(57)【要約】【課題】本発明は、太陽光インバーターに関するものであって、より詳細にはＤＣリンクキャパシターに貯蔵された直流電圧の逆電圧を太陽電池アレイに印加して、太陽光発電の効率低下を防ぐ太陽光インバーターに関する。【解決手段】本発明の一実施形態による太陽光インバーターは、太陽電池アレイから出力される直流電圧を貯蔵するＤＣリンクキャパシター、前記ＤＣリンクキャパシターに貯蔵された直流電圧を利用して交流電力を生成し、前記生成された交流電力を電力系統に伝送する電力変換部及び前記太陽電池アレイの駆動値が予め設定された駆動条件を満たすか否かによって、前記ＤＣリンクキャパシターに貯蔵された直流電圧を前記電力変換部に印加するか、前記ＤＣリンクキャパシターに貯蔵された直流電圧の逆電圧を前記太陽電池アレイに印加する制御部を含むことを特徴とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池アレイから出力される直流電圧を貯蔵するＤＣリンクキャパシター；
前記ＤＣリンクキャパシターに貯蔵された直流電圧を利用して交流電力を生成し、前記生成された交流電力を電力系統に伝送する電力変換部；及び
前記太陽電池アレイの駆動値が予め設定された駆動条件を満たすか否かによって、前記ＤＣリンクキャパシターに貯蔵された直流電圧を前記電力変換部に印加するか、前記ＤＣリンクキャパシターに貯蔵された直流電圧の逆電圧を前記太陽電池アレイに印加する制御部を含む太陽光インバーター。
【請求項２】
前記制御部は、
前記太陽電池アレイの駆動値が前記予め設定された駆動条件を満たすと、前記ＤＣリンクキャパシターに貯蔵された直流電圧を前記電力変換部に印加して、前記太陽電池アレイの駆動値が前記予め設定された駆動条件を満たさなければ、前記ＤＣリンクキャパシターに貯蔵された直流電圧の逆電圧を前記太陽電池アレイに印加する請求項１に記載の太陽光インバーター。
【請求項３】
前記電力変換部は、
前記太陽電池アレイの駆動値が前記予め設定された駆動条件を満たさなければ、前記電力系統に伝送される前記交流電力を遮断する請求項１又は請求項２に記載の太陽光インバーター。
【請求項４】
前記ＤＣリンクキャパシターは、
前記太陽電池アレイの駆動値が前記予め設定された駆動条件を満たさなければ、前記太陽電池アレイから出力される開放電圧を貯蔵する請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の太陽光インバーター。
【請求項５】
前記太陽電池アレイの駆動値は、
前記太陽電池アレイから出力される直流電圧の大きさ、前記太陽電池アレイの駆動時刻、前記太陽電池アレイの駆動時間及び前記太陽電池アレイの分極度のうち少なくとも一つを含む請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の太陽光インバーター。
【請求項６】
前記太陽電池アレイのポジティブ端子と前記ＤＣリンクキャパシターのポジティブ端子の間に連結される第１のスイッチ、前記太陽電池アレイのネガティブ端子と前記ＤＣリンクキャパシターのネガティブ端子の間に連結される第２のスイッチ、前記太陽電池アレイのポジティブ端子と前記ＤＣリンクキャパシターのネガティブ端子の間に連結される第３のスイッチ、及び前記太陽電池アレイのネガティブ端子と前記ＤＣリンクキャパシターのポジティブ端子の間に連結される第４のスイッチを含むスイッチング部をさらに含む請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の太陽光インバーター。
【請求項７】
前記制御部は、
前記太陽電池アレイの駆動値が前記予め設定された駆動条件を満たすと、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチをターンオン制御して、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチをターンオフ制御し、
前記太陽電池アレイの駆動値が前記予め設定された駆動条件を満たさなければ、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチをターンオフ制御して、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチをターンオン制御する請求項６に記載の太陽光インバーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光インバーターに関するものであり、より詳細にはＤＣリンクキャパシターに貯蔵された直流電圧の逆電圧を太陽電池アレイに印加して、太陽光発電の効率低下を防ぐ太陽光インバーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
