(57)【要約】【課題】太陽光発電用接続ユニットによる結合電力をＭＰＰＴ点の最大値近傍で制御させることが可能な太陽光発電システムを提供する。【解決手段】本実施の形態では、日の出から初めてパワーコンディショナへ電流が引き込まれるまで（〜時刻ｔ２）、昇圧用最大電力追従処理ＦＮＣ−ＭＰＰＴ１を持続させ、その後、再度パワーコンディショナへ電流が引き込まれる毎に、昇圧用最大電力追従処理ＦＮＣ−ＭＰＰＴ１と最大電力逸脱処理ＦＮＣ−１とを切換える。【選択図】図３
2014203433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子を具備し入力電圧を昇圧させる回路構成とされた昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータと、制御信号を出力し前記スイッチング素子を駆動制御させる制御回路と、を備え、
前記制御回路は、入力側から供給される供給電力を最大電力点へ追従させる昇圧用最大電力追従処理と、前記昇圧用最大電力追従処理が行われているときの供給電力の電圧成分を強制的に低下させる最大電力逸脱処理と、を切換えて機能させることを特徴とする太陽光発電用昇圧ユニット。
【請求項２】
スイッチング素子を具備し入力電圧を昇圧させる回路構成とされた昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータと、制御信号を出力し前記スイッチング素子を駆動制御させる制御回路と、を備え、
前記制御回路は、入力側から供給される供給電力を最大電力点へ追従させる昇圧用最大電力追従処理と、前記昇圧用最大電力追従処理が行われているときの前記昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を強制的に上昇させる最大電力逸脱処理と、を切換えて機能させることを特徴とする太陽光発電用昇圧ユニット。
【請求項３】
前記昇圧用最大電力追従処理及び前記最大電力逸脱処理は、各々の処理の起動が交互に繰り返されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽光発電用昇圧ユニット。
【請求項４】
前記最大電力逸脱処理は、前記スイッチング素子のオフ時間に基づいて起動開始されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうち何れか一項に記載の太陽光発電用昇圧ユニット。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のうち何れか一項に記載の太陽光発電用昇圧ユニットと、複数の太陽光パネルを有して成る太陽光パネルユニットのうち第１のパネルから電力結合点までの間に設けられる第１の整流部と、前記太陽光発電用昇圧ユニットから前記電力結合点までの間に設けられる第２の整流部と、から構成され、
前記太陽光発電用昇圧ユニットは、前記太陽光パネルユニットのうち前記第１のパネルの出力特性と異なる第２のパネルの供給電力を昇圧制御可能に配線されていることを特徴とする太陽光発電用接続ユニット。
【請求項６】
前記太陽光発電用接続ユニットと、当該太陽光発電用接続ユニットから出力される結合電力を交流電力へ変換させる電力変換ユニットと、を備え、
前記電力変換ユニットでは、前記結合電力を最大電力点へ追従させる結合電力用最大電力追従処理が機能構築されることを特徴とする請求項５に記載の太陽光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電用昇圧ユニット，太陽光発電用接続ユニット，及び，太陽光発電システムに関する。特に、異なる出力特性の太陽光パネルの供給電力を結合して電力利用する際に好適のものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の太陽光パネルから構成される太陽光パネルユニットは、配置条件によってはパネル面積及び日射角度を統一させることができないので、各パネルから供給される電力の出力特性が一致しない。このような太陽光パネルユニットの出力特性は、各パネルからの供給電力が接続ユニットで結合（以下、結合電力と呼ぶ）されると、電圧値に応じて複数の極大値を有する特性となることがある。
