(57)【要約】  系統連系インバータ装置３は、複数の直流電源のそれぞれから出力される電力が入力される複数のコンバータ回路４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと、複数のコンバータ回路４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのそれぞれから出力される直流電圧を交流電圧へ変換するインバータ回路５と、複数のコンバータ回路４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのぞれぞれを構成するダイオードの短絡故障を検出する短絡故障検出部と、短絡故障検出部がダイオードの短絡故障を検出したとき、複数のコンバータ回路４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのぞれぞれを構成するスイッチング素子を制御するためのゲートパルス指令を出力するゲートパルス指令生成部とを備えることを特徴とする。
2017212572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の直流電源のそれぞれから出力される電力が入力される複数のコンバータ回路と、前記複数のコンバータ回路のそれぞれから出力される直流電圧を交流電圧へ変換するインバータ回路とを備えた系統連系インバータ装置であって、
前記複数のコンバータ回路のぞれぞれを構成するダイオードの短絡故障を検出する短絡故障検出部と、
前記短絡故障検出部が前記ダイオードの短絡故障を検出したとき、前記複数のコンバータ回路のぞれぞれを構成するスイッチング素子を制御するためのゲートパルス指令を出力するゲートパルス指令生成部と
を備えることを特徴とする系統連系インバータ装置。
【請求項２】
前記短絡故障検出部が前記ダイオードの短絡故障を検出したとき、
前記ゲートパルス指令生成部は、前記複数のコンバータ回路のぞれぞれを構成するスイッチング素子の何れかを短絡させるためのゲートパルス指令を出力することを特徴とする請求項１に記載の系統連系インバータ装置。
【請求項３】
前記短絡故障検出部が前記ダイオードの短絡故障を検出したとき、
前記ゲートパルス指令生成部は、前記複数のコンバータ回路のぞれぞれを構成するスイッチング素子の全てを短絡させるためのゲートパルス指令を出力することを特徴とする請求項１に記載の系統連系インバータ装置。
【請求項４】
前記短絡故障検出部が前記ダイオードの短絡故障を検出したとき、
前記ゲートパルス指令生成部は、前記複数のコンバータ回路のぞれぞれを構成するスイッチング素子の内、短絡故障した前記ダイオードを備えるコンバータ回路を構成するスイッチング素子を短絡させるためのゲートパルス指令を出力することを特徴とする請求項１に記載の系統連系インバータ装置。
【請求項５】
前記短絡故障検出部が前記ダイオードの短絡故障を検出したとき、
前記ゲートパルス指令生成部は、前記複数のコンバータ回路のぞれぞれを構成するスイッチング素子の内、短絡故障していない前記ダイオードを備えるコンバータ回路を構成するスイッチング素子を短絡させるためのゲートパルス指令を出力することを特徴とする請求項１に記載の系統連系インバータ装置。
【請求項６】
前記短絡故障検出部は、前記複数の直流電源のそれぞれから出力される電流値に基づき、前記複数のコンバータ回路のぞれぞれを構成するダイオードの短絡故障の有無を判定することを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の系統連系インバータ装置。
【請求項７】
複数の太陽電池のそれぞれから出力される電力が入力される複数のコンバータ回路と、前記複数のコンバータ回路のそれぞれから出力される直流電圧を交流電圧へ変換するインバータ回路とを備え、前記太陽電池から供給される電力により前記系統連系インバータ装置を構成する機器の駆動電源を生成する系統連系インバータ装置であって、
前記短絡故障検出部がダイオード短絡故障を検知したとき、
前記ゲートパルス指令生成部は、短絡故障した前記ダイオードを備えるコンバータ回路を構成するスイッチング素子の動作を停止させ、かつ、短絡故障していない前記ダイオードを備えるコンバータ回路を構成するスイッチング素子を短絡させるためのゲートパルス指令を出力することを特徴とする系統連系インバータ装置。
【請求項８】
前記スイッチング素子として炭化珪素を用いて構成されたＭＯＳＦＥＴを用いることを特徴とする請求項１から請求項７の何れか一項に記載の系統連系インバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商用電力系統に連系される系統連系インバータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
系統連系インバータ装置は、複数の太陽電池のそれぞれから出力される電圧を昇圧する複数の昇圧チョッパ部であるコンバータ回路と、複数のコンバータ回路のそれぞれにおいて昇圧された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ部とを備える。【０００３】
コンバータ回路は、トランジスタを代表とするスイッチング素子とリアクトルとコンデンサとダイオードとを組み合わせて構成される。このように構成されるコンバータ回路が複数組並列に接続されている場合、複数のコンバータ回路の内、一部のコンバータ回路を構成するダイオードに異常が生じて短絡故障が発生したとき、出力側に接続される別のコンバータ回路の直流電源から入力側、すなわち直流電源側に電流が逆流する。このような逆流電流が太陽電池を代表とする直流電源に入力されると、直流電源の破損または性能劣化を引き起こすおそれがある。【０００４】
特許文献１に開示される従来技術は、入力される直流電圧がコンバータ回路の出力電圧と同じ値まで上昇したことを検出することにより、ダイオードが短絡故障したと判定し、コンバータの回路を停止することで直流電源の破損または性能劣化を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５２７８８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
コンバータ回路の入力側に接続される直流電源が太陽電池の場合、直列に接続される太陽電池の枚数が住宅の屋根の形状により異なるため、複数のコンバータ回路のそれぞれに印加される電圧が異なる値となる。具体的に説明すると、第１から第４のコンバータ回路までの複数組みのコンバータ回路を備える系統連系インバータ装置において、第１から第３までコンバータ回路のそれぞれに印加される第１の入力電圧が同一であり、第４のコンバータ回路に印加される第２の入力電圧が第１の入力電圧よりも小さいときに第４のコンバータ回路のダイオードが短絡故障したとする。このとき、第１から第３までコンバータ回路のそれぞれに接続される第１から第３の太陽電池ストリングのそれぞれの出力電圧と第４のコンバータ回路に接続される第４の太陽電池ストリングの出力電圧との電圧差と、各太陽電池ストリングのダイオード特性とにより、第４の太陽電池ストリングに逆電流が生じる。特許文献１に開示される従来技術は、ダイオード故障を検出してコンバータ回路の動作を停止するように構成されているが、上述した事象においては、逆電流を停止することができず、太陽電池の性能劣化または破損を引き起こすおそれがある。【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、直流電源の性能劣化を防止できる系統連系インバータ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の系統連系インバータ装置は、複数の直流電源のそれぞれから出力される電力が入力される複数のコンバータ回路と、複数のコンバータ回路のそれぞれから出力される直流電圧を交流電圧へ変換するインバータ回路とを備えた系統連系インバータ装置であって、複数のコンバータ回路のぞれぞれを構成するダイオードの短絡故障を検出する短絡故障検出部と、短絡故障検出部がダイオードの短絡故障を検出したとき、複数のコンバータ回路のぞれぞれを構成するスイッチング素子を制御するためのゲートパルス指令を出力するゲートパルス指令生成部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る系統連系インバータ装置は、直流電源の性能劣化を防止できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る系統連系インバータ装置を含む太陽光発電システムを示す図
