JP2002142462A

JP2002142462A - 電力変換装置およびその盗難防止方法

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Publication number: JP2002142462A
Application number: JP2000331052A
Authority: JP
Inventors: Nobuyoshi Takehara; 信善竹原; Naoki Manabe; 直規真鍋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-10-30
Filing date: 2000-10-30
Publication date: 2002-05-17
Also published as: US20020063625A1; US6587051B2

Abstract

(57)【要約】【課題】太陽光発電システムの応用範囲が広まるにつ
れ、屋外に比較的小形軽量のインバータを多数設置する
必要性が生じているが、インバータには盗難防止措置が
全く施されていない。【解決手段】盗難防止機能の状態変更信号を受信する
と(S1)、盗難防止機能の状態を切り替える(S2)。そし
て、警戒状態の場合(S3)、接続検知部の出力信号が電源
または負荷が非接続であることを示すと(S4)、警報信号
を出力する(S5)。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電力変換装置および
その盗難防止方法に関し、例えば、屋外に設置される発
電装置における電力変換装置およびその盗難防止方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】住宅用の太陽光発電システムの実用化が
急速に進展し、多数の太陽光発電システムが市場で運転
されるようになった。図1は、そのような太陽光発電シ
ステムの構成を示すブロック図である。

【０００３】太陽電池1が出力する直流電力は、逆流防
止ダイオード4を介して、商用電力系統（以下「系統」
と呼ぶ）に交流電力を供給する（以下「連系」と呼ぶ）
の系統連系型の電力変換装置（以下「インバータ」と呼
ぶ）2に入力される。インバータ2は、直流電力を交流電
力に変換し、ブレーカSを介して、系統3に交流電力を供
給する。

【０００４】インバータ2は、電解コンデンサなどの一
次側キャパシタ21、スイッチング回路22、連系リアクタ
23および制御部24を備える。制御部24は、インバータ2
全体を制御する機能を有し、直流電圧検出器25、直流電
流検出器26、交流電圧検出器27および交流電流検出器28
から得られる信号を基に、ゲートパルス信号を生成し、
直交流変換動作を実現する。また、多くの場合、これら
の検出信号により連系電圧異常などを検出し、インバー
タ2の電力変換動作を停止する保護機能を備える。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】太陽光発電システムの
応用範囲が広まるにつれ、屋外に比較的小形軽量のイン
バータを多数設置する必要性が生じているが、インバー
タには盗難防止措置が全く施されていないので、盗難に
遭う恐れがある。多数のインバータを使用する太陽光発
電所などは、長期間に亘る太陽光発電装置の運転により
投資を回収する、という前提の基で運営されると考えら
れる。このような太陽光発電所などが、もし盗難に遭え
ば、装置（資産）の損失だけでなく発電量の損失という
二重の被害を被ることになり、投資回収期間が著しく延
びることになる。

【０００６】本発明は、上述の問題を解決するためのも
のであり、電力変換装置の盗難を防ぐことを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の目的を
達成する一手段として、以下の構成を備える。

【０００８】本発明にかかる電力変換装置は、盗難防止
機能を有する電力変換装置であって、警戒状態を切り替
える状態変更手段と、電源および/または負荷の接続状
態を検知する検知手段と、警戒状態において、前記電源
および/または負荷が非接続状態になった場合に警報を
発する警報手段とを有することを特徴とする。

【０００９】好ましくは、前記電源は直流電源であり、
前記負荷は蓄電池または商用電力系統であることを特徴
とする。

【００１０】さらに好ましくは、前記直流電源は太陽電
池であることを特徴とする。

【００１１】本発明にかかる盗難防止方法は、電力変換
装置の盗難防止方法であって、警戒状態を設定し、電源
および/または負荷の接続状態を検知し、警戒状態にお
いて、前記電源および/または負荷が非接続状態になっ
た場合に警報を発することを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる一実施形態
の太陽光発電装置を図面を参照して詳細に説明する。

【００１３】図2は実施形態の電力変換装置を備える太
陽光発電装置の構成例を示すブロック図である。なお、
図1に示した構成と略同一の構成には同一符号を付し、
その詳細説明を省略する。

【００１４】太陽電池1は、公称出力電力51Wの単結晶太
陽電池モジュールを60枚を12直列5並列に組み合わせ
た、3060W出力の太陽電池アレイである。

【００１５】インバータ2は、フルブリッジ型のスイッ
チング回路22を有し、スイッチング素子にはIGBTを使用
する。スイッチング素子には、パワートランジスタやMO
SFETなども使用可能である。