【０００３】
そこで、特開２００４−１４６７９１号公報（特許文献１）では、一部の太陽光パネルに昇圧ユニットを設けてＭＰＰＴ制御（Maximum Power Point Tracker）を行う技術が紹介されている。かかる技術によると、昇圧ユニットでは昇圧パネルの最大電力追従処理を機能させると供に、パワーコンディショナでは標準パネルの最大電力追従処理を機能させる。これに加え、パワーコンディショナでは、昇圧パネルの出力電圧が標準パネルの設定電圧に略一致するように、昇圧パネルの負荷を調整させている。従って、接続ユニットから出力される結合電力は、双方の出力特性を極大値とさせるような電圧値が設定され、これにより、電力値が最大となるよう制御される（同公報、段落００７９参照）。
【０００４】
図５では、標準パネルの出力特性ｆ１，昇圧パネルの出力特性ｆ２（昇圧又は負荷の変更なし），昇圧パネルの出力特性ｆ２’（パワーコンディショナへの印加電圧が昇圧される場合），昇圧パネルの出力特性ｆ２’’（パワーコンディショナによって印加電圧が制限される場合），昇圧パネルの出力特性（ｆ２’又はｆ２’’）と標準パネルの出力特性（ｆ１）とを合成させた特性ｆσ、が示されている。同図からも解る通り、特許文献１に係る技術では、標準パネルの供給電力が小さいとき、パワーコンディショナによって昇圧パネルの出力電圧を制限させることで、双方のＭＰＰＴ点での電圧値を一致させている（図５ａ参照）。一方、標準パネルの供給電力が大きくなると、パワーコンディショナによる制限が無くなるので、昇圧ユニットの昇圧作用が機能し、双方のＭＰＰＴ点の電圧値が一致する（図５ｂ参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１４６７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では、図５（ａ）のように、合成された出力特性ｆσの極大値が制限前の出力特性ｆ２の極大値よりも小さいので、本来的には、昇圧パネルのＭＰＰＴ点における供給電力Ｐｋを用いた方が、電力を有効活用できることになる。そして、特許文献１の場合、出力特性ｆσの極大値が供給電力Ｐｋに達するまで、電力の利用効率が低い状態で制御されることになる。かかる現象は、日の出時刻前後または天候変化に伴う太陽光エネルギーの低下期間に起こり得る。
【０００７】
また、特許文献１における電力の利用効率低下を回避するため、パワーコンディショナによる昇圧パネルの負荷調整を行わないことも考えられる。この場合について、図６を参照し其の不具合を説明する。尚、同図では、昇圧パネルから先に日照され、その後、標準パネルにて太陽光エネルギーが徐々に増加する場面を想定している。また、最大電力追従処理は、昇圧ユニット及びパワーコンディショナの双方の制御回路に組込まれていることとする。
【０００８】
図６（ａ）に示す如く、昇圧パネルのみが日照される場合、昇圧ユニットに組込まれた最大電力追従処理が機能し、接続ユニット後段の結合電力は、ＭＰＰＴ点の電圧値ｖｋが設定され、ピーク電力Ｐｋに制御される（ｔ＝ｔ０〜ｔ１）。
【０００９】
その後、標準パネルが日照されるようになり太陽光エネルギーが徐々に増加していくと、標準パネルでの出力特性も、「ｆ１’→ｆ１」へと徐々に変化していく。この過程で、パワーコンディショナへの印加電圧が上昇するため（ｔ＝ｔ２参照）、通常であれば、パワーコンディショナは、自身の最大電力追従処理によって、結合電力の電力成分を標準パネル側のＭＰＰＴ電圧（Ｖ＝ｖａ）に制御させる（ｔ２以後の点線部参照）。そして、最終的には、昇圧パネルと標準パネルのＭＰＰＴ電圧が一致するよう、昇圧パネルの出力電圧が収束することとなる。
【００１０】
しかし、パワーコンディショナの最大電力追従処理が「ｖｋ→ｖａ」へ移行するためには、当該処理過程で、電力の算出結果が増加していくのが必要な条件とされる。従って、最大電力追従処理で電力の算出結果が減少してしまうと、そのときのパワーコンディショナは、昇圧パネルのＭＰＰＴ電圧（Ｖ＝ｖｋ）を維持するように制御する惧れがある（図６ｂ参照）。このような制御動作では、結合電力の極大値Ｐｂを最大ＭＰＰＴ点（Ｐｃ）へ変更することができず、太陽光パネルユニットからの供給電力を最大限に活用することができない。特に、標準パネルの出力が上がる際に正常なＭＰＰＴ電圧へ制御できないと、この状態を逸脱するには、翌日の日の出または天候の変化を待たなければならないことになる。
