JPH07213072A - 単相３線式インバータの接地保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】漏電による火災の危険性を防ぐことができるイ
ンバータの接地保護装置を提供することにある。 【構成】電磁接触器４７からなる分離手段と、ヒューズ
３４からなる第２の電流検出手段と、溶断検出接点３４
ａと故障検出回路３８とトリップ回路３９により構成さ
れ、該分離手段に対して分離指令を与える手段と、電流
検出器１３，１４により構成される第１の電流検出手段
と、電圧検出器７，８と変圧器２２と電圧基準発生器２
３と低電圧選択回路２４と増幅器２５と乗算器２６と増
幅器２７，２８により構成される制御手段とを具備した
もの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池や燃料電池等
の直流電源から交流電流を得て単相３線式系統電源に直
接トランスなしで連系する場合の単相３線式インバータ
の接地保護装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０は従来の単相３線式配電系統と連
系する太陽光発電インバータの代表例を示しており、こ
れは概略主回路と、インバータの制御回路および主回路
の保護回路からなっている。主回路は、直流電源を構成
する太陽電池１，２と、太陽電池１，２の直流出力を交
流に変換し例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトラ
ンジスタ）９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂからなるインバ
ータと、単相３線式系統電源を構成する系統電源２０，
２１と、リアクトル１１，１２と、フィルタコンデンサ
１５，１６とから構成されている。

【０００３】保護回路は、ヒューズ１７，１８と漏電し
ゃ断器（ＥＬＣＢ）１９から構成されている。

【０００４】インバータの制御回路は、電圧検出器７，
８と、変圧器２２と、電圧基準信号発生器２３と、低電
圧選択回路２４と、増幅器２５と、乗算器２６と、増幅
器２７，２８と、ＰＷＭ信号回路２９，３１と、三角波
発生器３０と、駆動回路３２，３３から構成されてい
る。

【０００５】具体的には、太陽電池１および２を直列に
接続し、その中点（接続点）を漏電しゃ断器１９を介し
て系統電源２０，２１の第２線（中点すなわち接地点）
に接続する。

【０００６】太陽電池１の正極から逆流防止用ダイオー
ド３を介して電解コンデンサ５の正極に、太陽電池２の
負極から逆流防止用ダイオード４を介して電解コンデン
サ６の負極に接続し、電解コンデンサ５の負極と電解コ
ンデンサ６の正極を接続した点を太陽電池１，２の中点
に接続する。

【０００７】電解コンデンサ５及び６の電圧はそれぞれ
電圧検出器７，８で検出し低電圧選択回路２４へ入力す
る。電解コンデンサ５の正極と電解コンデンサ６の負極
間の電圧をＩＧＢＴ９ａ、ＩＧＢＴ９ｂからなるハーフ
ブリッジをＰＷＭ制御した出力をリアクトル１１を介し
て平滑化し、その電流を電流検出器１３で検出し、ヒュ
ーズ１７を介して漏電しゃ断器１９を介して系統電源２
０の第１線に接続する。

【０００８】電解コンデンサ５の正極と電解コンデンサ
６の負極間の電圧をＩＧＢＴ１０ａ、ＩＧＢＴ１０ｂか
らなるハーフブリッジでＰＷＭ制御した出力をリアクト
ル１２、電流検出器１４、ヒューズ１８、漏電しゃ断器
１９を介して系統電源２１の第３線に接続する。

【０００９】なお、フィルタコンデンサ１５は電流検出
器１３とヒューズ１７の接続点と太陽電池１，２の中点
間に接続し、またフィルタコンデンサ１６は電流検出器
１４とヒューズ１８の接続点と太陽電池１，２の中点間
に接続する。

【００１０】太陽電池１，２の出力電力を最大すなわち
電池出力電圧一定制御を行うため、電圧基準発生器２３
と低電圧選択回路２４で検出した低い方の電圧を比較
し、増幅器２５で増幅した出力ｖ25と系統電源２１の電
圧を変圧器２２で検出し乗算器２６で乗算し、系統電源
２１と同相の電流基準ｖ26を出力する。電流基準ｖ26と
電流検出器１３で検出した値Ｉ1 とを比較し、増幅器２
７で増幅した値と三角波発生器３０の出力とを比較して
ＰＷＭ信号回路２９によりＰＷＭ信号を作り駆動回路３
２を介してＩＧＢＴ９ａ，９ｂを駆動してリアクトル１
１に流れる電流を電流基準ｖ26に一致させるよう制御す
る。

【００１１】同様にｖ26と電流Ｉ3 とを比較し増幅器２
８で増幅した出力と三角波発生器３０の出力を比較して
ＰＷＭ信号回路３１によりＰＷＭ信号を得、駆動回路３
３を介してＩＧＢＴ１０ａ，１０ｂをＰＷＭ制御してリ
アクトル１２の電流が電流基準ｖ26と一致するような電
流制御ループを構成する。

【００１２】図１１は漏電しゃ断器１９の詳細な構成を
示すものであり、系統電源２０，２１の第１、第２、第
３線を零相変流器の鉄心１９１に貫通させ、鉄心１９１
には２次巻線１９２を巻いてその出力を検出回路１９３
でレベル検出し、設定レベル以上になるとトリップコイ
ル（ＴＣ）１９４を励磁して漏電しゃ断器１９の主接点
１９５を開放する構成となっている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このような構成のもの
において、漏電しゃ断器１９は交流回路が漏電すると、
漏電電流分が接地点に流れ、零相変流器の鉄心１９１の
貫通電流の和はゼロではなくなり、漏電電流分が流れこ
れを２次巻線１９２により検出することができる。

