JP7042694B2 - Control method for power conditioner and reverse connection - Google Patents
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Description
本発明は、パワーコンディショナおよび逆接続時の制御方法に関する。 The present invention relates to a power conditioner and a control method at the time of reverse connection.
蓄電システムにおいて、パワーコンディショナと蓄電池ユニットが別体のモデルでは、施工現場の設置環境に合わせて、電力線の長さが異なる。
そのため、パワーコンディショナと蓄電池ユニットの電力線の末端処理が発生し、施工現場にて、蓄電池ユニットの極性を逆にした状態でパワーコンディショナに接続される可能性がある。
In the model of the power storage system in which the power conditioner and the storage battery unit are separate, the length of the power line differs according to the installation environment at the construction site.
Therefore, the end treatment of the power line of the power conditioner and the storage battery unit occurs, and there is a possibility that the power conditioner is connected to the power conditioner in a state where the polarity of the storage battery unit is reversed at the construction site.
このような状況に対応して、蓄電池ユニットをパワーコンディショナに対して、逆接続できないように、電力線の末端を逆接続時には嵌合不可能な形状のコネクタにすることも可能である。
ところが、出荷時には、施工現場の状況が十分に分からないため、必要な電力線の長さが決定できないという事情が存在する。
そこで、何種類もの長さの異なる専用ケーブルを準備することも考えられるが、コストや在庫管理の面からもメリットがない。
In response to such a situation, it is possible to make the end of the power line a connector having a shape that cannot be fitted when the power line is reversely connected so that the storage battery unit cannot be reversely connected to the power conditioner.
However, at the time of shipment, there is a situation in which the required power line length cannot be determined because the situation at the construction site is not fully understood.
Therefore, it is conceivable to prepare various types of dedicated cables with different lengths, but there is no merit in terms of cost and inventory control.
また、逆接続しても故障に至らない対策として、逆接続保護用のＦＥＴを設ける技術（例えば、特許文献１参照）が開示されている。 Further, as a measure that does not lead to a failure even if the reverse connection is made, a technique for providing an FET for reverse connection protection (see, for example, Patent Document 1) is disclosed.
しかしながら、蓄電池ユニットの電圧極性が正常であることを前提にパワーコンディショナが起動するシステムでは、パワーコンディショナが起動すると、パワーコンディショナと蓄電池ユニット間に挿入されたリレーがオンして、蓄電池ユニットの出力電圧（放電電圧）がパワーコンディショナ内のコンバータに印加され、コンバータが動作を始める。
そのため、蓄電池ユニットの電圧極性が逆接続の状態でパワーコンディショナと接続されてしまうと、コンバータが故障してしまうおそれがあった。
However, in a system in which the power conditioner is activated on the assumption that the voltage polarity of the storage battery unit is normal, when the power conditioner is activated, the relay inserted between the power conditioner and the storage battery unit is turned on and the storage battery unit is activated. The output voltage (discharge voltage) of is applied to the converter in the power conditioner, and the converter starts operating.
Therefore, if the voltage polarity of the storage battery unit is connected to the power conditioner in the reverse connection state, the converter may fail.
また、蓄電池ユニットの出力端子とパワーコンディショナとの間には、内部にリレーを有するジャンクションボックスが備えられることがある。
しかしながら、当該リレーはパワーコンディショナからのオン信号（閉信号）を受信しないと閉状態とならない。
そのため、電力線の接続前に、蓄電池ユニットの出力端（ジャンクションボックスの出力端）の電圧を測定しようとしても、蓄電池ユニットの出力極性を判別できないという問題もあった。
Further, a junction box having a relay inside may be provided between the output terminal of the storage battery unit and the power conditioner.
However, the relay is not closed unless it receives an on signal (closed signal) from the power conditioner.
Therefore, even if an attempt is made to measure the voltage at the output end (junction box output end) of the storage battery unit before connecting the power line, there is also a problem that the output polarity of the storage battery unit cannot be determined.
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、蓄電池ユニットの逆接続による故障を未然に防止するパワーコンディショナおよび逆接続時の制御方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a power conditioner for preventing failure due to reverse connection of a storage battery unit and a control method at the time of reverse connection.
形態１；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、蓄電池ユニットからの直流電力を所定の直流電圧に変換して放電するとともに、所定の充電電圧に電力変換して蓄電池ユニットを充電するコンバータと、コンバータの起動を制御する起動制御部と、蓄電池ユニットからの入力端子間電圧の極性を検出する極性検出部と、を含み、前記起動制御部は、前記極性検出部が前記蓄電池ユニットからの入力端子間電圧の極性が負であることを検出した場合に、前記コンバータの起動を禁止することを特徴とするパワーコンディショナを提案している。 Embodiment 1; One or more embodiments of the present invention include a converter that converts DC power from the storage battery unit into a predetermined DC voltage and discharges the battery unit, and converts the DC power into a predetermined charging voltage to charge the storage battery unit. The activation control unit includes a start control unit that controls the activation of the converter and a polarity detection unit that detects the polarity of the voltage between the input terminals from the storage battery unit. We propose a power conditioner characterized by prohibiting the activation of the converter when it is detected that the polarity of the voltage between terminals is negative.
形態２；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、前記コンバータを起動するリレーを備え、前記起動制御部は、前記極性検出部が前記蓄電池ユニットからの入力端子間電圧の極性が負であることを検出した場合に、前記リレーをＯＮすることを禁止することを特徴とするパワーコンディショナを提案している。 Embodiment 2; One or more embodiments of the present invention include a relay for activating the converter, in which the polarity detection unit has a negative polarity of voltage between input terminals from the storage battery unit. We are proposing a power conditioner characterized by prohibiting turning on the relay when it is detected.