【００１６】制御部24は、ワンチップマイクロプロセッ
サで構成されている。インバータ2の制御系の構成や動
作方法には公知公用の技術が多数あるから、詳細には説
明しないが、ごく大雑把に言えば、系統3の電圧位相を
基準にした出力電流指令値を作成し、太陽電池1の出力
に合わせて出力電流の振幅を変更することで、系統3に
供給する電力を調整する。

【００１７】直流電圧検出器25および交流電圧検出器27
には絶縁アンプを使用し、その出力を制御部24および後
述する盗難防止器5に供給する。

【００１８】系統3は200V60Hzの商用交流系統である
が、このような商用交流系統ほかに、蓄電池を含む直流
電源系統でも問題ない。勿論、その際、電力装置はイン
バータに代わってDC/DCコンバータになる。

【００１９】遮断器Sは、系統3と太陽光発電装置との連
系を遮断（解列）するためのもので、所謂漏電ブレーカ
を使用する。

【００２０】実施形態の電力変換装置（図2ではインバ
ータ2）は盗難防止器5を備える。なお、電力変換装置
は、インバータに限らず、DC/DCコンバータでもよい
し、蓄電池の充放電制御装置などを含む場合もあり、必
要なことは、少なくとも直流側または交流側へ、あるい
は、その両方へ電気的に接続されていることである。

【００２１】盗難防止器5は、電源および負荷の接続/非
接続を検出する電源接続検知部51、盗難防止機能の動作
/不動作の状態を切り替える状態変更部52、盗難を判定
する盗難判定手段53、警報を発生する警報部54から構成
される。

【００２２】接続検知部51は、電源（太陽電池1）側や
負荷（系統3や二次電池）側の電圧を検出することで電
源および負荷の接続/非接続を検出する。また、外部電
源から供給される電流の有無を検知する方法や、高周波
電源を使用する断線検知技術を応用する方法などが利用
可能である。勿論、インバータ2の接続端子部へ接続さ
れた電線の存在を物理的に検知するような方法、例えば
光学センサによる電線検知も利用可能である。要は、電
源接続が保たれているか否かを検知することであり、そ
のような機能を提供できる種々多様な手段を利用可能で
ある。

【００２３】状態変更部52は、盗難防止機能の動作/不
動作の状態を切り替える所謂鍵に相当する。このような
機能を提供する公知公用の技術の多くは実施形態に適用
可能である。しかし、盗難防止の性格上、装置外部から
容易に触れる得るスイッチ類は好ましくない。外観から
はその存在箇所がわからないもの、例えば無線スイッチ
や電源線に重畳される信号によって駆動されるスイッチ
などが好ましい。また、電源のオンオフを状態変更部52
の操作信号にすることも好適である。

【００２４】盗難判定部53は、状態変更部52により設定
された状態および接続検知部51の検知結果に基づき、イ
ンバータ2が盗難されようとしているか否かを判定す
る。そして、盗難されようとしている場合は警報部54へ
警報信号を出力する。盗難判定部53には、アナログ電子
回路やディジタル電子回路が使用できるが、最も好まし
く汎用性の高い構成はワンチップマイクロプロセッサを
使用することで、公知公用の盗難防止装置でもそのよう
な形態が好んで用いられる。

【００２５】警報部54は、オーディオ帯域の音を発生可
能なスピーカや、光を発生するもの、あるいは、無線信
号を発生するものなどが使用できる。要は、盗難に遭遇
した際に外部に警報を出せればよい。太陽電池発電所の
ように多数の電力変換装置が広範なエリアに配置されて
いる場合は、無線信号を発生する方が実用的である。無
線信号により警報を発する場合は、盗難を示す無線信号
を受信し、太陽電池発電所などの随所に設けた点滅灯を
明滅させる、サイレンを鳴らすなども、好ましい形態で
ある。

【００２６】盗難防止器5は、正式な手続きを踏まない
で、つまり状態変更部52により盗難防止機能がオフされ
ていない状態で電源や負荷が切断された場合に、盗難と
みなして警報を発生する。従って、すべての電源や負荷
が切断された後も警報の発生を持続するためには、盗難
防止器5の動作を維持するための電源が必要になる。こ
のような電源は、必須ではなく、必要に応じて盗難防止
器5に搭載するか否かを選択する。なお、このような電
源には、ニッカド電池に代表される二次電池や、リチウ
ム電池などの一次電池も使用可能である。