【００１４】ところが、図１０の太陽電池１のＡ点が接
地した場合を考えると、太陽電池１の正極からＡ点を通
って系統電源２０，２１の第２線の接地部を通って漏電
しゃ断器１９の第２線を通って太陽電池１の負極のルー
トで直流の漏電電流が流れる。

【００１５】しかし、交流電流は系統電源２０からは漏
電しゃ断器１９の第１線、ヒューズ１７、電流検出器１
３、リアクトル１１、ＩＧＢＴ９ａのダイオード部、ダ
イオード３を通るパスが考えられるが、ダイオード３に
より阻止されているので、ダイオード３が導通している
場合以外は電流が逆流しない。

【００１６】一方、系統電源２０から第２線の接地点を
通りＡ点、ダイオード３、ＩＧＢＴ９ａ、リアクトル１
１、電流検出器１３、ヒューズ１７、ＥＬＣＢ１９の第
１線のルートも考えられるが、この電流はＩＧＢＴ９ａ
のオンオフで制御され漏電電流としては現われない。

【００１７】このため、漏電しゃ断器１９の変流器の一
次側の交流分はゼロであり、漏電検出が不可能である。
又零相変流器の一次側に直流分が流れると飽和して出力
として検出できなくなる。

【００１８】このため、太陽電池１，２が例えば個人住
宅の屋根に主に設置される場合には、太陽電池１，２の
漏電電流が増加することが考えられ、これにより火災を
発生させる危険性が大となる。

【００１９】このようなことから、本発明は、漏電によ
る火災の危険性を防ぐことができるインバータの接地保
護装置を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１に対応する発明は、直流電源の直流電力を
インバータにより交流電力に変換して単相３線式交流電
源に直接接続する単相３線式インバータにおいて、前記
インバータと前記交流電源の間に設けられ、前記インバ
ータと前記交流電源を分離する分離手段と、前記インバ
ータの中性点と前記交流電源の中性点の間に流れる電流
に基づいて前記分離手段を分離させる手段と、を具備し
た単相３線式インバータの接地保護装置である。

【００２１】前記目的を達成するため、請求項２に対応
する発明は、直流電源の直流電力をインバータにより交
流電力に変換して単相３線式交流電源に直接接続する単
相３線式インバータにおいて、前記インバータと前記交
流電源の間に設けられ、前記インバータと前記交流電源
を分離する分離手段と、前記インバータおよび交流電源
が接続された第１線ならびに第３線にそれぞれ流れる電
流を検出する第１の電流検出手段と、この第１の電流検
出手段で検出された検出値が実質的に等しくなるように
制御する制御手段と、前記インバータの中性点と前記交
流電源の中性点の間の第２線に流れる電流を検出する第
２の電流検出手段と、この第２の電流検出手段により検
出された検出値が設定値を越えたとき、前記分離手段に
対して分離指令を与える手段と、を具備した単相３線式
インバータの接地保護装置である。

【００２２】前記目的を達成するため、請求項３に対応
する発明は、直流電源の直流電力をインバータにより交
流電力に変換して単相３線式交流電源に直接接続する単
相３線式インバータにおいて、前記インバータと前記交
流電源の間に設けられ、前記インバータと前記交流電源
を分離する分離手段と、前記インバータおよび交流電源
が接続された第１線ならびに第３線にそれぞれ流れる直
流電流分を検出する第１の電流検出手段と、この第１の
電流検出手段で検出された検出値が実質的に零になるよ
うに制御する制御手段と、前記インバータの中性点およ
び交流電源の中性点が接続された第２線に流れる直流電
流分を検出する第２の電流検出手段と、この第２の電流
検出手段で検出された検出値が設定値を越えたとき、前
記分離手段に対して分離指令を与える手段と、を具備し
た単相３線式インバータの接地保護装置である。

【００２３】前記目的を達成するため、請求項４に対応
する発明は、直流電源の直流電力をインバータにより交
流電力に変換して単相３線式交流電源に直接接続する単
相３線式インバータにおいて、前記インバータと前記交
流電源の間に設けられ、前記インバータと前記交流電源
を分離する分離手段と、前記インバータおよび交流電源
が接続された各線の直流電流分の総和を検出する電流検
出手段と、この電流検出手段により検出された検出値が
設定値を越えたとき、前記分離手段に対して分離指令を
与える手段と、を具備した単相３線式インバータの接地
保護装置である。

【００２４】前記目的を達成するため、請求項５に対応
する発明は、直流電源の直流電力をインバータにより交
流電力に変換して単相３線式交流電源に直接接続する単
相３線式インバータにおいて、前記インバータと前記交
流電源の間に設けられ、前記インバータと前記交流電源
を分離する分離手段と、前記直流電源の出力側に接続さ
れた各線の電流の総和を検出する電流検出手段と、この
電流検出手段に検出された検出値が設定値を越えたと
き、前記分離手段に対して分離指令を与える手段と、を
具備した単相３線式インバータの接地保護装置である。