形態３；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、前記極性検出部は、両電源で動作する比較器を含んで構成され、前記比較器の負入力端子には、基準電源が接続され、前記比較器の正入力端子には、定電圧源に対してバイアスされた前記蓄電池ユニットからの入力端子間電圧を降圧した電圧が入力されることを特徴とするパワーコンディショナを提案している。 Embodiment 3; In one or more embodiments of the present invention, the polarity detector is configured to include a comparator operating on both power sources, and a reference power source is connected to the negative input terminal of the comparator. We propose a power conditioner characterized in that a voltage obtained by stepping down the voltage between the input terminals from the storage battery unit biased with respect to a constant voltage source is input to the positive input terminal of the comparator.
形態４；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、前記極性検出部の出力信号がローレベル信号であったときに、前記起動制御部に信号を出力する信号出力部を備えたことを特徴とするパワーコンディショナを提案している。 Embodiment 4; One or more embodiments of the present invention are characterized by comprising a signal output unit that outputs a signal to the activation control unit when the output signal of the polarity detection unit is a low level signal. We are proposing a power conditioner.
形態５；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、前記信号出力部から信号を入力したときに、前記起動制御部が、外部の端末にエラー情報を送信する送信部を備えることを特徴とするパワーコンディショナを提案している。 Embodiment 5; One or more embodiments of the present invention are characterized in that the activation control unit includes a transmission unit that transmits error information to an external terminal when a signal is input from the signal output unit. We are proposing a power conditioner to do.
形態６；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、前記外部の端末は、前記送信部からエラー情報を受信したときに、その旨を報知する報知部を備えることを特徴とするパワーコンディショナを提案している。 Embodiment 6; In one or more embodiments of the present invention, the external terminal includes a power conditioner for notifying when error information is received from the transmission unit. Is proposing.
形態７；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、蓄電池ユニットからの直流電力を所定の直流電圧に変換して放電するとともに、所定の充電電圧に電力変換して蓄電池ユニットを充電するコンバータと、コンバータの起動を制御する起動制御部と、蓄電池ユニットからの入力端子間電圧の極性を検出する極性検出部と、を含むパワーコンディショナにおける逆接続時の制御方法であって、前記起動制御部は、前記極性検出部が前記蓄電池ユニットからの入力端子間電圧の極性が負であることを検出した場合に、前記コンバータの起動を禁止することを特徴とする逆接続時の制御方法を提案している。 Embodiment 7; One or more embodiments of the present invention include a converter that converts DC power from the storage battery unit into a predetermined DC voltage and discharges the DC power, and also converts the DC power into a predetermined charging voltage to charge the storage battery unit. A control method for reverse connection in a power conditioner including a start control unit that controls the start of the converter and a polarity detection unit that detects the polarity of the voltage between the input terminals from the storage battery unit. Proposes a control method at the time of reverse connection, which prohibits the activation of the converter when the polarity detection unit detects that the polarity of the voltage between the input terminals from the storage battery unit is negative. ing.
本発明の１またはそれ以上の実施形態によれば、パワーコンディショナに蓄電池ユニットが逆接続された場合であっても、パワーコンディショナの故障を未然に防止することができるという効果がある。特に、パワーコンディショナ内のコンバータの故障を未然に防止することができる。 According to one or more embodiments of the present invention, there is an effect that failure of the power conditioner can be prevented even when the storage battery unit is reversely connected to the power conditioner. In particular, it is possible to prevent a failure of the converter in the power conditioner.
＜実施形態＞
以下、図１から図６を用いて、本実施形態に係るパワーコンディショナが搭載される蓄電システム１０について説明する。
<Embodiment>
Hereinafter, the
＜蓄電システムの構成＞
以下、図１を用いて、本実施形態に係る蓄電システム１０の構成について説明する。
<Configuration of power storage system>
Hereinafter, the configuration of the
なお、本実施形態にかかる蓄電システム１０は、蓄電池ユニットとパワーコンデョショナとが分離された蓄電システムであって、単機能型蓄電システム（太陽光パワーコンディショナが分離された蓄電システム）および多機能型蓄電システム（太陽電池に接続される太陽光パワーコンディショナと蓄電池ユニットに接続される蓄電パワーコンディショナと、電動車両に接続される充放電回路とを一体化した蓄電システム）のいずれにも対応可能な蓄電システムである。
The
本実施形態に係る蓄電システム１０は、図１に示すように、蓄電池システム用ブレーカ１１０と、パワーコンディショナ２００と、定置型の蓄電池ユニット２４０と、Ｖ２Ｈ（Ｖｅｈｉｃｌｅ ｔｏ Ｈｏｍｅ）スタンド２５０と、電気自動車（ＥＶ）等の電動車２６０と、太陽電池モジュール３００と、主幹ブレーカ４１０と、分岐ブレーカ４２０と、切替スイッチ４３０と、重要負荷用分岐ブレーカ４４０とを含んで構成されている。
なお、図１に示すように主幹ブレーカ４１０の商用電力系統側にエネファーム（登録商標）等の商用系統連系機器５００が接続される場合がある。
As shown in FIG. 1, the
As shown in FIG. 1, a commercial
蓄電池システム用ブレーカ１１０には、商用電力から常時、電力が供給されており、例えば、パワーコンディショナ２００や蓄電池ユニット２４０に異常が発生した場合等に蓄電池システム用ブレーカ１１０が作動して、電路を開放する。
The
パワーコンディショナ２００は、例えば、太陽光等の再生可能エネルギーにより発電された直流電力をコンバータにより所定の電圧に変換した後、交流電力に変換する（インバータ機能）とともに、蓄電池ユニット２４０からの直流電力（放電電力）をコンバータにより所定の電圧に変換した後、交流電力に変換する。
また、太陽電池モジュール３００からの発電電力および／または直流電力に変換された商用電力を充電電力としてコンバータを介して蓄電池ユニット２４０に充電することが可能となっている。
さらに、パワーコンディショナ２００は、連系の安定化を図る機能を有している。
The
Further, it is possible to charge the
Further, the
＜パワーコンディショナの構成＞
パワーコンディショナ２００は、図２に示すように、コンバータ２１１、２１２と、インバータ２２１と、これらを制御する制御装置２２２を含んで構成されている。
なお、以下の構成は例示であり、同様の機能を果たすことができるものであれば、他の構成であってもよい。
<Structure of power conditioner>
As shown in FIG. 2, the
The following configuration is an example, and other configurations may be used as long as they can perform the same function.