【００１１】
本発明は上記課題に鑑み、太陽光パネルの供給電力を不適切なＭＰＰＴ点から自動的に逸脱制御させることが可能な太陽光発電用昇圧ユニット及び太陽光発電用接続ユニットを提供することを第一の目的とする。また、太陽光発電用接続ユニットによる結合電力をＭＰＰＴ点の最大値近傍で制御させることが可能な太陽光発電システムの提供を第二の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明では次のような太陽光発電用昇圧ユニットの構成とする。即ち、スイッチング素子を具備し入力電圧を昇圧させる回路構成とされた昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータと、制御信号を出力し前記スイッチング素子を駆動制御させる制御回路と、を備え、
前記制御回路は、入力側から供給される供給電力を最大電力点へ追従させる昇圧用最大電力追従処理と、前記昇圧用最大電力追従処理が行われているときの供給電力の電圧成分を強制的に低下させる最大電力逸脱処理と、を切換えて機能させることとする。
【００１３】
また、本発明では次のような太陽光発電用昇圧ユニットの構成としても良い。即ち、スイッチング素子を具備し入力電圧を昇圧させる回路構成とされた昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータと、制御信号を出力し前記スイッチング素子を駆動制御させる制御回路と、を備え、
前記制御回路は、入力側から供給される供給電力を最大電力点へ追従させる昇圧用最大電力追従処理と、前記昇圧用最大電力追従処理が行われているときの前記昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を強制的に上昇させる最大電力逸脱処理と、を切換えて機能させることとする。
【００１４】
好ましくは、前記昇圧用最大電力追従処理及び前記最大電力逸脱処理は、各々の処理の起動が交互に繰り返されることとする。
【００１５】
好ましくは、前記最大電力逸脱処理は、前記スイッチング素子のオフ時間に基づいて起動開始されることとする。
【００１６】
また、本発明では次のような太陽光発電用接続ユニットの構成としても良い。即ち、上述した発明のうちの何れか一つに記載の太陽光発電用昇圧ユニットと、複数の太陽光パネルを有して成る太陽光パネルユニットのうち第１のパネルから電力結合点までの間に設けられる第１の整流部と、前記太陽光発電用昇圧ユニットから前記電力結合点までの間に設けられる第２の整流部と、から構成され、
前記太陽光発電用昇圧ユニットは、前記太陽光パネルユニットのうち前記第１のパネルの出力特性と異なる第２のパネルの供給電力を昇圧制御可能に配線されていることとする。
【００１７】
また、本発明では次のような太陽光発電システムの構成としても良い。即ち、前記太陽光発電用接続ユニットと、当該太陽光発電用接続ユニットから出力される結合電力を交流電力へ変換させる電力変換ユニットと、を備え、
前記電力変換ユニットでは、前記結合電力を最大電力点へ追従させる結合電力用最大電力追従処理が機能構築されることとする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る太陽光発電用昇圧ユニットによると、昇圧用最大電力追従処理と最大電力逸脱処理とを切換えて機能させるので、当該太陽光発電用昇圧ユニットからの出力電圧を自動的に変化させ、パワーコンディショナで制御されているＭＰＰＴ電圧の変更動作を促すようになる。
【００１９】
また、本発明に係る太陽光発電用接続ユニットによると、太陽光発電用昇圧ユニットの作用によって結合電力の電圧成分が自動的に変化し、パワーコンディショナで制御されているＭＰＰＴ電圧の変更動作が促される。
【００２０】
また、本発明に係る太陽光発電システムによると、ＭＰＰＴ電圧の変更動作が促されるので、速やかにＭＰＰＴ点の最大値近傍へ結合電力が調整されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】出力特性の調整が可能な太陽光発電システムの基本構成を示す図。
