(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された太陽電池パネルを有するストリングと、前記ストリングで発生した直流電圧を負荷に供給するための経路を断続するスイッチとを有する太陽光発電システムに用いられて前記ストリングの開放電圧を制御する開放電圧制御システムであって、
前記ストリングと前記負荷とが接続されていない開放状態での前記ストリングの開放電圧を測定する開放電圧測定装置と、
前記太陽電池パネルからの出力電圧を制御する駆動制御装置と、
前記ストリングと前記負荷とが開放状態において、前記開放電圧測定装置が測定した開放電圧に基づいて前記開放電圧が前記負荷の動作可能電圧以上でかつ前記太陽光発電システムの耐圧電圧を超えない所定の電圧値となるように前記駆動制御装置を制御する信号を出力する演算制御装置と
を備えたことを特徴とする開放電圧制御システム。
【請求項２】
前記駆動制御装置は、前記太陽電池パネルを照射する日射量を変更する日射量可変装置であり、
前記演算制御装置は、前記開放電圧測定装置が測定した開放電圧に基づいて、前記ストリングから発生する開放電圧が前記所定の電圧値になるように日射量を変更する信号を前記日射量可変装置に出力すること
を特徴とする請求項１に記載の開放電圧制御システム。
【請求項３】
前記駆動制御装置は、前記太陽電池パネル面の方位、傾きの少なくとも一つを変更する向き可変装置であり、
前記演算制御装置は、前記開放電圧測定装置が測定した開放電圧に基づいて、日射の方向と開放電圧との関係から、前記ストリングから発生する開放電圧が前記所定の電圧値になるように前記太陽電池パネル面の方位、傾きの少なくとも一つを変更する信号を前記向き可変装置に出力すること
を特徴とする請求項１に記載の開放電圧制御システム。
【請求項４】
前記太陽電池パネルの温度を測定する温度計を更に有し、
前記駆動制御装置は、前記太陽電池パネルの温度を変更する温度可変装置であり、
前記演算制御装置は、前記開放電圧測定装置が測定した開放電圧に基づいて、セル温度と開放電圧との関係から、前記ストリングから発生する開放電圧が前記所定の電圧値になるようにセル温度を変更する信号を前記温度可変装置に出力すること
を特徴とする請求項１に記載の開放電圧制御システム。
【請求項５】
前記駆動制御装置は、複数の前記太陽電池パネルの直列接続数を変更する回路可変装置であり、
前記演算制御装置は、前記開放電圧測定装置が測定した開放電圧に基づいて、直列接続数と開放電圧との関係から、前記ストリングから発生する開放電圧が前記負荷の動作可能電圧以上でかつ前記太陽光発電システムの耐圧電圧を超えない所定範囲内の電圧値になるように前記太陽電池パネルの接続数を変更する信号を前記回路可変装置に出力すること
を特徴とする請求項１に記載の開放電圧制御システム。
【請求項６】
前記太陽電池パネルのセル温度を測定する温度計を更に有し、
前記駆動制御装置は、前記太陽電池パネルを照射する日射量を変更する日射量可変装置であり、
前記演算制御装置は、前記開放電圧測定装置が測定した開放電圧と前記セル温度とに基づいて、前記セル温度における日射と開放電圧との関係から、前記ストリングから発生する開放電圧が前記所定の電圧値になるように日射量を変更する信号を前記日射量可変装置に出力することを特徴とする請求項１に記載の開放電圧制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、太陽光発電システムに用いられ、開放電圧を所望の値に制御する開放電圧制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自然エネルギーを利用した発電システムが注目され、太陽光発電システムが盛んに導入されている。太陽光発電は、太陽光のエネルギーを電力に変換する太陽電池（ＰＶ：Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ）を利用するものである。しかし、太陽電池パネルでは、パワーコンディショナの動作可能電圧を満たさないため、太陽光発電システムには、複数枚の太陽電池パネルが直列に接続されて用いられる（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−８４３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、太陽光発電システムでは、更なる製造コストの低減とともに、発電量の増加に対するニーズがある。
【０００５】
