JPH08340634A - 太陽エネルギーによる商用電源供給ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で迅速かつ高精度に、停電すなわ
ち商用電源供給システムの単独運転の有無を検出す。 【構成】 ソーラーパネル１０で吸収した太陽エネルギ
ーによる、発電電力を変圧トランス１８へ供給すると、
変圧トランス１８の一次側にも電圧が発生し、一次側で
の作業に支障を来すことがある。そこで、変圧トランス
１８の二次側に停電時に三次高調波が発生することを利
用して停電時には解列コンダクター１６を開成する。こ
れにより、ソーラーパネル１０で吸収した太陽エネルギ
ーによる発電電力は変圧トランス１８へは供給されず、
この結果、変圧トランス１８の一次側にも電圧を発生さ
せることがなく、電線の取替や修理の作業に支障を来す
ことがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、太陽光をエネルギー源
として発電された電力を商用電源へ供給するための太陽
エネルギーによる商用電源供給ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】現在、
太陽光をエネルギー源として発電された電力を商用電源
で、供給する商用電源供給システムが開発されている。

【０００３】太陽光を吸収するソーラーパネルは、この
太陽光のエネルギーを電気エネルギーに変換する役目を
有しており、一般に複数枚のモジュールが枠にセットさ
れ屋根等、太陽光が直接入射しやすい場所に設置されて
いる。例えば、太陽光を利用したエアコンでは、このソ
ーラーパネルによって発電される電力容量は、５００Ｗ
前後とされている。

【０００４】このように発電された電力を一旦、商用電
源に戻すことにより電力料金を相殺し電力消費によるコ
ストダウンを図っている。

【０００５】しかしながら、商用電源はしばしば停電す
ることがある。この停電は意図的によるもの、あるいは
不測の事態によるもの等でさまざまであるが、停電中は
電線の取替や補修など作業者が直接に電線に触れること
が多い。

【０００６】この時、ソーラーパネルで吸収したエネル
ギーで発生する電力を商用電源側の柱上トランス（変圧
器）へ戻すことを継続していると、この柱上トランスの
一次側で電圧が発生し、電線の交換や補修等の作業に支
障をきたすことがある。

【０００７】本発明は上記事実を考慮し、簡単な構成で
迅速かつ高精度に、停電すなわち商用電源供給システム
の単独運転の有無を検出することができる太陽エネルギ
ーによる商用電源供給ユニットを得ることが目的であ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、太陽光をエネルギー源として発電された電力を商用
電源へ供給するための太陽エネルギーによる商用電源供
給ユニットであって、太陽光を集めるソーラパネルと、
ソーラパネルによって集光した光に基づいて直流電流の
電力を発電する発電部と、前記発電部で発電された直流
電流の電力を交流電流に変換するインバータ部と、前記
交流電力の電圧を調整するトランス部と、トランス部の
二次側と商用電源側変圧器の二次側との間を電気的に接
続する電源線と、前記電源線に介在され、所定の信号で
前記トランス部と商用電源側変圧器との間を電気的に開
閉可能な開閉器と、前記商用電源の周波数及び電圧を含
む系列を判別する系列判別手段と、前記商用電源側変圧
器の二次側に接続され、三次高調波を検出する三次高調
波検出手段と、前記系列判別手段で判別された系列に基
づいて、前記インバータ部及びトランス部を制御する第
１の制御手段と、前記三次高調波検出手段で三次高調波
を検出した場合に、前記開閉器を制御して前記トランス
部と商用電源側変圧器との間を電気的に開成する第２の
制御手段と、を有している。

【０００９】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、商用電源側、
すなわち商用電源側変圧器の一時側で停電があると、太
陽エネルギーによる発電供給を停止する必要がある。そ
こで、商用電源側変圧器の一時側で停電があったときに
発生するこの商用電源側変圧器の二次側での三次高調波
を三次高調波検出手段で検出し、第２の制御手段で開閉
器を開成させるように制御する。これにより、電源線が
遮断され、太陽エネルギーによる発電供給がストップす
る。

【００１０】これにより、商用電源側で例えば、電線の
交換や修理等の作業をしていても、この作業に支障をき
たすことが防止される。

【００１１】

【実施例】図１には、太陽光エネルギー源として発電さ
れた電力を商用電源に供給する商用電源供給システムが
示されている。

【００１２】太陽光を吸収するソーラーパネル１０は、
複数枚のモジュールを枠にセットし屋根等に設置されて
いる。ソーラーパネル１０で吸収したエネルギーは、イ
ンバーター回路１２に供給されるようになっている。す
なわち、ソーラーパネル１０で発電される電力は直流で
ありこのインバーター回路１２によって交流に変換され
る。

【００１３】変換された交流の電力はトランス１４に供
給され、商用電源（例えば５０Ｈｚの正弦波）と同様の
電源周波数に調節されるようになっている。このトラン
ス１４の出力側は解列コンダクター１６を介して、電信
柱等に設置される変圧トランス１８に接続されている。
この変圧トランス１８の一次側には、電力会社の変電所
から所定の電圧（数百ボルト）と電源が供給されてい
る。