コンバータ２１１は、太陽電池モジュール３００からの直流電力を昇圧した直流電力に変換するものである。
The
コンバータ２１２は、蓄電池ユニット２４０からの直流電力（放電電力）を昇圧した直流電力に変換する。
また、コンバータ２１２は、インバータ２２１により直流電力に変換された商用電力や太陽電池モジュール３００の発電電力等の他の直流電力を所定の直流電圧（充電電圧）に変換した直流電力（充電電力）を蓄電池ユニット２４０に供給するとともに、蓄電池ユニット２４０に蓄電された電力を所定の直流電圧に変換して放電させる双方向コンバータである。
The
Further, the
Ｖ２Ｈスタンド２５０は双方向コンバータを内蔵し、当該双方向コンバータは、電動車２６０に搭載された蓄電池（車載蓄電池）からの直流電力（放電電力）を昇圧した直流電力に変換する一方、インバータ２２０により直流電力に変換された商用電力を所定の直流電圧に変換した直流電力（充電電力）を車載蓄電池に供給する。
なお、これらのコンバータとしては、例えば、昇圧または昇降圧チョッパ型コンバータを例示することができる。
The
As these converters, for example, a step-up or buck-boost chopper type converter can be exemplified.
インバータ２２１は、太陽電池モジュール３００の発電電力を含む太陽光等の再生可能エネルギーにより発電された直流電力を交流電力に変換するとともに、蓄電池ユニット２４０あるいは、Ｖ２Ｈスタンド２５０からの直流電力（放電電力）を交流電力に変換する。
また、蓄電池ユニット２４０における蓄電池および／または電動車２６０の車載蓄電池を充電するため、商用電力を直流電力に変換する。
The
Further, in order to charge the storage battery in the
制御装置２２２は、インバータ２２１および各種コンバータを制御する。
また、制御装置２２２は、例えば、インバータ２２１の入力先が太陽電池モジュール３００である場合には、日射量や温度、負荷の状態等の要因により出力が変動する太陽電池モジュール３００から常に最大の電力を取り出す機能（最大電力点追従機能（ＭＰＰＴ））や系統電力への悪影響を防止するために、高調波電流を抑制した電流を出力する機能（高調波抑制機能）、余剰電力がある場合に太陽光発電システムの発電電力を商用電力側に逆潮流させる機能（逆潮流制御機能）等を実行する。
The
Further, for example, when the input destination of the
パワーコンディショナ２００は、蓄電池システム用ブレーカ１１０を介して商用電力系統と接続されるとともに、例えば、太陽光により発電する太陽電池モジュール３００等の再生可能エネルギーを利用した発電モジュールや外部への給電機能を有する電気自動車、燃料電池自動車等の電動車２６０と接続されている。
The
また、パワーコンディショナ２００は、蓄電池ユニット２４０およびＶ２Ｈスタンド２５０と通信ケーブル（図示せず）で接続されており、当該通信ケーブルを介して、蓄電池ユニット２４０およびＶ２Ｈスタンド２５０の状態等を受信するとともに、蓄電池ユニット２４０およびＶ２Ｈスタンド２５０に対して充放電制御する。
Further, the
これにより、蓄電池ユニット２４０およびＶ２Ｈスタンド２５０からの放電電力および太陽電池モジュール３００の発電電力を蓄電池システム用ブレーカ１１０を介して重要負荷および一般負荷に繋がる系統出力に供給することできる一方で、商用電力に基づいて蓄電池ユニット２４０およびＶ２Ｈスタンド２５０を充電することができる。
As a result, the discharge power from the
パワーコンディショナ２００は、例えば、太陽電池モジュール３００等が発電した直流電力を蓄電池（蓄電池ユニット２４０の蓄電池および電動車２６０に搭載された車載蓄電池）に充電するとともに、蓄電池に充電された直流電力を交流電力に変換して、負荷に供給する。
また、パワーコンディショナ２００は、例えば、夜間等の商用電力を用いて、蓄電池に充電する制御等を行う。
The
Further, the
＜蓄電池ユニットについて＞
蓄電池ユニット２４０は、リチウムイオン電池等の蓄電池出力端子２４１と、パワーコンディショナ２００との間に介装されたジャンクションボックス２４２とを有する（図３参照）。
<About the storage battery unit>
The
ジャンクションボックス２４２はリレーを含み、当該リレーはパワーコンディショナ２００（制御装置２２２）からの制御指令に基づき開閉される。
このため、パワーコンディショナ２００からのオン信号（閉信号）を受信しない限り、オフ状態（開状態）を維持する。
The
Therefore, unless the on signal (closed signal) from the
＜Ｖ２Ｈスタンドについて＞
Ｖ２Ｈスタンド２５０は、電動車２６０に搭載される比較的大容量の車載蓄電池からの直流電力をパワーコンディショナ２００を介して、負荷に供給する機能および商用電力、太陽電池モジュール３００等の発電電力または蓄電池ユニット２４０からの電力により、電動車２６０の車載蓄電池を充電する機能を有する。
<About V2H stand>
The V2H stand 250 has a function of supplying DC power from a relatively large capacity in-vehicle storage battery mounted on the
また、Ｖ２Ｈスタンド２５０は、パワーコンディショナ２００と通信ケーブルで接続されており、当該通信ケーブルを用いて、パワーコンディショナ２００に、例えば、電動車２６０における車載蓄電池の状態等を出力している。
Further, the V2H stand 250 is connected to the
＜その他の構成について＞
太陽電池モジュール３００は、太陽電池セルが複数配列され、これをガラスや樹脂、フレームで保護したものであり、一般的には、太陽光パネルあるいは太陽電池パネルと呼ばれるものである。
<About other configurations>
In the
主幹ブレーカ４１０には、商用電力からの出力電力が常時、供給されており、例えば、漏電や過負荷、短絡等の要因で二次側の回路（負荷、電路等）に異常な過電流が流れたときには、主幹ブレーカ４１０が作動して、電路を開放する。
なお、主幹ブレーカ４１０は、トリップ機能を備えたブレーカである。
Output power from commercial power is constantly supplied to the