【００２５】前記目的を達成するため、請求項６に対応
する発明は、直流電源の直流電力をインバータにより交
流電力に変換して単相３線式交流電源に接続する単相３
線式インバータにおいて、前記インバータと前記交流電
源の間に設けられ、前記インバータと前記交流電源を分
離する分離手段と、前記インバータおよび交流電源が接
続された第１線ならびに第３線にそれぞれ流れる直流電
流分を検出する第１の電流検出手段と、この第１の電流
検出手段で検出された検出値が実質的に零になるように
制御する制御手段と、前記インバータおよび交流電源の
第２線の直流電圧降下を検出する電圧降下検出手段と、
この電圧降下検出手段で検出された検出値が設定値を越
えたとき、前記分離手段に対して分離指令を与える手段
と、を具備した単相３線式インバータの接地保護装置で
ある。

【００２６】前記目的を達成するため、請求項７に対応
する発明は、直流電源の直流電力をインバータにより交
流電力に変換して単相３線式交流電源に直接接続する単
相３線式インバータにおいて、前記インバータと前記交
流電源の間に設けられ、前記インバータと前記交流電源
を分離する分離手段と、前記インバータおよび交流電源
が接続された第１線ならびに第３線にそれぞれ流れる直
流電流分を検出する第１の電流検出手段と、この第１の
電流検出手段で検出された検出値が、それぞれ独立の電
流基準との関係によりそれぞれ実質的に零となるように
制御する制御手段と、前記インバータの中性点と前記交
流電源の中性点の間の第２線に流れる直流電流分を検出
する第２の電流検出手段と、この第２の電流検出手段に
より検出された検出値が設定値を越えたとき、前記分離
手段に対して分離指令を与える手段と、を具備した単相
３線式インバータの接地保護装置である。

【００２７】前記目的を達成するため、請求項８に対応
する発明は、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の単
相３線式インバータの接地保護装置において、前記分離
手段よりも直流電源側の中点とアース間に、非直線抵抗
を接続した単相３線式インバータの接地保護装置であ
る。

【００２８】

【作用】請求項１に対応する発明によれば、インバータ
の中性点と前記交流電源の中性点の間に流れる電流に基
づいて分離手段を分離させることにより、感度のよい接
地保護装置として、漏電による火災などを未然に防ぐこ
とができる。

【００２９】請求項２に対応する発明によれば、単相３
線式インバータの出力の第１線および第３線の検出電流
が実質的に等しくなるように制御し、インバータの出力
の第２線に電流が流れたことを検出してインバータと交
流電源を分離することにより、感度のよい接地保護装置
として、漏電による火災などを未然に防ぐことができ
る。 請求項３に対応する発明によれば、単相３線式イ
ンバータの出力の第１線および第３線に流れる直流電流
分が実質的に零になるように制御し、単相３線式インバ
ータの出力の第２線に流れる直流電流分が設定値を越え
たとき、インバータと交流電源を系統から切り離すこと
により、感度のよい接地保護装置として、漏電による火
災などを未然に防ぐことができる。

【００３０】請求項４に対応する発明によれば、単相３
線式インバータの出力の各線の直流電流分の総和を検出
し、この検出値が設定値を越えたとき、インバータと交
流電源を分離することにより、感度のよい接地保護装置
として、漏電による火災などを未然に防ぐことができ
る。

【００３１】請求項５に対応する発明によれば、単相３
線式インバータの入力の各線の直流電流分の総和を検出
し、この検出値が設定値を越えたとき、インバータと交
流電源を分離することにより、感度のよい接地保護装置
として、漏電による火災などを未然に防ぐことができ
る。

【００３２】請求項６に対応する発明によれば、単相３
線式インバータの出力の第１線および第３線の直流電流
分が実質的に零となるように制御し、単相３線式インバ
ータの出力の第２線の直流電圧降下分を検出し、この検
出値が設定値を越えたとき、インバータと交流電源を切
り離すことにより、感度のよい接地保護装置として、漏
電による火災などを未然に防ぐことができる。

【００３３】請求項７に対応する発明によれば、単相３
線式インバータの出力の第１線および第３線に流れる直
流電流分が、それぞれ独立の電流基準との関係によりそ
れぞれ実質的に零となるように制御し、インバータの中
性点と交流電源の中性点の間に流れる直流電流分の検出
値が設定値を越えたとき、インバータと交流電源を切り
離すことにより、感度のよい接地保護装置として、漏電
による火災などを未然に防ぐことができる。

【００３４】請求項８に対応する発明によれば、請求項
１〜７に対応する発明の作用に加えて、地絡を検出後、
中性点電位が上昇し過ぎるのを抑制できる。

【００３５】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明するが、ここでは図１０の従来例と同一部分には
同一符号を付し、図１０と異なる点を主として説明す
る。

【００３６】［第１実施例］図１は本発明の第１実施例
（請求項１，請求項２に対応する発明の実施例）を示す
回路図であり、コンデンサ５からなる直流電源と、コン
デンサ６からなる直流電源を直列にしてその中点と系統
電源２０，２１の中性点（第２線）との間にヒューズ３
４を挿入する。このヒューズ３４の電流定格は、ヒュー
ズ１７，１８に比して小さいものを選ぶ。

【００３７】また、図１０に設けられている漏電しゃ断
器１９を設けずに、この部分に電磁接触器４７を設け
る。さらに、ヒューズ３４の溶断を検出する溶断検出接
点３４ａと、この接点３４ａに直列に故障検出回路３８
を介してトリップ回路３９を接続し、このトリップ回路
３９の出力が生じたとき電磁接触器４７を開くように構
成する。