【００１４】変圧トランス１８では、この一次側の電圧
を一般家庭用の電圧（例えば１００Ｖ）に降圧している
（二次側電圧）。

【００１５】従って、通常は図１の矢印Ａ方向に示され
るように、変圧トランス１８の二次側から一般家庭へ電
源が供給されるようになっている。

【００１６】一方、ソーラーパネル１０で発電された電
力は、図１の矢印Ｂ方向に示される如く変圧トランス１
８の二次側へ供給され、この変圧トランス１８と電力容
量を増加するようになっている。

【００１７】前記インバーター回路１２を制御するため
のマイクロコンピューター２０には、ソーラーパネル１
０からの信号線が接続されており、太陽光の吸収に応じ
たインバーター回路１２での周波数変換値等を制御して
いる。

【００１８】また、このマイクロコンピューター２０
は、系列検出回路２２の出力信号が供給されるようにな
っている。この系列検出回路２２は変圧トランス１８に
おける供給電源の周波数を検出することができるように
なっており、マイクロコンピューター２０ではこの地域
の電源周波数、例えば東京近県であれば５０Ｈｚ等を認
識することができ、この周波数に応じて前記インバータ
ー回路１２を制御している。

【００１９】また、このマイクロコンピューター２０で
は、前記トランス１４と変圧トランス１８との間に設け
られた解列コンダクター１６の開閉の制御も行ってい
る。この解列コンダクター１６は、ソーラーパネル１０
で発電された電力を変圧トランス１８へ供給するか、供
給を中断するかのスイッチング機能を持っており、マイ
クロコンピューター２０ではこのオン・オフを制御する
ようになっている。この解列コンダクター１６のオン・
オフ制御は変電所から変圧トランス１８へ供給される電
力の有無によって決定されるようになっている。

【００２０】すなわち、停電等の時にソーラーパネル１
０の電力を変圧トランス１８へ供給すると、変圧トラン
ス１８の一次側にも又は、他の二次側にも電圧が発生し
停電中の作業に支障を来す。このため、停電中はソーラ
ーパネルの電力を変圧トランス１８へ供給しないように
解列コンダクター１６によって、供給線を遮断するよう
になっている。

【００２１】変圧トランス１８の一次側の電力供給の有
無は、変圧トランス１８の二次側に発生する三次高調波
を検出することによって判断している。すなわち、変圧
トランス１８と解列コンダクター１６との間の電線に
は、分岐線２８の一端が接続されており、この分岐線２
８の他端には三次高調波検出回路２４が接続されてい
る。

【００２２】三次高調波検出回路２４は、図２に示され
る如く、複数のハイパスフィルタ（Highpass filter)
と、ローパスフィルタ（Lowpass filter）との組み合わ
せで構成されたフィルター回路３０が直列に接続された
バンドパスフィルタ（Bandpassfilter)回路となってい
る。この三次高調波検出回路２４では、前記フィルター
回路３０によって１６０〜１８０Ｈｚのみの周波数を通
過させるようになっており、この結果三次高調波検出回
路２４の出力端には変圧トランス１８の二次側に三次高
調波が発生している時のみ所定の信号が出力されるよう
になっている。

【００２３】三次高調波検出回路２４の下流側には、イ
ンターフェース回路２６が接続されている。インターフ
ェース回路２６は、入力される変圧トランス１８の二次
側の周波数に基づく信号が、三次高調波であるかないか
を検出する検出部３２と、この検出部３２からの信号に
応じてオン・オフするフォトカプラー３４とで構成され
ており、具体的にはフォトカプラー３４のフォトダイオ
ード３４Ａが通電されると、マイクロコンピューター２
０にハイレベルの信号が出力され、フォトカプラー３４
の通電が遮断されるとマイクロコンピューター２０にロ
ーレベルの信号が出力される構成となっている。このフ
ォトダイオード３４Ａの通電を制御するのが、検出部の
役目でありフォトダイオード３４Ａのカソード側をアー
スさせるか否かによって、通電の制御を行っている。

【００２４】すなわちマイクロコンピューター２０に
は、変電所から供給される電力が通常通り変圧トランス
１８に供給されている時は、ローレベルの信号がインタ
ーフェース回路２６から入力され、停電時にこのインタ
ーフェース回路２６からハイレベルの信号が入力され、
このハイレベルの信号の入力によって、解列コンダクタ
ー１６のスイッチング部を開成するようになっている。

【００２５】以下に本実施例の作用を説明する。マイク
ロコンピューター２０ではまず系列検出回路２２からの
出力信号によって変電所から供給され、変圧トランス１
８によって放出される電源の周波数を判別する。日本国
内の場合では東日本の殆どが５０Ｈｚ、１００Ｖで、西
日本の殆どが６０Ｈｚ、１１０Ｖである。従って、日本
国内ではこの２種類の何れかを判別することになる。次
にマイクロコンピューター２０ではインターフェース回
路２６からの出力信号に応じて現在停電か否かを判断す
る。