The
分岐ブレーカ４２０は、一端が主幹ブレーカ４１０と接続されるとともに、他端が、それぞれの一般負荷と接続されている。
One end of the
切替スイッチ４３０は、系統出力側と自立出力側とに切替え可能となっている。
通常時（商用電力連系時）には、切替スイッチ４３０は自立出力側に接続され（図１に示す状態）、重要負荷には蓄電池システム用ブレーカ１１０およびパワーコンディショナ２００を介して商用電力が供給される。
また、一般負荷には主幹ブレーカ４１０を介して商用電力が供給される。
一方、停電時には、商用電力系統とパワーコンディショナ２００とが解列され蓄電池ユニット２４０、Ｖ２Ｈスタンド２５０（車載蓄電池）および太陽電池モジュール３００の少なくとも１つに基づく電力がパワーコンディショナ２００から重要負荷に供給可能となっている。
また、パワーコンディショナ２００が故障した場合等、蓄電池システム用ブレーカ１１０がオフ状態のときには、切替スイッチ４３０を手動で系統出力側に切り替えることにより、重要負荷には主幹ブレーカ４１０を介して商用電力が供給される。
The
During normal operation (during commercial power interconnection), the
Further, commercial power is supplied to the general load via the
On the other hand, in the event of a power failure, the commercial power system and the
Further, when the
重要負荷用分岐ブレーカ４４０は、一端が切替スイッチ４３０と接続されるとともに、他端が、それぞれの重要負荷と接続されている。ここで、重要負荷としては、照明、冷蔵庫、空調機器等を例示することができる。
One end of the critical
なお、商用系統連系機器５００が系統出力に接続される場合には、当該商用系統連系機器５００からの供給電力を重要負荷および一般負荷に給電することが可能となっている。
When the commercial
＜パワーコンディショナと蓄電池ユニットとの接続部の構成＞
図３を用いて、本実施形態に係るパワーコンディショナ２００と蓄電池ユニット２４０の接続部の構成について説明する。
なお、ここでは、図２に示した蓄電池ユニット２４０に接続されたコンバータ２１２について説明する。
<Configuration of connection between power conditioner and storage battery unit>
The configuration of the connection portion between the
Here, the
図３に示すように、蓄電池ユニット２４０からコンバータ２１２までは、蓄電池出力端子（蓄電池側端子台）２４１と、ジャンクションボックス２４２と、パワーコンディショナ入力端子（パワーコンディショナ側端子台）２１２１と、極性検出部２１２４と、起動制御部２１２５と、リレー２１２６と、電圧検出部２１２７と、送信部２１２８と、コンデンサＣ１と、ＤＣリアクトルＬ１と、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と、コンデンサＣ２と、を含んで構成されている。
As shown in FIG. 3, from the
蓄電池出力端子（蓄電池側端子台）２４１と、パワーコンディショナ入力端子（パワーコンディショナ側端子台）２１２１とは、ジャンクションボックス２４２を介し、施工現場において、必要な長さのケーブル等により、通常、蓄電池出力端子２４１のプラス端子とパワーコンディショナ入力端子２１２１のプラス端子とが、また、蓄電池出力端子２４１のマイナス端子とパワーコンディショナ入力端子２１２１のマイナス端子とが接続される。
The storage battery output terminal (storage battery side terminal block) 241 and the power conditioner input terminal (power conditioner side terminal block) 2121 are usually connected to each other via a
ジャンクションボックス２４２は、内部にリレー２４２１を備え、施工時に、パワーコンディショナ２００（制御装置２２２）からのリレー閉信号を受信したときに、当該リレーを閉状態とする。
The
極性検出部２１２４は、蓄電池ユニット２４０から蓄電池出力端子２４１、ジャンクションボックス２４２、接続ケーブルおよびパワーコンディショナ入力端子２１２１を介して入力される電圧の極性を検出する。
なお、回路の詳細については、後述する。
The
The details of the circuit will be described later.
起動制御部２１２５は、極性検出部２１２４における検出結果、あるいは、電圧検出部２１２７における検出結果に基づいて、リレー２１２６のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、コンバータ２１２の起動を制御する。
The start control unit 2125 controls the start of the
また、起動制御部２１２５は、コンバータ２１２の起動を禁止する、つまり、リレー２１２６をＯＦＦ状態で維持する場合には、送信部２１２８を介して、図示しない外部の端末にエラー情報を送信する。
このとき、エラー情報を受信した外部の端末、例えば、リモコン、携帯電話、スマートフォン等は、受信したエラー情報を表示部に表示する、あるいは、音声出力する等により、施工現場の作業員に知らせる。
Further, the activation control unit 2125 prohibits the activation of the
At this time, an external terminal that has received the error information, for example, a remote controller, a mobile phone, a smartphone, or the like, notifies the worker at the construction site by displaying the received error information on the display unit or outputting it by voice.