【００２７】以下では、上記実施形態の具体的な実施例
を説明する。

【００２８】

【第1実施例】第1実施例として、無線信号により盗難防
止機能の状態を変更する盗難防止器5の構成例を説明す
る。

【００２９】接続検知部51には単純な比較器を採用し、
直流電圧および交流電圧がともに所定値以下、例えば1V
以下となると非接続を示す信号を出すように設定する。

【００３０】状態変更部52には無線受信装置を採用し、
例えば200MHz付近の電波の有無に応じて状態変更信号を
出力するようにする。このような受信装置は、公知公用
技術が多数ある。また、使用周波数にもとくに制限はな
い。さらに、電波の有無というような簡単なものでな
く、受信したコードなどに基づき状態変更信号を出力さ
せるなど、もっと複雑な手順を採用することも可能であ
る。

【００３１】盗難判定部53にはワンチップマイクロプロ
セッサを利用し、その入力ポートに接続検知部51および
状態変更部52の出力信号を導く。また、バックアップ電
源としてアルカリ乾電池を使用し、すべての電源線が断
たれても警報の発生を維持可能にする。また、警報部54
には単純な音響発生装置（具体的にはブザー）を採用す
る。

【００３２】次に、盗難防止器5の動作について説明す
る。

【００３３】状態変更部52は所定の電波を受信すると、
状態変更信号を盗難判定部53に送る。状態変更信号を受
け付けた盗難判定部53は、盗難防止機能のオンオフ状態
を変更する。なお、ここでは盗難防止機能が「解除状
態」から「警戒状態」へ変更されたとして説明を続け
る。盗難判定部53は、接続検知部51の出力信号を監視し
て、接続検知部51の出力信号が非接続を示すと警報信号
を出力し、警報部54を動作させる。

【００３４】図3は盗難判定部53の概略動作を示すフロ
ーチャートである。

【００３５】状態変更信号を受信すると(S1)、盗難防止
機能の状態を切り替える(S2)。そして、警戒状態の場合
は(S3)、接続検知部51の出力信号が非接続を示すと(S
4)、警報信号を出力する(S5)。

【００３６】警報信号の出力状態は、状態変更信号を受
信するまで維持される。つまり、状態変更信号が受信さ
れると(S6)、警報信号が停止され(S7)、処理はステップ
S1へ戻る。

【００３７】このように、盗難防止器5は、警戒状態で
なければ何もせず、警戒状態であれば電源および負荷の
電圧によって電源および負荷の接続状態を監視し、接続
が断たれた場合は警報を発生する。従って、警戒状態に
おいて電源または負荷が切断された場合は、電力変換装
置を盗むための切断と判断して、警報を発する。

【００３８】

【第2実施例】第2実施例として、電源のオンオフにより
盗難防止機能の状態を変更する盗難防止器5の構成例を
説明する。

【００３９】多数の電力変換装置が一つの系統3に共通
に接続されている場合、それら電力変換装置の出力線が
集まる集線場所で交流側のオンオフを行えば、すべての
電力変換装置へ盗難防止機能の状態変更指令を送ること
ができる。

【００４０】図4は、第2実施例の盗難防止器5の構成例
を説明するブロック図である。接続検知部51は、第1実
施形態と同様に、負荷側の交流電圧が例えば1V以下にな
ると非接続を示す信号を出力する。ただし、接続検知部
51は、太陽電池1（電源側）の電圧は検出しない。

【００４１】状態変更部52は、電源のオンオフパタンを
認識して状態変更信号を出力する構成にする。具体的に
は、盗難判定部53を構成するワンチップマイクロプロセ
ッサが実行するプログラムの一つとして盗難防止器5に
組み込む。

【００４２】図5は盗難判定部53の概略動作を示すフロ
ーチャートである。

【００４３】盗難判定部53は、接続検知部51の出力信号
を監視して、所定の電源オンオフパタンを認識すると状
態変更指令を受信したと判断し(S11)、盗難防止機能の
状態を切り替える(S12)。そして、警戒状態の場合は(S1
3)、所定時間以上、接続検知部51の出力信号が非接続を
示すと(S14およびS15)、警報信号を出力する(S16)。