【図２】図１に示すコンバータ制御部の構成図
【図３】本発明の実施の形態１に係る系統連系インバータ装置のコンバータ制御部によるダイオード短絡故障判定時の動作に係わるフローチャート
【図４】本発明の実施の形態２に係る系統連系インバータ装置のコンバータ制御部によるダイオード短絡故障判定時の動作に係わるフローチャート
【図５】本発明の実施の形態３に係る系統連系インバータ装置のコンバータ制御部によるダイオード短絡故障判定時の動作に係わるフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態に係る系統連系インバータ装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る系統連系インバータ装置を含む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１００は、複数の直流電源である太陽電池ストリング１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと、複数の太陽電池ストリング１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが接続される系統連系インバータ装置３とを備える。以下では、複数の太陽電池ストリング１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを「複数の太陽電池ストリング１」と省略する場合がある。複数の太陽電池ストリング１のそれぞれは、不図示の複数の太陽電池モジュールが直列に接続された構成であり、日射量に応じた直流電力を発生する。
【００１３】
系統連系インバータ装置３はコンバータ制御部１６を備える。コンバータ制御部１６は、複数のコンバータ回路４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのそれぞれを制御するためのゲートパルス指令Ｇｓを生成し、複数のゲートパルス発生器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄのそれぞれに対して出力する。実施の形態に係る系統連系インバータ装置３は、コンバータ制御部１６によるゲートパルス指令Ｇｓの動作に特徴がある。以下では複数のコンバータ回路４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを「複数のコンバータ回路４」と省略する場合がある。また複数のゲートパルス発生器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを「複数のゲートパルス発生器１７」と省略する場合がある。
【００１４】
以下に、コンバータ制御部１６を中心として系統連系インバータ装置３を構成する機器の構成を具体的に説明する。
【００１５】
系統連系インバータ装置３は、複数の正極入力端子１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄと、複数の負極入力端子１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄと、系統出力端子１０３，１０４とを備える。
【００１６】
正極入力端子１０１ａには太陽電池ストリング１ａの正極出力端が接続され、負極入力端子１０２ａには太陽電池ストリング１ａの負極出力端が接続される。以下同様に、正極入力端子１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄのそれぞれには、太陽電池ストリング１ｂ，１ｃ，１ｄの正極出力端が接続される。負極入力端子１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄのそれぞれには、太陽電池ストリング１ｂ，１ｃ，１ｄの負極出力端が接続される。
【００１７】
系統出力端子１０３，１０４には、商用電力系統２に繋がる２つの系統接続線が接続される。
【００１８】
また系統連系インバータ装置３は、複数の平滑用コンデンサ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄと、複数のコンバータ回路４と、平滑用コンデンサ８と、インバータ回路５と、出力リレー６とを備える。
【００１９】
平滑用コンデンサ７ａは、太陽電池ストリング１ａから出力されてコンバータ回路４ａに入力される直流電圧を平滑する。平滑用コンデンサ７ａの一端は、正極側の直流母線Ｐを介して、正極入力端子１０１ａとコンバータ回路４ａの正極入力端とに接続される。平滑用コンデンサ７ａの他端は、負極側の直流母線Ｎを介して、負極入力端子１０２ａとコンバータ回路４ａの負極入力端とに接続される。
【００２０】
コンバータ回路４ａは、リアクトル９ａ、スイッチング素子１０ａおよびダイオード１１ａを有する。
【００２１】
リアクトル９ａの一端は、コンバータ回路４ａの正極入力端である。リアクトル９ａの一端は、正極入力端子１０１ａと平滑用コンデンサ７ａの一端とに接続される。リアクトル９ａの他端は、ダイオード１１ａのアノードと、スイッチング素子１０ａのコレクタとに接続される。
【００２２】
ダイオード１１ａのカソードは、コンバータ回路４ａの正極出力端である。ダイオード１１ａのカソードは、平滑用コンデンサ８の一端とインバータ回路５の正極入力端とに接続される。
【００２３】
スイッチング素子１０ａのエミッタは、平滑用コンデンサ７ａの他端と平滑用コンデンサ８の他端とに接続される。スイッチング素子１０ａのゲートには、ゲートパルス発生器１７ａから出力されるゲートパルス信号１７ａ１が入力される。ゲートパルス信号１７ａ１は、太陽電池ストリング１ａから出力された電圧を、インバータ回路５が交流電圧を生成するために必要な電圧に昇圧する信号、またはダイオード１１ａが短絡故障検出時にスイッチング素子１０ａを短絡する信号である。
【００２４】
ゲートパルス発生器１７ａは、コンバータ制御部から入力されるゲートパルス指令Ｇｓに基づき、ゲートパルス信号１７ａ１をスイッチング素子１０ａに出力する。
【００２５】
平滑用コンデンサ７ｂは、太陽電池ストリング１ｂから出力されてコンバータ回路４ｂに入力される直流電圧を平滑する。平滑用コンデンサ７ｂの一端は、正極側の直流母線Ｐを介して、正極入力端子１０１ｂとコンバータ回路４ｂの正極入力端とに接続される。平滑用コンデンサ７ｂの他端は、負極側の直流母線Ｎを介して、負極入力端子１０２ｂとコンバータ回路４ｂの負極入力端とに接続される。
【００２６】
コンバータ回路４ｂは、リアクトル９ｂ、スイッチング素子１０ｂおよびダイオード１１ｂを有する。
【００２７】
リアクトル９ｂの一端は、コンバータ回路４ｂの正極入力端である。リアクトル９ｂの一端は、正極入力端子１０１ｂと平滑用コンデンサ７ｂの一端とに接続される。リアクトル９ｂの他端は、ダイオード１１ｂのアノードと、スイッチング素子１０ｂのコレクタとに接続される。
【００２８】