リレー２１２６は、起動制御部２１２５からの制御信号に基づいて、リレーをＯＮ／ＯＦＦする。
The
電圧検出部２１２７は、コンバータ２１２への入力電圧を検出し、例えば、過電圧状態であることを検出した場合には、その旨の信号を起動制御部２１２５に出力する。
また、コンデンサＣ１は、コンバータ２１２の入力コンデンサである。
The
Further, the capacitor C1 is an input capacitor of the
ＤＣリアクトルＬ１は、コンバータ２１２からの出力を昇圧あるいは降圧するための機能を有する。本実施形態では、コンバータ２１２のＤＣバス状の半導体、すなわち、Ｑ１、Ｑ２に接続されている。
The DC reactor L1 has a function for stepping up or stepping down the output from the
スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、昇圧チョッパ回路あるいは降圧チョッパ回路を構成するスイッチング素子であり、コンデンサＣ２は、昇圧チョッパ回路の出力コンデンサあるいは降圧チョッパ回路の入力コンデンサとして機能する。 The switching elements Q1 and Q2 are switching elements constituting the step-up chopper circuit or the step-down chopper circuit, and the capacitor C2 functions as an output capacitor of the step-up chopper circuit or an input capacitor of the step-down chopper circuit.
＜極性検出部の構成＞
図４、図５を用いて、本実施形態に係る極性検出部２１２４の構成について説明する。
<Structure of polarity detector>
The configuration of the
本実施形態に係る極性検出部２１２４は、例えば、図４に示すような回路構成となっている。
The
つまり、本実施形態に係る極性検出部２１２４は、抵抗Ｒ１～Ｒ７、Ｒ１１、Ｒ１２と、ツェナーダイオードＤ１、Ｄ２と、ダイオードＤ３と、コンパレータ（比較器）Ｕ１と、フォトカプラ（信号出力部）Ｕ２とから構成されている。
That is, the
抵抗Ｒ１１、Ｒ１２は直列に接続され、Ｒ１１の接続他方端は、パワーコンディショナ入力端子２１２１のプラス端子に接続され、Ｒ１２の接続他方端は、パワーコンディショナ入力端子２１２１のマイナス端子に接続されている。
この２つの抵抗Ｒ１１、Ｒ１２からなる回路は、蓄電池ユニット２４０からの入力電圧に対する分圧回路を形成している。
The resistors R11 and R12 are connected in series, the other end of the connection of R11 is connected to the positive terminal of the power
The circuit composed of these two resistors R11 and R12 forms a voltage dividing circuit with respect to the input voltage from the
ツェナーダイオードＤ１、Ｄ２は、＋１２Ｖ電源と－１２Ｖ電源の間に直列に配置され、ツェナーダイオードＤ１、Ｄ２の接続点は、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２の接続点および抵抗Ｒ１の一端に接続されている。
また、抵抗Ｒ１は、コンパレータＵ１の正入力端子の入力抵抗となっている。
The Zener diodes D1 and D2 are arranged in series between the + 12V power supply and the −12V power supply, and the connection points of the Zener diodes D1 and D2 are connected to the connection points of the resistors R11 and R12 and one end of the resistance R1.
Further, the resistance R1 is an input resistance of the positive input terminal of the comparator U1.
抵抗Ｒ２、Ｒ３は、＋１２Ｖ電源と－１２Ｖ電源の間に直列に配置され、その接続点は、コンパレータＵ１の負入力端子に接続されている。
この抵抗Ｒ２、Ｒ３からなる回路は、コンパレータＵ１の負入力端子に供給する基準電圧を生成する回路となっている。
The resistors R2 and R3 are arranged in series between the + 12V power supply and the −12V power supply, and the connection point thereof is connected to the negative input terminal of the comparator U1.
The circuit including the resistors R2 and R3 is a circuit that generates a reference voltage to be supplied to the negative input terminal of the comparator U1.
コンパレータＵ１は、負入力端子に供給された基準電圧値に対して、正入力端子に入力された電圧値が高い場合には、ハイレベルの信号を出力し、負入力端子に供給された基準電圧値に対して、正入力端子に入力された電圧値が低い場合には、ローレベルの信号を出力する。
なお、コンパレータＵ１は、オープンドレイン出力を備えたコンパレータであり、これに、ヒステリシスを備える目的で抵抗Ｒ４、Ｒ５が用いられている。
When the voltage value input to the positive input terminal is higher than the reference voltage value supplied to the negative input terminal, the comparator U1 outputs a high level signal and the reference voltage supplied to the negative input terminal. If the voltage value input to the positive input terminal is lower than the value, a low level signal is output.
The comparator U1 is a comparator having an open drain output, and resistors R4 and R5 are used for the purpose of providing hysteresis.
ダイオードＤ３は、コンパレータＵ１の出力信号がローレベルの信号である場合に、電流を後段の回路に供給する一方向性素子である。
コンパレータＵ１の出力信号がローレベルの信号になると、抵抗Ｒ６、Ｒ７により、フォトカプラＵ２の１次側のＬＥＤに電流が流れる。
これにより、フォトカプラＵ２の２次側出力（図中、「ＯＵＴ」）がローレベルとなり、このローレベル信号が起動制御部２１２５に入力される。
The diode D3 is a unidirectional element that supplies a current to a subsequent circuit when the output signal of the comparator U1 is a low level signal.
When the output signal of the comparator U1 becomes a low level signal, a current flows through the LED on the primary side of the photocoupler U2 by the resistors R6 and R7.
As a result, the secondary output (“OUT” in the figure) of the photocoupler U2 becomes low level, and this low level signal is input to the start control unit 2125.
なお、図４の回路では、蓄電池ユニット２４０がパワーコンディショナ入力端子２１２１に逆接続されたとき、つまり、コンパレータＵ１の正入力端子にマイナス電圧が入力されたときに、コンパレータＵ１の出力端子がローレベル信号を出力する。
一方で、パワーコンディショナ入力端子２１２１に蓄電池ユニット２４０が接続されていない状態では、コンパレータＵ１の出力端子がハイレベル信号を出力するようにする必要がある。
In the circuit of FIG. 4, when the
On the other hand, when the
そのためには、抵抗Ｒ２、Ｒ３で決まる基準電圧値（Ｖｒｅｆ）を最適値に設定することが必要となる。
図５は、蓄電電圧を－２００Ｖ→＋２００Ｖ→－２００Ｖに変化させた場合に、蓄電電圧が－２０Ｖ以下では、コンパレータＵ１の出力信号がローレベル信号となる設定をシミュレーションした結果である。
For that purpose, it is necessary to set the reference voltage value (Vref) determined by the resistors R2 and R3 to the optimum value.
