(57)【要約】      （修正有）【課題】電力変換装置、及びそれを備える太陽光モジュールを提供する。【解決手段】電力変換装置５００は、第１〜第４スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４を備えるフルブリッジスイッチング部５３２と、フルブリッジスイッチング部５３２内の互いに直列接続される第１スイッチング素子Ｓ１と第２スイッチング素子Ｓ２との間に入力側が接続され、互いに直列接続される第３スイッチング素子Ｓ３と第４スイッチング素子Ｓ４との間に出力側が接続される第１トランスフォーマ５３１と、フルブリッジスイッチング部５３２にハーフブリッジとして接続される第２トランスフォーマ５３６とを備える。フルブリッジスイッチング部５３２は、可変デューティスイッチングに基づいて、第１トランスフォーマ５３１に入力される第１直流電源を第１交流波形に変換して出力する。これにより、１ステージとして、直流電源ブースティング及び交流電源出力を行う。【選択図】図５
2018143090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換装置であって、
第１スイッチング素子〜第４スイッチング素子を備えるフルブリッジスイッチング部と、
前記フルブリッジスイッチング部内の互いに直列接続される第１スイッチング素子と第２スイッチング素子との間に入力側が接続され、互いに直列接続される第３スイッチング素子と第４スイッチング素子との間に出力側が接続される第１トランスフォーマと、
前記フルブリッジスイッチング部にハーフブリッジとして接続される第２トランスフォーマとを備えてなり、
前記フルブリッジスイッチング部は、可変デューティスイッチングに基づいて、前記第１トランスフォーマに入力される第１直流電源を第１交流波形に変換して出力することを特徴とする、電力変換装置。
【請求項２】
前記第２トランスフォーマは、前記フルブリッジスイッチング部からの前記第１交流波形を増幅して第２交流波形を出力することを特徴とする、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記第２トランスフォーマの出力側に接続されて、前記第２交流波形を整流し、電圧利得を増加させる電圧ダブラと、
前記電圧ダブラの出力端に接続される複数のインダクタを備えるフィルター部とをさらに備えてなることを特徴とする、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記電圧ダブラは、
前記第２トランスフォーマの出力側の一端に互いに直列接続される第５スイッチング素子及び第６スイッチング素子と、
前記第６スイッチング素子に一端が接続される第１キャパシタと、
前記第２トランスフォーマの出力側の一端に接続され、前記第５スイッチング素子及び第６スイッチング素子に並列接続される第７スイッチング素子及び第８スイッチング素子と、
前記第８スイッチング素子に一端が接続される第２キャパシタとを備えてなることを特徴とする、請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記第５スイッチング素子及び第６スイッチング素子は両方向スイッチング素子であり、
前記第７スイッチング素子及び第８スイッチング素子は両方向スイッチング素子であることを特徴とする、請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記第１トランスフォーマと前記第２トランスフォーマとの間に接続されて直流オフセット除去のために動作するブロッキングキャパシタをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記第１トランスフォーマ及び前記フルブリッジスイッチング部はインターリーブブーストコンバータとして動作し、
前記第１トランスフォーマ及び前記フルブリッジスイッチング部によって昇圧された電圧を格納するブーストキャパシタをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記ブーストキャパシタは、
前記第２スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子の一端と、接地端との間に接続されることを特徴とする、請求項７に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子は、
前記第３スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子と１８０度の位相差で動作することを特徴とする、請求項１〜８の何れか一項に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記第１スイッチング素子及び前記第３スイッチング素子は可変デューティスイッチングを行い、
前記可変デューティは、前記第１交流波形の周波数に対応することを特徴とする、請求項１〜９の何れか一項に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記フィルター部の出力電流を検出する出力電流検出部と、
前記出力電流に基づいて、前記フルブリッジスイッチング部にスイッチング制御信号を出力する制御部とをさらに含むことを特徴とする、請求項３〜５の何れか一項に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記制御部は、
前記フィルター部の出力電力が第１レベル以下である場合、所定周期の間、前記フルブリッジスイッチング部がスイッチングを停止するように制御することを特徴とする、請求項１１に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記第３スイッチング素子と第４スイッチング素子の間と、前記第２トランスフォーマの入力側との間に接続される第１インダクタと、
前記第１トランスフォーマ及び前記フルブリッジスイッチング部によって昇圧された電圧を格納するブーストキャパシタと、
前記第２トランスフォーマの出力側の一端に互いに直列接続される第５スイッチング素子及び第６スイッチング素子と、
前記第６スイッチング素子に一端が接続される第１キャパシタと、
前記第２トランスフォーマの出力側の一端に接続され、前記第５スイッチング素子及び第６スイッチング素子に並列接続される第７スイッチング素子及び第８スイッチング素子と、
前記第８スイッチング素子に一端が接続される第２キャパシタとをさらに含み、
前記第１インダクタに流れる電流を通じて前記第１スイッチング素子のボディーダイオードがターンオンされ、前記ブーストキャパシタにエネルギーが貯蔵されることを特徴とする、請求項１〜１２の何れか一項に記載の電力変換装置。
【請求項１４】
前記ブーストキャパシタにエネルギーが貯蔵された後、前記第１スイッチング素子がゼロ電圧スイッチングを行い、前記第６スイッチング素子のボディーダイオードがターンオンされることを特徴とする、請求項１３に記載の電力変換装置。
【請求項１５】
前記第６スイッチング素子のボディーダイオードのターンオンの後、前記第６スイッチング素子がターンオンされ、前記ブーストキャパシタに貯蔵されたエネルギーが前記第２トランスフォーマの出力側に出力されることを特徴とする、請求項１４に記載の電力変換装置。
【請求項１６】
前記第３スイッチング素子と第４スイッチング素子の間と、前記第２トランスフォーマの入力側との間に接続される第１インダクタと、
前記第１トランスフォーマ及び前記フルブリッジスイッチング部によって昇圧された電圧を格納するブーストキャパシタと、
前記第２トランスフォーマの出力側の一端に互いに直列接続される第５スイッチング素子及び第６スイッチング素子と、
前記第６スイッチング素子に一端が接続される第１キャパシタと、
前記第２トランスフォーマの出力側の一端に接続され、前記第５スイッチング素子及び第６スイッチング素子に並列接続される第７スイッチング素子及び第８スイッチング素子と、