【図２】実施の形態に係る太陽光発電システムの回路構成を示す図。
【図３】実施の形態に係る太陽光発電用昇圧ユニットの動作を示す図。
【図４】実施の形態に係る太陽光発電システムの動作を示す図。
【図５】従来例に係る太陽光発電システムの動作を示す図。
【図６】従来例に係る太陽光発電用昇圧ユニットの動作を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る実施の形態につき図面を参照して具体的に説明する。図１は、本実施の形態の前提となる、昇圧ユニット付の太陽光発電システムに係る機能ブロック図である。当該太陽光発電システム２００は、太陽光発電用昇圧ユニット２１０（以下、昇圧ユニットと呼ぶ）と、これを内蔵する太陽光発電用接続ユニット２２０（以下、接続ユニットと呼ぶ）と、パワーコンディショナ２３０とから構成される。
【００２３】
この太陽光発電システム２００は、入力側に太陽光パネルユニット１００が電気的に接続され、出力側に商用電源４００及び負荷３００が電気的に接続されている。そして、太陽光パネルユニット１００から供給された電力（以下、供給電力と呼ぶ）は、太陽光発電システム２００で交流電力に変換され、この一部電力は商用電力へ逆潮流され（買電）、他の一部電力にあっては負荷へ供給される（自立運転）。尚、同図にあっては商用電源及び負荷の双方へ電力供給させているが、これに限らず、負荷に接続しない買電専用のシステムとしても良く、商用電源に接続しない自立運転専用のシステムを形成しても良い。
【００２４】
太陽光パネルユニット１００は、標準パネル１１０（第１のパネル）と昇圧用パネル１２０（第２のパネル）とを具備する。これらのパネルは、太陽電池素子（太陽電池セルとも呼ぶ）を直列接続させたストリングを具備するものである。標準パネル１１０は、昇圧ユニット２１０を介さずに、接続ユニット２２０へ接続される。昇圧パネル１２０は、昇圧ユニット２１０を介して、接続ユニットへ接続される。昇圧パネル１２０は、其の出力特性が標準パネルの其れと比較して劣るため、後段に昇圧ユニット２１０が設けられる。この出力特性は、直列接続させた太陽電池セルの数、当該セルの受光面積、または、受光面の仰角によっても異なる特性を示す。
【００２５】
昇圧ユニット２１０は、入力電圧を昇圧させる回路素子が構成されており、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータを形成している。当該昇圧ユニット２１０は、昇圧パネル１２０から供給電力が与えられると、供給電力の電圧成分を入力電圧としてこれを昇圧させ、これにより昇圧された出力電圧を後段回路へ与える。
【００２６】
接続ユニット２２０は、内部に複数のダイオードＤ１及びＤ２を備え、これらを並列に接続させている。従って、カソード側の結合点では、標準パネル１１０の出力電圧，及び，昇圧ユニット２１０の出力電圧が印加される。そして。この結合点から出力される電力（以下、結合電力と呼ぶ）は、其の電圧成分がパワーコンディショナ２３０の動作に応じて制御される。
【００２７】
以下、図２を参照して、太陽光発電システム２００の回路構成を説明する。図示の如く、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータは、ブーストコンバータ回路ＣＮＶ１と制御回路２１３とが組込まれている。ブーストコンバータ回路ＣＮＶ１は、「Step-Up Converter（昇圧コンバータ）」とも呼ばれる回路であって、リアクトルＬｐ，整流素子Ｄｃ，スイッチング素子Ｔｐ，平滑コンデンサＣｐを具備している。当該ブーストコンバータ回路ＣＮＶ１は、スイッチング素子ＴｐへＰＷＭ信号が与えられると、当該スイッチング素子のオフタイミングに対応して平滑コンデンサへ電荷がチャージされ、これにより、出力電圧が昇圧制御される。
【００２８】
また、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータには、電圧センサ２１１と電流センサ２１２とが配備されている。当該センサは、言うまでもなく、図示の形態に限られるものでなく、現在周知のセンサを適宜利用して良い。これらのセンサは、信号ラインを介して制御回路２１３に接続され、入力電圧を示す電圧値信号Ｓ１，パネルの出力電流を示す電流値信号Ｓ２を各々出力している。