主なエネルギー源である化石燃料の使用は、気候変化等の副作用を招き、その使用に対する制約が深化しつつあり、最近、石炭及び石油の枯渇により新再生エネルギーが脚光を浴びている。これにより、親環境的な電力生産が可能であり、生産した電力を安定的、かつ効率的に供給することができる新再生エネルギー発電システムの重要性が台頭している実情である。
【０００３】
そのうち太陽光発電システムは、エネルギー源の多様化及び分散化が推進される現状において、設置位置に制約が少なく設置規模を必要に応じて自由に決められる長所があるため、普及が拡大してきている。太陽光発電システムは、太陽電池アレイ及び太陽光インバーターを必須構成要素とするが、太陽光インバーターは、太陽電池アレイで発電する直流電力を交流電力へ変換する役割をする。
【０００４】
一般的に、太陽電池アレイは、接地された金属フレームに設けられるが、安定上の理由で太陽電池アレイの出力端は接地されない。これにより、金属フレームと太陽電池アレイの間の電位差が発生して、このような電位差が持続されると、太陽電池アレイで生成された一部の電子等が金属フレームを通じて流出される分極（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）が発生する。このような分極により発電効率が減少する現象をＰＩＤ（Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ）と言う。
【０００５】
従来、ＰＩＤを改善するための代表的な方法としては、太陽電池アレイに逆電圧を印加する方法がある。以下、図１を参照してＰＩＤを改善するための従来の太陽光発電システムを具体的に説明する。
【０００６】
図１は、従来の太陽光発電システムにおいて別途のオフセットボックスを利用して、太陽電池アレイに逆電圧を印加する様子を示した図面である。図１を参照すれば、従来の太陽光発電システムは、太陽電池アレイ１３、太陽光インバーター１０及び電力系統１４を含めて構成される。
【０００７】
従来、太陽光インバーター１０は、ＤＣリンクキャパシター１１及び電力変換部１２を含む。ＤＣリンクキャパシター１１は、太陽電池アレイ１３から出力される直流電圧を貯蔵する。また、電力変換部１２は、ＤＣリンクキャパシター１１に貯蔵された直流電圧交流電力へ変換して電力系統１４に供給する。
【０００８】
従来のＰＩＤ改善方法によれば、太陽光発電が中断された後、別途のオフセットボックス２０を利用して、太陽電池アレイ１３に太陽光発電時に印加された電圧と極性が反対である逆電圧を印加する。
【０００９】
より具体的に、太陽光発電が中断されると、電力変換部１２と電力系統１４の間の連結及び太陽電池アレイ１３とＤＣリンクキャパシター１１の間の連結が遮断されて、ＤＣリンクキャパシター１１に貯蔵された高電圧は急速放電回路を通じて放電される。
【００１０】
次いで、太陽電池アレイ１３の出力端子は、反対極性を有するオフセットボックス２０の端子にそれぞれ連結されて、オフセットボックス２０は太陽電池アレイ１３に逆電圧を印加して分極を減少させる。
【００１１】
しかし、従来の方法によれば、ＰＩＤ改善のために太陽光インバーターのほか別途設けられるオフセットボックスを利用することで、太陽光発電システムを構成することにおいて不要なコストが消耗する問題点がある。
【００１２】
また、従来の方法によれば、ＰＩＤ改善のために太陽光発電システムの外部から供給される電源を利用することで、ＤＣリンクキャパシターに貯蔵された残留エネルギーを効率的に活用することができないという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、ＤＣリンクキャパシターに貯蔵された直流電圧の逆電圧を太陽電池アレイに印加することで、太陽光発電の効率低下を防げる太陽光インバーターを提供することを目的とする。
【００１４】
また、本発明は、太陽電池アレイの出力電圧の大きさ、駆動時間、分極度等に基づいて、ＤＣリンクキャパシターに貯蔵された直流電圧又は逆電圧の印加方向を決めることで、太陽光発電の効率性を向上する太陽光インバーターを提供することを目的とする。
【００１５】
また、本発明は、別途の逆電圧印加モジュールを利用せず、太陽電池アレイと ＤＣリンクキャパシターを連結するスイッチのみ制御して、太陽電池アレイに逆電圧を印加することで、太陽光発電システムを構成することにおいて、コストを節減することができる太陽光インバーターを提供することを目的とする。