前記第８スイッチング素子に一端が接続される第２キャパシタとをさらに含み、
前記第１インダクタに流れる電流を通じて前記第３スイッチング素子のボディーダイオードがターンオンされ、前記ブーストキャパシタにエネルギーが貯蔵されることを特徴とする、請求項１〜１５の何れか一項に記載の電力変換装置。
【請求項１７】
前記ブーストキャパシタにエネルギーが貯蔵された後、前記第３スイッチング素子がゼロ電圧スイッチングを行い、前記第７スイッチング素子のボディーダイオードがターンオンされることを特徴とする、請求項１６に記載の電力変換装置。
【請求項１８】
前記第７スイッチング素子のボディーダイオードのターンオンの後、前記第７スイッチング素子がターンオンされ、前記ブーストキャパシタに貯蔵されたエネルギーが前記第２トランスフォーマの出力側に出力されることを特徴とする、請求項１７に記載の電力変換装置。
【請求項１９】
複数の太陽電池を備える太陽電池モジュールと、
請求項１〜１８の何れか一項に記載の電力変換装置とを備えることを特徴とする、太陽光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置、及びそれを備える太陽光モジュールに関し、より詳細には、直流電源ブースティング及び交流電源出力が可能な１ステージの電力変換装置、及びそれを備える太陽光モジュールに関する。
〔関連技術〕
本発明は、韓国特許出願第10-2017-0026409号（２０１７年２月２８日）に基づくパリ条約４条の優先権主張を伴ったものであり、当該韓国出願に開示された内容に基づくものである。参考のために、当該韓国出願の明細書及び図面の内容は本願明細書の一部に包摂されるものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、石油や石炭のような既存エネルギー資源の枯渇が予想されながら、これらに代わる代替エネルギーへの関心が高まっている。その中でも太陽電池は、半導体素子を用いて太陽光エネルギーを電気エネルギーに直接変換させる次世代電池として脚光を浴びている。
【０００３】
一方、太陽光モジュールは、太陽光発電のための太陽電池が直列又は並列に接続された状態を意味する。
【０００４】
一方、太陽光モジュールでインバータを使用して交流電源をグリッドに出力する場合、出力電力の損失を低減することが好ましい。これによって、太陽光モジュールから出力される出力電力の損失を低減するための方案が研究されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、直流電源ブースティング及び交流電源出力が可能な１ステージの電力変換装置、及びそれを備える太陽光モジュールを提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、１ステージの電力変換装置内でスイッチング損失を低減することができる電力変換装置、及びそれを備える太陽光モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一の態様は以下の通りである。
〔１〕  電力変換装置であって、
第１スイッチング素子〜第４スイッチング素子を備えるフルブリッジスイッチング部と、
前記フルブリッジスイッチング部内の互いに直列接続される第１スイッチング素子と第２スイッチング素子との間に入力側が接続され、互いに直列接続される第３スイッチング素子と第４スイッチング素子との間に出力側が接続される第１トランスフォーマと、
前記フルブリッジスイッチング部にハーフブリッジとして接続される第２トランスフォーマとを備えてなり、
前記フルブリッジスイッチング部は、可変デューティスイッチングに基づいて、前記第１トランスフォーマに入力される第１直流電源を第１交流波形に変換して出力することを特徴とする、電力変換装置。
〔２〕  前記第２トランスフォーマは、前記フルブリッジスイッチング部からの前記第１交流波形を増幅して第２交流波形を出力することを特徴とする、〔１〕に記載の電力変換装置。
〔３〕  前記第２トランスフォーマの出力側に接続されて、前記第２交流波形を整流し、電圧利得を増加させる電圧ダブラと、
前記電圧ダブラの出力端に接続される複数のインダクタを備えるフィルター部とをさらに備えてなることを特徴とする、〔２〕に記載の電力変換装置。
〔４〕  前記電圧ダブラは、
前記第２トランスフォーマの出力側の一端に互いに直列接続される第５スイッチング素子及び第６スイッチング素子と、
前記第６スイッチング素子に一端が接続される第１キャパシタと、
前記第２トランスフォーマの出力側の一端に接続され、前記第５スイッチング素子及び第６スイッチング素子に並列接続される第７スイッチング素子及び第８スイッチング素子と、
前記第８スイッチング素子に一端が接続される第２キャパシタとを備えてなることを特徴とする、〔３〕に記載の電力変換装置。
〔５〕  前記第５スイッチング素子及び第６スイッチング素子は両方向スイッチング素子であり、
前記第７スイッチング素子及び第８スイッチング素子は両方向スイッチング素子であることを特徴とする、〔４〕に記載の電力変換装置。
〔６〕  前記第１トランスフォーマと前記第２トランスフォーマとの間に接続されて直流オフセット除去のために動作するブロッキングキャパシタをさらに含むことを特徴とする、〔１〕〜〔５〕の何れか一項に記載の電力変換装置。
〔７〕  前記第１トランスフォーマ及び前記フルブリッジスイッチング部はインターリーブブーストコンバータとして動作し、
前記第１トランスフォーマ及び前記フルブリッジスイッチング部によって昇圧された電圧を格納するブーストキャパシタをさらに含むことを特徴とする、〔１〕〜〔６〕の何れか一項に記載の電力変換装置。
〔８〕  前記ブーストキャパシタは、
前記第２スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子の一端と、接地端との間に接続されることを特徴とする、〔７〕に記載の電力変換装置。
〔９〕  前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子は、
前記第３スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子と１８０度の位相差で動作することを特徴とする、〔１〕〜〔８〕の何れか一項に記載の電力変換装置。
〔１０〕  前記第１スイッチング素子及び前記第３スイッチング素子は可変デューティスイッチングを行い、
前記可変デューティは、前記第１交流波形の周波数に対応することを特徴とする、〔１〕〜〔９〕の何れか一項に記載の電力変換装置。
〔１１〕  前記フィルター部の出力電流を検出する出力電流検出部と、
前記出力電流に基づいて、前記フルブリッジスイッチング部にスイッチング制御信号を出力する制御部とをさらに含むことを特徴とする、〔３〕〜〔５〕の何れか一項に記載の電力変換装置。
〔１２〕  前記制御部は、
前記フィルター部の出力電力が第１レベル以下である場合、所定周期の間、前記フルブリッジスイッチング部がスイッチングを停止するように制御することを特徴とする、〔１１〕に記載の電力変換装置。
〔１３〕  前記第３スイッチング素子と第４スイッチング素子の間と、前記第２トランスフォーマの入力側との間に接続される第１インダクタと、
前記第１トランスフォーマ及び前記フルブリッジスイッチング部によって昇圧された電圧を格納するブーストキャパシタと、
前記第２トランスフォーマの出力側の一端に互いに直列接続される第５スイッチング素子及び第６スイッチング素子と、
前記第６スイッチング素子に一端が接続される第１キャパシタと、
前記第２トランスフォーマの出力側の一端に接続され、前記第５スイッチング素子及び第６スイッチング素子に並列接続される第７スイッチング素子及び第８スイッチング素子と、
前記第８スイッチング素子に一端が接続される第２キャパシタとをさらに含み、