【００３８】具体的には、ヒューズ３４が溶断すると、
溶断検出接点３４ａが閉じ、故障検出回路３８およびト
リップ回路３９が動作して電磁接触器４７が開く。

【００３９】そして、故障検出回路３８の出力、つまり
ヒューズ３４が溶断したときは、インバータブリッジの
駆動回路３２，３３に入力し、インバータブリッジの運
転を停止させるようにする。

【００４０】図１の実施例において、電磁接触器４７は
分離手段を構成し、ヒューズ３４は第２の電流検出手段
を構成し、溶断検出接点３４ａと故障検出回路３８とト
リップ回路３９は分離手段に対して分離指令を与える手
段を構成し、電流検出器１３，１４は第１の電流検出手
段を構成し、電圧検出器７，８と変圧器２２と電圧基準
発生器２３と低電圧選択回路２４と増幅器２５と乗算器
２６と増幅器２７，２８は制御手段を構成している。

【００４１】以上のように構成された第１実施例によれ
ば、以下のような作用効果が得られる。すなわち、電流
検出器１３により検出された電流Ｉ1 と、電流検出器１
４に検出された電流Ｉ3 は、乗算器２６から得られる電
流基準ｖ26が一致するように制御される。このため、Ｉ
1 とＩ3 が実質的に等しく（略等しく）なり、通常時に
ヒューズ３４に流れる電流は、直流分を含めて電流制御
誤差分である定格電流の０．１％以下程度である。従っ
て、ヒューズ１７、ヒューズ１８は定格電流を通電する
容量が必要であるが、ヒューズ３４は定格電流の数％以
下まで低減することができる。

【００４２】今、もしＡ点で漏電事故が発生すると、太
陽電池１の（＋）極→Ａ→系統電源の接地点Ｂ→ヒュー
ズ３４→太陽電池１の（−）極に電流が流れるので、定
格電流の数％の漏電電流でもヒューズ３４が溶断する。
すると、溶断検出接点３４ａが閉じ、これにより故障検
出回路３８が動作して駆動回路３２，３３をオフさせて
インバータを停止させると同時に、トリップ回路３９を
介して電磁接触器４７を開とする。このようなことか
ら、漏電電流がオフされので、漏電電流による火災を防
ぐことができる。

【００４３】図１の実施例において、溶断検出接点３４
ａの代わりに、ヒューズ３４の両端電圧を検出する手段
を用いても同様に実施できる。また、図１の実施例にお
いて、ヒューズ３４の代わりに、ヒューズと同様に所定
電流を越えたとき回路を開くリサーキットブレーカを用
いても同様に実施できる。

【００４４】以上述べた第１実施例によれば、単相３線
式インバータの出力の第１線および第３線の電流をほぼ
等しくなるように制御し、第２線（接地電位）に小容量
のヒューズ３４を設けて直流分電流がわずかに流れたこ
とを検出してインバータを系統から切り離すことによ
り、感度のよい接地保護装置として、漏電による火災な
どを未然に防ぐことができる。

【００４５】［第２実施例］図２は本発明の第２実施例
（請求項３に対応する発明の実施例）を示す回路図であ
り、コンデンサ５からなる直流電源とコンデンサ６から
なる直流電源を直列に接続し、その中点と系統電源２
０，２１の中性点（第２線）との間に、電流検出器３５
を接続する。この電流検出器３５により検出される電流
Ｉ2 を、フィルタ３６により直流分のみを検出し、これ
をレベル検出器３７により設定レベル以上になると故障
検出回路３８を介してインバータブリッジの運転を停止
させると同時にトリップ回路３９を介して電磁接触器４
７を開とすように構成する。

【００４６】図２のインバータは、電流検出器１３によ
り検出される電流Ｉ1 の直流分を零に制御する目的で、
電流Ｉ1 をフィルタ５１により直流分を検出し、増幅器
５３を介して減算器５５に入力し、ここで乗算器２６か
らの電流基準ｖ26をフィルタ５１の出力で補正し、これ
を新たな電流基準Ｉ1bとし、これと電流検出器１３によ
り検出される電流Ｉ1 を増幅器２７に差動的に入力す
る。また、電流検出器１４により検出される電流Ｉ3 の
直流分を零に制御する目的で、電流Ｉ3 をフィルタ５２
により直流分を検出し、増幅器５４を介して減算器５６
に入力し、ここで乗算器２６からの電流基準ｖ26からフ
ィルタ５２の出力で補正し、これを新たな電流基準Ｉ3b
とし、これと電流検出器１４により検出される電流Ｉ3
を増幅器２８に差動的に入力する。

【００４７】図２の電流検出器１３，１４，３５として
は、一般にホールＣＴ方式の直流分も検出できる電流検
出器を使用する。以上述べた点以外の構成は、図１と同
一である。

【００４８】次に、以上のように構成された第２実施例
の作用効果について説明する。検出電流Ｉ1 とＩ3 の直
流分が零となるように制御されるため、通常は検出電流
Ｉ2の直流分もほぼ零となる。今、もしＡ点で漏電事故
が発生すると、太陽電池１の（＋）極→Ａ→系統電源２
０，２１の接地点Ｂ→電流検出器３５→太陽電池１の
（−）極に直流電流が流れるので、Ｉ2 をフィルタ３６
を介して直流分のみを検出し、レベル検出器３７により
この値が設定値以上になったとき、故障検出回路３８を
介して系統電源２０，２１からインバータを切り離し、
太陽電池１，２側の漏電回路を開とする。