【００２９】
制御回路２１３は、レギュレータ２１４によって電源が与えられる。このレギュレータ２１４は、接続ユニット２２０の後段を入力点としているところ、標準パネル１１０又は昇圧用パネル１２０の何れからも電力を得ることが出来る。従って、パネルの一方が電力を発生させていれば、昇圧ユニット２１０は駆動可能となる。
【００３０】
かかる制御回路２１３は、ＡＤ変換部２１３ａ，メモリ部２１３ｂ，演算処理部２１３ｃ，及び，ドライブ回路部２１３ｄ，その他、クロック回路等が構成される。これらは、バスライン又は信号ラインによって接続され、信号または電気的情報の送受信が可能とされている。このうち、ＡＤ変換部２１３ａは、電圧値信号Ｓ１と電流値信号Ｓ２とを適宜のタイミングで電気情報に変換し、演算処理部２１３ｃの指令を受けてこの情報を出力する。メモリ部２１３ｂは、各種制御プログラム，閾値情報，等が記録されている。演算処理部２１３ｃは、ＣＰＵを主構成とし、命令レジスタが制御プログラムを順次読み込むことで、適宜の処理機能を構築させる。例えば、演算処理部２１３ｃでは、昇圧用最大電力追従処理ＦＮＣ−ＭＰＰＴ１，最大電力逸脱処理ＦＮＣ-１，スイッチング素子駆動処理ＦＮＣ−２，この他、様々な処理機能を構築させる。
【００３１】
このうち、昇圧用最大電力追従処理ＦＮＣ−ＭＰＰＴ１は、パネルの出力電圧及び出力電流を検出し、これらを乗算してパネルの供給電力を算出する。その後、算出された電力値を記録させ、更に、従前の供給電力Ｐ０と現時点の供給電力Ｐ１との大小比較を行う。そして、「Ｐ０＜Ｐ１」のとき、所定電圧ΔＶだけ上昇するようにスイッチング素子Ｔｐのデューティ比を設定する。一方、「Ｐ０＞Ｐ１」のとき、所定電圧ΔＶだけ低下するようにスイッチング素子Ｔｐのデューティ比を設定する。このような処理を続けることで、昇圧用パネル１２０の供給電力は、供給電力のＭＰＰＴ点に対応する電圧値を前後するよう制御され、これにより、パネルの出力特性のＭＰＰＴ点近傍に制御されることとなる（所謂、山登り法）。
【００３２】
ここで、ＭＰＰＴ点とは、パネルの出力特性の極大点を示すものであって、特許請求の範囲における最大電力点を指す。また、ＭＰＰＴ点に対応する電圧値を、今後、ＭＰＰＴ電圧と呼ぶことがある。
【００３３】
最大電力逸脱処理ＦＮＣ−１は、スイッチング素子Ｔｐを駆動させることでブーストコンバータ回路ＣＮＶ１を昇圧動作させ、昇圧用最大電力追従処理が行われているときの供給電力の電圧成分を強制的に低下させる。本実施の形態では、ブーストコンバータ回路ＣＮＶ１における入力電圧の検出値に基づいて、当該入力電圧を所定の規則に従って低下させるようにしている。但し、これに限らず、ブーストコンバータ回路ＣＮＶ１の出力電圧に基づいて、当該出力電圧を制御させても良い。何れにしても、最大電力逸脱処理ＦＮＣ−１は、これが一時的に機能することによって、ブーストコンバータ回路ＣＮＶ１の入力電圧を低下させ、ＭＰＰＴ点から逸脱するよう制御する。このとき、昇圧ユニットの出力側では、其の出力電圧が一時的に上昇することとなる。
【００３４】
スイッチング素子駆動処理ＦＮＣ−２は、昇圧用最大電力追従処理ＦＮＣ−ＭＰＰＴ１又は最大電力逸脱処理ＦＮＣ-１によって入力電圧の目標値が設定され、入力電圧が目標値に到達するよう制御信号が設定される。その後、ドライブ回路部２１３ｄのＰＷＭ−ＩＣでは当該制御信号に基づいてＰＷＭ信号Ｓ３が生成出力され、この信号がスイッチング素子Ｔｐに与えられる。
【００３５】
昇圧ユニット２１０は、入力側に昇圧用パネル１２０が並列接続され、出力側に接続ユニット２２０及び標準パネル１１０が接続される。具体的には、リレーＲＹ２とダイオードＤ２から成る直列回路がハイサイドラインに介挿され、リレーＲＹ１とダイオードＤ１と標準パネルから成る直列回路が、一端ではハイサイドラインに接続され他端ではローサイドラインに接続される。そして、ダイオード・カソード側の結合点では、標準パネル１１０の供給電力と昇圧用パネル１２０の供給電力とが合流し、この結合電力をパワーコンディショナ２３０へ供給する。
【００３６】