本願発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、更なる製造コストの低減とともに、発電量の増加を図ることのできる開放電圧制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明の実施の形態によれば、直列に接続された太陽電池パネルを有するストリングと、前記ストリングで発生した直流電圧を負荷に供給するための経路を断続するスイッチとを有する太陽光発電システムに用いられて前記ストリングの開放電圧を制御する開放電圧制御システムであって、前記ストリングと前記負荷とが接続されていない開放状態での前記ストリングの開放電圧を測定する開放電圧測定装置と、前記太陽電池パネルからの出力電圧を制御する駆動制御装置と、前記ストリングと前記負荷とが開放状態において、前記開放電圧測定装置が測定した開放電圧に基づいて前記開放電圧が前記負荷の動作可能電圧以上でかつ前記太陽光発電システムの耐圧電圧を超えない所定の電圧値となるように前記駆動制御装置を制御する信号を出力する演算制御装置とを備えた開放電圧制御システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施の形態の開放電圧制御システムの構成を示す図。
【図２】第１の実施の形態の開放電圧制御システムを用いた太陽光発電システムを示す図。
【図３】第１の実施の形態における太陽電池パネル透過日射量可変装置の動作を説明するための図。
【図４】第１の実施の形態における演算制御装置の概略の処理手順を示すフローチャート。
【図５】太陽電池パネルのセル温度毎の、日射量と開放電圧との関係を示したグラフ。
【図６】第１の実施の形態の開放電圧制御システムを適用した結果を示す図。
【図７】第２の実施の形態の開放電圧制御システムを用いた太陽光発電システムを示す図。
【図８】第２の実施の形態における太陽電池パネル向き可変装置の側面図及び背面図。
【図９】第２の実施の形態における演算制御装置の概略の処理手順を示すフローチャート。
【図１０】第２の実施の形態の開放電圧制御システムを適用した結果を示す図。
【図１１】第３の実施の形態の開放電圧制御システムを用いた太陽光発電システムを示す図。
【図１２】第３の実施の形態における太陽電池パネル温度可変装置の動作を説明するための図。
【図１３】第３の実施の形態における演算制御装置の概略の処理手順を示すフローチャート。
【図１４】太陽電池パネルのセル温度毎の、日射量と開放電圧との関係を示したグラフ。
【図１５】第３の実施の形態の開放電圧制御システムを適用した結果を示す図。
【図１６】第４の実施の形態の開放電圧制御システムを用いた太陽光発電システムを示す図。
【図１７】第４の実施の形態における演算制御装置の概略の処理手順を示すフローチャート。
【図１８】太陽電池パネルのセル温度毎の、日射量と開放電圧との関係を示したグラフ。
【図１９】回路可変装置により太陽電池パネルの数を変更する態様を示す模式図。
【図２０】第４の実施の形態の開放電圧制御システムを適用した結果を示す図。
【図２１】太陽光発電システムの構成を示す図。
【図２２】太陽光発電システムの１ストリングあたりの太陽電池パネルの接続数を説明するための図。
【図２３】太陽光発電システムのストリング電圧と、インバータ動作時間とを示す模式図。
【図２４】太陽電池パネルから出力される電圧の推移を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本実施の形態の太陽光発電システムを説明する前に、上述のニーズに対応するために太陽光発電システムが備えるべき機能について説明する。
【０００９】
図２１は、太陽光発電システムの構成を示す図である。  
太陽光発電システムは、太陽電池パネル２、ストリング配線７、スイッチ５及びインバータ６を備えている。
【００１０】
太陽電池パネル２は、光起電力効果をもつ太陽電池（セル）を、例えば平面状に配列して形成される。ストリング配線７は、複数の太陽電池パネル２を直列に接続する。ここで、ストリング配線７によって直列に接続された複数の太陽電池パネル２の構成を１ストリングと呼ぶ。インバータ６は、少なくとも１つのストリングと接続し、入力された太陽電池パネル２の直流電力を交流に変換する。スイッチ５は、ストリング配線７とインバータ６との電力ラインを断続する。なお、スイッチ５は、インバータ６の内部に組み込まれていても良い。
【００１１】
図２２は、太陽光発電システムの１ストリングあたりの太陽電池パネルの接続数を説明するための図である。
【００１２】
まず、図２２の左端の欄に設けた項目の内、主な項目について説明する。「太陽電池への日射」は、単位面積（ｍ２）あたりの太陽光のエネルギー（Ｗ）を表している。数字が小さい場合は「低日射」を表し、数字が大きい場合は「高日射」を表す。「太陽電池のセル温度」は、使用時における太陽電池セル自体の温度を表す。例えば、シリコン材料から製造される太陽電池パネルでは、この太陽電池セルの温度が高い場合は太陽電池セルの発生電圧は小さく、太陽電池セルの温度が低い場合は太陽電池セルの発生電圧は大きい。太陽電池の開放電圧は、主として「太陽電池への日射」と「太陽電池のセル温度」とによって支配される。「太陽電池の開放電圧」は、太陽電池セルに負荷を接続していない場合の、太陽電池セルの出力電圧である。