ダイオード１１ｂのカソードは、コンバータ回路４ｂの正極出力端である。ダイオード１１ｂのカソードは、平滑用コンデンサ８の一端とインバータ回路５の正極入力端とに接続される。
【００２９】
スイッチング素子１０ｂのエミッタは、平滑用コンデンサ７ｂの他端と平滑用コンデンサ８の他端とに接続される。スイッチング素子１０ｂのゲートには、ゲートパルス発生器１７ｂから出力されるゲートパルス信号１７ｂ１が入力される。ゲートパルス信号１７ｂ１は、太陽電池ストリング１ｂから出力された電圧を、インバータ回路５が交流電圧を生成するために必要な電圧に昇圧し、ダイオード１１ｂが短絡故障検出時にスイッチング素子１０ｂを短絡する信号である。
【００３０】
ゲートパルス発生器１７ｂは、コンバータ制御部から入力されるゲートパルス指令Ｇｓに基づき、ゲートパルス信号１７ｂ１をスイッチング素子１０ｂに出力する。
【００３１】
平滑用コンデンサ７ｃは、太陽電池ストリング１ｃから出力されてコンバータ回路４ｃに入力される直流電圧を平滑する。平滑用コンデンサ７ｃの一端は、正極側の直流母線Ｐを介して、正極入力端子１０１ｃとコンバータ回路４ｃの正極入力端とに接続される。平滑用コンデンサ７ｃの他端は、負極側の直流母線Ｎを介して、負極入力端子１０２ｃとコンバータ回路４ｃの負極入力端とに接続される。
【００３２】
コンバータ回路４ｃは、リアクトル９ｃ、スイッチング素子１０ｃおよびダイオード１１ｃを有する。
【００３３】
リアクトル９ｃの一端は、コンバータ回路４ｃの正極入力端である。リアクトル９ｃの一端は、正極入力端子１０１ｃと平滑用コンデンサ７ｃの一端とに接続される。リアクトル９ｃの他端は、ダイオード１１ｃのアノードと、スイッチング素子１０ｃのコレクタとに接続される。
【００３４】
ダイオード１１ｃのカソードは、コンバータ回路４ｃの正極出力端である。ダイオード１１ｃのカソードは、平滑用コンデンサ８の一端とインバータ回路５の正極入力端とに接続される。
【００３５】
スイッチング素子１０ｃのエミッタは、平滑用コンデンサ７ｃの他端と平滑用コンデンサ８の他端とに接続される。スイッチング素子１０ｃのゲートには、ゲートパルス発生器１７ｃから出力されるゲートパルス信号１７ｃ１が入力される。ゲートパルス信号１７ｃ１は、太陽電池ストリング１ｃから出力された電圧を、インバータ回路５が交流電圧を生成するために必要な電圧に昇圧し、ダイオード１１ｃが短絡故障検出時にスイッチング素子１０ｃを短絡する信号である。
【００３６】
ゲートパルス発生器１７ｃは、コンバータ制御部から入力されるゲートパルス指令Ｇｓに基づき、ゲートパルス信号１７ｃ１をスイッチング素子１０ｃに出力する。
【００３７】
平滑用コンデンサ７ｄは、太陽電池ストリング１ｄから出力されてコンバータ回路４ｄに入力される直流電圧を平滑する。平滑用コンデンサ７ｄの一端は、正極側の直流母線Ｐを介して、正極入力端子１０１ｄとコンバータ回路４ｄの正極入力端とに接続される。平滑用コンデンサ７ｄの他端は、負極側の直流母線Ｎを介して、負極入力端子１０２ｄとコンバータ回路４ｄの負極入力端とに接続される。
【００３８】
コンバータ回路４ｄは、リアクトル９ｄ、スイッチング素子１０ｄおよびダイオード１１ｄを有する。
【００３９】
リアクトル９ｄの一端は、コンバータ回路４ｄの正極入力端である。リアクトル９ｄの一端は、正極入力端子１０１ｄと平滑用コンデンサ７ｄの一端とに接続される。リアクトル９ｄの他端は、ダイオード１１ｄのアノードと、スイッチング素子１０ｄのコレクタとに接続される。
【００４０】
ダイオード１１ｄのカソードは、コンバータ回路４ｄの正極出力端である。ダイオード１１ｄのカソードは、平滑用コンデンサ８の一端とインバータ回路５の正極入力端とに接続される。
【００４１】
スイッチング素子１０ｄのエミッタは、平滑用コンデンサ７ｄの他端と平滑用コンデンサ８の他端とに接続される。スイッチング素子１０ｄのゲートには、ゲートパルス発生器１７ｄから出力されるゲートパルス信号１７ｄ１が入力される。ゲートパルス信号１７ｄ１は、太陽電池ストリング１ｄから出力された電圧を、インバータ回路５が交流電圧を生成するために必要な電圧に昇圧し、ダイオード１１ｄが短絡故障検出時にスイッチング素子１０ｄを短絡する信号である。
【００４２】
ゲートパルス発生器１７ｄは、コンバータ制御部から入力されるゲートパルス指令Ｇｓに基づき、ゲートパルス信号１７ｄ１をスイッチング素子１０ｄに出力する。
【００４３】
平滑用コンデンサ８の一端は、複数のダイオード１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのそれぞれのカソードと、インバータ回路５の正極入力端とに接続される。平滑用コンデンサ８の他端は、複数のダイオード１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのそれぞれのアノードと、インバータ回路５の負極入力端とに接続される。平滑用コンデンサ８は、複数のコンバータ回路４のそれぞれから出力されてインバータ回路５に入力される直流電圧を平滑する。
【００４４】
インバータ回路５は平滑用コンデンサ８の充電電圧を交流電圧に変換する動作する。インバータ回路５の交流出力端は、出力リレー６を介して系統出力端子１０３，１０４に接続される。
【００４５】
出力リレー６は、インバータ回路５と、２つの系統出力端子１０３，１０４との間に配置される。出力リレー６はインバータ回路５と商用電力系統２との接続路を開閉する機能である。
【００４６】
また系統連系インバータ装置３は、複数の電流検出器１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと、複数の電圧検出器１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄとを備える。複数の電流検出器１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと、複数の電圧検出器１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄと、コンバータ制御部１６とは、系統連系インバータ装置３の制御部２００を構成する。
【００４７】
制御部２００は、複数のコンバータ回路４を駆動させるために用いられる。具体的には、制御部２００は、複数の太陽電池ストリング１の動作点を最大電力点に追従させる最大電力追尾制御であるＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｏｉｎｔ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ）制御により決定されたゲートパルス指令を生成する。または制御部２００は、複数のコンバータ回路４のそれぞれを構成するダイオード１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの短絡故障を検出したとき、複数のコンバータ回路４のそれぞれを構成するスイッチング素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを短絡するゲートパルス信号１７ａ１，１７ｂ１，１７ｃ１，１７ｄ１を生成する。
【００４８】
なお図１に示すスイッチング素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であるが、ＩＧＢＴ以外のトランジスタでもよい。一例としてはＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。
【００４９】