FIG. 5 is a result of simulating the setting that the output signal of the comparator U1 becomes a low level signal when the stored voltage is changed from −200 V to +200 V to −200 V and the stored voltage is −20 V or less.
図５のシミュレーション結果では、基準電圧値（Ｖｒｅｆ）を約－１Ｖに設定するように、抵抗Ｒ２、Ｒ３の抵抗値を決めればよいことが分かる。
なお、図のシミュレーションは、一例であり、例えば、接続される蓄電池ユニット２４０の出力能力等に応じて、適宜、抵抗Ｒ２、Ｒ３の抵抗値を決めることが望ましい。
From the simulation result of FIG. 5, it can be seen that the resistance values of the resistors R2 and R3 should be determined so that the reference voltage value (Vref) is set to about -1V.
The simulation in the figure is an example, and it is desirable to appropriately determine the resistance values of the resistors R2 and R3 according to the output capacity of the connected
＜極性検出部の動作と起動制御部の処理＞
以下、図６を用いて、極性検出部の動作と起動制御部の処理について説明する。
<Operation of polarity detection unit and processing of activation control unit>
Hereinafter, the operation of the polarity detection unit and the processing of the activation control unit will be described with reference to FIG.
蓄電池出力端子２４１と、パワーコンディショナ入力端子２１２１とが、ジャンクションボックス２４２を介して、ケーブルで接続されると、パワーコンディショナ２００が起動する（ステップＳ１０１）。
When the storage
そして、パワーコンディショナ２００が起動すると、パワーコンディショナ２００からジャンクションボックス２４２に対して、リレー２４２１を閉状態とする信号が送信される。
当該信号を受信したジャンクションボックス２４２は、内部のリレー２４２１を閉状態とするよう制御する（ステップＳ１０２）。
Then, when the
The
パワーコンディショナ２００が起動し、ジャンクションボックス２４２内のリレーが閉状態となると、極性検出部２１２４に蓄電電圧が入力される。
入力された蓄電電圧は、降圧されコンパレータＵ１の入力抵抗Ｒ１を介して、コンパレータＵ１の正入力端子に入力される。
When the
The input storage voltage is stepped down and input to the positive input terminal of the comparator U1 via the input resistance R1 of the comparator U1.
コンパレータＵ１の負入力端子には、予め定められた基準電圧が入力されている。
コンパレータＵ１は、負入力端子に供給された基準電圧値に対して、正入力端子に入力された電圧値が高い場合には、ハイレベルの信号を出力し、負入力端子に供給された基準電圧値に対して、正入力端子に入力された電圧値が低い場合には、ローレベルの信号を出力する（ステップＳ１０３）。
A predetermined reference voltage is input to the negative input terminal of the comparator U1.
When the voltage value input to the positive input terminal is higher than the reference voltage value supplied to the negative input terminal, the comparator U1 outputs a high level signal and the reference voltage supplied to the negative input terminal. If the voltage value input to the positive input terminal is lower than the value, a low level signal is output (step S103).
ステップＳ１０３において、コンパレータＵ１の負入力端子に供給された基準電圧値に対して、正入力端子に入力された電圧値が高く、コンパレータＵ１の出力端子からハイレベルの信号が出力された場合（ステップＳ１０３の「ＮＯ」）には、ダイオードＤ３が非導通となり、極性検出部２１２４から起動制御部２１２５にハイレベルの信号が出力される。
In step S103, when the voltage value input to the positive input terminal is higher than the reference voltage value supplied to the negative input terminal of the comparator U1 and a high level signal is output from the output terminal of the comparator U1 (step). In "NO" of S103), the diode D3 becomes non-conducting, and a high-level signal is output from the
起動制御部２１２５は、ハイレベルの信号を入力した場合には、「異常なし」あるいは「蓄電池ユニットが未接続」と判断する。
そして、パワーコンディショナ２００が動作を開始する（ステップＳ１０４）。
When a high-level signal is input, the start control unit 2125 determines that "no abnormality" or "the storage battery unit is not connected".
Then, the
一方で、コンパレータＵ１の負入力端子に供給された基準電圧値に対して、正入力端子に入力された電圧値が低く、コンパレータＵ１の出力端子からローレベルの信号が出力された場合（ステップＳ１０３の「ＹＥＳ」）には、ダイオードＤ３が導通状態となる。 On the other hand, when the voltage value input to the positive input terminal is lower than the reference voltage value supplied to the negative input terminal of the comparator U1 and a low level signal is output from the output terminal of the comparator U1 (step S103). In "YES"), the diode D3 is in a conductive state.
ダイオードＤ３が導通状態となると、フォトカプラＵ２の１次側のＬＥＤに電流が流れる。
これにより、フォトカプラＵ２の２次側出力（図中、「ＯＵＴ」）がローレベルとなり、このローレベル信号が起動制御部２１２５に入力される。
When the diode D3 becomes conductive, a current flows through the LED on the primary side of the photocoupler U2.
As a result, the secondary output (“OUT” in the figure) of the photocoupler U2 becomes low level, and this low level signal is input to the start control unit 2125.
起動制御部２１２５は、ローレベルの信号を入力した場合には、異常状態と判断し（ステップＳ１０５）、送信部２１２８を介して、外部の端末にエラー情報を送信する（ステップＳ１０６）。 When the start control unit 2125 inputs a low-level signal, it determines that it is in an abnormal state (step S105), and transmits error information to an external terminal via the transmission unit 2128 (step S106).