【００１６】
また、本発明は、太陽電池アレイから出力される開放電圧を放電せず、太陽電池アレイの分極を減少させることに利用することで、太陽光発電の残留エネルギーを効率的に活用することができる太陽光インバーターを提供することを目的とする。
【００１７】
本発明の目的等は、以上で言及した目的に限らず、言及していない本発明の他目的及び長所等は、下記の説明により理解することができ、本発明の実施形態によりより明らかに理解されるだろう。また、本発明の目的及び長所等は、特許請求の範囲に示した手段及びその組み合わせにより実現することができることは分かりやすいだろう。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
このような目的を達するため本発明の一実施形態による太陽光インバーターは、太陽電池アレイから出力される直流電圧を貯蔵するＤＣリンクキャパシター、前記ＤＣリンクキャパシターに貯蔵された直流電圧を利用して交流電力を生成して、前記生成された交流電力を電力系統に伝送する電力変換部及び前記太陽電池アレイの駆動値が予め設定された駆動条件を満たすか否かによって、前記ＤＣリンクキャパシターに貯蔵された直流電圧を前記電力変換部に印加するか、前記ＤＣリンクキャパシターに貯蔵された直流電圧の逆電圧を前記太陽電池アレイに印加する制御部を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
前述のような本発明によれば、ＤＣリンクキャパシターに貯蔵された直流電圧の逆電圧を太陽電池アレイに印加することで、太陽光発電の効率低下を防げる効果がある。
【００２０】
また、本発明によれば、太陽電池アレイの出力電圧の大きさ、駆動時間、分極度等に基づいて、ＤＣリンクキャパシターに貯蔵された直流電圧又は逆電圧の印加方向を決めることで、太陽光発電の効率性を向上する効果がある。
【００２１】
また、本発明によれば、別途の逆電圧印加モジュールを利用せず、太陽電池アレイとＤＣリンクキャパシターを連結するスイッチのみ制御して、太陽電池アレイに逆電圧を印加することで、太陽光発電システムを構成することにおけるコストを節減することができる効果がある。
【００２２】
また、本発明によれば、太陽電池アレイから出力される開放電圧を放電せず、太陽電池アレイの分極を除去することに利用することで、太陽光発電の残留エネルギーを効率的に活用することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来の太陽光発電システムにおいて、別途のオフセットボックスを利用して太陽電池アレイに逆電圧を印加する様子を示した図面。
【図２】本発明の一実施形態による太陽光インバーターを示した図面。
【図３】本発明の一実施形態による太陽光インバーターが、太陽電池アレイ及び電力系統と連結された様子を示した図面。
【図４】本発明の一実施形態によるスイッチング部が、太陽電池アレイ及びＤＣリンクキャパシターの間に連結される様子を示した図面。
【図５】本発明の一実施形態による太陽光インバーターが、太陽電池アレイに連結されるように構成された回路を示した図面。
【図６】ＤＣリンクキャパシターに貯蔵された直流電圧が、電力変換部に印加されるように構成された回路を示した図面。
【図７】ＤＣリンクキャパシターが、太陽電池アレイから出力される開放電圧を貯蔵するように構成された回路を示した図面。
【図８】ＤＣリンクキャパシターに貯蔵された直流電圧の逆電圧が、太陽電池アレイに印加されるように構成された回路を示した図面。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
前述の目的、特徴及び長所は、添付の図面を参照して詳細に後述するが、これにより本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者は、本発明の技術的思想を容易に実施することができるだろう。本発明を説明することにおいて、本発明と係る公知の技術に対する具体的な説明が、本発明の要旨を曖昧にすると判断される場合には詳細な説明を省略する。以下、添付の図面を参照して本発明による望ましい実施形態を詳しく説明する。図面において同じ参照符号は、同一又は類似の構成要素を表すものとして使われる。
【００２５】
図２は、本発明の一実施形態による太陽光インバーター１００を示した図面である。図２を参照すれば、本発明の一実施形態による太陽光インバーター１００は、ＤＣリンクキャパシター１１０、電力変換部１２０、制御部１３０及びスイッチング部１４０を含めて構成される。図２に示された太陽光インバーター１００は一実施形態によるものであって、その構成要素等が図２に示された実施形態に限定されることではなく、必要によって一部の構成要素が付加、変更及び削除されてもよい。