【００４９】図２において、電磁接触器４７は分離手段
を構成し、電流検出器３５とフィルタ３６は第２の電流
検出手段を構成し、レベル検出器３７と故障検出回路３
８とトリップ回路３９は分離手段に対して分離指令を与
える手段を構成し、電流検出器１３，１４とフィルタ５
１，５２と増幅器５３，５４は第１の電流検出手段を構
成し、電圧検出器７，８と変圧器２２と電圧基準発生器
２３と低電圧選択回路２４と増幅器２５と乗算器２６と
増幅器２７，２８と減算器５５，５６は制御手段を構成
している。

【００５０】以上述べた第２実施例によれば、単相３線
式インバータの出力の第１線および第３線の電流の直流
分をほぼ等しくなるように制御し、第２線（接地電位）
に電流検出器３５を設け、この検出電流をフィルタ３６
により直流分のみを取り出し、これをレベル検出器３７
の設定値を越えたことを検出してインバータを系統から
切り離すことにより、感度のよい接地保護装置として、
漏電による火災などを未然に防ぐことができる。

【００５１】［第３実施例］図３は本発明の第３実施例
（請求項４に対応する発明の実施例）の要部のみを示す
回路図であり、インバータの制御回路は省略してある
が、図１または図２のインバータの制御回路のいずれで
あってもよい。インバータの出力側と電磁接触器４７の
間に電流検出器４１を設けてインバータの出力の３本の
線の電流和を検出する。この電流検出器４１として、例
えばホールＣＴ方式の直流分も検出できる電流検出器を
使用し、この鉄心にインバータ出力の３本の線を同回数
で、同方向に貫通させ、該鉄心の磁束を検出してＩ2 と
し、フィルタ３６に入力し、ここで直流分のみを検出す
る。フィルタ３６により検出した直流分のみをレベル検
出器３７に入力し、ここで設定値を越えたとき生ずる出
力を故障検出回路３８およびトリップ回路３９を介して
電磁接触器４７を開とするように構成した点が、図１ま
たは図２の実施例とは異なる。

【００５２】このように構成された第３実施例は以下の
ような作用効果が得られる。すなわち、正常時はインバ
ータの出力の３本の線の電流和は零のため、Ｉ2 は零で
あるが、例えばＡ点が接地すると、第２線にのみ接地電
流が流れる。すると、この接地電流をＩ2 として電流検
出器４１が検出し、この検出電流Ｉ2 がフィルタ３７に
入力されて直流成分のみが検出され、この直流分のみ
が、レベル検出器３７の設定レベルを越えると、故障検
出回路３８が動作してインバータブリッジの運転を停止
すると同時に、トリップ回路３９を介して電磁接触器４
７を開く。

【００５３】なお、図３のインバータでは、特に電流検
出器１３，１４の電流Ｉ1 ，Ｉ3 の直流分をほぼ零に制
御する必要はない。

【００５４】図３において、電磁接触器４７は分離手段
を構成し、電流検出器４１とフィルタ３６は電流検出手
段を構成し、レベル検出器３７と故障検出回路３８とト
リップ回路３９は分離手段に対して分離指令を与える手
段を構成している。

【００５５】このように第３実施例によれば、単相３線
式インバータの出力の３本の線の電流和を検出する電流
検出器４１を設け、第２線に流れる電流のうちフィルタ
３６により検出される直流分がレベル検出器３７の設定
レベルを越えたことを検出したとき、インバータを系統
電源２０，２１から切り離すことにより、感度のよい接
地保護装置として、漏電による火災などを未然に防ぐこ
とができる。

【００５６】［第４実施例］図４は本発明の第４実施例
（請求項５に対応する発明の実施例）の要部のみを示す
回路図であり、インバータの制御回路は省略してある
が、図１または図２のインバータの制御回路のいずれで
あってもよい。

【００５７】太陽電池１，２の出力側とインバータの入
力側の間に、インバータの入力の３本の線の電流和を検
出する電流検出器４０を設ける。この電流検出器４０と
して、例えばホールＣＴ方式の直流分も検出できるもの
を使用し、この鉄心にインバータの入力の線を同回数
で、同方向に貫通させ、該鉄心の磁束を検出してＩ2 と
し、これをレベル検出器３７に入力し、ここで設定値を
越えたとき生ずる出力を故障検出回路３８およびトリッ
プ回路３９を介して電磁接触器４７を開とするように構
成した点が、図１または図２の実施例とは異なる。

【００５８】なお、図４のインバータでは、特に電流検
出器１３，１４の電流Ｉ1 ，Ｉ3 の直流分をほぼ零に制
御する必要はない。

【００５９】図４において、電磁接触器４７は分離手段
を構成し、電流検出器４０は電流検出手段を構成し、レ
ベル検出器３７と故障検出回路３８とトリップ回路３９
は分離手段に対して分離指令を与える手段を構成してい
る。

【００６０】このように第４実施例によれば、単相３線
式インバータの入力の３本の線の電流和を検出する電流
検出器４０を設け、この電流がレベル検出器３７の設定
レベルを越えたことを検出したとき、インバータを系統
電源２０，２１から切り離すことにより、感度のよい接
地保護装置として、漏電による火災などを未然に防ぐこ
とができる。