前記第１インダクタに流れる電流を通じて前記第１スイッチング素子のボディーダイオードがターンオンされ、前記ブーストキャパシタにエネルギーが貯蔵されることを特徴とする、〔１〕〜〔１２〕の何れか一項に記載の電力変換装置。
〔１４〕  前記ブーストキャパシタにエネルギーが貯蔵された後、前記第１スイッチング素子がゼロ電圧スイッチングを行い、前記第６スイッチング素子のボディーダイオードがターンオンされることを特徴とする、〔１３〕に記載の電力変換装置。
〔１５〕  前記第６スイッチング素子のボディーダイオードのターンオンの後、前記第６スイッチング素子がターンオンされ、前記ブーストキャパシタに貯蔵されたエネルギーが前記第２トランスフォーマの出力側に出力されることを特徴とする、〔１４〕に記載の電力変換装置。
〔１６〕  前記第３スイッチング素子と第４スイッチング素子の間と、前記第２トランスフォーマの入力側との間に接続される第１インダクタと、
前記第１トランスフォーマ及び前記フルブリッジスイッチング部によって昇圧された電圧を格納するブーストキャパシタと、
前記第２トランスフォーマの出力側の一端に互いに直列接続される第５スイッチング素子及び第６スイッチング素子と、
前記第６スイッチング素子に一端が接続される第１キャパシタと、
前記第２トランスフォーマの出力側の一端に接続され、前記第５スイッチング素子及び第６スイッチング素子に並列接続される第７スイッチング素子及び第８スイッチング素子と、
前記第８スイッチング素子に一端が接続される第２キャパシタとをさらに含み、
前記第１インダクタに流れる電流を通じて前記第３スイッチング素子のボディーダイオードがターンオンされ、前記ブーストキャパシタにエネルギーが貯蔵されることを特徴とする、〔１〕〜〔１５〕の何れか一項に記載の電力変換装置。
〔１７〕  前記ブーストキャパシタにエネルギーが貯蔵された後、前記第３スイッチング素子がゼロ電圧スイッチングを行い、前記第７スイッチング素子のボディーダイオードがターンオンされることを特徴とする、〔１６〕に記載の電力変換装置。
〔１８〕  前記第７スイッチング素子のボディーダイオードのターンオンの後、前記第７スイッチング素子がターンオンされ、前記ブーストキャパシタに貯蔵されたエネルギーが前記第２トランスフォーマの出力側に出力されることを特徴とする、〔１７〕に記載の電力変換装置。
〔１９〕  複数の太陽電池を備える太陽電池モジュールと、
〔１〕〜〔１８〕の何れか一項に記載の電力変換装置とを備えることを特徴とする、太陽光モジュール。
そして、上記目的を達成するための本発明の実施例に係る電力変換装置は、第１〜第４スイッチング素子を備えるフルブリッジスイッチング部と、フルブリッジスイッチング部内の互いに直列接続される第１スイッチング素子と第２スイッチング素子との間に入力側が接続され、互いに直列接続される第３スイッチング素子と第４スイッチング素子との間に出力側が接続される第１トランスフォーマと、フルブリッジスイッチング部にハーフブリッジとして接続される第２トランスフォーマとを備え、フルブリッジスイッチング部は、フルブリッジスイッチング部の可変デューティスイッチングに基づいて、第１トランスフォーマに入力される第１直流電源を第１交流波形に変換して出力する。
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の実施例に係る太陽光モジュールは、複数の太陽電池を備える太陽電池モジュールと、第１〜第４スイッチング素子を備えるフルブリッジスイッチング部と、フルブリッジスイッチング部内の互いに直列接続される第１スイッチング素子と第２スイッチング素子との間に入力側が接続され、互いに直列接続される第３スイッチング素子と第４スイッチング素子との間に出力側が接続される第１トランスフォーマと、フルブリッジスイッチング部にハーフブリッジとして接続される第２トランスフォーマとを備え、フルブリッジスイッチング部は、フルブリッジスイッチング部の可変デューティスイッチングに基づいて、第１トランスフォーマに入力される第１直流電源を第１交流波形に変換して出力する、電力変換装置とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施例に係る電力変換装置、及びそれを備える太陽光モジュールは、第１〜第４スイッチング素子を備えるフルブリッジスイッチング部と、フルブリッジスイッチング部内の互いに直列接続される第１スイッチング素子と第２スイッチング素子との間に入力側が接続され、互いに直列接続される第３スイッチング素子と第４スイッチング素子との間に出力側が接続される第１トランスフォーマと、フルブリッジスイッチング部にハーフブリッジとして接続される第２トランスフォーマとを備え、フルブリッジスイッチング部は、フルブリッジスイッチング部の可変デューティスイッチングに基づいて、第１トランスフォーマに入力される第１直流電源を第１交流波形に変換して出力することによって、１ステージとして、直流電源ブースティング及び交流電源出力を行うことができるようになる。
【００１０】
一方、１ステージの電力変換装置内でスイッチング損失を低減することができるようになる。
【００１１】
一方、第１スイッチング素子は、第１インダクタに流れる電流に基づいてゼロ電圧スイッチングを行うことができ、これによって、１ステージの電力変換装置内でスイッチング損失を低減することができるようになる。
【００１２】
一方、ブロッキングキャパシタにより、直流成分が除去されて提供されるので、第２トランスフォーマの動作効率を向上させることができるようになる。
【００１３】
一方、電圧ダブラにより、第２トランスフォーマの交流波形を整流することができ、電圧利得（ｖｏｌｔａｇｅ  ｇａｉｎ）を増加させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】本発明の実施例に係る太陽光モジュールを含む太陽光システムの一例を示す図である。
【図１Ｂ】本発明の実施例に係る太陽光モジュールを含む太陽光システムの他の例を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係る太陽光モジュールの正面図である。
【図３】図２の太陽光モジュールの背面図である。
【図４】図２の太陽光モジュール内のジャンクションボックスの内部の回路図を示す図である。
【図５】本発明の実施例に係る太陽光モジュール内の電力変換装置の回路図である。
【図６Ａ−９】図５の電力変換装置の説明に参照される図である。
【図１０Ａ−１０Ｂ】図５の電力変換装置が太陽光モジュールに装着されることを説明するために参照される図である。
【図１１】図２の太陽電池モジュールの分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本明細書では、太陽光モジュールから出力される出力電力の損失を低減するための方案として、太陽光モジュールから出力される交流電流と交流電圧との位相差である力率（ｐｏｗｅｒ  ｆａｃｔｏｒ）を制御する方案を提示する。
【００１６】
以下では、図面を参照して本発明をより詳細に説明する。
【００１７】
以下の説明で使用される構成要素に対する接尾辞、「モジュール」及び「部」は、単に本明細書の作成の容易さのみを考慮して付与するもので、それ自体で特に重要な意味又は役割を付与するものではない。したがって、前記「モジュール」及び「部」は互いに混用して使用されてもよい。
【００１８】
図１Ａは、本発明の実施例に係る太陽光モジュールを含む太陽光システムの一例を示した図である。
【００１９】
図面を参照すると、本発明の実施例に係る太陽光システム１０ａは、太陽光モジュール５０及びゲートウェイ８０を含むことができる。
【００２０】
太陽光モジュール５０は、太陽電池モジュール１００、及び太陽電池モジュールからの直流電源を電力変換して出力する電力変換装置（図５の５００）を含むジャンクションボックス２００を備えることができる。
【００２１】