また系統連系インバータ装置３では４つのコンバータ回路４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが用いられているが、コンバータ回路数は２つ以上であればよい。また実施の形態１ではコンバータ回路４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの一例を示すが、コンバータ回路の構成は図示例に限定されず、スイッチング素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄおよびダイオード１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを用いて、直流電圧を所望の直流電圧値に変換する電力変換回路であれば他の電力変換回路でもよい。
【００５０】
また図１では４つの太陽電池ストリング１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが系統連系インバータ装置３に接続されているが、太陽電池ストリングの接続数は図示例に限定されるものではなく、２つ以上あればよい。この場合、太陽光発電システム１００には、太陽電池ストリングの数に対応する数のコンバータ回路４が用いられる。
【００５１】
以下、制御部２００の構成を具体的に説明する。
【００５２】
負極入力端子１０２ａとコンバータ回路４ａとの間の負極側の直流母線Ｎには、電流検出素子３０ａが配置される。電流検出素子３０ａは、当該位置における電流値を検出する。電流検出素子３０ａには、カレントトランスまたはシャント抵抗が用いられる。
【００５３】
電流検出器１２ａは、増幅器またはレベルシフト回路で実現され、電流検出素子３０ａで検出された電流に正比例した電圧を、電力演算器１４ａが取り扱い可能な低圧範囲内の電流検出電圧に変換して出力する。この電流検出電圧は、太陽電池ストリング１ａの出力電流の電流値Ｉｓａに相当する。電流検出器１２ａから出力された電流値Ｉｓａは、コンバータ制御部１６に入力される。
【００５４】
電圧検出器１３ａの一端は、正極側の直流母線Ｐにおいて、正極入力端子１０１ａとリアクトル９ａの一端と平滑用コンデンサ７ａの一端とに接続される。電圧検出器１３ａの他端は、負極側の直流母線Ｎにおいて、負極入力端子１０２ａと平滑用コンデンサ７ａの他端とに接続される。
【００５５】
電圧検出器１３ａは、太陽電池ストリング１ａの出力電圧値である電圧値Ｖｓａを検出する。電圧検出器１３ａから出力された電圧値Ｖｓａは、コンバータ制御部１６に入力される。
【００５６】
負極入力端子１０２ｂとコンバータ回路４ｂとの間の負極側の直流母線Ｎには、電流検出素子３０ｂが配置される。電流検出素子３０ｂは、当該位置における電流値を検出する。電流検出素子３０ｂには、カレントトランスまたはシャント抵抗が用いられる。
【００５７】
電流検出器１２ｂは、増幅器またはレベルシフト回路で実現され、電流検出素子３０ｂで検出された電流に正比例した電圧を、電力演算器１４ｂが取り扱い可能な低圧範囲内の電流検出電圧に変換して出力する。この電流検出電圧は、太陽電池ストリング１ｂの出力電流の電流値Ｉｓｂに相当する。電流検出器１２ｂから出力された電流値Ｉｓｂは、コンバータ制御部１６に入力される。
【００５８】
電圧検出器１３ｂの一端は、正極側の直流母線Ｐにおいて、正極入力端子１０１ｂとリアクトル９ｂの一端と平滑用コンデンサ７ｂの一端とに接続される。電圧検出器１３ｂの他端は、負極側の直流母線Ｎにおいて、負極入力端子１０２ｂと平滑用コンデンサ７ｂの他端とに接続される。電圧検出器１３ｂは、太陽電池ストリング１ｂの出力電圧値である電圧値Ｖｓｂを検出する。電圧検出器１３ｂから出力された電圧値Ｖｓｂは、コンバータ制御部１６に入力される。
【００５９】
負極入力端子１０２ｃとコンバータ回路４ｃとの間の負極側の直流母線Ｎには、電流検出素子３０ｃが配置される。電流検出素子３０ｃは、当該位置における電流値を検出する。電流検出素子３０ｃには、カレントトランスまたはシャント抵抗が用いられる。
【００６０】
電流検出器１２ｃは、増幅器またはレベルシフト回路で実現され、電流検出素子３０ｃで検出された電流に正比例した電圧を、電力演算器１４ｃが取り扱い可能な低圧範囲内の電流検出電圧に変換して出力する。この電流検出電圧は、太陽電池ストリング１ｃの出力電流の電流値Ｉｓｃに相当する。電流検出器１２ｃから出力された電流値Ｉｓｃは、コンバータ制御部１６に入力される。
【００６１】
電圧検出器１３ｃの一端は、正極側の直流母線Ｐにおいて、正極入力端子１０１ｃとリアクトル９ｃの一端と平滑用コンデンサ７ｃの一端とに接続される。電圧検出器１３ｃの他端は、負極側の直流母線Ｎにおいて、負極入力端子１０２ｃと平滑用コンデンサ７ｃの他端とに接続される。電圧検出器１３ｃは、太陽電池ストリング１ｃの出力電圧値である電圧値Ｖｓｃを検出する。電圧検出器１３ｃから出力された電圧値Ｖｓｃは、コンバータ制御部１６に入力される。
【００６２】
負極入力端子１０２ｄとコンバータ回路４ｄとの間の負極側の直流母線Ｎには、電流検出素子３０ｄが配置される。電流検出素子３０ｄは、当該位置における電流値を検出する。電流検出素子３０ｄには、カレントトランスまたはシャント抵抗が用いられる。
【００６３】
電流検出器１２ｄは、増幅器またはレベルシフト回路で実現され、電流検出素子３０ｄで検出された電流に正比例した電圧を、電力演算器１４ｄが取り扱い可能な低圧範囲内の電流検出電圧に変換して出力する。この電流検出電圧は、太陽電池ストリング１ｄの出力電流の電流値Ｉｓｄに相当する。電流検出器１２ｄから出力された電流値Ｉｓｄは、コンバータ制御部１６に入力される。
【００６４】
電圧検出器１３ｄの一端は、正極側の直流母線Ｐにおいて、正極入力端子１０１ｄとリアクトル９ｄの一端と平滑用コンデンサ７ｄの一端とに接続される。電圧検出器１３ｄの他端は、負極側の直流母線Ｎにおいて、負極入力端子１０２ｄと平滑用コンデンサ７ｄの他端とに接続される。電圧検出器１３ｄは、太陽電池ストリング１ｄの出力電圧値である電圧値Ｖｓｄを検出する。電圧検出器１３ｄから出力された電圧値Ｖｓｄは、コンバータ制御部１６に入力される。
【００６５】
コンバータ制御部１６は、複数の電流値Ｉｓａ，Ｉｓｂ，Ｉｓｃ，Ｉｓｄと、複数の電圧値Ｖｓａ，Ｖｓｂ，Ｖｓｃ，Ｖｓｄとに基づき、複数のコンバータ回路４を動作させるためのゲートパルス指令Ｇｓを生成して、複数のゲートパルス発生器１７に出力する。
【００６６】
具体的には、コンバータ制御部１６は、複数のコンバータ回路４のそれぞれを構成するダイオード１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの何れかが短絡故障しているか否か、すなわちダイオード１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの何れかの短絡故障の有無を判定する。またコンバータ制御部１６は、複数のコンバータ回路４を複数の太陽電池ストリング１の最大電力点で動作させる第１のゲートパルス指令２１ａを生成する。そしてコンバータ制御部１６は、第１のゲートパルス指令２１ａと、短絡故障発生時に複数のコンバータ回路４の全てのスイッチング素子を短絡する第２のゲートパルス指令２２ａとの何れかを選択し、選択した第１のゲートパルス指令２１ａまたは第２のゲートパルス指令２２ａをゲートパルス指令Ｇｓとして、複数のゲートパルス発生器１７へ出力する。
【００６７】
次にコンバータ制御部１６の構成を詳細に説明する。
【００６８】
図２は図１に示すコンバータ制御部１６の構成図である。図２に示すコンバータ制御部１６は短絡故障検出部２０、ＭＰＰＴ制御部２１およびゲートパルス指令生成部２２を備える。
【００６９】
短絡故障検出部２０は複数の電流検出器１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄで検出された電流値Ｉｓａ，Ｉｓｂ，Ｉｓｃ，Ｉｓｄを入力し、電流値Ｉｓａ，Ｉｓｂ，Ｉｓｃ，Ｉｓｄに基づき複数のコンバータ回路４のそれぞれを構成するダイオード１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの何れかの短絡故障の有無を判定する。