【００４４】警報信号の出力状態は、状態変更信号を受
信するまで維持される。つまり、状態変更指令が受信さ
れると(S17)、警報信号が停止され(S18)、処理はステッ
プS11へ戻る。

【００４５】なお、状態変更指令を示す所定の電源オン
オフパタンは、予めマイクロプロセッサのROMなどに格
納されていて、例えば「電源オフからオンへの立ち上が
りが約二秒間隔で三回存在する」というような条件にす
る。通常、停電では起こり難い規則正しい上記のような
パタンを設定すればよいが、もっと複雑なパタンも使用
可能である。必要に応じて、あまり冗長過ぎないパタン
を適宜決めればよい。

【００４６】また、ステップS15の非接続状態の継続時
間を判定する処理は、交流側の電圧によって接続/非接
続を判断する際の不意の停電と盗難とを区別するための
ものである。作業停電など、予め計画された停電は、そ
れに先立ち、警戒状態を解除すればよく、現状の停電頻
度の実態を考慮すれば、実用上、停電はそれほど大きな
問題にはならない。ただし、比較的発生頻度が高い極め
て短い停電（所謂瞬停）は考慮しておく必要があり、例
えば数秒（例えば二秒）間以上、非接続状態が継続した
場合に「切断」と判断するようにすればよい。

【００４７】図6は警報を発生動作を示すタイミングチ
ャートで、警戒状態フラグが警戒状態の際、交流側の電
線が外されてから約二秒後に警報が発令される。

【００４８】図7は状態変更指令による警戒状態の解除
動作を示すタイミングチャートで、約二秒間隔で電源オ
フからオンへの立ち上がりが三回あると警戒状態フラグ
が反転され、警戒状態が解除される。その後、交流側の
電線が外されても警報は発生しない。再び、同じパタン
の電源オンオフを繰り返せば、警戒状態フラグが反転さ
れて、警戒状態になる。

【００４９】なお、上記では、盗難防止機能のオンオ
フ、および、負荷切断を判断するために交流側の電圧を
利用する例を説明したが、直流側の電圧を利用しても同
様の処理が実現可能である。

【００５０】

【第3実施例】第3実施例として、太陽電池1に外部から
電圧を加え、その電流の有無を調べることで電源（太陽
電池1）が切断されたか否かを判断する盗難防止器5の構
成例を説明する。

【００５１】図8は、第3実施例の盗難防止器5の構成例
を説明するブロック図である。接続検知部51は、直流電
圧が例えば1V以下になると非接続を示す信号を出力す
る。ただし、接続検知部51は、系統3（負荷側）の電圧
は検出しない。

【００５２】第3実施例の盗難防止器5は、太陽電池1に
電圧を加えるための直流電源55を備える。ただし、直流
電源55の出力電圧は、太陽電池1の開放電圧以上の電圧
が必要である。本例では、太陽電池1の開放電圧を考慮
して400V 0.1Aの直流電源55とする。なお、直流電源55
は、太陽電池1とインバータ2とが接続されているか否か
を検査するだけであるから、融雪システムなどとは異な
り、比較的電流容量の小さいものでよい。

【００５３】盗難判定部53は、接続検知部51の出力信号
および直流電源55の電流信号の二つを入力し、盗難判定
を行い警報信号を出力する。図9は盗難判定部53の概略
動作を示すフローチャートである。

【００５４】状態変更信号を受信すると(S21)、盗難防
止機能の状態を切り替える(S22)。そして、警戒状態の
場合は(S23)、接続検知部51の出力信号が非接続を示す
と(S24)、直流電源55により太陽電池1に電圧を加え(S2
5)、直流電源55が出力する電流が所定値以下の場合(S2
6)、警報信号を出力する(S27)。

【００５５】警報信号の出力状態は、状態変更信号を受
信するまで維持される。つまり、状態変更信号が受信さ
れると(S28)、警報信号が停止され(S29)、処理はステッ
プS21へ戻る。

【００５６】このように、第3実施例によれば、まず太
陽電池1の出力電圧が検査され、次に直流電源55の電流
が検査されて、電源の切断が判定される。このような構
成にすれば、昼間のように太陽電池1が発電している場
合はその出力電圧で検査し、夜間のように太陽電池1が
発電していない場合は直流電源55の電流で検査すること
ができる。従って、系統3の停電や瞬停の影響を受けず
に、夜間でも電源の接続状態を判定することができる。