図面では、ジャンクションボックス２００が、太陽電池モジュール１００の背面に取り付けられる場合を示したが、これに限定されない。ジャンクションボックス２００が、太陽電池モジュール１００と離隔して別途に設けられることも可能である。
【００２２】
一方、ジャンクションボックス２００から出力される交流電源をグリッドに供給するためのケーブルｏｌｎが、ジャンクションボックス２００の出力端に電気的に接続され得る。
【００２３】
一方、ゲートウェイ（ｇａｔｅｗａｙ）８０は、ジャンクションボックス２００とグリッド（ｇｒｉｄ）９０との間に位置することができる。
【００２４】
一方、ゲートウェイ８０は、ケーブルｏｌｎを介して流れる、太陽光モジュール５０から出力される交流電流ｉｏ及び交流電圧ｖｏを検出することができる。
【００２５】
一方、ゲートウェイ８０は、太陽光モジュール５０から出力される交流電流ｉｏと交流電圧ｖｏとの位相差に基づいて、力率の調整のための力率調整信号を出力することができる。
【００２６】
そのために、ゲートウェイ８０及び太陽光モジュール５０は、ケーブル３２３を用いて電力線通信（ＰＬＣ通信）などを行うことができる。
【００２７】
一方、太陽光モジュール５０内の電力変換装置（図５の５００）は、太陽電池モジュール１００から出力される直流電源を交流電源に変換して出力することができる。
【００２８】
一方、本発明では、約３００〜４００Ｗ級の太陽電池モジュール１００の直流電源を１ステージ（ｓｔａｇｅ）によって交流電源に変換する電力変換装置（図５の５００）を記述する。
【００２９】
そのために、本発明の電力変換装置（図５の５００）によれば、フルブリッジスイッチング部（図５の５３２）、第１トランスフォーマ５３１、及び第２トランスフォーマ（図５の５３６）を備え、フルブリッジスイッチング部（図５の５３２）の可変デューティスイッチングに基づいて、第１トランスフォーマ（図５の５３１）に入力される第１直流電源を第１交流波形に変換して出力することができる。これによって、１ステージとして、直流電源ブースティング及び交流電源出力を行うことができるようになる。
【００３０】
一方、本発明では、１ステージ（ｓｔａｇｅ）ベースの電力変換装置において、出力電力の損失を低減する方案を提示する。特に、フルブリッジスイッチング部（図５の５３２）でゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）となるように構成する方案を提示する。これについては、図５以下を参照して詳細に記述する。
【００３１】
次に、図１Ｂは、本発明の実施例に係る太陽光モジュールを含む太陽光システムの他の例を示した図である。
【００３２】
図面を参照すると、本発明の実施例に係る太陽光システム１０ｂは、複数の太陽光モジュール５０ａ，５０ｂ，．．．，５０ｎ及びゲートウェイ８０を含むことができる。
【００３３】
図１Ｂの太陽光システム１０ｂは、図１Ａの太陽光システム１０ａとは異なり、複数の太陽光モジュール５０ａ，５０ｂ，．．．，５０ｎが互いに並列接続される点で異なる。
【００３４】
複数の太陽光モジュール５０ａ，５０ｂ，．．．，５０ｎのそれぞれは、各太陽電池モジュール１００ａ，１００ｂ，．．．，１００ｎ、及び太陽電池モジュールでの直流電源を電力変換して出力する回路素子を含むジャンクションボックス２００ａ，２００ｂ，．．．，２００ｎを備えることができる。
【００３５】
図面では、各ジャンクションボックス２００ａ，２００ｂ，．．．，２００ｎが、各太陽電池モジュール１００ａ，１００ｂ，．．．，１００ｎの背面に取り付けられる場合を示したが、これに限定されない。各ジャンクションボックス２００ａ，２００ｂ，．．．，２００ｎが、各太陽電池モジュール１００ａ，１００ｂ，．．．，１００ｎと離隔して別途に設けられることも可能である。
【００３６】
一方、各ジャンクションボックス２００ａ，２００ｂ，．．．，２００ｎから出力される交流電源をグリッドに供給するためのケーブル３１ａ，３１ｂ，．．．，ｏｌｎが、各ジャンクションボックス２００ａ，２００ｂ，．．．，２００ｎの出力端に電気的に接続され得る。
【００３７】
図２は、本発明の実施例に係る太陽光モジュールの正面図であり、図３は、図２の太陽光モジュールの背面図である。
【００３８】
図面を参照すると、本発明の実施例に係る太陽光モジュール５０は、太陽電池モジュール１００、及び太陽電池モジュール１００の背面に位置するジャンクションボックス２００を含むことができる。
【００３９】
ジャンクションボックス２００は、陰影が発生するなどの場合、ホットスポットの防止のためにバイパスされる、少なくとも１つのバイパスダイオードを備えることができる。
【００４０】
図４などでは、図２の４つの太陽電池ストリングに対応して３つのバイパスダイオード（図４のＤａ，Ｄｂ，Ｄｃ）を備える場合を例示する。
【００４１】
一方、ジャンクションボックス２００は、太陽電池モジュール１００から供給される直流電源を変換することができる。これについては、図４以下を参照して記述する。
【００４２】
一方、太陽電池モジュール１００は、複数の太陽電池を備えることができる。
【００４３】
図面では、複数の太陽電池がリボン（図１１の１３３）によって一列に接続されて太陽電池ストリング１４０が形成される場合を例示する。これによって、６個のストリング１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄ，１４０ｅ，１４０ｆが形成され、各ストリングは、１０個の太陽電池を備える場合を例示する。一方、図示とは異なり、様々な変形が可能である。
【００４４】
一方、各太陽電池ストリングは、バスリボンによって電気的に接続されてもよい。図２は、太陽電池モジュール１００の下部に配置されるバスリボン１４５ａ，１４５ｃ，１４５ｅによって、それぞれ第１太陽電池ストリング１４０ａと第２太陽電池ストリング１４０ｂとが、第３太陽電池ストリング１４０ｃと第４太陽電池ストリング１４０ｄとが、第５太陽電池ストリング１４０ｅと第６太陽電池ストリング１４０ｆとが電気的に接続される場合を例示する。
【００４５】
また、図２は、太陽電池モジュール１００の上部に配置されるバスリボン１４５ｂ，１４５ｄによって、それぞれ第２太陽電池ストリング１４０ｂと第３太陽電池ストリング１４０ｃとが、第４太陽電池ストリング１４０ｄと第５太陽電池ストリング１４０ｅとが電気的に接続される場合を例示する。
【００４６】
一方、第１ストリングに接続されたリボン、バスリボン１４５ｂ，１４５ｄ、及び第６ストリングに接続されたリボンは、それぞれ第１〜第４導電性ライン（図示せず）に電気的に接続され、第１〜第４導電性ライン（図示せず）は、太陽電池モジュール１００に形成された開口を介して、太陽電池モジュール１００の背面に配置されるジャンクションボックス２００内のバイパスダイオード（図４のＤａ，Ｄｂ，Ｄｃ）と接続され得る。
【００４７】
このとき、太陽電池モジュール１００に形成された開口は、ジャンクションボックス２００が位置する領域に対応して形成され得る。
【００４８】
図４は、図２の太陽光モジュール内のジャンクションボックスの内部の回路図を示した図である。
【００４９】
図面を参照すると、ジャンクションボックス２００は、太陽電池モジュール１００からの直流電源を変換し、変換された電源を出力することができる。
【００５０】
特に、本発明と関連して、ジャンクションボックス２００は、交流電源を出力するための電力変換装置５００を備えることができる。
【００５１】
そのために、ジャンクションボックス２００、特に、電力変換装置５００は、コンバータ部５３０、電圧ダブラ５４０、及びこれを制御する制御部５５０を含むことができる。
【００５２】
また、ジャンクションボックス２００、特に、電力変換装置５００は、バイパスのためのバイパスダイオード部５１０、直流電源の格納のためのキャパシタ部５２０、出力される交流電源のフィルタリングのためのフィルター部５７０をさらに含むことができる。
【００５３】