【００１３】
太陽光発電システムの耐圧を６００Ｖとする。ここで、耐圧は、１ストリング毎の発生電圧の上限値として規定された値である。１ストリングでの発生電圧が、この耐圧を超えた場合には徐々にではあるが、太陽光発電システムの構成部分がダメージを受ける。そのため、太陽光発電システムでは、この耐圧を超えない設計が求められる。
【００１４】
ケース１に示す場合、即ち、太陽電池への日射が１００Ｗ／ｍ２の場合では、１ストリングあたりの太陽電池の直列接続数は１５ｍｏｄｕｌｅｓである。従って、１ストリング当りの開放電圧は、１５×３９＝５８５Ｖであり、耐圧６００Ｖ以下である。  
ケース２に示す場合、即ち、太陽電池への日射が１０００Ｗ／ｍ２の場合では、１ストリングあたりの太陽電池の直列数は１５ｍｏｄｕｌｅｓである。従って、１ストリング当りの開放電圧は、１５×４４＝６６０Ｖであり、耐圧６００Ｖを超過している。
【００１５】
ケース３は、このような耐圧超過状態を回避するための構成を表している。ケース３に示す場合、１ストリングあたりの太陽電池の直列数を１３ｍｏｄｕｌｅとする。そうすると、太陽電池への日射が１０００Ｗ／ｍ２の場合では、開放電圧は１３×４４＝５７２Ｖであり、耐圧６００Ｖ以下である。ケース３に示すように、太陽光発電システムが設置される環境に合わせて、１ストリングあたりの太陽電池の直列数を決定（減少）することで開放電圧を耐圧以下とすることができる。  
しかしながら、この対応では１ストリングあたりの発電容量が、ケース２では２００×１５＝３０００Ｗであったが、ケース３では２００×１３＝２６００Ｗと少なくなる。従って、発電力３９０００Ｗを得るために必要なストリング数は、ケース２では３９０００／３０００＝１３ストリングであるに対し、ケース３では３９０００／２６００＝１５ストリングに増加する。ストリング数が増加すると、ストリング配線数が増加するため、太陽光発電システムの製造コストが上昇する。
【００１６】
図２３は、太陽光発電システムのストリング電圧８と、インバータ動作時間９とを示す模式図である。ストリング電圧８は、１ストリング当りの発生電圧（開放電圧）である。インバータ６は、ストリング電圧８がインバータ動作開始電圧を超えたときから動作を開始し、ストリング電圧８がインバータ動作開始電圧よりも低くなったときに動作を停止する。
【００１７】
図２３に示すグラフでは、ストリング電圧８（８ａ、８ｂ）は朝日が昇るとともに上昇する。ストリング電圧８（８ａ、８ｂ）が一定値を超えたときからインバータ６が自動で動作を始める。そして、夕日が沈みストリング電圧８（８ａ、８ｂ）が一定値以下となったときにインバータ６は自動で動作を停止する。図２３に示すように、１ストリングあたりの太陽電池の直列数が少ない場合のインバータ動作時間９ｂは、１ストリングあたりの太陽電池の直列数が多い場合のインバータ動作時間９ａと比べると短い。従って、１ストリングあたりの太陽電池の直列数が少ない場合の発電量は、１ストリングあたりの太陽電池の直列数が多い場合の発電量よりも少なくなる。
【００１８】
以上述べたように、太陽光発電システムでは、直列に接続される太陽電池パネルの数が制限を受けることによって、製造コストの上昇と、発電量の減少を引き起こす。そうとすれば、従来に比べて１ストリング当たりの太陽電池パネル数を増加させること、あるいは太陽電池パネル数の減少を制限できれば、ストリング数の減少によりコストを低減し、さらに発電量を増加することができる。
【００１９】
本実施の形態の開放電圧制御システムは、このような技術的な検討を重ねた結果として想到したものである。以下、本実施の形態の開放電圧制御システムについて図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
[第１の実施の形態]
図１は、本実施の形態の開放電圧制御システム１０の構成を示す図である。本開放電圧制御システム１０は、開放電圧測定装置３、演算制御装置４及び駆動制御装置１を備えている。開放電圧測定装置３は、負荷が付与されていない状態でのストリング電圧、即ち開放電圧を測定する。演算制御装置４は、インバータ６との間で信号の授受を行うとともに開放電圧測定装置３からの測定信号を受けて駆動制御装置１を制御する。駆動制御装置１は、太陽電池パネル２などを駆動してストリング電圧を制御する。
【００２１】
そして、駆動制御装置１は、太陽電池パネル透過日射量可変装置１１、太陽電池パネル向き可変装置１２、太陽電池パネル温度可変装置１３、回路可変装置１４の内、少なくとも１つを用いて構成することができる。
【００２２】
なお、図２１に示したように、インバータ６には複数のストリングを接続することができるが、開放電圧測定装置３及び演算制御装置４は、複数のストリングに共通の装置として構成され、駆動制御装置１は、それぞれのストリング毎に構成される。但し、開放電圧測定装置３、演算制御装置４及び駆動制御装置１は、この実施の形態に限定されず種々の態様で構成することができる。例えば、開放電圧測定装置３又は演算制御装置４をそれぞれのストリング毎に構成しても良い。また、駆動制御装置１をストリングに共通の装置として構成しても良い。