エラー情報を受信した外部の端末、例えば、リモコン、携帯電話、スマートフォン等は、受信したエラー情報を表示部に表示する、あるいは、音声出力する等により、施工現場の作業員に知らせる（ステップＳ１０７）。 An external terminal that has received the error information, for example, a remote controller, a mobile phone, a smartphone, or the like, notifies the worker at the construction site by displaying the received error information on the display unit or outputting it by voice (step S107). ..
以上、説明したように、本実施形態によれば、起動制御部２１２５は、極性検出部２１２４が蓄電池ユニット２４０からの入力端子間電圧の極性が負であることを検出した場合に、コンバータ２１２の起動を禁止する。
つまり、本実施形態は蓄電池ユニット２４０とパワーコンディショナ２００との逆接続を検出するシステムであるが、パワーコンディショナ２００に蓄電池ユニット２４０を接続しないシステム（太陽電池モジュール３００やＶ２Ｈスタンド２５０のみを接続するシステム）も存在し、その場合には、蓄電池電圧が０Ｖの場合を正常状態とみなす必要がある。
本実施形態では、蓄電池電圧に関して、マイナス電圧からプラス電圧の範囲を検出して、蓄電池ユニット２４０からの入力端子間電圧の極性が負（蓄電池電圧がマイナス電圧）である場合に、蓄電池ユニット２４０とパワーコンディショナ２００との逆接続を検出している。
そのため、本実施形態における逆接続検出方式によれば、どのようなシステムに対しても、確実に、蓄電池ユニット２４０とパワーコンディショナ２００との逆接続を検出することができる。
したがって、パワーコンディショナ２００に蓄電池ユニット２４０が逆接続された場合であっても、パワーコンディショナ２００の故障を未然に防止することができる。
特に、パワーコンディショナ２００内のコンバータ２１２の故障を未然に防止することができる。
As described above, according to the present embodiment, when the
That is, the present embodiment is a system for detecting the reverse connection between the
In the present embodiment, the
Therefore, according to the reverse connection detection method in the present embodiment, the reverse connection between the
Therefore, even when the
In particular, it is possible to prevent the
また、起動制御部２１２５は、極性検出部２１２４が蓄電池ユニット２４０からの入力端子間電圧の極性が負であることを検出した場合に、リレー２１２６をＯＮすることを禁止する。
つまり、従来は、パワーコンディショナ２００が起動すると、蓄電池ユニット２４０とコンバータ２１２との間に介装されたリレーがＯＮし、コンバータ２１２に蓄電電圧が印加され、コンバータ２１２が動作を開始していた。
そのため、コンバータ２１２が破損するおそれがあった。これに対し、本実施形態によれば、起動制御部２１２５が、パワーコンディショナ２００の起動後に、極性検出部２１２４の検出結果を確認し、蓄電池ユニット２４０からの入力端子間電圧の極性が負であることを検出した場合には、リレー２１２６をＯＮすることを禁止してコンバータ２１２に負電圧（逆電圧）が印加されるのを防止している。
したがって、パワーコンディショナ２００に蓄電池ユニット２４０が逆接続された場合であっても、パワーコンディショナ２００の故障を未然に防止することができる。
特に、パワーコンディショナ２００内のコンバータ２１２の故障を未然に防止することができる。
Further, the start control unit 2125 prohibits the
That is, conventionally, when the
Therefore, the
Therefore, even when the
In particular, it is possible to prevent the
また、極性検出部２１２４は、両電源で動作するコンパレータＵ１を含んで構成され、コンパレータＵ１の負入力端子には、基準電源が接続され、コンパレータＵ１の正入力端子には、定電圧源に対してバイアスされた蓄電池ユニット２４０からの入力端子間電圧を降圧した電圧が入力される。
つまり、極性検出部２１２４は、両電源で動作するコンパレータＵ１により簡易な構成で実現することができる。また、パワーコンディショナ２００では、ＡＣ電圧を検出するために、そもそも、両電源が備えられているため、新たに、両電源を用意する必要がない。
したがって、パワーコンディショナ２００に蓄電池ユニット２４０が逆接続された場合であっても、パワーコンディショナ２００の故障を未然に防止することができ、かつ、低コストで極性検出部２１２４を構成することができる。
特に、パワーコンディショナ２００内のコンバータ２１２の故障を、低コストで構成した極性検出部２１２４により、未然に防止することができる。
Further, the
That is, the
Therefore, even when the
In particular, the failure of the
また、コンバータ２１２の１次側から２次側のマイコン（制御装置２２２）に信号を伝達するためにフォトカプラＵ２を用いているが、フォトカプラＵ２は極性検出部２１２４の出力信号がローレベル信号（逆接続状態）であったときのみ、起動制御部２１２５に信号を出力するようにしている。
換言すれば、極性検出部２１２４の出力信号がハイレベル信号（正常接続状態）ではフォトカプラＵ２の１次側のＬＥＤには電流が流れることがない。
そのため、フォトカプラＵ２の寿命向上を図りながら、極性検出部２１２４の検出結果を安全確実に、起動制御部２１２５に伝送することができる。
Further, the photocoupler U2 is used to transmit a signal from the primary side to the secondary side microcomputer (control device 222) of the
In other words, when the output signal of the
Therefore, the detection result of the
また、フォトカプラＵ２から信号を入力したときに、起動制御部２１２５が、外部の端末にエラー情報を送信する送信部２１２８を備えている。
そのため、パワーコンディショナ２００に蓄電池ユニット２４０が逆接続された状態を速やかに、施工現場の作業員等に知らせることができる。
Further, when a signal is input from the photocoupler U2, the activation control unit 2125 includes a
Therefore, it is possible to promptly notify the workers at the construction site of the state in which the
また、外部の端末は、送信部２１２８からエラー情報を受信したときに、その旨を報知する報知部を備えている。
そのため、外部の端末の報知部により、パワーコンディショナ２００に蓄電池ユニット２４０が逆接続された状態を、例えば、エラー表示や音声メッセージあるいは、その双方により、速やかに、施工現場の作業員等に知らせることができる。
Further, the external terminal is provided with a notification unit for notifying when error information is received from the
Therefore, the notification unit of the external terminal promptly informs the workers at the construction site of the state in which the
なお、パワーコンディショナの処理をコンピュータシステムあるいはコンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムをパワーコンディショナに読み込ませ、実行することによって本発明のパワーコンディショナを実現することができる。ここでいうコンピュータシステムあるいはコンピュータとは、ＯＳや周辺装置等のハードウェアを含む。 The power conditioner of the present invention is realized by recording the processing of the power conditioner on a computer system or a computer-readable recording medium, reading the program recorded on the recording medium into the power conditioner, and executing the program. can do. The computer system or computer referred to here includes hardware such as an OS and peripheral devices.