パワーコンディショナ２３０は、ＤＣ−ＤＣコンバータＣＮＶ２とインバータＩＮＶとによって電力変換を行うものであって、これら回路に構成されるスイッチング素子を制御回路２３３によって制御する。これにより、結合電力は、交流電力へと変換され、後段の商用電源４００または負荷３００へ与えられる。尚、電圧センサ２３１は結合電力の電圧成分を検出する回路であって、電流センサ２３２は結合電力の電流成分を検出する回路である。
【００３７】
パワーコンディショナ２３０の制御回路２３３は、図示の如く、ＡＤ変換部２３３ａ，メモリ部２３３ｂ，演算処理部２３３ｃ，ドライブ回路部２３３ｄ及び２３３ｅ，等を備え、これらの機能は、昇圧ユニット２１０に構成される制御回路２１３の機能と同様である。但し、演算処理部２３３ｃでは、結合電力用最大電力追従処理ＦＮＣ−ＭＰＰＴ３，スイッチング素子駆動処理ＦＮＣ−３等が機能構築される。
【００３８】
このうち、昇圧用最大電力追従処理ＦＮＣ−ＭＰＰＴ３は、結合電力の電圧成分及び電流成分を検出し、これらを乗算して供給電力の電力値を算出する。その後、算出された電力値を記録させ、更に、従前の結合電力Ｐ２と現時点の結合電力Ｐ３との大小比較を行う。そして、「Ｐ２＜Ｐ３」のとき、結合電力の電圧成分が所定電圧ΔＶだけ上昇するようにスイッチング素子Ｔｐのデューティ比を設定する。一方、「Ｐ２＞Ｐ３」のとき、所定電圧ΔＶだけ低下するようにスイッチング素子Ｔｐのデューティ比を設定する。このような処理を続けることで、結合電力は、出力特性の極大点に対応する電圧値を前後するよう制御され、これにより、当該極大点に対応する電力値に制御される（所謂、山登り法）。
【００３９】
スイッチング素子駆動処理ＦＮＣ−３は、コンバータＣＮＶ２とインバータＩＮＶとの各々の制御信号を設定する。そして、ドライブ回路部２３３ｄ及び２３３ｅでは、これに対応して、ＰＷＭ信号Ｓ６，Ｓ７を各々生成出力する。
【００４０】
本実施の形態に係るパワーコンディショナ２３０では、結合電力の電力成分に基づいてＭＰＰＴ制御（Maximum Power Point Tracker）を実施するものである。即ち、入力側に設けられるパネルの供給電力を個別に制御するのでなく、結合電力の電力成分を検出することによって包括的に結合電力を調整させるものである。この点で、昇圧用パネルを負荷調整させる特許文献１の技術とは明らかに異なる。従って、本実施の形態によれば、特許文献１に記されるパワーコンディショナでの複雑な制御処理が不要となり、制御プログラムの簡素化が図られる。
【００４１】
以下、昇圧用パネル１２０から先に日照され、その後、標準パネル１１０へ与えられる太陽光エネルギーが徐々に増加する場面について説明する。このような場面は、例えば、「昇圧用パネル１２０が東向きに標準パネル１１０が南向きに適宜配置され、太陽の南中方向への動きに伴って東側のパネルから太陽光の照射が開始する。」といった場面がこれに相当する。
【００４２】
図３（ａ１）及び図３（ａ２）は、結合電力Ｐと其の電圧成分Ｖとの関係が示されている。このうち、図３（ａ１）は昇圧用パネル１２０のみが発電している場合を示し、図３（ａ２）は双方のパネルが発電している場合を示している。更に、図３（ｂ）及び図３（ｃ）には、昇圧ユニットにおける入力電圧，及び，結合電力における電圧成分のタイムチャートが示されている。
【００４３】
図３（ａ１）では、昇圧用パネル１２０のみが発電している為、出力特性ｆ２に基づくＭＴＴＰ制御が行われる。この場合、昇圧用最大電力追従処理が機能することで、昇圧用パネル１２０から与えられる供給電力の電圧成分は、最大電力点Ｐｋに対応する電圧値ｖｋ（ＭＰＰＴ電圧）を前後するよう制御される。
【００４４】
本実施の形態では、昇圧用最大電力追従処理が持続的に機能するように、入力電圧の監視が行われている。ここでは、図３（ｂ）に示す如く、日の出から初めてパワーコンディショナへ電流が引き込まれるまで（〜時刻ｔ２）、昇圧用最大電力追従処理ＦＮＣ−ＭＰＰＴ１を持続させ、その後、再度パワーコンディショナへ電流が引き込まれる毎に、昇圧用最大電力追従処理ＦＮＣ−ＭＰＰＴ１と最大電力逸脱処理ＦＮＣ−１とを切換える（時刻ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５）。
【００４５】