【００２３】
第１の実施の形態では、駆動制御装置１として太陽電池パネル透過日射量可変装置１１を用い、透過日射量を可変することで開放電圧を調整する。  
図２は、第１の実施の形態の開放電圧制御システム１０を用いた太陽光発電システムを示す図である。太陽光発電システムは、太陽電池パネル２、開放電圧測定装置３、演算制御装置４、太陽電池パネル透過日射量可変装置１１、スイッチ５及びインバータ６で構成される。太陽電池パネル透過日射量可変装置１１は、太陽光と太陽電池パネル２との間に設置され通過する日射量を調整する。なお、太陽電池パネル透過日射量可変装置１１以外の装置については説明を省略する。
【００２４】
図３は、第１の実施の形態における太陽電池パネル透過日射量可変装置１１の動作を説明するための図である。図３（１）に示すように太陽電池パネル透過日射量可変装置１１として例えば液晶シャッタ１１１を使い、図３（２）に示すように液晶シャッタ１１１の透過率を変化させる制御信号を与えることで、太陽電池パネル２への日射量を制御することが出来る。なお、透過日射量を変更するための手段として、開口面積を変更する手段を使用しても良い。例えば、液晶シャッタ１１１に代えてブラインドのような遮光体を設置し、その遮光面積を変化させることで、通過する日射量を調整しても良い。
【００２５】
図４は、第１の実施の形態における演算制御装置４の概略の処理手順を示すフローチャートである。演算制御装置４は、所定周期毎にこのフローチャートに示す動作を実行する。
【００２６】
ステップＳ０１において、演算制御装置４は、スイッチ５が開いているかどうかをインバータ６からの信号によって判断する。上述のようにインバータ６は、ストリング電圧８がインバータ動作開始電圧を超えたときから動作を開始する。即ち、インバータ６はストリング電圧８がインバータ動作開始電圧を超えたときに、スイッチ５をＯＮ動作させてストリング電圧８を内部の変換回路に取り入れる。従って、スイッチ５の開閉状態は、インバータ６によって制御される。
【００２７】
スイッチ５が閉じている場合（ステップＳ０１  Ｎｏ）は、演算制御装置４は、動作を終了する。スイッチ５が開いている場合（ステップＳ０１  Ｙｅｓ）は、ステップＳ０２において、演算制御装置４は、開放電圧測定装置３が測定した開放電圧を取り込む。
【００２８】
ステップＳ０３において、演算制御装置４は、開放電圧が所定電圧以下かどうかを調べる。ここで、所定電圧は、インバータ６の負荷が稼動可能な電圧以上で太陽光発電システムの耐圧電圧よりも小さい電圧である。この詳細については後述する。開放電圧が所定電圧以下の場合（ステップＳ０３  Ｙｅｓ）は、演算制御装置４は、動作を終了する。開放電圧が所定電圧を超える場合（ステップＳ０３  Ｎｏ）は、ステップＳ０４において、演算制御装置４は、開放電圧が所定電圧となるように太陽電池パネル透過日射量可変装置１１の開度を変更する。
【００２９】
図５は、太陽電池パネルのセル温度毎の、日射量と開放電圧との関係を示したグラフである。このグラフに示すように、開放電圧は日射量が少なくなることで低下する。また、開放電圧はセル温度が高くなれば低下する。グラフでは、開放電圧の耐圧電圧値に対応するセル電圧値を４０Ｖとして表している。
【００３０】
ここで、本制御方法の意義について説明する。朝日が昇ってからの太陽電池パネル２の出力電圧は次のように推移すると考えられる。  
図２４は、太陽電池パネルから出力される電圧の推移を示す図である。朝日が太陽電池パネル２を照射し、時間が経過するにつれて、太陽電池パネル２の開放電圧は増加する。演算制御装置４は、太陽電池パネル２の開放電圧が所定電圧になるように太陽電池パネル透過日射量可変装置１１の開度を制御する。ここで、所定電圧はインバータ動作開始電圧よりも高く設定されている。しかし、インバータ６は開放電圧が開始電圧を超えても直ちに動作を開始するのではなく、所定時間（例えば、十数分）経過後に起動を開始する。従って、演算制御装置４は、インバータ６が動作を開始するまで、開放電圧が所定電圧になるように制御を継続する。
【００３１】
インバータ６が動作を開始すると負荷が付与されるため、その影響により太陽電池パネルから出力される電圧は低下する。その後、太陽電池パネル２の電圧はインバータ6の負荷制御機能によって太陽電池からの発電電力が大きくなるように制御され、太陽電池パネルの開放電圧の上昇は抑制される。このように、インバータ６が動作を開始した以降では、ストリング電圧８の上昇を抑えようとする作用が働く。これらのことからインバータ６が動作を開始する直近の状態での電圧が所定電圧となるように遮光面積の開度を制御することにより、耐圧電圧をこえることを防止することができる。