【００２６】
図３は、本発明の一実施形態による太陽光インバーター１００が、太陽電池アレイ３１０及び電力系統３２０と連結された様子を示した図面である。以下、図２及び図３を参照して、太陽光インバーター１００とこれを構成するＤＣリンクキャパシター１１０、電力変換部１２０、制御部１３０及びスイッチング部１４０を具体的に説明する。
【００２７】
図３を参照すれば、本発明の一実施形態によるＤＣリンクキャパシター１１０は、太陽電池アレイ３１０から出力される直流電圧を貯蔵することができる。より具体的に、ＤＣリンクキャパシター１１０は、太陽電池アレイ３１０から出力されて、スイッチング部１４０を通じて伝送された直流電圧を貯蔵することができる。スイッチング部１４０は、太陽電池アレイ３１０から出力された直流電圧が伝送される伝送路を形成することができるが、これについては後述する。
【００２８】
ここで、太陽電池アレイ３１０は、太陽光エネルギーを利用して電気エネルギーを生産する一つ以上の太陽電池パネルを直列又は並列に繋いだ集合体を含むことができる。このような太陽電池アレイ３１０は、入射される太陽光の光エネルギーを変換して直流電圧の形態に出力することができる。
【００２９】
ＤＣリンクキャパシター１１０は、後述する電力変換部１２０に電圧を供給するために太陽電池アレイ３１０から出力された直流電圧を一定の大きさ以上の電圧として貯蔵することができる。このためＤＣリンクキャパシター１１０と太陽電池アレイ３１０の間には昇圧回路であるＤＣ／ＤＣコンバーター、スイッチングレギュレーター等が追加されてもよい。このとき、ＤＣリンクキャパシター１１０はＤＣ／ＤＣコンバーター、スイッチングレギュレーター等の出力電圧を平滑化して一定の大きさ以上の直流電圧を貯蔵することができる。
【００３０】
さらに図３を参照すれば、本発明の一実施形態による電力変換部１２０は、ＤＣリンクキャパシター１１０に貯蔵された直流電圧を利用して交流電力を生成し、生成された交流電力を電力系統３２０に伝送することができる。より具体的に、電力変換部１２０は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御により、ＤＣリンクキャパシター１１０に貯蔵された直流電圧を交流電流へ変換することができる。
【００３１】
また、電力変換部１２０は、ＤＣリンクキャパシター１１０に貯蔵された直流電圧を昇圧するためのＤＣ／ＤＣコンバーター等をさらに含むことができる。このとき、電力変換部１２０は、ＰＷＭ（ Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御を通じて、昇圧された直流電圧を交流電流へ変換することができる。
【００３２】
一方、電力系統３２０は、電力の発生及び利用が行われるシステムを含むことができる。例えば、電力系統３２０は、一般家庭から大規模産業設備に至るまで電力を消費するあらゆるシステムを含むことができる。
【００３３】
本発明の一実施形態による制御部１３０は、太陽電池アレイ３１０の駆動値が予め設定された駆動条件を満たすか否かを判断することができる。制御部１３０は、判断結果に基づいてＤＣリンクキャパシター１１０に貯蔵された直流電圧を電力変換部１２０に印加することができる。また、制御部１３０は、判断結果に基づいて、ＤＣリンクキャパシター１１０に貯蔵された直流電圧の逆電圧を太陽電池アレイ３１０に印加することができる。
【００３４】
ここで、太陽電池アレイ３１０の駆動値は、太陽電池アレイ３１０から出力される直流電圧の大きさ、太陽電池アレイ３１０の駆動時刻、太陽電池アレイ３１０の駆動時間及び太陽電池アレイ３１０の分極度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｏｆ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）のうち少なくとも一つを含むことができる。
【００３５】
ここで、駆動時刻とは、太陽電池アレイ３１０が現在駆動されている時刻を意味し、駆動時間とは、太陽電池アレイ３１０が駆動し始めた時点から現在までの連続的な時間を意味する。
【００３６】
例えば現在、時間が午後２時３０分であるとき、午前１０時から駆動された太陽電池アレイ３１０の駆動時刻は午後２時３０分であり、太陽電池アレイ３１０の駆動時間は４時間３０分である。一方、分極度［Ｃ／ｍ2］は、単位面積当たり分極電荷量又は単位面積当たり誘起される電気双極子モーメントの密度を表した数値である。