図３（ａ２）には、標準パネルの出力特性ｆ１及びｆ１’と、「ｆ１’」及び「ｆ２」を合成させた出力特性ｆσと、が各々示されている。このうち、出力特性ｆ１’は、標準パネル１１０への日射状態が弱い場面のものを示しており、出力特性ｆ１は、日射状態が強い場面のものを示している。即ち、太陽が日の出方向から南中方向へ移動する際、標準パネル１１０の出力特性は、「ｆ１’→・・・→ｆ１」へと徐々に変化してゆくことになる。
【００４６】
上述したように、パワーコンディショナでは、結合電力用最大電力追従処理ＦＮＣ−ＭＰＰＴ３によって、結合電力を上昇させる方向に其の電圧成分を調整させ、これにより、結合電力の最大電力点を探し求める。但し、「発明が解決しようとする課題」でも説明したように、標準パネル１１０の出力上昇時に、処理ＦＮＣ−ＭＰＰＴ３が結合電力の電圧成分を上昇させるよう制御できなければ、パワーコンディショナでは、昇圧ユニットのＭＰＰＴ電圧ｖｋを維持するように制御してしまうという問題があった。そして、従来の技術によれば、ＭＰＰＴ電圧の変更動作が生じるには、翌日の日の出を待つか、天候の変更を待つかなど、数時間オーダーでこの変更動作を待たなければならない。
【００４７】
そこで、本実施の形態では、図３（ｂ）に示す如く、標準パネルの出力が十分上昇してから（例えば、昇圧用パネルと標準パネルとのＭＰＰＴ電圧が逆転してから）、昇圧ユニット２１０の出力電圧を上昇させる制御が自動的に起動される（時刻ｔ３）。但し、本実施の形態に係る昇圧ユニット２１０では、当該出力電圧を上昇させるため、入力電圧を検出し、この入力電圧を低下させる制御プログラム（最大電力逸脱処理ＦＮＣ−１）が組込まれている。これにより、昇圧ユニット２１０は、図３（ｃ）に示す如く、時刻ｔ３の近傍にて出力電圧を上昇させ、パワーコンディショナの制御によるＭＰＰＴ点が変更動作するきっかけを与えている（時刻ｔ３）。従って、同図には示されてないが、時刻３での昇圧動作をきっかけとして、パワーコンディショナの制御によるＭＰＰＴ電圧が上昇し始めることが期待できる。
【００４８】
上述の如く、本実施の形態に係る昇圧ユニット２１０によると、昇圧用最大電力追従処理ＦＮＣ−ＭＰＰＴ１と最大電力逸脱処理ＦＮＣ−１とを切換えて機能させるので、当該昇圧ユニット２１０からの出力電圧が自動的に変化し（以下、「きっかけ動作」と呼ぶ）、パワーコンディショナ２３０で制御されているＭＰＰＴ電圧の変更動作が促される。
【００４９】
また、本実施の形態に係る制御回路２１３は、結合電力の電圧成分がＭＰＰＴ電圧ｖａへ上昇開始するまで、昇圧用最大電力追従処理ＦＮＣ−ＭＰＰＴ１と最大電力逸脱処理ＦＮＣ−１とを、各々交互に繰り返し起動させる。よって、昇圧ユニット２１０の入力電圧では、図３（ｂ）に示す如く、入力電圧の一時的な低下動作が間欠的に繰返される（時刻ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５）。また、昇圧ユニット２１０の出力電圧は、この時刻（ｔ２，ｔ３，ｔ４）に対応して一時的に上昇する（図３（ｃ）参照）。
【００５０】
上述した最大電力逸脱処理ＦＮＣ−１は、スイッチング素子のオフ時間を計測し、これに基づいて当該処理ＦＮＣ−１が起動開始されるようプログラミングされているのが好ましい。これによれば、昇圧ユニット２１０が出力電圧の昇圧動作を止めている時間を計測することになるので、表現の仕方を変えると、「きっかけ動作」によるＭＰＰＴ点の変更失敗時刻を起算点とする経過時間を計測していることになる。従って、この起算点から処理ＦＮＣ−１の起動開始時刻までの時間を短く設定することで、より早く、ＭＰＰＴ点の変更を成功させることができる。
【００５１】
また、昇圧用最大電力追従処理ＦＮＣ−ＭＰＰＴ１は、最大電力逸脱処理の機能される時間が所定閾値時間に達してから再起動される。この時間設定を適切に行うことにより、無駄な昇圧動作を逸早く止めさせ、スイッチング素子Ｔｐによる発熱を防止できる。
【００５２】
従って、当該処理ＦＮＣ-ＭＰＰＴ１は、昇圧ユニットの入力電圧または出力電圧が所定閾値に達したとき、再起動されるようにしても良い。この閾値は、上述同様、無駄な昇圧を回避させることを目的として、適宜設定される電圧情報である。
【００５３】
その他、処理ＦＮＣ-ＭＰＰＴ１は、昇圧ユニットの入力電圧と出力電圧の差が一定以上となったとき、これを起点として再起動するようにしても良い。入力電圧と出力電圧の差とは、昇圧動作の実行時間，即ち、無駄な昇圧動作の継続時間に比例するからである。