【００３２】
この例では、所定電圧をインバータ動作開始電圧以上で耐圧電圧よりも小さい電圧に設定した。しかし、開放電圧制御システムが適用される対象はインバータ６には限られず、一般の負荷を対象とする。そのため、上述の所定電圧は、負荷が動作可能な電圧以上で耐圧電圧よりも小さい電圧に設定することに相当する。
【００３３】
ここで、演算制御装置４が実行する制御動作は、ＰＩＤフィードバック制御、サンプリング制御、サンプリングＰＩ制御などの制御手法を使用しても良い。また、太陽光発電システムに特有の図５に示す特性を利用してプリセット制御を用いても良い。  
例えば、太陽電池パネル２の中央部に温度センサ（不図示）を設け、セル温度を代表して測定する。演算制御装置４は、温度センサで測定したセル温度から図５の特性曲線を特定する。そして、その特性曲線上で開放電圧測定装置３で測定した開放電圧から、太陽電池パネル２に照射している現在の日射量Ｘを把握する。次に、開放電圧が所定の電圧になるような日射量Ｙを求め、開度を現在の開度のＹ／Ｘ倍となるように制御する。
【００３４】
図６は、第１の実施の形態の開放電圧制御システムを適用した結果を示す図である。日射量は１０００（Ｗ／ｍ２）、太陽電池パネルの向きは南向き、透過日射量可変装置の日射透過率はケースＡでは１００％（遮光なし）、ケースＢでは１０％であった。太陽電池の開放電圧は、ケースＡでは４４Ｖ、ケースＢでは３９Ｖであった。
【００３５】
１ストリングの開放電圧は、太陽電池の開放電圧と、１ストリングあたりの太陽電池直列接続数と、から算出される。  
ケースＡでは、太陽電池への日射１０００Ｗ／ｍ２、セル温度−２０℃、１ストリング当たりの太陽電池の直列接続数が１５となり、１ストリングの開放電圧は６６０Ｖである。従って、太陽光発電システムの耐圧を６００Ｖとすると、それを超過している。一方、ケースＢでは、透過日射量可変装置の日射透過率を制御して１０％とすることで、１ストリングの開放電圧は５８５Ｖとなり、太陽光発電システムの耐圧６００Ｖ以内とすることが出来た。
【００３６】
なお、図４のフローチャートでは、ステップＳ０３において開放電圧が所定電圧以下の場合には制御動作を行っていないが、この場合には日射量を増加させても良い。
【００３７】
[第２の実施の形態]
第２の実施の形態では、駆動制御装置１として太陽電池パネル向き可変装置１２を用い、太陽電池パネル向きを可変することで開放電圧を調整する。  
図７は、第２の実施の形態の開放電圧制御システム１０を用いた太陽光発電システムを示す図である。太陽光発電システムは、太陽電池パネル２、開放電圧測定装置３、演算制御装置４、太陽電池パネル向き可変装置１２、スイッチ５及びインバータ６で構成される。太陽電池パネル向き可変装置１２は、太陽電池パネルの面する日射量を調整する。なお、太陽電池パネル向き可変装置１２以外の装置については説明を省略する。
【００３８】
図８は、第２の実施の形態における太陽電池パネル向き可変装置１２の側面図及び背面図である。太陽電池パネル向き可変装置１２は、太陽光からのエネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池パネル２の方向を変更する。太陽電池パネル向き可変装置１２は、方位角を制御する方位角可変装置２２及び仰角可変装置２１を備えている。そして、太陽電池パネル向き可変装置１２は、基準となる基礎２３の上に設けられている。太陽電池パネル向き可変装置１２に制御信号を与えることで太陽電池パネル２に照射する日射量を調整することが出来る。
【００３９】
図９は、第２の実施の形態における演算制御装置４の概略の処理手順を示すフローチャートである。演算制御装置４は、所定周期毎にこのフローチャートに示す動作を実行する。
【００４０】
ステップＳ１１において、演算制御装置４は、スイッチ５が開いているかどうかをインバータ６からの信号によって判断する。
【００４１】
スイッチ５が閉じている場合（ステップＳ１１  Ｎｏ）は、演算制御装置４は、動作を終了する。スイッチ５が開いている場合（ステップＳ１１  Ｙｅｓ）は、ステップＳ１２において、演算制御装置４は、開放電圧測定装置３が測定した開放電圧を取り込む。
【００４２】
ステップＳ１３において、演算制御装置４は、開放電圧が所定電圧以下かどうかを調べる。ここで、所定電圧は、インバータ６の負荷が稼動可能な電圧以上で太陽光発電システムの耐圧電圧よりも小さい電圧である。この詳細については既に述べたので省略する。開放電圧が所定電圧以下の場合（ステップＳ１３  Ｙｅｓ）は、演算制御装置４は、動作を終了する。開放電圧が所定電圧を超える場合（ステップＳ１３  Ｎｏ）は、ステップＳ１４において、演算制御装置４は、開放電圧が所定電圧となるように太陽電池パネル向き可変装置１２の向きを変更する。
【００４３】