一方、ジャンクションボックス２００、特に、電力変換装置５００は、外部のゲートウェイ８０との通信のための通信部５８０をさらに備えることができる。
【００５４】
一方、ジャンクションボックス２００、特に、電力変換装置５００は、入力電流検出部Ａ、入力電圧検出部Ｂ、コンバータ出力電流検出部Ｃ、コンバータ出力電圧検出部Ｄ、最終出力電流検出部Ｅ、最終出力電圧検出部Ｆをさらに備えることができる。
【００５５】
一方、制御部５５０は、コンバータ部５３０、電圧ダブラ５４０、及び通信部５８０を制御することができる。
【００５６】
バイパスダイオード部５１０は、太陽電池モジュール１００の第１〜第４導電性ライン（図示せず）の間にそれぞれ配置されるバイパスダイオードＤｃ，Ｄｂ，Ｄａを備えることができる。このとき、バイパスダイオードの個数は、１つ以上であり、導電性ラインの個数よりも１つ少ないことが好ましい。
【００５７】
バイパスダイオードＤｃ，Ｄｂ，Ｄａは、太陽電池モジュール１００から、特に、太陽電池モジュール１００内の第１〜第４導電性ライン（図示せず）から太陽光直流電源の入力を受ける。そして、バイパスダイオードＤｃ，Ｄｂ，Ｄａは、第１〜第４導電性ライン（図示せず）のうちの少なくとも１つからの直流電源で逆電圧が発生する場合、バイパスさせることができる。
【００５８】
一方、バイパスダイオード部５１０を経た直流電源は、キャパシタ部５２０に入力され得る。
【００５９】
キャパシタ部５２０は、太陽電池モジュール１００及びバイパスダイオード部５１０を経て入力される入力直流電源を格納することができる。
【００６０】
一方、図面では、キャパシタ部５２０が、互いに並列接続される複数のキャパシタＣａ，Ｃｂ，Ｃｃを備えるものとして例示するが、これとは異なり、複数のキャパシタが、直並列混合で接続されるか、または直列に接地端に接続されることも可能である。または、キャパシタ部５２０が１つのキャパシタのみを備えることも可能である。
【００６１】
一方、本発明のキャパシタ部５２０は、コンバータ部５３０が第１トランスフォーマ５３１及び第２トランスフォーマ５３６を備えるので、特に、第１トランスフォーマ５３１の出力側との電位差が大きくないようになる。したがって、キャパシタ部５２０は、電解キャパシタではなく、小容量のフィルムキャパシタを含むことができる。これによって、製造コストを低減させることができる。
【００６２】
コンバータ部５３０は、第１〜第４スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４を備えるフルブリッジスイッチング部５３２と、フルブリッジスイッチング部内の互いに直列接続される第１スイッチング素子Ｓ１と第２スイッチング素子Ｓ２との間に入力側が接続され、互いに直列接続される第３スイッチング素子Ｓ３と第４スイッチング素子Ｓ４との間に出力側が接続される第１トランスフォーマ５３１と、フルブリッジ（ｆｕｌｌ−ｂｒｉｄｇｅ）スイッチング部５３２にハーフブリッジとして接続される第２トランスフォーマ５３６とを備えることができる。
【００６３】
一方、コンバータ部５３０内のフルブリッジスイッチング部５３２は、可変デューティスイッチングに基づいて、第１トランスフォーマ５３１に入力される第１直流電源を第１交流波形に変換して出力することができる。
【００６４】
そして、コンバータ部５３０内の第２トランスフォーマ５３６は、フルブリッジスイッチング部５３２からの第１交流波形を増幅して第２交流波形を出力することができる。
【００６５】
すなわち、コンバータ部５３０は、キャパシタ部５２０に格納された直流電源を用いて電力変換を行うことで、１ステージとして交流波形を出力することができる。
【００６６】
一方、本発明の実施例に係るコンバータ部５３０は、図５を参照してより詳細に記述する。
【００６７】
一方、コンバータ部５３０内のスイッチング素子は、制御部５５０からのスイッチング制御信号Ｓｓ１に基づいてターンオン／オフ動作することができる。これによって、レベル変換された直流電源が出力され得る。
【００６８】
電圧ダブラ５４０は、コンバータ部５３０からの第２交流波形を整流し、電圧利得を増加させて、第３交流波形を出力することができる。
【００６９】
そのために、電圧ダブラ５４０は、第２トランスフォーマ５３６の出力側の一端に互いに直列接続される第５及び第６スイッチング素子Ｓ５，Ｓ６と、第６スイッチング素子Ｓ６に一端が接続される第１キャパシタＣ１と、第２トランスフォーマ５３６の出力側の一端に接続され、第５及び第６スイッチング素子Ｓ５，Ｓ６に並列接続される第７及び第８スイッチング素子Ｓ７，Ｓ８と、第８スイッチング素子Ｓ８に一端が接続される第２キャパシタＣ２とを含むことができる。
【００７０】
一方、電圧ダブラ５４０内の第５〜第８スイッチング素子Ｓ５〜Ｓ８は、制御部５５０からのスイッチング制御信号Ｓｓ２に基づいてターンオン／オフ動作することができる。
【００７１】
これによって、所定の周波数を有する交流電源が出力され得る。好ましくは、グリッド（ｇｒｉｄ）の交流周波数と同じ周波数（約６０Ｈｚ又は５０Ｈｚ）を有することが好ましい。
【００７２】
一方、入力電流検出部Ａは、太陽電池モジュール１００からキャパシタ部５２０に供給される入力電流ｉｃ１を検出することができる。
【００７３】
一方、入力電圧検出部Ｂは、太陽電池モジュール１００からキャパシタ部５２０に供給される入力電圧Ｖｃ１を検出することができる。ここで、入力電圧Ｖｃ１は、キャパシタ部５２０の両端に格納された電圧と同一であってもよい。
【００７４】
検出された入力電流ｉｃ１及び入力電圧Ｖｃ１は制御部５５０に入力され得る。
【００７５】
一方、コンバータ出力電流検出部Ｃは、コンバータ部５３０から出力される出力電流ｉｃ２を検出し、コンバータ出力電圧検出部Ｄは、コンバータ部５３０から出力される出力電圧ｖｃ２を検出する。検出された出力電流ｉｃ２及び出力電圧ｖｃ２は制御部５５０に入力され得る。
【００７６】
一方、最終出力電流検出部Ｅは、フィルター部５７０から出力される電流ｉｃ３を検出し、最終出力電圧検出部Ｆは、フィルター部５７０から出力される電圧ｖｃ３を検出する。検出された電流ｉｃ３及び電圧ｖｃ３は制御部５５０に入力される。
【００７７】
一方、制御部５５０は、コンバータ部５３０のスイッチング素子を制御する制御信号を出力することができる。特に、制御部５５０は、検出された入力電流ｉｃ１、入力電圧Ｖｃ１、出力電流ｉｃ２、出力電圧ｖｃ２、出力電流ｉｃ３、及び出力電圧ｖｃ３のうちの少なくとも１つに基づいて、コンバータ部５３０内の第１〜第４スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４を制御する第１スイッチング制御信号Ｓｓ１、及び電圧ダブラ５４０の第５〜第８スイッチング素子Ｓ５〜Ｓ８を制御する第２スイッチング制御信号Ｓｓ２を出力することができる。
【００７８】
一方、制御部５５０は、太陽電池モジュール１００に対する最大電力地点を演算し、それに基づいて、最大電力に該当する直流電源を出力するようにコンバータ部５３０を制御することができる。
【００７９】
一方、通信部５８０は、ゲートウェイ８０と通信を行うことができる。
【００８０】
例えば、通信部５８０は、電力線通信によって、ゲートウェイ８０とデータを交換することができる。
【００８１】
一方、通信部５８０は、ゲートウェイ８０から力率調整信号（Ｓｐｈ）を受信することができる。
【００８２】
一方、通信部５８０は、ゲートウェイ８０に、太陽光モジュール５０の電流情報、電圧情報、電力情報などを伝送することもできる。
【００８３】
一方、フィルター部５７０は、電圧ダブラ５４０の出力端に配置することができる。
【００８４】
そして、フィルター部５７０は、複数の受動素子を含み、複数の受動素子のうちの少なくとも一部に基づいて、電圧ダブラ５４０から出力される交流電流ｉｏと交流電圧ｖｏとの間の位相差を調整することができる。
【００８５】