【００２６】すなわち、停電すると変圧トランス１８の
二次側には三次高調波が発生する。この三次高調波のみ
を三次高調波検出回路２４によって検出し、インターフ
ェース回路２６に停電中はハイレベル信号、それ以外は
ローレベル信号をマイクロコンピューター２０へ出力す
る。従って、マイクロコンピューター２０ではインター
フェース回路２６からのハイレベルまたはローレベルの
信号によって、停電か否かを判断することができる。

【００２７】平常時、すなわち、変圧トランス１８に電
力が供給されている場合は解列コンダクター１６は閉成
状態であり、一方、停電となるとこの解列コンダクター
１６は開成される。

【００２８】ソーラーパネル１０で吸収した太陽光は、
電気エネルギーに変換され、インバーター回路１２に供
給される。この時の電力は直流であり、インバーター回
路１２ではこの直流電源を交流電源に変換する。この時
マイクロコンピューター２０からはその地域の電源電
圧、及び周波数が入るインバーター回路１２へ送られ、
その地域にあった電源（電圧・周波数）に変換される。

【００２９】なお、マイクロコンピューター２０にはソ
ーラーパネル１０からの信号線が接続されており、ソー
ラーパネル１０による発電量を認識することができる。

【００３０】インバーター回路１２で変換された波形
は、トランス１４によって正弦波に変換され解列コンダ
クター１６が閉成状態の場合には、図１の矢印Ｂの如く
変圧トランス１８の二次側に供給することができる。こ
こで、変圧トランス１８の一次側で停電が生じた場合、
この停電中に電線の取替や修理等の作業をする場合があ
る。

【００３１】このような時にソーラーパネル１０で吸収
した太陽エネルギーによる、発電電力を変圧トランス１
８へ供給すると、変圧トランス１８の一次側にも電圧が
発生し上記作業に支障を来すことがある。

【００３２】そこで、変圧トランス１８の二次側に停電
時に三次高調波が発生することを利用して停電時には解
列コンダクター１６を開成する。これにより、ソーラー
パネル１０で吸収した太陽エネルギーによる発電電力は
変圧トランス１８へは供給されず、この結果、変圧トラ
ンス１８の一次側にも電圧を発生させることがなく、電
線の取替や修理の作業に支障を来すことがない。

【００３３】このように、変圧トランス１８の二次側に
発生する三次高調波を利用して、停電か否かすなわち商
用電源供給システムが単独運転か否かを検出しているた
め、コンパクトで高速かつ高精度な検出を実現すること
ができる。

【００３４】また、インターフェース回路２６ではフォ
トカプラー３４を用いているため、マイクロコンピュー
ター２０に直接三次高調波が入力されることはなく、マ
イクロコンピューター２０の誤動作等を発生させること
がない。さらに、解列コンダクター１６をマイクロコン
ピューター２０で制御することができるため、この解列
コンダクター１６の動作しきい値等を簡単に変更するこ
とができ、系列の異なる地域での使用変更を簡単に実現
することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明した如く本発明に係る太陽エネ
ルギーによる商用電源供給ユニットは、簡単な構成で迅
速かつ高精度に、停電すなわち商用電源供給システムの
単独運転の有無を検出することができるという優れた効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る商用電源供給システムの概略図
である。

【図２】三次高調波検出手段の一例を示すフィルタ回路
図である。

【図３】インターフェイス回路の一例を示す回路図であ
る。

【符号の説明】

１０ ソーラパネル １２ インバータ回路 １４ トランス ２０ マイクロコンピュータ（第１の制御手段、第２
の制御手段） ２６ インターフェイス回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽光をエネルギー源として発電された
   電力を商用電源へ供給するための太陽エネルギーによる
   商用電源供給ユニットであって、 太陽光を集めるソーラパネルと、 ソーラパネルによって集光した光に基づいて直流電流の
   電力を発電する発電部と、 前記発電部で発電された直流電流の電力を交流電流に変
   換するインバータ部と、 前記交流電力の電圧を調整するトランス部と、 トランス部の二次側と商用電源側変圧器の二次側との間
   を電気的に接続する電源線と、 前記電源線に介在され、所定の信号で前記トランス部と
   商用電源側変圧器との間を電気的に開閉可能な開閉器
   と、 前記商用電源の周波数及び電圧を含む系列を判別する系
   列判別手段と、 前記商用電源側変圧器の二次側に接続され、三次高調波
   を検出する三次高調波検出手段と、 前記系列判別手段で判別された系列に基づいて、前記イ
   ンバータ部及びトランス部を制御する第１の制御手段
   と、 前記三次高調波検出手段で三次高調波を検出した場合
   に、前記開閉器を制御して前記トランス部と商用電源側
   変圧器との間を電気的に開成する第２の制御手段と、を
   有する太陽エネルギーによる商用電源供給ユニット。