(57)【要約】      （修正有）【課題】ＰＩＤ（電圧誘起出力低下現象）による性能低下を抑える電源システム、ＤＣ／ＤＣコンバータ及びパワーコンディショナを提供する。【解決手段】電源システム１００は、太陽電池１１０と、入力端から入力された太陽電池からの直流電圧を所定の昇圧比で昇圧し、出力端から直流電圧を出力する非絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータ１２０と、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端から出力された直流電圧を交流に変換するインバータ３１と、を備え、外部の電力系統と接続して系統連系される。太陽電池の出力が所定値未満の場合に、インバータを介して外部の電力系統の電圧を太陽電池に印加し、太陽電池の負極の対地電位を正とする電位調整手段を有する。【選択図】図３
2018133926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池と、
入力端から入力された前記太陽電池からの直流電圧を所定の昇圧比で昇圧し、出力端から直流電圧を出力する非絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端から出力された直流電圧を交流に変換するインバータと、
を備え、外部の電力系統と接続して系統連系される電源システムであって、
前記太陽電池の出力が所定値未満の場合に、前記インバータを介して外部の電力系統の電圧を前記太陽電池に印加し、当該太陽電池の負極の対地電位を正とする電位調整手段を有することを特徴とする、電源システム。
【請求項２】
前記電力系統と接続された前記インバータの出力端における交流電圧を測定する交流電圧計測回路を備え、
前記太陽電池の出力が所定値未満の場合に、前記インバータ及び前記交流電圧計測回路を介して外部の電力系統の電圧を前記太陽電池に印加する、請求項１に記載の電源システム。
【請求項３】
前記電位調整手段が、第一の抵抗と、第二の抵抗と、ダイオードとを備え、
前記第一の抵抗の一端が前記インバータの直流側の正極に接続され、他端が前記インバータの負極及び前記太陽電池の負極に接続され、
前記ダイオードのアノードが前記インバータの前記負極と接続され、カソードが前記太陽電池の負極及び前記第一の抵抗の負極側の一端と接続され、
前記第二の抵抗の一端が前記インバータの前記負極と接続され、他端が前記太陽電池の負極及び前記第一の抵抗の負極側の一端と接続されて、前記第二の抵抗が前記ダイオードと並列に接続された、
回路配置を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の電源システム。
【請求項４】
前記太陽電池の正極と負極の間に接続され、当該正極と負極の間の直流電圧を検出するＤＣＶ検出回路を有し、
前記電位調整手段は、前記インバータの直流側入力端の正極と負極の間に第一の抵抗を備え、前記インバータを介して外部の電力系統の電圧を前記太陽電池に印加する際に前記インバータの直流側入力端の正極と負極の間の電圧を前記第一の抵抗と前記ＤＣＶ検出回路とで分圧し、前記太陽電池の前記負極における対地電圧を正をするように前記ＤＣＶ検出回路の抵抗値と前記第一の抵抗の抵抗値を所定の比率としたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の電源システム。
【請求項５】
前記電位調整手段が、切替手段と、ダイオードとを備え、
前記切替手段の一端が前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端の正極と接続され、他端が前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端の負極と接続され、両端間を導通又は非導通に切り替え、
前記ダイオードのアノードが前記インバータの前記負極と接続され、カソードが前記太陽電池の負極及び前記切替手段の負極側の一端と接続され、
前記太陽電池の出力が所定値未満の場合に、前記切替手段が前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端の正負極間を導通させ、前記太陽電池の出力が所定値未満でない場合に、前記切替手段が前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端の正負極間を非導通とすることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電源システム。
【請求項６】
前記電位調整手段が、第一の抵抗と、第二の抵抗と、第三の抵抗と、ダイオードとを備え、
前記第一の抵抗の一端が前記インバータの直流側の正極に接続され、他端が前記インバータの負極及び前記太陽電池の負極に接続され、
前記ダイオードのアノードが前記インバータの前記負極と接続され、カソードが前記太陽電池の負極及び前記第一の抵抗の負極側の一端と接続され、