【００３７】
駆動条件は、太陽電池アレイ３１０が駆動されるための条件であって、太陽電池アレイ３１０の駆動値によって設定することができる。より具体的に、太陽電池アレイ３１０の駆動値が太陽電池アレイ３１０で出力される直流電圧の大きさであれば、駆動条件は太陽電池アレイ３１０駆動のための電圧の範囲であってもよい。
【００３８】
例えば、太陽電池アレイ３１０で出力される直流電圧の大きさが６００［Ｖ］であり、駆動条件である電圧の範囲は４００［Ｖ］以上であってもよい。このとき、６００［Ｖ］は４００［Ｖ］以上であるため、太陽電池アレイ３１０の駆動値は駆動条件を満たすことができる。
【００３９】
太陽電池アレイ３１０の駆動値が太陽電池アレイ３１０の駆動時刻であれば、駆動条件は、太陽電池アレイ３１０の駆動時刻が予め設定された駆動開始時刻及び終了時刻の以内である時に満たすことができる。
【００４０】
例えば、太陽電池アレイ３１０の駆動時刻が午後５時３０分であり、駆動条件である太陽電池アレイ３１０の駆動開始時刻及び終了時刻は、それぞれ午前１０時及び午後６時であってもよい。このとき、午後５時３０分は、午前１０時と午後６時の間の時刻であるため、太陽電池アレイ３１０の駆動値は駆動条件を満たすことができる。
【００４１】
太陽電池アレイ３１０の駆動値が太陽電池アレイ３１０の駆動時間であれば、駆動条件は、太陽電池アレイ３１０の駆動時間が予め設定された最大駆動時間の以内である時に満たすことができる。
【００４２】
例えば、太陽電池アレイ３１０の駆動時間が１２時間であり、駆動条件である太陽電池アレイ３１０の最大駆動時間は１０時間であってもよい。このとき、１２時間は最大駆動時間である１０時間を越えるため、太陽電池アレイ３１０の駆動値は駆動条件を満たさない場合がある。
【００４３】
太陽電池アレイ３１０の駆動値が太陽電池アレイ３１０の分極度であれば、予め設定された駆動条件は、太陽電池アレイ３１０の分極度が、太陽電池アレイ３１０の駆動のための分極度の範囲以内であれば満たすことができる。
【００４４】
例えば、太陽電池アレイ３１０の駆動のための分極度の範囲は、特定分極度未満に設定することができ、このような分極度の範囲は、太陽電池の性能及び使用者の設定によって変更することができる。
【００４５】
また、本発明は、上述した太陽電池アレイ３１０の駆動値を測定するための電圧センサー、タイマー、分極測定装置等をさらに含むことができる。
【００４６】
上述のように、太陽電池アレイ３１０の駆動値が予め設定された駆動条件を満たすと、制御部１３０はＤＣリンクキャパシター１１０に貯蔵された直流電圧を電力変換部１２０に印加することができる。一方、太陽電池アレイ３１０の駆動値が予め設定された駆動条件を満たさなければ、ＤＣリンクキャパシター１１０に貯蔵された直流電圧の逆電圧を太陽電池アレイ３１０に印加することができる。
【００４７】
ここで逆電圧は、ＤＣリンクキャパシター１１０に貯蔵された直流電圧と大きさは同様であり、極性が反対である電圧を意味する。例えば、ＤＣリンクキャパシター１１０に貯蔵された直流電圧が＋５００［Ｖ］であれば、逆電圧は−５００［Ｖ］である。
【００４８】
このように、ＤＣリンクキャパシター１１０に貯蔵された直流電圧の逆電圧を太陽電池アレイ３１０に印加すれば、太陽光発電時に増加した太陽電池の分極を減少することができ、これにより太陽光発電の効率低下を防ぐことができる。
【００４９】
本発明は、太陽電池アレイ３１０の多様な駆動値に基づいて、ＤＣリンクキャパシター１１０に貯蔵された直流電圧又は逆電圧の印加方向を決めることで、上述した太陽電池の分極を減少するだけでなく、太陽光発電の効率性を向上することができる。
【００５０】
図３を参照すれば、制御部１３０は、スイッチング部１４０を制御することで、ＤＣリンクキャパシター１１０に貯蔵された直流電圧を電力変換部１２０に印加するか、ＤＣリンクキャパシター１１０に貯蔵された直流電圧の逆電圧を太陽電池アレイ３１０に印加することができる。以下では、図４ないし図７を参照して、制御部１３０により制御されるスイッチング部１４０を具体的に説明する。
【００５１】
図４は、本発明の一実施形態によるスイッチング部が、太陽電池アレイ及びＤＣリンクキャパシターの間に連結される様子を示した図面である。図４を参照すれば、本発明の一実施形態によるスイッチング部１４０は、太陽電池アレイ３１０のポジティブ端子及びネガティブ端子をＤＣリンクキャパシター１１０のポジティブ端子又はネガティブ端子と連結させることで、伝送路を形成することができる。
【００５２】