ここで、太陽電池パネル向き可変装置１２が設置されている場所での太陽の照射方向は現在の年月日時分がわかれば確定する。そこで、予め作成した太陽の照射方向に関するデータベースに基づいて、太陽の照射量を所定値に低減するように太陽電池パネル向き可変装置１２の向きを変更する。ここで、方位角可変装置２２と仰角可変装置２１とを共に動作させても良く、一方を動作させて、不十分な場合に更に他方を動作させても良い。
【００４４】
図１０は、第２の実施の形態の開放電圧制御システムを適用した結果を示す図である。ケースＡでは、日射量は１０００（Ｗ／ｍ２）、太陽電池パネルの向きは日射の方向、透過日射量可変装置の日射透過率は１００％である。ケースＢでは日射量は１００（Ｗ／ｍ２）、太陽電池パネル２の向きは日射の方向と逆方向、日射透過率は１００％であった。太陽電池の開放電圧は、ケースＡでは４４Ｖ、ケースＢでは３９Ｖであった。
【００４５】
１ストリングの開放電圧は、太陽電池の開放電圧と、１ストリングあたりの太陽電池直列接続数と、から算出される。  
ケースＡでは、太陽電池への日射１０００Ｗ／ｍ２、セル温度−２０℃、１ストリング当たりの太陽電池の直列接続数が１５となり、１ストリングの開放電圧は６６０Ｖである。従って、太陽光発電システムの耐圧を６００Ｖとすると、それを超過している。一方、ケースＢでは、太陽電池パネル向き可変装置１２で日射量を制御して１００Ｗ／ｍ２とすることで、１ストリングの開放電圧は５８５Ｖとなり、太陽光発電システムの耐圧６００Ｖ以内とすることが出来た。
【００４６】
なお、図９のフローチャートでは、ステップＳ１３において開放電圧が所定電圧以下の場合には制御動作を行っていないが、この場合には日射量を増加させても良い。
【００４７】
[第３の実施の形態]
第３の実施の形態では、駆動制御装置１として太陽電池パネル温度可変装置１３を用い、太陽電池パネル温度を可変することで開放電圧を調整する。  
図１１は、第３の実施の形態の開放電圧制御システム１０を用いた太陽光発電システムを示す図である。太陽光発電システムは、太陽電池パネル２、開放電圧測定装置３、演算制御装置４、太陽電池パネル温度可変装置１３、温度センサ３０、スイッチ５及びインバータ６で構成される。太陽電池パネル温度可変装置１３は、太陽電池パネル２に隣接して設置されパネル温度を調整する。温度センサ３０は、太陽電池パネル２の中央部に設けられ、その測定値をもってセル温度として扱う。なお、太陽電池パネル温度可変装置１３、温度センサ３０以外の装置については説明を省略する。
【００４８】
図１２は、第３の実施の形態における太陽電池パネル温度可変装置１３の動作を説明するための図である。図１２（１）に示すように太陽電池パネル温度可変装置１３として、例えば電熱線１３１を使い、図１２（２）に示すように電流信号を制御信号として与えることで、太陽電池パネル２のセル温度を制御することが出来る。なお、太陽電池パネル２のセル温度を変更するための手段として、電熱線１３１の代わりに温水をつかってセル温度を調整しても良い。
【００４９】
図１３は、第３の実施の形態における演算制御装置４の概略の処理手順を示すフローチャートである。演算制御装置４は、所定周期毎にこのフローチャートに示す動作を実行する。
【００５０】
ステップＳ２１において、演算制御装置４は、スイッチ５が開いているかどうかをインバータ６からの信号によって判断する。
【００５１】
スイッチ５が閉じている場合（ステップＳ２１  Ｎｏ）は、演算制御装置４は、動作を終了する。スイッチ５が開いている場合（ステップＳ２１  Ｙｅｓ）は、ステップＳ２２において、演算制御装置４は、開放電圧測定装置３が測定した開放電圧を取り込む。
【００５２】
ステップＳ２３において、演算制御装置４は、開放電圧が所定電圧以下かどうかを調べる。ここで、所定電圧は、インバータ６の負荷が稼動可能な電圧以上で太陽光発電システムの耐圧電圧よりも小さい電圧である。この詳細については説明を省略する。開放電圧が所定電圧以下の場合（ステップＳ２３  Ｙｅｓ）は、演算制御装置４は、動作を終了する。開放電圧が所定電圧を超える場合（ステップＳ２３  Ｎｏ）は、ステップＳ２４において、演算制御装置４は、開放電圧が所定電圧となるように太陽電池パネル温度可変装置１３により太陽電池パネル２の温度を変更する。
【００５３】
第３の実施の形態の制御方法は、第１の実施の形態で説明した各方法を用いることができるが、例えば、以下のように制御することができる。
【００５４】
図１４は、太陽電池パネルのセル温度毎の、日射量と開放電圧との関係を示したグラフである。このグラフに示すように、開放電圧は日射量が少なくなることで低下する。また、開放電圧はセル温度が高くなれば低下する。グラフでは、開放電圧の耐圧電圧値に対応するセル電圧値を４０Ｖとして表している。
【００５５】
演算制御装置４は、温度センサ３０で測定したセル温度から図１４の特性曲線を特定する。そして、その特性曲線上で開放電圧測定装置３で測定した開放電圧から、太陽電池パネル２に照射している現在の日射量を把握する。そして、その日射量の下で開放電圧を所定の電圧とするための目標セル温度を求め、太陽電池パネル温度可変装置１３により目標セル温度に制御する。