【００７０】
複数のコンバータ回路４のそれぞれを構成するダイオード１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄが短絡故障せずに正常な場合、電流値Ｉｓａ，Ｉｓｂ，Ｉｓｃ，Ｉｓｄ≧０となる。一方、複数のコンバータ回路４のそれぞれを構成するダイオード１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの何れかが短絡故障した場合、その電流値は０よりも小さい値となる。ダイオード１１ｄが短絡故障したとき、コンバータ回路４ｄに接続される太陽電池ストリング１ｄに逆電流が流れるため、電流検出器１２ｄで検出される電流値はＩｓｄ＜０となる。
【００７１】
すなわち短絡故障検出部２０は、下記（１）式に基づきダイオード１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの何れにも短絡故障が生じていないことを判定し、下記（２）式に基づきダイオード１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの何れかに短絡故障が生じていることを判定する。そして短絡故障検出部２０は、短絡故障の有無を示す判定結果２０ａをゲートパルス指令生成部２２へ出力する。
【００７２】
Ｉｓａ≧０、Ｉｓｂ≧０、Ｉｓｃ≧０およびＩｓｄ≧０・・・（１）
Ｉｓａ＜０、Ｉｓｂ＜０、Ｉｓｃ＜０またはＩｓｄ＜０・・・（２）
【００７３】
上記の特許文献１では、入力される直流電圧がコンバータ回路の出力電圧と同じ値まで上昇したときに短絡故障を検出するように構成されている。ところが、太陽電池が直流電源として接続される場合、ダイオードが短絡故障していなくても、太陽電池の接続枚数によっては入力される直流電圧がコンバータ回路の出力電圧と同じ値になる場合がある。このため入力される直流電圧とコンバータ回路の出力電圧との比較ではダイオードの短絡故障を誤検出する可能性がある。
【００７４】
このような短絡故障の誤検出を防止するため、実施の形態１に係る系統連系インバータ装置３のコンバータ制御部１６は、太陽電池と系統連系インバータ装置３との間に流れる電流の向きにより短絡故障の有無を判定するように構成されている。
【００７５】
ＭＰＰＴ制御部２１は、複数の電流検出器１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄで検出された電流値Ｉｓａ，Ｉｓｂ，Ｉｓｃ，Ｉｓｄと、複数の電圧検出器１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄで検出された電圧値Ｖｓａ，Ｖｓｂ，Ｖｓｃ，Ｖｓｄとを入力とし、ＭＰＰＴ制御により決定された第１のゲートパルス指令２１ａを生成して、ゲートパルス指令生成部２２へ出力する。
【００７６】
太陽電池ストリングの最大電力点を検出するＭＰＰＴ制御は、一般的に良く知られている山登り法で実施される。なおＭＰＰＴ制御はさまざまな方法が提案されているため、山登り法以外の制御で実施されるものでもよい。太陽電池の出力特性は最大電力点をもつため、山登り法は太陽電池の電力の増加減により、最大点の方向を推測し、電圧、電流を少しずつ変化させることで最大点を検出する方法である。
【００７７】
ゲートパルス指令生成部２２は、短絡故障検出部２０から出力された短絡故障の有無を示す判定結果２０ａと、ＭＰＰＴ制御部２１から出力された第１のゲートパルス指令２１ａとを入力し、判定結果２０ａに基づき短絡故障の有無を判定する。そしてゲートパルス指令生成部２２は、短絡故障の判定結果に応じて、前述した第１のゲートパルス指令２１ａをゲートパルス指令Ｇｓとしてゲートパルス発生器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄへ出力し、またはゲートパルス指令生成部２２で生成される第２のゲートパルス指令２２ａを生成しゲートパルス指令Ｇｓとしてゲートパルス発生器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄへ出力する。
【００７８】
具体的には、判定結果２０ａにより短絡故障が生じていないと判定したゲートパルス指令生成部２２は、ＭＰＰＴ制御部２１から出力された第１のゲートパルス指令２１ａをゲートパルス指令Ｇｓとしてゲートパルス発生器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄへ出力する。判定結果２０ａにより短絡故障が生じていると判定したゲートパルス指令生成部２２は、複数のコンバータ回路４の全てのスイッチング素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを短絡する第２のゲートパルス指令２２ａを生成し、第２のゲートパルス指令２２ａをゲートパルス指令Ｇｓとしてゲートパルス発生器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄへ出力する。
【００７９】
コンバータ制御部１６の構成をさらに詳細に説明する。
【００８０】
ダイオードが短絡故障した場合、複数のコンバータ回路４のそれぞれを構成する全てのスイッチング素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの動作を停止したときでも太陽電池ストリングへの逆電流を停止することができない。そこでコンバータ制御部１６は、ダイオードが短絡故障したコンバータ回路に接続される太陽電池ストリングに逆電流を流さないために、複数のコンバータ回路４のそれぞれを構成する全てのスイッチング素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを短絡させることにより、複数の太陽電池ストリング１を全て短絡状態にさせる。これによりダイオードが短絡故障したコンバータ回路に接続される太陽電池ストリングに逆電流が流れることを防止できる。
【００８１】
以上に説明したコンバータ制御部１６の動作を図３を用いて説明する。
【００８２】
図３は本発明の実施の形態１に係る系統連系インバータ装置のコンバータ制御部によるダイオード短絡故障判定時の動作に係わるフローチャートである。
【００８３】
（Ｓ１）短絡故障検出部２０は、複数の電流検出器１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄにより検出された電流値Ｉｓａ，Ｉｓｂ，Ｉｓｃ，Ｉｓｄを入力する。
【００８４】
（Ｓ２）短絡故障検出部２０は下記（３）式によりコンバータ回路４ａのダイオード１１ａが短絡故障しているか否かを判定する。
【００８５】
Ｉｓａ≧０［Ａ］・・・（３）
【００８６】
（Ｓ３）電流値Ｉｓａが上記（３）式の条件を満たす場合（Ｓ２，Ｙｅｓ）、短絡故障検出部２０はコンバータ回路４ａのダイオード１１ａが正常であると判定し、判定結果２０ａをゲートパルス指令生成部２２へ出力する。
【００８７】
（Ｓ４）電流値Ｉｓａが上記（３）式の条件を満たさない場合（Ｓ２，Ｎｏ）、短絡故障検出部２０はコンバータ回路４ａのダイオード１１ａが短絡故障していると判定し、判定結果２０ａをゲートパルス指令生成部２２へ出力する。
【００８８】
（Ｓ５）短絡故障検出部２０は下記（４）式によりコンバータ回路４ｂのダイオード１１ｂが短絡故障しているか否かを判定する。
Ｉｓｂ≧０［Ａ］・・・（４）
【００８９】
（Ｓ６）電流値Ｉｓｂが上記（４）式の条件を満たす場合（Ｓ５，Ｙｅｓ）、短絡故障検出部２０はコンバータ回路４ｂのダイオード１１ｂが正常であると判定し、判定結果２０ａをゲートパルス指令生成部２２へ出力する。
【００９０】