【００６１】［第５実施例］図５は本発明の第５の実施
例（請求項６に対応する発明の実施例）を示す回路図で
あり、図２の実施例の電流検出器３５を設けない代り
に、この第２線に抵抗４２を設け、この抵抗４２の両端
の電圧を検出し、これをＩ2 としてフィルタ３６に入力
させるようにした点のみが、図２の実施例とは異なる。

【００６２】このような構成のものにおいて、第２線に
流れる電流は、抵抗４２の電圧降下Ｉ2 として現れる。
この場合、インバータの第１線と第３線の出力電流の直
流分が零となるように制御されるため、通常はＩ2 の直
流分もほぼ零となる。

【００６３】今、もしＡ点で漏電事故が発生すると、第
２線のみ接地電流が流れる。この場合、抵抗４２の電圧
降下Ｉ2 は、フィルタ３６により直流分のみを検出し、
この直流分がレベル設定器３７の設定レベル以上になる
と、故障検出回路３８が動作してインバータブリッジの
運転が停止されると同時に、トリップ回路３９を介して
電磁接触器４７を開く。

【００６４】図５において、電磁接触器４７は分離手段
を構成し、抵抗４２とフィルタ３６は電圧降下検出手段
を構成し、レベル検出器３７と故障検出回路３８とトリ
ップ回路３９は分離手段に対して分離指令を与える手段
を構成し、電流検出器１３，１４とフィルタ５１，５２
と増幅器５３，５４は第１の電流検出手段を構成し、電
圧検出器７，８と変圧器２２と電圧基準発生器２３と低
電圧選択回路２４と増幅器２５と乗算器２６と増幅器２
７，２８と減算器５５，５６は制御手段を構成してい
る。

【００６５】以上述べた第５実施例によれば、単相３線
式インバータの出力の第１線および第３線の電流の直流
分を零となるように制御し、第２線に挿入した抵抗４２
に発生する電圧降下の直流分をフィルタ３６により検出
し、この検出した直流電流がレベル検出器３７の設定レ
ベルを越えたことを検出したとき、インバータを系統電
源２０，２１から切り離すことにより、感度のよい接地
保護装置として、漏電による火災などを未然に防ぐこと
ができる。

【００６６】［第６実施例］図６は本発明の第６実施例
（請求項８に対応する発明の実施例）の要部のみを示す
回路図であり、インバータの制御回路は省略してある
が、図１または図２のインバータの制御回路のいずれで
あってもよい。

【００６７】インバータの中性点と接地部の間に、非直
線抵抗４６例えば数十ボルトの双方向ゼナーダイオード
を設けた点のみが異なる。

【００６８】このように構成することにより、地絡を検
出後、電磁接触器４７が開となり、中性点電位が上昇し
過ぎると、非線形抵抗４６に電流が流れ、中性点電位の
上昇が抑制される。

【００６９】以上述べた第６実施例によれば、絶縁上や
安全の面の不都合を回避できる。［第７実施例］図７は
本発明の第７実施例を示す回路図であり、図３の実施例
と異なる点は以下の点である。すなわち、図３の実施例
では、直流電流検出器４１によりインバータの出力の３
本の線の電流の総和を一括して検出しているのに対し、
図７では直流電流検出器４１を設けず、電流検出器３５
を第２線に設け、電流検出器１３を第１線に、また電流
検出器１４を第３線にそれぞれ設け、電流検出器１３，
１４，３５により検出された電流Ｉ1 ，Ｉ2'，Ｉ3 を加
算器５７に入力して各電流の総和をＩ2 とし、これをフ
ィルタ３６に入力し、これにより直流分の電流を検出す
る点のみが異なる。

【００７０】図７において、電磁接触器４７は分離手段
を構成し、電流検出器３５とフィルタ３６は第２の電流
検出手段を構成し、加算器５７とフィルタ３６とレベル
検出器３７と故障検出回路３８とトリップ回路３９は分
離手段に対して分離指令を与える手段を構成し、電流検
出器１３，１４とフィルタ５１，５２と増幅器５３，５
４は第１の電流検出手段を構成し、電圧検出器７，８と
変圧器２２と電圧基準発生器２３と低電圧選択回路２４
と増幅器２５と乗算器２６と増幅器２７，２８と減算器
５５，５６は制御手段を構成している。

【００７１】このように構成することにより、図３の実
施例と同様な作用効果が得られるばかりでなく、次のよ
うな作用効果も得られる。すなわち、図３の実施例の場
合、一般に直流電流検出器４１としてホールＣＴを用い
るが、検出感度をあげるためには、検出する３本の線を
一括して鉄心に貫通させる回数を増加させればよい。し
かし、鉄心サイズは限られているので、検出感度は鉄心
サイズに制限されることになる。これに対して、図７の
実施例では各線の電流を個別に検出するため、各電流検
出器１３，３５，１４には、一本の線を数回貫通させる
ことができ、この分、図７の実施例の方が検出感度をあ
げることができる。