前記第二の抵抗の一端が前記インバータの前記負極と接続され、他端が前記太陽電池の負極及び前記第一の抵抗の負極側の一端と接続されて、前記第二の抵抗が前記ダイオードと並列に接続され、
前記第三の抵抗の一端が前記インバータの０相と接続され、他端が前記インバータの直流側の正極と接続された、
回路配置を含むことを特徴とする、請求項２に記載の電源システム。
【請求項７】
前記電位調整手段が、第一の抵抗と、第二の抵抗と、切替手段とを備え、
前記第一の抵抗の一端が前記インバータの直流側の正極に接続され、他端が前記インバータの負極及び前記太陽電池の負極に接続され、
前記切替手段の一端が前記インバータの前記負極と接続され、他端が前記太陽電池の負極及び前記第一の抵抗の負極側の一端と接続され、
前記第二の抵抗の一端が前記インバータの前記負極と接続され、他端が前記太陽電池の負極及び前記第一の抵抗の負極側の一端と接続されて、前記第二の抵抗が前記切替手段と並列に接続された、
回路配置を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の電源システム。
【請求項８】
前記切替手段が、ＭＯＳＦＥＴ又はリレーであることを特徴とする、請求項７に記載の電源システム。
【請求項９】
前記電位調整手段が、第一の抵抗と、第二の抵抗と、三端子リレーとを備え、
前記第一の抵抗の一端が前記インバータの直流側の正極に接続され、他端が前記三端子リレーの第一の端子に接続され、
前記第二の抵抗の一端が前記インバータの前記負極および前記三端子リレーの第二の端子に接続され、他端が前記三端子リレーの第一の端子に接続され、
前記三端子リレーのコモン端子が前記太陽電池の負極と接続され、
前記三端子リレーは、昼間には前記太陽電池の負極と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端の負極が接続され、
前記太陽電池の出力が所定値未満でない場合に、前記三端子リレーが前記太陽電池の負極と前記第一の端子とを導通させ、前記太陽電池の出力が所定値未満の場合に、前記三端子リレーが前記太陽電池の負極と前記第二の端子とを導通させことを特徴とする、請求項１又は２に記載の電源システム。
【請求項１０】
前記電位調整手段が、第一の抵抗と、第二の抵抗と、切離し手段とを備え、
前記インバータの直流側の正極と負極の間に前記第一の抵抗と前記第二の抵抗とを直列に接続し、
前記太陽電池の正極と前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力端の正極の間及び、前記太陽電池の負極と前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力端の負極の間には、前記太陽電池と前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力端の電気的接続を切離す前記切離し手段を備え、
前記第一の抵抗と前記第二の抵抗との間と、前記太陽電池の負極の前記切離し手段によって切離される部分よりも太陽電池側とを接続する
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の電源システム。
【請求項１１】
前記電位調整手段が、第一の切替手段と、第二の切替手段とを備え、
前記第一の切替手段の一端が前記インバータの直流側の正極に接続され、他端が前記インバータの負極及び前記太陽電池の負極に接続され、
前記第二の切替手段の一端が前記インバータの前記負極と接続され、他端が前記太陽電池の負極及び前記第一の切替手段の負極側の一端と接続された、
回路配置を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の電源システム。
【請求項１２】
前記太陽電池が、複数の太陽電池パネルを直列または並列に接続した太陽電池列を複数備え、
複数の前記太陽電池列のそれぞれと接続する複数のＤＣ／ＤＣコンバータを備え、
複数の前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端と前記インバータとの間に前記電位調整手段を備えたことを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の電源システム。
【請求項１３】
複数の前記ＤＣ／ＤＣコンバータを直列に接続したことを特徴とする、請求項１２に記載の電源システム。
【請求項１４】
複数の前記ＤＣ／ＤＣコンバータのうち、少なくとも一つのＤＣ／ＤＣコンバータの出力を他のＤＣ／ＤＣコンバータの入力に接続した回路配置を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の電源システム。
【請求項１５】
前記太陽電池が、複数の太陽電池パネルを直列または並列に接続した太陽電池列を複数備え、
複数の前記太陽電池列のそれぞれと接続する複数のＤＣ／ＤＣコンバータを備え、