（Ｓ７）電流値Ｉｓｂが上記（４）式の条件を満たさない場合（Ｓ５，Ｎｏ）、短絡故障検出部２０はコンバータ回路４ｂのダイオード１１ｂが短絡故障していると判定し、判定結果２０ａをゲートパルス指令生成部２２へ出力する。
【００９１】
（Ｓ８）短絡故障検出部２０は下記（５）式によりコンバータ回路４ｃのダイオード１１ｃが短絡故障しているか否かを判定する。
【００９２】
Ｉｓｃ≧０［Ａ］・・・（５）
【００９３】
（Ｓ９）電流値Ｉｓｃが上記（５）式の条件を満たす場合（Ｓ８，Ｙｅｓ）、短絡故障検出部２０はコンバータ回路４ｃのダイオード１１ｃが正常であると判定し、判定結果２０ａをゲートパルス指令生成部２２へ出力する。
【００９４】
（Ｓ１０）電流値Ｉｓｃが上記（５）式の条件を満たさない場合（Ｓ８，Ｎｏ）、短絡故障検出部２０はコンバータ回路４ｃのダイオード１１ｃが短絡故障していると判定し、判定結果２０ａをゲートパルス指令生成部２２へ出力する。
【００９５】
（Ｓ１１）短絡故障検出部２０は下記（６）式によりコンバータ回路４ｄのダイオード１１ｄが短絡故障しているか否かを判定する。
【００９６】
Ｉｓｄ≧０［Ａ］・・・（６）
【００９７】
（Ｓ１２）電流値Ｉｓｄが上記（６）式の条件を満たす場合（Ｓ１１，Ｙｅｓ）、短絡故障検出部２０はコンバータ回路４ｄのダイオード１１ｄが正常であると判定し、判定結果２０ａをゲートパルス指令生成部２２へ出力する。
【００９８】
（Ｓ１３）電流値Ｉｓｄが上記（６）式の条件を満たさない場合（Ｓ１１，Ｎｏ）、短絡故障検出部２０はコンバータ回路４ｄのダイオード１１ｄが短絡故障していると判定し、判定結果２０ａをゲートパルス指令生成部２２へ出力する。
【００９９】
（Ｓ１４）ＭＰＰＴ制御部２１はＭＰＰＴ制御により決定された第１のゲートパルス指令２１ａを演算する。
【０１００】
（Ｓ１５）ゲートパルス指令生成部２２は、Ｓ２からＳ１２で短絡故障検出部２０から出力された判定結果２０ａにより、ダイオードの短絡故障の有無を判定する。
【０１０１】
（Ｓ１６）ダイオードに短絡故障が有る場合（Ｓ１５，Ｙｅｓ）、ゲートパルス指令生成部２２は、全てのスイッチング素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを短絡させるスイッチング素子短絡指令である第２のゲートパルス指令２２ａを生成し、ゲートパルス指令Ｇｓとして複数のゲートパルス発生器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄのそれぞれに対して出力する。
【０１０２】
（Ｓ１７）ダイオードに短絡故障がない場合（Ｓ１５，Ｎｏ）、ゲートパルス指令生成部２２は、Ｓ１４で演算された第１のゲートパルス指令２１ａを選択し、ゲートパルス指令Ｇｓとして複数のゲートパルス発生器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄのそれぞれに対して出力する。
【０１０３】
（Ｓ１８）複数のゲートパルス発生器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄは、受信したゲートパルス指令Ｇｓの種類に対応するゲートパルス信号１７ａ１，１７ｂ１，１７ｃ１，１７ｄ１を発生する。すなわち、第１のゲートパルス指令２１ａに対応するゲートパルス指令Ｇｓである場合、太陽電池ストリング１ａから出力された電圧を昇圧させるゲートパルス信号１７ａ１，１７ｂ１，１７ｃ１，１７ｄ１が発生する。第２のゲートパルス指令２２ａに対応するゲートパルス指令Ｇｓである場合、全てのスイッチング素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを短絡させるゲートパルス信号１７ａ１，１７ｂ１，１７ｃ１，１７ｄ１が発生する。
【０１０４】
以下では系統連系インバータ装置３の動作を具体的な数値を用いて説明する。なお以下で説明する数値は一例であり、系統連系インバータ装置３の動作で用いられる数値はこれらに限定されるものではない。
【０１０５】
本実施の形態においては、コンバータ回路４ｄのダイオード１１ｄが故障したときを例として説明する。具体的な数値は下記（７）式から（１１）式の通りである。
Ｖｓａ、Ｖｓｂ、Ｖｓｃ＝３００［Ｖ］・・・（７）
Ｖｓｄ＝１００［Ｖ］・・・（８）
Ｉｓａ、Ｉｓｂ、Ｉｓｃ＝５［Ａ］・・・（９）
Ｉｓｄ＝−３０［Ａ］・・・（１０）
太陽電池ストリングの短絡電流＝１０［Ａ］・・・（１１）
【０１０６】
図３に示すフローチャートに従いコンバータ制御部１６の動作を説明する。
【０１０７】
Ｓ１からＳ１３において、入力された電流値がＩｓａ≧０、Ｉｓｂ≧０、Ｉｓｃ≧０、Ｉｓｄ＜０という関係性を有するため、Ｓ１４においてＭＰＰＴ制御部２１では第１のゲートパルス指令２１ａが演算されるが、Ｓ１５においてゲートパルス指令生成部２２は、複数のコンバータ回路４の全てのスイッチング素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを短絡する第２のゲートパルス指令２２ａをゲートパルス指令Ｇｓとして出力する。
【０１０８】
以上に説明したように実施の形態１の系統連系インバータ装置３は、コンバータ回路４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのそれぞれのダイオード１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄが短絡故障しているか否かを判定し、ダイオードが短絡故障してないときはＭＰＰＴ制御部２１の制御指令に応じたコンバータ回路のゲートパルス指令を出力し、ダイオードが短絡故障しているときにはコンバータ回路のスイッチング素子を短絡させるゲートパルス指令を出力するように構成されている。特許文献１に示す従来技術のようにコンバータ回路の動作停止だけでは太陽電池への逆電流を防ぐことができず、太陽電池の性能劣化や破損を引き起こす可能性があった。実施の形態１の系統連系インバータ装置３によれば、ダイオードの短絡故障を検出し、コンバータ回路の全てのスイッチング素子を短絡させることで、太陽電池への逆電流を防ぎ、太陽電池の性能劣化または破損を防ぐことができる。
【０１０９】
実施の形態２．
実施の形態１に係る系統連系インバータ装置３は、ダイオードが短絡故障を検出したときにコンバータ回路の全てのスイッチング素子を短絡させ、複数の太陽電池ストリング１を全て短絡状態とし、ダイオードが短絡故障したコンバータ回路に接続される太陽電池ストリングに逆電流が流れないように構成されている。実施の形態２に係る系統連系インバータ装置３は、短絡故障したダイオードを備えるコンバータ回路を構成するスイッチング素子を短絡させることにより、当該コンバータ回路に接続される太陽電池ストリングを短絡状態とし、短絡故障していないダイオードを備えるコンバータ回路に接続される太陽電池ストリングには逆電流が流れないように構成されている。本実施の形態２に係る系統連系インバータ装置３の構成は、コンバータ制御部１６における動作を除き、実施の形態１に係る系統連系インバータ装置３と同様であるため説明を省略する。
【０１１０】
図４は本発明の実施の形態２に係る系統連系インバータ装置のコンバータ制御部によるダイオード短絡故障判定時の動作に係わるフローチャートである。図３に示すフローチャートと異なる点はＳ１６，Ｓ１８の処理がＳ２６，Ｓ２８の処理に置き換わる点である。実施の形態２では、複数のコンバータ回路４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの内、コンバータ回路４ａを構成するダイオード１１ａに短絡故障が発生し、コンバータ回路４ｂ，４ｃ，４ｄを構成するダイオード１１ｂ，１１ｃ，１１ｄには短絡故障が発生していないと仮定する。
【０１１１】
（Ｓ２６）ダイオード１１ａに短絡故障が有る場合（Ｓ１５，Ｙｅｓ）、ゲートパルス指令生成部２２は、スイッチング素子１０ａを短絡させるスイッチング素子短絡指令である第２のゲートパルス指令２２ａを生成し、ゲートパルス指令Ｇｓとしてゲートパルス発生器１７ａに対して出力する。