図５は、本発明の実施例に係る太陽光モジュール内の電力変換装置の回路図であり、図６Ａ乃至図９は、図５の電力変換装置の説明に参照される図である。
【００８６】
図面を参照すると、本発明の実施例に係る太陽光モジュール１００内の電力変換装置５００は、図示されたコンバータ部５３０、電圧ダブラ５４０、フィルター部５７０以外に、図４のバイパスダイオード部５１０、キャパシタ部５２０、制御部５５０、通信部５８０、入力電流検出部Ａ、入力電圧検出部Ｂ、コンバータ出力電流検出部Ｃ、コンバータ出力電圧検出部Ｄ、最終出力電流検出部Ｅ、最終出力電圧検出部Ｆを備えることができる。
【００８７】
以下では、図５に示されたコンバータ部５３０、電圧ダブラ５４０、フィルター部５７０などを中心に記述する。
【００８８】
本発明の実施例に係る太陽光モジュール１００内の電力変換装置５００は、第１〜第４スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４を備えるフルブリッジスイッチング部５３２と、フルブリッジスイッチング部内の互いに直列接続される第１スイッチング素子Ｓ１と第２スイッチング素子Ｓ２との間に入力側が接続され、互いに直列接続される第３スイッチング素子Ｓ３と第４スイッチング素子Ｓ４との間に出力側が接続される第１トランスフォーマ５３１と、フルブリッジスイッチング部５３２にハーフブリッジとして接続される第２トランスフォーマ５３６とを備え、フルブリッジスイッチング部５３２は、可変デューティスイッチングに基づいて、第１トランスフォーマ５３１に入力される第１直流電源を第１交流波形に変換して出力することができる。
【００８９】
これによって、１ステージとして、直流電源ブースティング及び交流電源出力を行うことができるようになる。特に、約３００〜４００Ｗの電力を出力する太陽光モジュール５０において、直流電源レベルブースティング及び交流電源出力を、１ステージとして具現することによって、製造コストなどを低減できるようになる。
【００９０】
一方、コンバータ部５３０に入力される第１直流電源は、太陽電池モジュール１００からの直流電源、またはキャパシタ部５２０からの直流電源、またはバイパスダイオード部５１０からの直流電源であってもよい。
【００９１】
一方、電圧ダブラ５４０は、第２トランスフォーマ５３６の出力側の一端に互いに直列接続される第５及び第６スイッチング素子Ｓ５，Ｓ６と、第６スイッチング素子Ｓ６に一端が接続される第１キャパシタＣ１と、第２トランスフォーマ５３６の出力側の一端に接続され、第５及び第６スイッチング素子Ｓ５，Ｓ６に並列接続される第７及び第８スイッチング素子Ｓ７，Ｓ８と、第８スイッチング素子Ｓ８に一端が接続される第２キャパシタＣ２とを含むことができる。
【００９２】
一方、第５スイッチング素子Ｓ５及び第６スイッチング素子Ｓ６は両方向スイッチング素子であり、第７スイッチング素子Ｓ７及び第８スイッチング素子Ｓ８は、両方向スイッチング素子であってもよい。
【００９３】
一方、コンバータ部５３０は、上述した第１〜第４スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４、第１トランスフォーマ５３１、第２トランスフォーマ５３６以外に、ブーストキャパシタＣｓ、ブロッキングキャパシタＣｂ、第１インダクタＬｉｋをさらに含むことができる。
【００９４】
ブロッキングキャパシタＣｂは、第１トランスフォーマ５３１と第２トランスフォーマ５３６との間に接続され、直流オフセット除去のために動作することができる。これによって、第２トランスフォーマ５３６の動作効率を向上させることができる。
【００９５】
一方、ブーストキャパシタＣｓは、第２スイッチング素子Ｓ２及び第４スイッチング素子Ｓ４の一端と、接地端との間に接続され得る。
【００９６】
一方、ブーストキャパシタＣｓは、第１トランスフォーマ５３１及びフルブリッジスイッチング部５３２によって昇圧された電圧を格納することができる。
【００９７】
特に、ブーストキャパシタＣｓは、フルブリッジスイッチング部５３２の動作によって、エネルギー、具体的にブーストされた電圧を格納することができる。
【００９８】
一方、第１インダクタＬｉｋは、第３スイッチング素子Ｓ３と第４スイッチング素子Ｓ４の間と、第２トランスフォーマ５３６の入力側との間に接続され得る。
【００９９】
一方、電圧ダブラ５４０の出力端にフィルター部５７０が接続され得る。
【０１００】
一方、図６Ａ及び図６Ｂは、図５の電力変換装置の動作説明に参照される図である。
【０１０１】
まず、図６Ａを参照すると、フルブリッジスイッチング部５３２は、可変デューティスイッチングに基づいて、第１トランスフォーマ５３１に入力される第１直流電源を第１交流波形に変換して出力することができる。
【０１０２】
そして、第２トランスフォーマ５３６は、フルブリッジスイッチング部５３２からの第１交流波形を増幅して第２交流波形を出力することができる。これによって、本発明の電力変換装置５００は、１ステージとして、直流電源昇圧及び交流電源出力を行うことができるようになる。
【０１０３】
電圧ダブラ５４０は、第２トランスフォーマ５３６の出力側に接続されて、第２交流波形を整流（ｒｅｃｔｉｆｙ）し、電圧利得を約２倍に増加させる。
【０１０４】
一方、電圧ダブラ５４０は、フィルター部５７０と共に、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの系統周波数を有する交流電源を出力することができる。
【０１０５】
一方、第１トランスフォーマ５３１及びフルブリッジスイッチング部５３２は、インターリーブブーストコンバータとして動作することができる。
【０１０６】
第１トランスフォーマ５３１はカップルドインダクタであってもよい。
【０１０７】
そこで、第１トランスフォーマ５３１の入力側インダクタＬｂ、第１及び第２スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２、及びブーストキャパシタＣｓが、インターリーブブーストコンバータにおける第１ブーストコンバータとして動作することができる。
【０１０８】
一方、第１トランスフォーマ５３１の出力側インダクタＬａ、第３及び第４スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４、及びブーストキャパシタＣｓが、インターリーブブーストコンバータにおける第２ブーストコンバータとして動作することができる。
【０１０９】
これによって、第１スイッチング素子Ｓ１及び第２スイッチング素子Ｓ２は、第３スイッチング素子Ｓ３及び第４スイッチング素子Ｓ４と１８０度の位相差で動作することができる。
【０１１０】
すなわち、制御部５５０は、第１スイッチング素子Ｓ１及び第２スイッチング素子Ｓ２が、第３スイッチング素子Ｓ３及び第４スイッチング素子Ｓ４と１８０度の位相差で動作するように制御することができる。
【０１１１】
一方、フルブリッジスイッチング部５３２が第１交流波形を出力するように、第１スイッチング素子Ｓ１及び第３スイッチング素子Ｓ３は可変デューティスイッチングを行うことができる。
【０１１２】
そのために、制御部５５０は、第１スイッチング素子Ｓ１及び第３スイッチング素子Ｓ３が可変デューティスイッチングを行うように制御することができる。
【０１１３】
このときの可変デューティは、第１交流波形の周波数に対応することが好ましい。ここで、第１交流波形の周波数は、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの系統周波数であってもよい。
【０１１４】
一方、制御部５５０は、フィルター部５７０の出力電流を検出する出力電流検出部Ｅからの出力電流ｉｃ３に基づいて、フルブリッジスイッチング部５３２にスイッチング制御信号Ｓｓ１を出力することができる。
【０１１５】
一方、制御部５５０は、出力電流検出部Ｅからの出力電流ｉｃ３及び出力電圧検出部Ｆからの出力電圧ｖｃ３に基づいて、出力電力を演算することができる。