複数の前記ＤＣ／ＤＣコンバータのそれぞれに前記電位調整手段を備えたことを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の電源システム。
【請求項１６】
前記太陽電池とは別の電源を備え、当該電源の出力端を前記インバータの入力端に接続した回路配置を含むことを特徴とする、請求項１から１５のいずれか一項に記載の電源システム。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか一項に記載の電源システムに使用される、ＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項１８】
入力端から入力された前記太陽電池からの直流電圧を所定の昇圧比で昇圧し、出力端から直流電圧を出力する非絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端から出力された直流電圧を交流に変換するインバータと、を備え、
請求項１から１６のいずれか一項に記載の電源システムに使用される、パワーコンディショナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源システム、ＤＣ／ＤＣコンバータ及びパワーコンディショナに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光を利用して発電を行う太陽光発電システムでは、太陽電池がインバータ等を含むパワーコンディショナを介して商用電力系統や負荷装置と接続され、太陽電池で発電した電力が商用電力系統や負荷装置へ供給される。
【０００３】
近年、太陽光発電システムは高電圧化し、また、インバータは高効率化のためトランスレス型が増加している。これに伴い、太陽電池のセルと、接地されたフレームと間に大きな電位差が発生する場合がある。このことは、湿度、温度（高温高湿）といった外部要因が加わることにより、漏れ電流を発生させ、ＰＩＤ(Potential Induced Degradation)現
象を引き起こす要因となることが知られている。
【０００４】
図４４は、ＰＩＤ現象の一例を説明するための概念図である。図４４では、太陽光発電システムの太陽電池アレイのうち、１つの太陽電池ストリング１０を示している。太陽電池ストリング１０は、複数の太陽電池モジュール（太陽電池パネル）１が直列に接続されてなり、パワーコンディショナ３０を介して商用電力系統と接続されている。即ち、太陽電池ストリング１０の各太陽電池モジュール１が、昼間に太陽光を受けて発電することにより、正側の入力端子３１１と負側の入力端子３１２との間に電位差を生じさせる。
【０００５】
図４５は、太陽電池モジュール１の構造を模式的に示す図である。図４５に示すように、太陽電池モジュール１は、フレーム１１、バックシート１２、セル１３、ガラス１４、封止材１５を有している。
【０００６】
セル１３は、光起電力効果によって光エネルギーを電力に変換する半導体層（発電層）を有する素子である。セル１３の受光面側には、ガラス１４が設けられ、セル１３の非受光面側には、バックシート１２が設けられ、ガラス１４及びバックシート１２とセル１３との間に封止材１５が充填されて、セル１３が封止されている。フレーム１１は、太陽電池モジュール１の外周部に設けられ、太陽電池モジュール１を設置する際に支持台等に固定される固定部材として用いられる。また、フレーム１１は、導電性の金属であり、接地されている。
【０００７】
図４４に示すように、直列に接続された各太陽電池モジュール１のセル１３の対地電位は、入力端子３１１側の太陽電池モジュール１では正となり、入力端子３１２側の太陽電池モジュール１では負となる。この対地電位差が大きくなり、図４５に破線の矢印で示したように、太陽電池モジュール１のセル１３とフレーム１１との間や、ガラス表面に付着した水分９１とセル１３の間で漏れ電流が生じると、ガラス１４等のナトリウムイオンがセル１３へ移行してセル１３の電子の移動を阻害し、セル１３の性能低下、即ちＰＩＤ現象を引き起こすことがある。例えば、太陽電池モジュール１のセルがｐ型半導体を用いたものであると、負の対地電位が生じた場合に性能低下が生じ易い。また、太陽電池モジュール１のセルがｎ型半導体を用いたものであると、正の対地電位が生じた場合に性能低下が生じやすい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】メガソーラ―ビジネス/トラブル/、株式会社 日経ＢＰ、［平成28年9月13日検索］、インターネット＜http://techon.nikkeibp.co.jp/atcl/feature/15/302961/010500010/?ST=msb&P=1＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＰＩＤによる性能低下は、太陽電池モジュール１の対地電位が大きくなるほど顕著に現れるため、近年の太陽電池システムの高電圧化に伴って、ＰＩＤによる性能低下の問題も大きくなってきている。
【００１０】