【０１１２】
（Ｓ２８）当該ゲートパルス指令Ｇｓを受信したゲートパルス発生器１７ａは、スイッチング素子１０ａを短絡させるゲートパルス信号１７ａ１を発生する。
【０１１３】
当該ゲートパルス信号１７ａ１が発生することにより、短絡故障したダイオード１１ａを備えるコンバータ回路４ａに接続される太陽電池ストリング１ａは短絡状態となる。さらに正常なダイオードを備えるコンバータ回路４ｂ，４ｃ，４ｄに接続される太陽電池ストリング１ｂ，１ｃ，１ｄから出力される電流は、短絡故障したダイオード１１ａを備えるコンバータ回路４ａを構成するスイッチング素子１０ａに流れるため、太陽電池ストリング１ｂ，１ｃ，１ｄには逆電流が流れない。そのため太陽電池の性能劣化または破損を防ぐことができる。また実施の形態２に係る系統連系インバータ装置３によれば、少なくとも、短絡故障したダイオードを備えるコンバータ回路を構成するスイッチング素子のみ短絡させる構成であるため、実施の形態１に比べてコンバータ制御部１６によるゲートパルス指令Ｇｓの生成動作を簡略化できる。
【０１１４】
なお実施の形態２に係る系統連系インバータ装置３は、短絡故障したダイオードを備えるコンバータ回路のスイッチング素子のみ短絡させる構成としているが、短絡させるスイッチング素子は、短絡故障したダイオードを備えるコンバータ回路のスイッチング素子を含めればよく、短絡故障していないダイオードを備えるコンバータ回路のスイッチング素子を１つ以上含めても同様の効果を得ることができる。
【０１１５】
実施の形態３．
実施の形態１に係る系統連系インバータ装置３では、系統連系インバータ装置３を構成する機器の駆動電力が商用電力系統２から供給される電力により生成される。しかしながら系統連系インバータ装置３に接続される直流電源が太陽電池ストリング１である場合、太陽電池ストリング１から供給される電力により、系統連系インバータ装置３を構成する機器の駆動電力を生成するのが一般的である。実施の形態１に係る系統連系インバータ装置３が、太陽電池ストリング１から供給される電力により当該駆動電力を生成するように構成されている場合、実施の形態１に係る系統連系インバータ装置３では、複数のコンバータ回路４の全てのスイッチング素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを短絡させたときに、複数の太陽電池ストリング１のそれぞれが短絡状態となる。そのため複数の太陽電池ストリング１で発電された電力を系統連系インバータ装置３に供給することができず、複数のコンバータ回路４のそれぞれのスイッチング素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄがＯＦＦしてしまう。このため実施の形態３に係る系統連系インバータ装置３は、複数の太陽電池ストリング１で発電された電力により当該駆動電力を生成する構成において、以下に説明する動作により逆電流を防止する。なお本実施の形態３に係る系統連系インバータ装置３の構成は、コンバータ制御部１６における動作を除き、実施の形態１に係る系統連系インバータ装置３と同様であるため説明を省略する。
【０１１６】
図５は本発明の実施の形態３に係る系統連系インバータ装置のコンバータ制御部によるダイオード短絡故障判定時の動作に係わるフローチャートである。図３に示すフローチャートと異なる点はＳ１６，Ｓ１８の処理がＳ３６，Ｓ２８の処理に置き換わる点である。実施の形態３では、複数のコンバータ回路４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの内、コンバータ回路４ａを構成するダイオード１１ａに短絡故障が発生し、コンバータ回路４ｂ，４ｃ，４ｄを構成するダイオード１１ｂ，１１ｃ，１１ｄには短絡故障が発生していないと仮定する。
【０１１７】
（Ｓ３６）ダイオード１１ａに短絡故障が有る場合（Ｓ１５，Ｙｅｓ）、ゲートパルス指令生成部２２は、短絡故障していないダイオード１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを備えるコンバータ回路４ｂ，４ｃ，４ｄを構成するスイッチング素子１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを短絡させるスイッチング素子短絡指令である第２のゲートパルス指令２２ａを生成し、ゲートパルス指令Ｇｓとしてゲートパルス発生器１７ｂ，１７ｃ，１７ｄのそれぞれに対して出力する。
【０１１８】
（Ｓ３８）当該ゲートパルス指令Ｇｓを受信したゲートパルス発生器１７ｂ，１７ｃ，１７ｄのそれぞれは、受信したゲートパルス指令Ｇｓの種類に対応するゲートパルス信号を生成して出力する。すなわち、第１のゲートパルス指令２１ａに対応するゲートパルス指令Ｇｓである場合、太陽電池ストリング１ｂ，１ｃ，１ｄから出力された電圧を昇圧させるゲートパルス信号１７ｂ１，１７ｃ１，１７ｄ１が出力される。第２のゲートパルス指令２２ａに対応するゲートパルス指令Ｇｓである場合、スイッチング素子１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを短絡させるゲートパルス信号１７ａ１が発生する。
【０１１９】
スイッチング素子１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを短絡することにより、短絡故障していないダイオード１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを備えるコンバータ回路４ｂ，４ｃ，４ｄに接続される太陽電池ストリング１ｂ，１ｃ，１ｄから出力される電流は、短絡故障していないダイオード１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを備えるコンバータ回路４ｂ，４ｃ，４ｄを構成するスイッチング素子１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに流れるが、短絡故障したダイオード１１ａを備えるコンバータ回路４ａに接続された太陽電池ストリング１ａには逆電流が流れない。
【０１２０】
ダイオード１１ａが短絡故障することにより太陽電池ストリング１ａは短絡状態となるため、太陽電池ストリング１ａの出力電圧は低下するが、ダイオード１１ａは正常であるため、太陽電池ストリング１ａから出力される電流がブロックされる。そのため太陽電池ストリング１ａへの逆電流は発生せず、太陽電池ストリング１ａから供給される電力により上記の駆動電力を生成することができる。
【０１２１】
実施の形態３に係る系統連系インバータ装置３によれば、系統連系インバータ装置３の構成機器を太陽電池ストリングの電力で駆動する場合においても、スイッチング素子の短絡状態を保持し続けることができ、太陽電池の性能劣化または破損を防ぐことができる。
【０１２２】
なお実施の形態１から３に係る系統連系インバータ装置３が備えるスイッチング素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄとして、炭化珪素（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ：ＳｉＣ）を用いて構成されたＭＯＳＦＥＴを用いることにより、以下の効果を得ることができる。ダイオードの短絡故障が検出されて短絡制御されたスイッチング素子には電流が流れるため、スイッチング素子のＯＮ抵抗による損失に起因した熱が発生する。スイッチング素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄとして、炭化珪素を用いて構成されたＭＯＳＦＥＴを用いることにより、ＯＮ抵抗を下げることができ、発熱を抑えることができる。またダイオードの短絡故障検出時における発熱を抑えることができるため、コンバータ回路４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのそれぞれに接続される不図示の放熱器を小型化でき、系統連系インバータ装置３の重量を軽くすることができる。