【０１１６】
そして、制御部５５０は、出力電力が第１レベル以下である場合、所定周期の間、フルブリッジスイッチング部５３２がスイッチングを停止するように制御することができる。このように、出力電力が低い場合、フルブリッジスイッチング部５３２がスイッチングをしなくなるため、不必要なスイッチング損失を低減できるようになる。
【０１１７】
一方、図６Ｂの（ａ）は、第１トランスフォーマ５３１に印加される第１直流電源の波形を示した図である。図示のように一定のレベルを有するようになる。
【０１１８】
次に、図６Ｂの（ｂ）及び図６Ｂの（ｃ）は、フルブリッジスイッチング部５３２内の第１スイッチング素子Ｓ１及び第３スイッチング素子Ｓ３のゲート端子に印加されるパルス幅可変ベースのスイッチング制御信号を示した図である。
【０１１９】
スイッチング制御信号のパルス幅が一定ではなく、第１交流波形又は系統周波数波形のレベルに応じてパルス幅が可変するようになる。
【０１２０】
次に、図６Ｂの（ｄ）は、フルブリッジスイッチング部５３２の出力波形又は第２トランスフォーマ５３６の入力波形を例示する。
【０１２１】
すなわち、フルブリッジスイッチング部５３２の出力波形又は第２トランスフォーマ５３６の入力波形は、図示のように、パルスベースの第１交流波形Ｖｐｒｉであり得る。
【０１２２】
次に、第２トランスフォーマ５３６は、フルブリッジスイッチング部５３２からの第１交流波形Ｖｐｒｉを増幅して、図６Ｂの（ｅ）に示したような第２交流波形Ｖｓｃｃを出力することができる。
【０１２３】
次に、図６Ｂの（ｆ）及び図６Ｂの（ｇ）は、電圧ダブラ５４０内の第５及び第８スイッチング素子Ｓ５，Ｓ８及び第６及び第７スイッチング素子Ｓ６，Ｓ７のゲート端子に印加されるパルス幅可変ベースのスイッチング制御信号を示した図である。
【０１２４】
一方、電圧ダブラ５４０のスイッチング動作によって、フィルター部５７０の出力は、図６Ｂの（ｈ）に示したような５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの系統周波数を有する交流電源波形Ｖｇｒｉｄを出力することができる。
【０１２５】
次に、図７Ａ乃至図８Ｄは、フルブリッジスイッチング部５３２及び電圧ダブラ５４０の動作説明に参照される図である。
【０１２６】
まず、図７Ａは、第２スイッチング素子Ｓ２がオフされた後、第１スイッチング素子Ｓ１がオンされるまでのデッドタイム時の電力変換装置５００内の回路電流パスを示す。
【０１２７】
次に、図７Ｂは、第１インダクタＬｉｋに流れる電流を通じて第１スイッチング素子Ｓ１のボディーダイオードがターンオンされ、ブーストキャパシタＣｓにエネルギーが貯蔵される場合の電力変換装置５００内の回路電流パスを示す。
【０１２８】
次に、図７Ｃは、ブーストキャパシタＣｓにエネルギーが貯蔵された後、第１スイッチング素子Ｓ１がゼロ電圧スイッチングを行い、第６スイッチング素子Ｓ６のボディーダイオードがターンオンされる場合の電力変換装置５００内の回路電流パスを示す。
【０１２９】
図７Ｃによれば、図７Ｂでの第１インダクタＬｉｋに流れる電流に基づいて、ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）を行うことができるようになる。これによって、スイッチング損失を低減することができる。
【０１３０】
次に、図７Ｄは、第１スイッチング素子Ｓ１のターンオン、及び第６スイッチング素子Ｓ６のボディーダイオードのターンオンの後、第６スイッチング素子Ｓ６がターンオンされ、ブーストキャパシタＣｓに貯蔵されたエネルギーが第２トランスフォーマ５３６の出力側に出力される場合の電力変換装置５００内の回路電流パスを示す。
【０１３１】
次に、図８Ａは、第４スイッチング素子Ｓ４がオフされた後、第３スイッチング素子Ｓ３がオンされるまでのデッドタイム時の電力変換装置５００内の回路電流パスを示す。
【０１３２】
次に、図８Ｂは、第１インダクタＬｉｋに流れる電流を通じて第３スイッチング素子Ｓ３のボディーダイオードがターンオンされ、ブーストキャパシタＣｓにエネルギーが貯蔵される場合の電力変換装置５００内の回路電流パスを示す。
【０１３３】
次に、図８Ｃは、ブーストキャパシタＣｓにエネルギーが貯蔵された後、第３スイッチング素子Ｓ３がゼロ電圧スイッチングを行い、第７スイッチング素子Ｓ７のボディーダイオードがターンオンされる場合の電力変換装置５００内の回路電流パスを示す。
【０１３４】
図８Ｃによれば、図８Ｂでの第１インダクタＬｉｋに流れる電流に基づいて、ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）を行うことができるようになる。これによって、スイッチング損失を低減することができる。
【０１３５】
次に、図８Ｄは、第３スイッチング素子Ｓ３のターンオン、及び第７スイッチング素子Ｓ７のボディーダイオードのターンオンの後、第７スイッチング素子Ｓ７がターンオンされ、ブーストキャパシタＣｓに貯蔵されたエネルギーが第２トランスフォーマ５３６の出力側に出力される場合の電力変換装置５００内の回路電流パスを示す。
【０１３６】
図９は、電力変換動作のための制御部５５０の内部のブロック図を示す。
【０１３７】
制御部５５０は、電圧変換部１３０３、電流変換部１３０５、推定部１３１０、軸変換部１３１４、軸変換部１３１２、電圧指令生成部１３２０、及びスイッチング制御信号出力部１３３０を備えることができる。
【０１３８】
電圧変換部１３０３は、最終出力電圧検出部Ｆからの検出電圧Ｖｏｕを２相電圧Ｖｄｓ，Ｖｑｓに変換することができる。
【０１３９】
電流変換部１３０５は、最終出力電流検出部Ｅからの検出電流Ｉｏｕを２相電流Ｉｄｓ，Ｉｑｓに変換することができる。
【０１４０】
推定部１３１０は、電圧変換部１３０３からの２相電圧Ｖｄｓ，Ｖｑｓに基づいて位相を推定し、推定された位相：
【数１】
2018143090.tif 000003
を出力することができる。
【０１４１】
軸変換部１３１４は、電流変換部１３０５からの２相電流Ｉｄｓ，Ｉｑｓ及び推定部１３１０からの推定された位相：
【数２】
2018143090.tif 000004
に基づいて、静止座標系ベースの２相電流を回転座標系ベースの２相電流Ｉｄｃ，Ｉｑｃに変換する。
【０１４２】
電圧指令生成部１３２０は、回転座標系ベースの２相電流Ｉｄｃ，Ｉｑｃ、電流指令値Ｉｄｃ＿ｒｅｆ，Ｉｑｃ＿ｒｅｆ、及びインダクタンスに基づいて、回転座標系ベースの２相電圧指令値Ｖｈｄｃ，Ｖｈｑｃを出力することができる。
【０１４３】
そして、軸変換部１３１２は、推定部１３１０からの推定された位相：
【数３】
2018143090.tif 000005
に基づいて、電圧指令生成部１３２０からの回転座標系ベースの２相電圧指令値Ｖｈｄｃ，Ｖｈｑｃを静止座標系ベースの２相電圧指令値Ｖｈｄｓに変換する。
【０１４４】
スイッチング制御信号出力部１３３０は、静止座標系ベースの２相電圧指令値Ｖｈｄｓに基づいて、第１〜第４スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のゲート端子に入力され得るスイッチング制御信号Ｓｉｃを生成して出力することができる。
【０１４５】
これによって、フルブリッジスイッチング部５３２内の第１〜第４スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４がスイッチング動作を行うことになる。
【０１４６】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、図５の電力変換装置が太陽光モジュールに装着されることを説明するために参照される図である。
【０１４７】
まず、図１０Ａを参照すると、図５の電力変換装置５００は、太陽光モジュール５０の背面フレームＦＲａ〜ＦＲｄのうち上側背面フレームＦＲａに配置することができる。
【０１４８】
