆潮流可能であるかを判定するための発電判定値未満になると、前記複数のスイッチング素子のスイッチングを停止させる請求項１に記載の系統連系用インバータ装置。
3. 前記インバータ回路と前記系統電源を接続する第２の開閉器と、前記系統電源の電圧を検出する電圧検出器と、を備え、
   前記コントローラは、前記電圧検出器で検出した前記系統電源の電圧が系統異常の発生を判定する事故判定値未満になると、前記第２の開閉器を閉から開に切り替える請求項１または２に記載の系統連系用インバータ装置。
4. 前記複数のスイッチング素子を冷却するファンと、前記複数のスイッチング素子の温度を測定する温度測定部と、を備え、
   前記コントローラは、前記電力検出部が検出した電力が追加冷却の必要性を判定するための冷却判定値以上になるか、または前記温度測定部が測定した温度が追加冷却の必要性を判定するための冷却判定温度以上になると、前記ファンの風量を増加させる請求項１乃至３のいずれかに記載の系統連系用インバータ装置。
5. 前記コントローラは、前記温度測定部が測定した温度が前記冷却判定温度未満になるまで、前記ファンを動作させる請求項４に記載の系統連系用インバータ装置。

Images