【００５４】
このように、本実施の形態に係る制御回路２１３によると、上述した「きっかけ動作」を複数回与えることで、結合電力の電圧成分がＭＰＰＴ電圧ｖａへ上昇する確率が高くなる。従って、時刻ｔ３における「きっかけ動作」で制御点の変更が生じなくても、その後の「きっかけ動作」で、結合電力の電圧成分をＭＰＰＴ電圧ｖａへ上昇させることが可能となる（図３（ｃ）では、時刻ｔ５でＭＰＰＴ電圧の変更動作に成功している）。
【００５５】
次に、図４を参照して、太陽光発電システム２００によるＭＰＰＴ制御の特徴を説明する。先ず、標準パネル１１０への日射量が少ないとき（図４ａ参照）、結合電力の電圧成分は、昇圧コンバータ２１０の出力電圧ｖｋとされる。一方、特許文献１の技術では、昇圧ユニットの出力電圧が標準パネルのＭＰＰＴ電圧へ調整されてしまう（図５ａ参照）。この点で、本実施の形態に係る太陽光発電システム２００は、太陽光パネルからの供給電力を有効活用しているというメリットが認められる。
【００５６】
その後、日射量が増加し出力特性が二か所の極大値を形成するとき（図４ｂ参照）、結合電力の電圧成分は、上述した「きっかけ動作」が頻繁に作用し、ＭＰＰＴ電圧ｖｋからＭＰＰＴ電圧ｖａへ変化する動作が速やかに行われる。この点で、本実施の形態に係る太陽光発電システム２００は、長時間に亘る装置の運転停止を余儀なくされる特許文献１の技術と比較して、電力利用効率の向上が図られている。
【００５７】
また、本実施の形態では、「きっかけ動作」によるＭＰＰＴ電圧の変更に成功すると、昇圧ユニット２１０とパワーコンディショナ２３０との双方で個別にＭＰＰＴ制御が行われる。このため、本実施の形態では、特許文献１のように昇圧ユニットの負荷調整をせずとも、昇圧ユニットのＭＰＰＴ電圧ｖｋが結合電力のＭＰＰＴ電圧ｖａへ自動的に一致するよう制御される（図４ｃ参照）。従って、本実施の形態に係る昇圧ユニット２３０は、ＭＰＰＴ制御可能なパワーコンディショナと連系動作することにより、其のパワーコンディショナの制御プログラムを特段変更することなく上述した太陽光発電システムを構築させる。
【００５８】
尚、図４（ｃ）に示される最大電力点Ｐｃとは、単に出力特性の極大値を意味するものでなく、変動する結合電力のＭＰＰＴ点のうち最大値となるポイントを意味している。即ち、昇圧ユニットの出力電圧を変更させていった時の出力特性ｆσについて、当該出力特性ｆσの極大値を辿る軌跡のうち最大となる電力点を意味する。この意味で、最大電力点Ｐｃとは、本明細書中の他の「最大電力点」とは区別される値である。
【００５９】
以上、本実施の形態について説明してきたが、特許請求の範囲に記載されている発明は、これに限定されるものでなく、其の技術的思想の範囲において適宜変更が可能である。例えば、本発明の昇圧ユニットは、接続ユニットの筐体内に格納されたものであっても良く、この筐体から独立したものであっても良い。また、パワーコンバータについても、昇圧ユニットを独立させたものであるか内蔵させたものであるか問うものではない。
【００６０】
また、本実施の形態では、パネル出力の上昇によって結合電力（電圧成分）が受動的に上昇した後、昇圧用最大電力追従処理と最大電力逸脱処理との切換え動作を開始させている。しかし、この切換え動作は、それ以前から開始させても特段問題は起きない。
【符号の説明】
【００６１】
１００  太陽光パネルユニット，    １１０  第１のパネル，    １２０  第２のパネル，    Ｄ１  第１の整流部，    Ｄ２  第２の整流部，    ２００  太陽光発電システム，    ２１０  太陽光発電用昇圧ユニット，    ＣＮＶ１  ブーストコンバータ回路，    ２１３  制御回路，    ＦＮＣ−ＭＰＰＴ１  昇圧用最大電力追従処理，    ＦＮＣ−１  最大電力逸脱処理，    ＦＮＣ−ＭＰＰＴ３  結合電力用最大電力追従処理，    ｆ１〜ｆσ  出力特性。
【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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