【００５６】
図１５は、第３の実施の形態の開放電圧制御システムを適用した結果を示す図である。ケースＡでは、日射量は１０００（Ｗ／ｍ２）、太陽電池パネルの向きは南向き、透過日射量可変装置の日射透過率は１００％である。太陽電池の開放電圧は、ケースＡでは４４Ｖであった。
【００５７】
１ストリングの開放電圧は、太陽電池の開放電圧と、１ストリングあたりの太陽電池直列接続数と、から算出される。ケースＡでは、太陽電池への日射１０００Ｗ／ｍ２、セル温度−２０℃、１ストリング当たりの太陽電池の直列接続数が１５となり、１ストリングの開放電圧は６６０Ｖである。従って、太陽光発電システムの耐圧を６００Ｖとすると、それを超過している。
【００５８】
一方、ケースＣでは、ケースＡと同じく、日射量は１０００（Ｗ／ｍ２）、太陽電池パネルの向きは南向き、透過日射量可変装置の日射透過率は１００％である。太陽電池パネル温度可変装置１３でセル温度を制御して２５℃とすることで、１ストリングの開放電圧は５７０Ｖとなり、太陽光発電システムの耐圧６００Ｖ以内とすることが出来た。
【００５９】
[第４の実施の形態]
第４の実施の形態では、駆動制御装置１として回路を構成する太陽電池パネルの接続数を可変することで開放電圧を調整する。  
図１６は、第４の実施の形態の開放電圧制御システム１０を用いた太陽光発電システムを示す図である。太陽光発電システムは、太陽電池パネル２、開放電圧測定装置３、演算制御装置４、回路可変装置１４、スイッチ５及びインバータ６で構成される。回路可変装置１４は、１ストリングに接続される太陽電池パネルの数を変更する。
【００６０】
図１７は、第４の実施の形態における演算制御装置４の概略の処理手順を示すフローチャートである。演算制御装置４は、所定周期毎にこのフローチャートに示す動作を実行する。
【００６１】
ステップＳ３１において、演算制御装置４は、スイッチ５が開いているかどうかをインバータ６からの信号によって判断する。
【００６２】
スイッチ５が閉じている場合（ステップＳ３１  Ｎｏ）は、演算制御装置４は、動作を終了する。スイッチ５が開いている場合（ステップＳ３１  Ｙｅｓ）は、ステップＳ３２において、演算制御装置４は、開放電圧測定装置３が測定した開放電圧を取り込む。
【００６３】
ステップＳ３３において、演算制御装置４は、開放電圧が所定電圧以下かどうかを調べる。ここで、所定電圧は、インバータ６の負荷が稼動可能な電圧以上で太陽光発電システムの耐圧電圧よりも小さい電圧である。この詳細については第１の実施の形態と同じため説明を省略する。開放電圧が所定電圧以下の場合（ステップＳ３３  Ｙｅｓ）は、演算制御装置４は、動作を終了する。開放電圧が所定電圧を超える場合（ステップＳ３３  Ｎｏ）は、ステップＳ３４において、演算制御装置４は、開放電圧がインバータ動作開始電圧以上で耐圧電圧よりも小さい範囲の電圧となるように回路可変装置１４によって１ストリングに接続される太陽電池パネルの数を変更する。
【００６４】
例えば、演算制御装置４は、開放電圧が所定電圧を超える場合、太陽電池パネル２の数を変更（減少）すれば良い。更に、太陽電池パネルに温度計（不図示）を設けて次のように制御することができる。
【００６５】
図１８は、太陽電池パネルのセル温度毎の、日射量と開放電圧との関係を示したグラフである。このグラフに示すように、開放電圧は日射量が少なくなることで低下する。また、開放電圧はセル温度が高くなれば低下する。グラフでは、開放電圧の耐圧電圧値を４０Ｖとして表している。
【００６６】
演算制御装置４は、温度センサ３０で測定したセル温度から図１８の特性曲線を特定する。そして、その特性曲線上で開放電圧測定装置３で測定した開放電圧から、太陽電池パネル２に照射している現在の日射量Ｘを把握する。次に、開放電圧が所定の電圧になるような日射量Ｙを求め、１ストリングに接続される太陽電池パネルの数を現在のパネルの数のＹ／Ｘ倍となるように制御する。
【００６７】
図１９は、回路可変装置１４により太陽電池パネルの数を変更する態様を示す模式図である。図１９（１）は、変更前の１ストリングの接続状態を表している。変更前では、１ストリングは１５個の太陽電池パネル２が直列に接続されている。図１９（２）は、変更後の１ストリングの接続状態を表している。変更後では、１ストリングは１３個の太陽電池パネル２が直列に接続されている。
【００６８】
なお、断続する太陽電池パネル２の数は、図１９に示すように固定数（例えば２個）であっても良く、減少させる電圧数に応じた可変数（例えば、１〜３個）としても良い。また、断続する太陽電池パネル２は、直列に接続した、先頭部分、中間部分、後部部分のいずれであっても良い。
【００６９】