より具体的に、スイッチング部１４０は、太陽電池アレイ３１０のポジティブ端子（＋）とＤＣリンクキャパシター１１０のポジティブ端子（＋）の間に連結される第１のスイッチ、太陽電池アレイ３１０のネガティブ端子（−）とＤＣリンクキャパシター１１０のネガティブ端子（−）の間に連結される第２のスイッチ、太陽電池アレイ３１０のポジティブ端子（＋）とＤＣリンクキャパシター１１０のネガティブ端子（−）の間に連結される第３のスイッチ、及び太陽電池アレイ３１０のネガティブ端子（−）とＤＣリンクキャパシター１１０のポジティブ端子（＋）の間に連結される第４のスイッチを含むことができる。
【００５３】
第１のスイッチないし第４のスイッチは、制御部１３０の制御信号によりターンオン又はターンオフされる素子であって、ＧＴＯ（Ｇａｔｅ ｔｕｒｎ−ｏｆｆ ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）、ＢＪＴ（Ｂｉｐｏｌａｒ ｊｕｎｃｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ  ｍｏｄｅ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のスイッチング素子を利用して具現することができる。
【００５４】
図５は、本発明の一実施形態による太陽光インバーター１００が、太陽電池アレイ３１０に連結されるように構成された回路を示した図面である。図５を参照すれば、太陽光インバーター１００は、第１のスイッチないし第４のスイッチで構成されるスイッチング部１４０、ＤＣリンクキャパシター１１０及び電力変換部１２０がポジティブ端子及びネガティブ端子を共有して構成されてもよい。
【００５５】
太陽光インバーター１００のポジティブ端子は、第１のスイッチ及び第４のスイッチを通じて、太陽電池アレイ３１０のポジティブ端子及びネガティブ端子にそれぞれ連結されてもよい。また、太陽光インバーター１００のネガティブ端子は、第２のスイッチ及び第３のスイッチを通じて、太陽電池アレイ３１０のネガティブ端子及びポジティブ端子にそれぞれ連結される。
【００５６】
図面に図示していないが、制御部１３０は、第１のスイッチないし第４のスイッチを制御して、太陽電池アレイ３１０とＤＣリンクキャパシター１１０の間の伝送路を形成することができる。
【００５７】
電力変換部１２０は、ＰＷＭ制御のようなスイッチング制御により、ＤＣリンクキャパシター１１０に貯蔵された直流電圧を交流電流へ変換して交流電力を生成することができる。このため電力変換部１２０は、複数のスイッチング素子を含むことができる。また、電力変換部１２０は、生成された交流電力を電力系統３２０に伝送するために電力系統３２０と連結される遮断器をさらに含むことができる。
【００５８】
図６は、ＤＣリンクキャパシター１１０に貯蔵された直流電圧が、電力変換部１２０に印加されるように構成された回路を示した図面である。図６を参照すれば、制御部１３０は、太陽電池アレイ３１０の駆動値が予め設定された駆動条件を満たすと、第１のスイッチ及び第２のスイッチをターンオン制御して、第３のスイッチ及び第４のスイッチをターンオフ制御することができる。
【００５９】
より具体的に、太陽電池アレイ３１０が駆動されるための条件が満たせば、制御部１３０は第１のスイッチ及び第２のスイッチをターンオン制御して、第３のスイッチ及び第４のスイッチをターンオフ制御して伝送路を形成することができる。言い換えれば、太陽電池アレイ３１０が駆動されるための条件が満たせば、太陽電池アレイ３１０のポジティブ端子及びネガティブ端子は、それぞれＤＣリンクキャパシター１１０のポジティブ端子及びネガティブ端子に連結されてもよい。
【００６０】
これにより、ＤＣリンクキャパシター１１０は、太陽電池アレイ３１０から出力される直流電圧（ＶDC）を貯蔵することができる。一方、電力変換部１２０は、スイッチング制御によりＤＣリンクキャパシター１１０に貯蔵された直流電圧（ＶDC）を交流電力へ変換して、遮断器を通じて交流電力を電力系統３２０に伝送することができる。
【００６１】
図７は、本発明の一実施形態によるＤＣリンクキャパシター１１０が、太陽電池アレイ３１０から出力される開放電圧（Ｖopen）を貯蔵するように構成された回路を示した図面である。図８は、ＤＣリンクキャパシター１１０に貯蔵された直流電圧の逆電圧が、太陽電池アレイ３１０に印加されるように構成された回路を示した図面である。
【００６２】