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷ（Ｗｏｒｌｄ Ｗｉｄｅ Ｗｅｂ）システムを利用している場合であれば、Ｗｅｂページの提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。
ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
Further, the "computer system" includes a Web page provision environment (or display environment) when using a WWW (World Wide Web) system.
Further, the program may be transmitted from a computer system in which this program is stored in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium.
Here, the "transmission medium" for transmitting a program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line.
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、所謂、差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。 Further, the above program may be for realizing a part of the above-mentioned functions. Further, a so-called difference file (difference program) may be used, which can realize the above-mentioned function in combination with a program already recorded in the computer system.
以上、この発明の実施形態および実施例につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態あるいは実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 Although the embodiments and examples of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to the embodiments or the embodiments and does not deviate from the gist of the present invention. Design etc. are also included.
１１０；蓄電池システム用ブレーカ
１３０；主幹ブレーカ
２００；パワーコンディショナ
２１１；コンバータ
２１２；コンバータ
２４０；蓄電池ユニット
２４１；蓄電池出力端子（蓄電池側端子台）
２４２；ジャンクションボックス
２５０；Ｖ２Ｈスタンド
２６０；電気自動車
３００；太陽電池モジュール
４１０；主幹ブレーカ
４２０；分岐ブレーカ
５００；商用系統連系機器
２１２１；パワーコンディショナ入力端子（パワーコンディショナ側端子台）
２１２４；極性検出部
２１２５；起動制御部
２１２６；リレー
２１２７；電圧検出部
２１２８；送信部
Ｕ１；コンパレータ
Ｕ２；フォトカプラ（信号出力部）
110; Breaker for storage battery system 130;
242;
2124; Polarity detection unit 2125; Start
Claims (6)
前記コンバータの起動を制御する起動制御部と、
前記蓄電池ユニットからの入力端子間電圧の極性を検出する極性検出部と、
を含み、
前記起動制御部は、前記極性検出部が前記蓄電池ユニットからの入力端子間電圧の極性が負であることを検出した場合に、前記コンバータの起動を禁止し、
前記極性検出部は、
両電源で動作する比較器を含んで構成され、
前記比較器の負入力端子には、基準電源が接続され、前記比較器の正入力端子には、定電圧源に対してバイアスされた前記蓄電池ユニットからの入力端子間電圧を降圧した電圧が入力されることを特徴とするパワーコンディショナ。 A converter that converts DC power from the storage battery unit into a predetermined DC voltage and discharges it, and also converts the power into a predetermined charging voltage to charge the storage battery unit.
A start control unit that controls the start of the converter,
A polarity detector that detects the polarity of the voltage between the input terminals from the storage battery unit, and
Including
The start control unit prohibits the start of the converter when the polarity detection unit detects that the polarity of the voltage between the input terminals from the storage battery unit is negative.
The polarity detector is
Consists of a comparator that operates on both power supplies and is configured
A reference power supply is connected to the negative input terminal of the comparator, and a voltage obtained by stepping down the voltage between the input terminals from the storage battery unit biased with respect to a constant voltage source is input to the positive input terminal of the comparator. A power conditioner characterized by being done.
前記起動制御部は、前記極性検出部が前記蓄電池ユニットからの入力端子間電圧の極性が負であることを検出した場合に、前記リレーをＯＮすることを禁止することを特徴とする請求項１に記載のパワーコンディショナ。 A relay for activating the converter is provided.
The activation control unit is characterized in that it prohibits the relay from being turned on when the polarity detecting unit detects that the polarity of the voltage between the input terminals from the storage battery unit is negative. The power conditioner described in.
前記起動制御部は、前記極性検出部が前記蓄電池ユニットからの入力端子間電圧の極性が負であることを検出した場合に、前記コンバータの起動を禁止し、前記比較器の負入力端子には、基準電源が接続され、前記比較器の正入力端子には、定電圧源に対してバイアスされた前記蓄電池ユニットからの入力端子間電圧を降圧した電圧が入力されることを特徴とする逆接続時の制御方法。 A converter that converts DC power from the storage battery unit into a predetermined DC voltage and discharges it, and also converts the power into a predetermined charging voltage to charge the storage battery unit, a start control unit that controls the activation of the converter, and a storage battery. A control method for reverse connection in a power conditioner including a polarity detection unit that detects the polarity of the voltage between input terminals from the unit, and the polarity detection unit including a comparator that operates with both power supplies .
When the start control unit detects that the polarity of the voltage between the input terminals from the storage battery unit is negative, the polarity detection unit prohibits the start of the converter, and the negative input terminal of the comparator has the start control unit. , A reverse connection, characterized in that a reference power source is connected and a voltage obtained by stepping down the voltage between the input terminals from the storage battery unit biased with respect to a constant voltage source is input to the positive input terminal of the comparator. How to control the time.
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