図２０は、第４の実施の形態の開放電圧制御システムを適用した結果を示す図である。ケースＡでは、日射量は１０００（Ｗ／ｍ２）、太陽電池パネルの向きは南向き、透過日射量可変装置の日射透過率は１００％である。太陽電池の開放電圧は、ケースＡでは４４Ｖであった。
【００７０】
１ストリングの開放電圧は、太陽電池の開放電圧と、１ストリングあたりの太陽電池直列接続数と、から算出される。ケースＡでは、太陽電池への日射１０００Ｗ／ｍ２、セル温度−２０℃、１ストリング当たりの太陽電池の直列接続数が１５となり、１ストリングの開放電圧は６６０Ｖである。従って、太陽光発電システムの耐圧を６００Ｖとすると、それを超過している。
【００７１】
一方、ケースＤでは、ケースＡと同じく、日射量は１０００（Ｗ／ｍ２）、太陽電池パネルの向きは南向き、透過日射量可変装置の日射透過率は１００％である。回路可変装置１４で１ストリングに接続される太陽電池パネル２の数を１３個とすることで、１ストリングの開放電圧は５７２Ｖとなり、太陽光発電システムの耐圧６００Ｖ以内とすることが出来た。
【００７２】
以上説明した各実施の形態では、駆動制御装置１は、それぞれ太陽電池パネル透過日射量可変装置１１、太陽電池パネル向き可変装置１２、太陽電池パネル温度可変装置１３、回路可変装置１４のいずれかを用いていたが、複数の装置を適宜組合わせて構成することができる。また、ストリング毎に駆動制御装置１に用いる装置の種類を選択しても良い。
【００７３】
なお、上述の制御動作は、「インバータ６が動作を開始する直前のタイミング」に限られない。なんらかの理由で「ストリングが開放された場合」においても同様に動作する。例えば、整備あるいは検査のために、意図してスイッチ５を開放する場合がある。このとき、負荷が切り離されるため開放されたストリングからは耐圧以上の電圧が発生して、ストリング７、太陽電池パネル２などを損傷する恐れがある。このような場合においても、開放電圧制御システム１０は、ストリングから発生する電圧が耐圧以上とならないように動作する。そして、整備終了後に接続された場合、上述の各実施の形態で説明した制御動作が行われることから太陽光発電システムに耐圧を超える電圧が作用することは無い。
【００７４】
[バリエーションの形態]  
上述の各実施の形態の構成のバリエーションについて説明する。
【００７５】
図２では、演算制御装置４は、インバータ６からスイッチ５の開閉状態に関する情報を取得したが、この形態に限定されない。  
例えば、演算制御装置４が開放電圧測定装置３で測定した電圧を監視し、その電圧が急激に低下した場合に、インバータ６に負荷が付与されたと判断して制御動作を停止しても良い。即ち、演算制御装置４が開放電圧測定装置３で測定した電圧に基づいてスイッチ５の開放状態を判定する。  
また、演算制御装置４は、スイッチ５の状態をＤＩ（デジタル入力）として取り入れ、ＤＩを監視することで、スイッチ５の開閉状態を取得することができる。
【００７６】
更に、人間が手動で演算装置に制御停止・開始を指示しても良い。即ち、スイッチ５が接続・開放されたことを指示しても良い。とくに、整備あるいは検査作業のために、インバータ６とストリングとの接続を切り離し、作業終了後に制御に投入するようなケースでは、柔軟に設備を運用することができる。  
これらのバリエーションの形態は、上述の各実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
【００７７】
なお、上述の各実施の形態で説明した機能は、ハードウェアを用いて構成するに留まらず、ソフトウェアを用いて各機能を記載したプログラムをコンピュータに読み込ませて実現することもできる。また、各機能は、適宜ソフトウェア、ハードウェアのいずれかを選択して構成するものであっても良い。
【００７８】
従って、フローチャートとして記載され、説明された処理は、その処理を実現するハードウェアで構成することができる。
【００７９】
尚、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。  
上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１…駆動制御装置、２…太陽電池パネル、３…開放電圧測定装置、４…演算制御装置、５…スイッチ、６…インバータ、７…ストリング、８…ストリング電圧、９…インバータ動作時間、１０…開放電圧制御システム、１１…太陽電池パネル透過日射量可変装置、１２…太陽電池パネル向き可変装置、１３…太陽電池パネル温度可変装置、１４…回路可変装置、２１…仰角可変装置、２２…方位角可変装置、２３…基礎、３０…温度センサ、７１…日射、７２…太陽電池への日射、１１１…液晶シャッタ、１３１…電熱線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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