特に、図５の電力変換装置５００は、第１トランスフォーマ５３１及び第２トランスフォーマ５３６を使用するため、従来の３つ以上のインターリーブコンバータを使用する方式に比べて簡単になり、これによって、電力変換装置５００の体積が小さくなる。
【０１４９】
したがって、図３に示したように、太陽光モジュール５０の背面に、別途のジャンクションボックス２００内に電力変換装置５００が配置されなくてもよい。
【０１５０】
結局、図示のように、太陽光モジュール５０の背面フレームＦＲａ〜ＦＲｄのうち上側背面フレームＦＲａに埋め込まれたり、取り付けられることが可能である。
【０１５１】
具体的に、電力変換装置５００の両側面に第１ケーブル接続部ＣＮＡ及び第２ケーブル接続部ＣＮＢが配置され、第１ケーブル接続部ＣＮＡ、第２ケーブル接続部ＣＮＢ、及び電力変換装置５００が、一つのモジュールである電力変換モジュール４００を構成することができる。
【０１５２】
すなわち、電力変換モジュール４００は、第１ケーブル接続部ＣＮＡ、第２ケーブル接続部ＣＮＢ、及び電力変換装置５００を備えることができる。
【０１５３】
一方、第１ケーブル接続部ＣＮＡと第２ケーブル接続部ＣＮＢにそれぞれ交流電源ケーブルが延長され、隣接する太陽光モジュールの電力変換装置などに接続され得る。
【０１５４】
一方、電力変換モジュール４００は、太陽光モジュール５０の背面フレームＦＲａ〜ＦＲｄのうち上側背面フレームＦＲａに側面からスライディング方式で結合され、スクリューなどで開口部などに固定され得る。スクリュー方式による結合について、図１０Ｂを参照して記述する。
【０１５５】
図１０Ｂは、太陽光モジュール５０の側面図を例示する。
【０１５６】
図面を参照すると、電力変換モジュール４００は、上側背面フレームＦＲａに着脱可能である。そのために、上側背面フレームＦＲａに形成された開口部に結合部材（例えば、スクリュー）を結合することができる。
【０１５７】
同図では、上側背面フレームＦＲａが‘┐’形状であり、互いに交差する第１フレームＦＲａａ及び第２フレームＦＲａｂを備える場合を例示する。
【０１５８】
第１フレームＦＲａａ及び第２フレームＦＲａｂのそれぞれに複数の開口部を形成することができ、各開口部に複数のスクリューＳｃｐａ，Ｓｃｐｂ，Ｓｃｐｃ，Ｓｃｐｄを締結することができる。
【０１５９】
複数のスクリューＳｃｐａ，Ｓｃｐｂ，Ｓｃｐｃ，Ｓｃｐｄのうち第１及び第２スクリューＳｃｐａ，Ｓｃｐｂの締結方向と、第３及び第４スクリューＳｃｐｃ，Ｓｃｐｄの締結方向とが交差するので、締結力が向上して、電力変換モジュール４００が上側背面フレームＦＲａに堅固に固定される。
【０１６０】
図１１は、図２の太陽電池モジュールの分解斜視図である。
【０１６１】
図１１を参照すると、図２の太陽電池モジュール１００は複数の太陽電池１３０を含むことができる。その他に、複数の太陽電池１３０の下面と上面にそれぞれ位置する第１密封材１２０及び第２密封材１５０、第１密封材１２０の下面に位置する後面基板１１０、及び第２密封材１５０の上面に位置する前面基板１６０をさらに含むことができる。
【０１６２】
まず、太陽電池１３０は、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する半導体素子であって、シリコン太陽電池（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌ）、化合物半導体太陽電池（ｃｏｍｐｏｕｎｄ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌ）、積層型太陽電池（ｔａｎｄｅｍ  ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌ）、染料感応型またはＣｄＴｅ、ＣＩＧＳ型太陽電池、薄膜太陽電池などであってもよい。
【０１６３】
太陽電池１３０は、太陽光が入射する受光面、及び受光面の反対側である裏面を有する。例えば、太陽電池１３０は、第１導電型のシリコン基板と、シリコン基板上に形成され、第１導電型と反対の導電型を有する第２導電型半導体層と、第２導電型半導体層の一部の面を露出させる少なくとも１つ以上の開口部を含み、第２導電型半導体層上に形成される反射防止膜と、少なくとも１つ以上の開口部を介して露出された第２導電型半導体層の一部の面に接触する前面電極と、前記シリコン基板の後面に形成された後面電極とを含むことができる。
【０１６４】
各太陽電池１３０は、電気的に直列、並列または直並列に接続されてもよい。具体的に、複数の太陽電池１３０は、リボン１３３によって電気的に接続されてもよい。リボン１３３は、太陽電池１３０の受光面上に形成された前面電極と、隣接する他の太陽電池１３０の裏面上に形成された後面電極とに接合可能である。
【０１６５】
図面では、リボン１３３が２列に形成され、このリボン１３３によって、太陽電池１３０が一列に接続されて太陽電池ストリング１４０が形成される場合を例示する。
【０１６６】
これによって、図２で説明したように、６個のストリング１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄ，１４０ｅ，１４０ｆが形成され、各ストリングは１０個の太陽電池を備えることができる。
【０１６７】
後面基板１１０は、バックシートであって、防水、絶縁及び紫外線遮断機能を果たし、ＴＰＴ（Ｔｅｄｌａｒ／ＰＥＴ／Ｔｅｄｌａｒ）タイプであってもよいが、これに限定するものではない。また、図１１では、後面基板１１０が矩形状に図示されているが、太陽電池モジュール１００が設置される環境に応じて、円形、半円形などの様々な形状に製造することができる。
【０１６８】
一方、後面基板１１０上には、第１密封材１２０が後面基板１１０と同じ大きさで付着されて形成されてもよく、第１密封材１２０上には、複数の太陽電池１３０が数個の列をなすように互いに隣接して位置することができる。
【０１６９】
第２密封材１５０は、太陽電池１３０上に位置し、第１密封材１２０とラミネーション（Ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）によって接合することができる。
【０１７０】
ここで、第１密封材１２０及び第２密封材１５０は、太陽電池の各要素が化学的に結合できるようにする。このような第１密封材１２０及び第２密封材１５０は、エチレン酢酸ビニル樹脂（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｖｉｎｙｌ  Ａｃｅｔａｔｅ；ＥＶＡ）フィルムなどの様々な例が可能である。
【０１７１】
一方、前面基板１６０は、太陽光を透過するように第２密封材１５０上に位置し、外部の衝撃などから太陽電池１３０を保護するために強化ガラスであることが好ましい。また、太陽光の反射を防止し、太陽光の透過率を高めるために、鉄分が少なく含有された低鉄分強化ガラスであることがより好ましい。
【０１７２】
本発明に係る電力変換装置、及びそれを備える太陽光モジュールは、上記のように説明された実施例の構成と方法が限定されて適用されるものではなく、上記実施例は、様々な変形が可能なように各実施例の全部又は一部が選択的に組み合わされて構成されてもよい。
【０１７３】
また、以上では本発明の好ましい実施例について図示し、説明したが、本発明は、上述した特定の実施例に限定されず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨から逸脱することなく、当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって様々な変形実施が可能であることは勿論であり、このような変形実施は、本発明の技術的思想や見込みから個別的に理解されてはならない。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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