【０１２３】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【０１２４】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ  太陽電池ストリング、２  商用電力系統、３  系統連系インバータ装置、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ  コンバータ回路、５  インバータ回路、６  出力リレー、７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，８  平滑用コンデンサ、９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ  リアクトル、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ  スイッチング素子、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ  ダイオード、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ  電流検出器、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ  電圧検出器、１６  コンバータ制御部、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ  ゲートパルス発生器、１７ａ１，１７ｂ１，１７ｃ１，１７ｄ１  ゲートパルス信号、２０  短絡故障検出部、２０ａ  判定結果、２１  ＭＰＰＴ制御部、２１ａ  第１のゲートパルス指令、２２  ゲートパルス指令生成部、２２ａ  第２のゲートパルス指令、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ  電流検出素子、１００  太陽光発電システム、１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ  正極入力端子、１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ  負極入力端子、１０３，１０４  系統出力端子、２００  制御部。
【図１】
2017212572.tif 000003
【図２】
2017212572.tif 000004
【図３】
2017212572.tif 000005
【図４】
2017212572.tif 000006
【図５】
2017212572.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月5日(2018.6.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の直流電源のそれぞれから出力される電力が入力される複数のコンバータ回路と、前記複数のコンバータ回路のそれぞれから出力される直流電圧を交流電圧へ変換するインバータ回路とを備えた系統連系インバータ装置であって、
前記複数のコンバータ回路のそれぞれを構成するダイオードの短絡故障を検出する短絡故障検出部と、
前記短絡故障検出部が前記ダイオードの短絡故障を検出したとき、前記複数のコンバータ回路のそれぞれを構成するスイッチング素子を制御するためのゲートパルス指令を出力するゲートパルス指令生成部と
を備え、
前記短絡故障検出部が前記ダイオードの短絡故障を検出したとき、前記ゲートパルス指令生成部は、前記複数のコンバータ回路のそれぞれを構成するスイッチング素子の全てを短絡させるためのゲートパルス指令を出力することを特徴とする系統連系インバータ装置。
【請求項２】
複数の直流電源のそれぞれから出力される電力が入力される複数のコンバータ回路と、前記複数のコンバータ回路のそれぞれから出力される直流電圧を交流電圧へ変換するインバータ回路とを備えた系統連系インバータ装置であって、
前記複数のコンバータ回路のそれぞれを構成するダイオードの短絡故障を検出する短絡故障検出部と、
前記短絡故障検出部が前記ダイオードの短絡故障を検出したとき、前記複数のコンバータ回路のそれぞれを構成するスイッチング素子を制御するためのゲートパルス指令を出力するゲートパルス指令生成部と
を備え、
前記短絡故障検出部が前記ダイオードの短絡故障を検出したとき、前記ゲートパルス指令生成部は、前記複数のコンバータ回路のそれぞれを構成するスイッチング素子の内、短絡故障していない前記ダイオードを備えるコンバータ回路を構成するスイッチング素子を短絡させるためのゲートパルス指令を出力することを特徴とする系統連系インバータ装置。
【請求項３】
前記短絡故障検出部は、前記複数の直流電源のそれぞれから出力される電流値に基づき、前記複数のコンバータ回路のそれぞれを構成するダイオードの短絡故障の有無を判定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の系統連系インバータ装置。
【請求項４】
複数の太陽電池のそれぞれから出力される電力が入力される複数のコンバータ回路と、前記複数のコンバータ回路のそれぞれから出力される直流電圧を交流電圧へ変換するインバータ回路と、前記複数のコンバータ回路のそれぞれを構成するダイオードの短絡故障を検出する短絡故障検出部と、前記短絡故障検出部が前記ダイオードの短絡故障を検出したとき、前記複数のコンバータ回路のそれぞれを構成するスイッチング素子を制御するためのゲートパルス指令を出力するゲートパルス指令生成部とを備え、前記太陽電池から供給される電力により系統連系インバータ装置を構成する機器の駆動電力を生成する系統連系インバータ装置であって、
前記短絡故障検出部がダイオード短絡故障を検知したとき、
前記ゲートパルス指令生成部は、短絡故障した前記ダイオードを備えるコンバータ回路を構成するスイッチング素子の動作を停止させ、かつ、短絡故障していない前記ダイオードを備えるコンバータ回路を構成するスイッチング素子を短絡させるためのゲートパルス指令を出力することを特徴とする系統連系インバータ装置。
【請求項５】
前記スイッチング素子として炭化珪素を用いて構成されたＭＯＳＦＥＴを用いることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の系統連系インバータ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の系統連系インバータ装置は、複数の直流電源のそれぞれから出力される電力が入力される複数のコンバータ回路と、複数のコンバータ回路のそれぞれから出力される直流電圧を交流電圧へ変換するインバータ回路とを備えた系統連系インバータ装置であって、複数のコンバータ回路のそれぞれを構成するダイオードの短絡故障を検出する短絡故障検出部と、短絡故障検出部がダイオードの短絡故障を検出したとき、複数のコンバータ回路のそれぞれを構成するスイッチング素子を制御するためのゲートパルス指令を出力するゲートパルス指令生成部とを備え、短絡故障検出部がダイオードの短絡故障を検出したとき、ゲートパルス指令生成部は、複数のコンバータ回路のそれぞれを構成するスイッチング素子の全てを短絡させるためのゲートパルス指令を出力することを特徴とする。
【国際調査報告】
2017212572.tif 000008
2017212572.tif 000009
2017212572.tif 000010
2017212572.tif 000011