図７を参照すれば、電力変換部１２０は、太陽電池アレイ３１０の駆動値が予め設定された駆動条件を満たさなければ、電力系統３２０に伝送される交流電力を遮断することができる。より具体的に、電力変換部１２０は、太陽電池アレイ３１０が駆動されるための条件が満たさなければ、遮断器を開放して、太陽光インバーター１００と電力系統３２０の間の連結を遮断することができる。
【００６３】
さらに図７を参照すれば、ＤＣリンクキャパシター１１０は、太陽電池アレイ３１０の駆動値が予め設定された駆動条件を満たさなければ、太陽電池アレイ３１０から出力される開放電圧（Ｖopen）を貯蔵することができる。
【００６４】
より具体的に、上述のように電力変換部１２０が遮断器をターンオフ制御して、太陽光インバーター１００と電力系統３２０の間の連結を遮断すると、太陽光インバーター１００内部回路は開放回路であってもよい。これにより、太陽電池アレイ３１０の出力電圧は、開放電圧（Ｖopen）であってもよいし、ＤＣリンクキャパシター１１０は、太陽電池アレイ３１０から出力される開放電圧（Ｖopen）を貯蔵することができる。
【００６５】
図８を参照すれば、制御部１３０は、太陽電池アレイ３１０の駆動値が予め設定された駆動条件を満たさなければ、第１のスイッチ及び第２のスイッチをターンオフ制御して、第３のスイッチ及び第４のスイッチをターンオン制御することができる。言い換えれば、太陽電池アレイ３１０が駆動されるための条件が満たさなければ、太陽電池アレイ３１０のポジティブ端子及びネガティブ端子は、それぞれＤＣリンクキャパシター１１０のネガティブ端子及びポジティブ端子に連結されてもよい。
【００６６】
このとき、太陽電池アレイ３１０のポジティブ端子から太陽電池アレイ３１０のネガティブ端子へ降下される電圧は、ＤＣリンクキャパシター１１０に貯蔵された直流電圧（ＶDC）の逆電圧である−ＶDCであってもよい。よって、逆電圧が印加される場合は、太陽電池アレイ３１０のポジティブ端子は、太陽電池アレイ３１０のネガティブ端子より低い電位を有することができる。
【００６７】
一方、太陽電池アレイ３１０の駆動値が予め設定された駆動条件を満たさない場合は、上述のように、太陽光インバーター１００内部回路は開放回路であってもよい。ＤＣリンクに貯蔵された直流電圧（ＶDC）は、開放電圧（Ｖopen）と同様であってもよいし、太陽電池アレイ３１０のポジティブ端子から太陽電池アレイ３１０のネガティブ端子へ降下される電圧は−Ｖopenであってもよい。
【００６８】
このように、開放電圧（Ｖopen）の逆電圧を太陽電池アレイ３１０に印加するためには、制御部１３０がスイッチング部１４０を制御する前に、図７に示されたように電力変換部１２０が遮断器を開放することが望ましい。
【００６９】
より具体的に、電力変換部１２０が遮断器を開放すると、開放電圧（Ｖopen）がＤＣリンクキャパシター１１０に貯蔵される。その後、制御部１３０がスイッチング部１４０を制御して、図８に示されたような伝送路を形成すれば、開放電圧（Ｖopen）の逆電圧が太陽電池アレイ３１０に印加されてもよい。
【００７０】
上述のように、本発明は、別途の逆電圧印加モジュールを利用せず、太陽電池アレイとＤＣリンクキャパシターを連結するスイッチのみ制御して、太陽電池アレイに逆電圧を印加することで、太陽光発電システムを構成することにおけるコストを節減することができる。
【００７１】
また、本発明は、太陽電池アレイから出力される開放電圧を放電せず、太陽電池アレイの分極を減少させることに利用することで、太陽光発電の残留エネルギーを効率的に活用することができる。
【００７２】
一方、本発明の制御部１３０は、太陽電池アレイ３１０で出力される直流電圧（ＶDC）が太陽電池アレイ３１０の最大電力を追従するように直流電圧（ＶDC）を制御することもできる。
【００７３】
太陽電池アレイ３１０で出力される直流電圧（ＶDC）及び電流は、太陽電池アレイ３１０を構成する材料等の要因により非線形的な特性を有する。より具体的に、太陽電池アレイ３１０で出力される電流は、直流電圧（ＶDC）が増加するにつれて徐々に減少し、特定区間で急激に減少する特徴を有する。
【００７４】
これにより、直流電圧（ＶDC）に対する太陽電池アレイ３１０の発電電力は、直流電圧（ＶDC）が大きくなるにつれて増加し、直流電圧（ＶDC）が特定電圧を超えると急激に減少する特徴を有する。言い換えれば、直流電圧（ＶDC）が特定電圧であるとき、太陽電池アレイ３１０の発電電力量は最大である。
【００７５】
本発明の制御部１３０は、このような太陽電池アレイ３１０の電気的特性を考慮して、太陽電池アレイ３１０で出力される直流電圧（ＶDC）が太陽電池アレイ３１０の最大電力を追従するよう、直流電圧（ＶDC）の大きさを制御（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｏｉｎｔ  Ｔｒａｃｋｅｒ； ＭＰＰＴ）することができる。