【００７２】［第８実施例］図８は本発明の第８実施例
の要部のみを示す回路図であり、これ以外のインバータ
の制御回路は、図１〜図６に示す実施例と同様に構成さ
れる。図１〜図６に示す実施例は、いずれも２組の太陽
電池１，２を直列接続した場合で、インバータの直流入
力の線が３本あったが、図８の実施例では、１組の太陽
電池２の直流出力側とＩＧＢＴ９ａ，９ｂ，１０ａ，１
０ｂからなるインバータの入力側の間に、リアクトル４
３、ダイオード４４、ＩＧＢＴ４５からなるチョッパ回
路を接続し、このチョッパ回路により等価的に２組の直
流電源を作るように構成したものである。そして、太陽
電池２の出力側とチョッパ回路の入力側の間に、図４の
実施例と同様に、ホールＣＴのごとき直流電流検出器４
０を設け、ここで太陽電池２の出力の２線の地絡電流Ｉ
2 を検出するように構成したものである。

【００７３】このような構成のものにおいて、ＩＧＢＴ
４５をオンすると、太陽電池２の（＋）極からリアクト
ル４３、ＩＧＢＴ４５、ダイオード４を通り、太陽電池
２の（−）極に至る回路が形成され、リアクトル４３に
は電流のエネルギーが蓄積される。この状態でＩＧＢＴ
４５をオフにすると、リアクトル４３の電流は、ダイオ
ード４４、コンデンサ５、リアクトル４３を通る回路を
流れ、コンデンサ５を充電する。一方、コンデンサ６
は、太陽電池２から直接充電され、合計２組の直流電源
が作られることになる。これ以外の作用効果は、図４の
実施例と同一である。

【００７４】［第９実施例］図９は本発明の第９の実施
例（請求項７に対応する発明の実施例）を示す回路図で
あり、図２〜図６の実施例を以下のように変形した例で
ある。例えば、図２の実施例のインバータの出力の第１
線および第３線の検出電流Ｉ1 ，Ｉ3 を制御するのに当
たり、共通の電流基準ｖ26が乗算器２６から与えられて
いた点を、図９の実施例ではＩ1 ，Ｉ3 の電流基準ｖ2
6，ｖ60を乗算器２６，６０により別々に作成するよう
にしたものである。

【００７５】図９において、電磁接触器４７は分離手段
を構成し、電流検出器３５とフィルタ３６は第２の電流
検出手段を構成し、レベル検出器３７と故障検出回路３
８とトリップ回路３９は分離手段に対して分離指令を与
える手段を構成し、電流検出器１３，１４とフィルタ５
１，５２と増幅器５３，５４は第１の電流検出手段を構
成し、電圧検出器７，８と変圧器２２と電圧基準発生器
２３と低電圧選択回路２４と増幅器２５，５９と乗算器
２６，６０と増幅器２７，２８と減算器５５，５６は制
御手段を構成している。

【００７６】このように構成することにより、Ｉ1 ，Ｉ
3 が異なる場合には、第２線にはＩ1 とＩ3 の差の電流
が現れる。Ｉ1 とＩ3 の直流分が零に制御される図２の
実施例や図５の実施例の場合には、直流側の地絡事故が
無い場合には、第２線にはＩ1 とＩ3 の差の交流分のみ
が現れる。そして、直流側の地絡事故が起こった場合
は、第２線に直流分が流れるので、これを検出すること
ができるので、図３または図４の実施例と同様な保護動
作が行なわれる。

【００７７】これに対して図３または図４の実施例は、
いずれも第１線〜第３線の電流の総和を検出する方式で
あり、例えばＩ1 とＩ3 に直流分が重畳した場合でも、
直流側の地絡事故が無い場合は電流の総和が零になり、
直流側の地絡事故が起こった場合は、電流の総和に直流
分が現れるので、これを検出することにより、保護動作
が行なわれる。

【００７８】

【発明の効果】本発明によれば、漏電による火災の危険
性を防ぐことができるインバータの接地保護装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の単相３線式インバータの接地保護装置
の第１実施例を示す回路図。

【図２】本発明の単相３線式インバータの接地保護装置
の第２実施例を示す回路図。

【図３】本発明の単相３線式インバータの接地保護装置
の第３実施例を示す回路図。

【図４】本発明の単相３線式インバータの接地保護装置
の第４実施例を示す回路図。

【図５】本発明の単相３線式インバータの接地保護装置
の第５実施例を示す回路図。

【図６】本発明の単相３線式インバータの接地保護装置
の第６実施例を示す回路図。

【図７】本発明の単相３線式インバータの接地保護装置
の第７実施例を示す回路図。

【図８】本発明の単相３線式インバータの接地保護装置
の第８実施例を示す回路図。

【図９】本発明の単相３線式インバータの接地保護装置
の第９実施例を示す回路図。

【図１０】従来の単相３線式配電系統と連系する太陽光
発電インバータの一例を示す回路図。

【図１１】図１０の漏電しゃ断器の構成を説明するため
の図。

【符号の説明】

１，２…太陽電池、３，４…ダイオード、５，６…電解
コンデンサ、７，８…電圧検出器、９ａ，９ｂ，１０
ａ，１０ｂ…ＩＧＢＴ、１１，１２…リアクトル、１
３，１４…電流検出器、１５，１６…コンデンサ、１
７，１８…ヒューズ、１９…漏電しゃ断器、２０，２１
…系統電源、２７，２８…増幅器、２９，３１…ＰＷＭ
信号回路、３０…三角波発生器、３２，３３…駆動回
路、３４…ヒューズ、３５…電流検出器、３６…フィル
タ、３７…レベル検出器、３８…故障検出回路、３９…
トリップ回路、４０，４１…電流検出器、４２…抵抗、
４６…非直線抵抗。