但し、ＰＩＤが生じて、太陽電池モジュールの性能が低下した場合でも、夜になって太陽電池モジュールの発電が停止し、対地電位が小さくなると、各太陽電池モジュールの性能低下が緩やかに回復することが知られている。しかしながら夜間の回復は緩やかで、充分に回復するものとは限らないため、夜間に回復する量が昼間に低下する量よりも少なければ性能低下が進むことになる。
【００１１】
このため夜間に太陽電池モジュールへ所定の電圧を印加することで、ＰＩＤによる性能低下を回復させる装置も提案されている。しかしながら、太陽電池の性能低下を回復させる装置を別途取り付けることになると、電源装置全体の大型化や複雑化を招くという問題があり、延いてはコストが増加するという問題を招いてしまう。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、ＰＩＤによる性能低下を抑える技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するための本発明は、太陽電池と、入力端から入力された前記電源からの直流電圧を所定の昇圧比で昇圧し、出力端から直流電圧を出力する非絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端から出力された直流電圧を交流に変換するインバータと、を備え、外部の電力系統と接続して系統連系される電源システムであって、前記太陽電池の出力が所定値未満の場合に、前記インバータを介して外部の電力系統の電圧を前記太陽電池に印加し、当該太陽電池の負極の対地電位を正とする電位調整手段を有することを特徴とする。
【００１４】
これによれば、電位調整手段の作用によって、夜間等太陽電池の出力が所定値未満の場合（以下、単に夜間とも称す）において太陽電池の負極の電位を高く維持することが可能であり、ＰＩＤ（Potential Induced Degradation）による性能低下を回復させることが
できる。
【００１５】
また、本発明においては、前記電力系統と接続された前記インバータの出力端における対地電圧を測定する交流電圧計測回路を備え、前記太陽電池の出力が所定値未満の場合に、前記インバータ及び前記交流電圧計測回路を介して外部の電力系統の電圧を前記太陽電池に印加してもよい。
【００１６】
これによれば、太陽電池の出力が所定値未満でない場合（以下、単に昼間とも称す）に電力の変換や電圧の計測に用いる回路を夜間に太陽電池に電圧を印加する回路として用いることにより、部品点数の増加を抑えながら、電位調整手段の作用によって、ＰＩＤによる性能低下を回復させることができる。
【００１７】
また、本発明においては、前記電位調整手段が、第一の抵抗と、第二の抵抗と、ダイオードとを備え、前記第一の抵抗の一端が前記インバータの直流側の正極に接続され、他端が前記インバータの負極及び前記太陽電池の負極に接続され、前記ダイオードのアノードが前記インバータの前記負極と接続され、カソードが前記太陽電池の負極及び前記第一の
抵抗の負極側の一端と接続され、前記第二の抵抗の一端が前記インバータの前記負極と接続され、他端が前記太陽電池の負極及び前記第一の抵抗の負極側の一端と接続されて、前記第二の抵抗が前記ダイオードと並列に接続された、路配置を含んでもよい。これによれば、より確実に、太陽電池の負極側の電位を夜間に高くなるようにすることが可能である。
【００１８】
また、本発明においては、前記太陽電池の両端の直流電圧を検出するＤＣＶ検出回路を有し、前記電位調整手段は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端の正極と負極の間に第一の抵抗を備え、ＤＣＶ検出回路の抵抗値と前記第一の抵抗の抵抗値を所定の比率としてもよい。これによれば、より確実に、太陽電池の負極側の電位を夜間に高くなるようにすることが可能である。
【００１９】
また、本発明においては、前記電位調整手段が、切替手段と、ダイオードとを備え、前記切替手段の一端が前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端の正極と接続され、他端が前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端の負極と接続され、両端間を導通又は非導通に切り替え、前記ダイオードのアノードが前記インバータの前記負極と接続され、カソードが前記太陽電池の負極及び前記切替手段の負極側の一端と接続され、前記太陽電池の出力が所定値未満の場合に、前記切替手段が前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端の正負極間を導通させ、前記太陽電池の出力が所定値未満でない場合に、前記切替手段が前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端の正負極間を非導通としもよい。これによれば、より確実に、太陽電池の負極側の電位を夜間に高くなるようにすることが可能である。
【００２０】