【００７６】
太陽電池アレイ３１０で出力される直流電圧（ＶDC）の大きさを制御して、太陽電池アレイ３１０の発電電力量が最大電力を追従するように制御する方法は、隣接する技術の多様な実施形態により行うことができる。
【００７７】
前述の本発明は、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者において、本発明の技術的思想を脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であるため、前述の実施形態及び添付の図面により限定されることではない。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成29年12月19日(2017.12.19)
【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】
太陽電池アレイから出力される直流電圧を貯蔵するＤＣリンクキャパシター；
前記ＤＣリンクキャパシターに貯蔵された直流電圧を利用して交流電力を生成し、前記生成された交流電力を電力系統に伝送する電力変換部；及び
前記太陽電池アレイの駆動値が予め設定された駆動条件を満たすか否かによって、前記ＤＣリンクキャパシターに貯蔵された直流電圧を前記電力変換部に印加するか、前記電力系統に伝送される前記交流電力を遮断した後、前記ＤＣリンクキャパシターに貯蔵された前記太陽電池アレイから出力される開放電圧の逆電圧を前記太陽電池アレイに印加する制御部を含む太陽光インバーター。
【請求項２】
前記制御部は、
前記太陽電池アレイの駆動値が前記予め設定された駆動条件を満たすと、前記ＤＣリンクキャパシターに貯蔵された直流電圧を前記電力変換部に印加して、前記太陽電池アレイの駆動値が前記予め設定された駆動条件を満たさなければ、前記ＤＣリンクキャパシターに貯蔵された直流電圧の逆電圧を前記太陽電池アレイに印加する請求項１に記載の太陽光インバーター。
【請求項３】
前記電力変換部は、
前記太陽電池アレイの駆動値が前記予め設定された駆動条件を満たさなければ、前記電力系統に伝送される前記交流電力を遮断する請求項１又は請求項２に記載の太陽光インバーター。
【請求項４】
前記ＤＣリンクキャパシターは、
前記太陽電池アレイの駆動値が前記予め設定された駆動条件を満たさなければ、前記太陽電池アレイから出力される前記開放電圧を貯蔵する請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の太陽光インバーター。
【請求項５】
前記太陽電池アレイの駆動値は、
前記太陽電池アレイから出力される直流電圧の大きさ、前記太陽電池アレイの駆動時刻、前記太陽電池アレイの駆動時間及び前記太陽電池アレイの分極度のうち少なくとも一つを含む請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の太陽光インバーター。
【請求項６】
前記太陽電池アレイのポジティブ端子と前記ＤＣリンクキャパシターのポジティブ端子の間に連結される第１のスイッチ、前記太陽電池アレイのネガティブ端子と前記ＤＣリンクキャパシターのネガティブ端子の間に連結される第２のスイッチ、前記太陽電池アレイのポジティブ端子と前記ＤＣリンクキャパシターのネガティブ端子の間に連結される第３のスイッチ、及び前記太陽電池アレイのネガティブ端子と前記ＤＣリンクキャパシターのポジティブ端子の間に連結される第４のスイッチを含むスイッチング部をさらに含む請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の太陽光インバーター。
【請求項７】
前記制御部は、
前記太陽電池アレイの駆動値が前記予め設定された駆動条件を満たすと、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチをターンオン制御して、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチをターンオフ制御し、
前記太陽電池アレイの駆動値が前記予め設定された駆動条件を満たさなければ、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチをターンオフ制御して、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチをターンオン制御する請求項６に記載の太陽光インバーター。