フロントページの続き (72)発明者 木本 兼一 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 伊丹 卓夫 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源の直流電力をインバータにより
   交流電力に変換して単相３線式交流電源に直接接続する
   単相３線式インバータにおいて、 前記インバータと前記交流電源の間に設けられ、前記イ
   ンバータと前記交流電源を分離する分離手段と、 前記インバータの中性点と前記交流電源の中性点の間に
   流れる電流に基づいて前記分離手段を分離させる手段
   と、 を具備した単相３線式インバータの接地保護装置。
2. 【請求項２】 直流電源の直流電力をインバータにより
   交流電力に変換して単相３線式交流電源に直接接続する
   単相３線式インバータにおいて、 前記インバータと前記交流電源の間に設けられ、前記イ
   ンバータと前記交流電源を分離する分離手段と、 前記インバータおよび交流電源が接続された第１線なら
   びに第３線にそれぞれ流れる電流を検出する第１の電流
   検出手段と、 この第１の電流検出手段で検出された検出値が実質的に
   等しくなるように制御する制御手段と、 前記インバータの中性点と前記交流電源の中性点の間の
   第２線に流れる電流を検出する第２の電流検出手段と、 この第２の電流検出手段により検出された検出値が設定
   値を越えたとき、前記分離手段に対して分離指令を与え
   る手段と、 を具備した単相３線式インバータの接地保護装置。
3. 【請求項３】 直流電源の直流電力をインバータにより
   交流電力に変換して単相３線式交流電源に直接接続する
   単相３線式インバータにおいて、 前記インバータと前記交流電源の間に設けられ、前記イ
   ンバータと前記交流電源を分離する分離手段と、 前記インバータおよび交流電源が接続された第１線なら
   びに第３線にそれぞれ流れる直流電流分を検出する第１
   の電流検出手段と、 この第１の電流検出手段で検出された検出値が実質的に
   零になるように制御する制御手段と、 前記インバータの中性点および交流電源の中性点が接続
   された第２線に流れる直流電流分を検出する第２の電流
   検出手段と、 この第２の電流検出手段で検出された検出値が設定値を
   越えたとき、前記分離手段に対して分離指令を与える手
   段と、 を具備した単相３線式インバータの接地保護装置。
4. 【請求項４】 直流電源の直流電力をインバータにより
   交流電力に変換して単相３線式交流電源に直接接続する
   単相３線式インバータにおいて、 前記インバータと前記交流電源の間に設けられ、前記イ
   ンバータと前記交流電源を分離する分離手段と、 前記インバータおよび交流電源が接続された各線の直流
   電流分の総和を検出する電流検出手段と、 この電流検出手段により検出された検出値が設定値を越
   えたとき、前記分離手段に対して分離指令を与える手段
   と、 を具備した単相３線式インバータの接地保護装置。
5. 【請求項５】 直流電源の直流電力をインバータにより
   交流電力に変換して単相３線式交流電源に直接接続する
   単相３線式インバータにおいて、 前記インバータと前記交流電源の間に設けられ、前記イ
   ンバータと前記交流電源を分離する分離手段と、 前記直流電源の出力側に接続された各線の電流の総和を
   検出する電流検出手段と、 この電流検出手段に検出された検出値が設定値を越えた
   とき、前記分離手段に対して分離指令を与える手段と、 を具備した単相３線式インバータの接地保護装置。
6. 【請求項６】 直流電源の直流電力をインバータにより
   交流電力に変換して単相３線式交流電源に接続する単相
   ３線式インバータにおいて、 前記インバータと前記交流電源の間に設けられ、前記イ
   ンバータと前記交流電源を分離する分離手段と、 前記インバータおよび交流電源が接続された第１線なら
   びに第３線にそれぞれ流れる直流電流分を検出する第１
   の電流検出手段と、 この第１の電流検出手段で検出された検出値が実質的に
   零になるように制御する制御手段と、 前記インバータおよび交流電源の第２線の直流電圧降下
   を検出する電圧降下検出手段と、 この電圧降下検出手段で検出された検出値が設定値を越
   えたとき、前記分離手段に対して分離指令を与える手段
   と、 を具備した単相３線式インバータの接地保護装置。
7. 【請求項７】 直流電源の直流電力をインバータにより
   交流電力に変換して単相３線式交流電源に直接接続する
   単相３線式インバータにおいて、 前記インバータと前記交流電源の間に設けられ、前記イ
   ンバータと前記交流電源を分離する分離手段と、 前記インバータおよび交流電源が接続された第１線なら
   びに第３線にそれぞれ流れる直流電流分を検出する第１
   の電流検出手段と、 この第１の電流検出手段で検出された検出値が、それぞ
   れ独立の電流基準との関係によりそれぞれ実質的に零と
   なるように制御する制御手段と、 前記インバータの中性点と前記交流電源の中性点の間の
   第２線に流れる直流電流分を検出する第２の電流検出手
   段と、 この第２の電流検出手段により検出された検出値が設定
   値を越えたとき、前記分離手段に対して分離指令を与え
   る手段と、 を具備した単相３線式インバータの接地保護装置。
8. 【請求項８】 請求項１〜請求項７のいずれかに記載の
   単相３線式インバータの接地保護装置において、前記分
   離手段よりも直流電源側の中点とアース間に、非直線抵
   抗を接続した単相３線式インバータの接地保護装置。