【００５７】また、陽が当たっている限り太陽電池1の
発電は止まらないから、通常は直流電源55から電圧を加
える必要はない。また、夜間などは太陽電池1は電圧を
出力しないから、直流電源55により電圧を加えて電源の
接続状態を判定する。つまり、太陽電池1の性質に合致
した接続状態の判定方法である上、インバータ2だけで
なく太陽電池1の盗難に対しても警報を発生できるとい
う特徴がある。

【００５８】このように、以上説明した実施形態によれ
ば、簡単な構成の盗難防止装置を太陽光発電装置の電力
変換装置に追加することで、電力変換装置の盗難を防止
することができる。

【００５９】とくに、電源のオンオフパタンを盗難防止
機能の状態変更指令に利用すれば、外部から状態変更信
号を入力する端子や、状態変更信号の送信機などが不要
になり、極めてシンプルな構成を実現できる。

【００６０】また、太陽電池へ電圧を印加して接続状態
を判定すれば、電力変換装置だけでなく太陽電池の盗難
も防ぐことができる。

【００６１】本発明の実施にあたっては、以上説明した
実施形態のほか、本発明の思想を歪めない範囲での種々
多様な変更が可能である。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電力変換装置の盗難を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】太陽光発電システムの構成を示すブロック図、

【図２】実施形態の電力変換装置を備える太陽光発電装
置の構成例を示すブロック図、

【図３】第1実施例における盗難判定部の概略動作を示
すフローチャート、

【図４】第2実施例の盗難防止器の構成例を説明するブ
ロック図、

【図５】第2実施例における盗難判定部の概略動作を示
すフローチャート、

【図６】第2実施例において警報を発生動作を示すタイ
ミングチャート、

【図７】第2実施例において状態変更指令による警戒状
態の解除動作を示すタイミングチャート、

【図８】第3実施例の盗難防止器の構成例を説明するブ
ロック図、

【図９】第3実施例の盗難判定部の概略動作を示すフロ
ーチャートである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5C084 AA03 AA09 BB40 DD07 EE02 GG02 HH03 5H007 BB05 CA01 CB05 DA03 5H420 BB12 CC03 DD03 EA11 EA45 EB39 FF03 FF04 FF24 FF25 FF28 LL10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】盗難防止機能を有する電力変換装置であ
って、警戒状態を切り替える状態変更手段と、電源および/または負荷の接続状態を検知する検知手段
と、警戒状態において、前記電源および/または負荷が非接
続状態になった場合に警報を発する警報手段とを有する
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】前記電源は直流電源であり、前記負荷は
蓄電池または商用電力系統であることを特徴とする請求
項1に記載された電力変換装置。
【請求項３】前記直流電源は太陽電池であることを特
徴とする請求項2に記載された電力変換装置。
【請求項４】前記検知手段は、検査用電源によって前
記電源に電圧を加えた際に流れる電流に基づき、前記電
源の接続状態を検知することを特徴とする請求項1から
請求項3の何れかに記載された電力変換装置。
【請求項５】前記状態変更手段は、前記電源または前
記負荷の電圧の変化パタンが所定のパタンであると認識
した場合に、前記警戒状態を切り替えることを特徴とす
る請求項1から請求項4の何れかに記載された電力変換装
置。
【請求項６】前記状態変更手段は、外部から入力され
る所定の変換パタンを有する光、音、電気または電波信
号により、前記警戒状態を切り替えることを特徴とする
請求項1から請求項4の何れかに記載された電力変換装
置。
【請求項７】電力変換装置の盗難防止方法であって、警戒状態を設定し、電源および/または負荷の接続状態を検知し、警戒状態において、前記電源および/または負荷が非接
続状態になった場合に警報を発することを特徴とする盗
難防止方法。
【請求項８】前記電源の接続状態は、検査用電源によ
って前記電源に電圧を加えた際に流れる電流に基づき検
知されることを特徴とする請求項7に記載された盗難防
止方法。
【請求項９】前記警戒状態は、前記電源または前記負
荷の電圧の変化パタンの認識結果に基づき設定されるこ
とを特徴とする請求項7または請求項8に記載された盗難
防止方法。
【請求項１０】前記警戒状態は、外部から入力される
所定の変換パタンを有する光、音、電気または電波信号
により設定されることを特徴とする請求項7または請求
項8に記載された盗難防止方法。
【請求項１１】請求項7から請求項10の何れかに記載
された盗難防止方法のプログラムコードが記録された記
録媒体。