また、本発明においては、前記電位調整手段が、第一の抵抗と、第二の抵抗と、第三の抵抗と、ダイオードとを備え、前記第一の抵抗の一端が前記インバータの直流側の正極に接続され、他端が前記インバータの負極及び前記太陽電池の負極に接続され、前記ダイオードのアノードが前記インバータの前記負極と接続され、カソードが前記太陽電池の負極及び前記第一の抵抗の負極側の一端と接続され、前記第二の抵抗の一端が前記インバータの前記負極と接続され、他端が前記太陽電池の負極及び前記第一の抵抗の負極側の一端と接続されて、前記第二の抵抗が前記ダイオードと並列に接続され、前記第三の抵抗の一端が前記インバータの０相と接続され、他端が前記インバータの直流側の正極と接続された回路配置を含んでもよい。これによれば、より確実に、太陽電池の負極側の電位を夜間に高くなるようにすることが可能である。
【００２１】
また、本発明においては、前記電位調整手段が、第一の抵抗と、第二の抵抗と、切替手段とを備え、前記第一の抵抗の一端が前記インバータの直流側の正極に接続され、他端が前記インバータの負極及び前記太陽電池の負極に接続され、前記切替手段の一端が前記インバータの前記負極と接続され、他端が前記太陽電池の負極及び前記第一の抵抗の負極側の一端と接続され、前記第二の抵抗の一端が前記インバータの前記負極と接続され、他端が前記太陽電池の負極及び前記第一の抵抗の負極側の一端と接続されて、前記第二の抵抗が前記切替手段と並列に接続された、回路配置を含んでもよい。これによれば、より確実に、太陽電池の負極側の電位を夜間に高くなるようにすることが可能である。更に、前記切替手段が、ＭＯＳＦＥＴ又はリレーであってもよい。
【００２２】
また、本発明においては、前記電位調整手段が、第一の抵抗と、第二の抵抗と、三端子リレーとを備え、前記第一の抵抗の一端が前記インバータの直流側の正極に接続され、他端が前記三端子リレーの第一の端子に接続され、前記第二の抵抗の一端が前記インバータの前記負極および前記三端子リレーの第二の端子に接続され、他端が前記三端子リレーの第一の端子に接続され、前記三端子リレーのコモン端子が前記太陽電池の負極と接続され、
前記三端子リレーは、昼間には前記太陽電池の負極と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出
力端の負極が接続され、前記太陽電池の出力が所定値未満でない場合に、前記三端子リレーが前記太陽電池の負極と前記第一の端子とを導通させ、前記太陽電池の出力が所定値未満の場合に、前記三端子リレーが前記太陽電池の負極と前記第二の端子とを導通させてもよい。これによれば、より確実に、太陽電池の負極側の電位を夜間に高くなるようにすることが可能である。
【００２３】
また、本発明においては、前記電位調整手段が、第一の抵抗と、第二の抵抗と、切離し手段とを備え、前記インバータの直流側の正極と負極の間に前記第一の抵抗と前記第二の抵抗とを直列に接続し、前記太陽電池の正極と前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力端の正極の間及び、前記太陽電池の負極と前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力端の負極の間には、前記太陽電池と前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力端の電気的接続を切離す前記切離し手段を備え、前記第一の抵抗と前記第二の抵抗との間と、前記太陽電池の負極の前記切離し手段によって切離される部分よりも太陽電池側とを接続しもよい。これによれば、より確実に、太陽電池の負極側の電位を夜間に高くなるようにすることが可能である。
【００２４】
また、本発明においては、前記電位調整手段が、第一の切替手段と、第二の切替手段とを備え、前記第一の切替手段の一端が前記インバータの直流側の正極に接続され、他端が前記インバータの負極及び前記太陽電池の負極に接続され、前記第二の抵抗の一端が前記インバータの前記負極と接続され、他端が前記太陽電池の負極及び前記第一の抵抗の負極側の一端と接続された回路配置を含んでもよい。これによれば、より確実に、太陽電池の負極側の電位を夜間に高くなるようにすることが可能である。
【００２５】
また、本発明においては、前記太陽電池が、複数の太陽電池パネルを直列または並列に接続した太陽電池列を複数備え、複数の前記太陽電池列のそれぞれと接続する複数のＤＣ／ＤＣコンバータを備え、複数の前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端と前記インバータとの間に前記電位調整手段を備えてもよい。これによれば、より確実に、太陽電池の負極側の電位を夜間に高くなるようにすることが可能である。更に、複数の前記ＤＣ／ＤＣコンバータを直列に接続してもよい。
【００２６】
また、本発明においては、前記太陽電池が、複数の太陽電池パネルを直列または並列に接続した太陽電池列を複数備え、複数の前記太陽電池列のそれぞれと接続する複数のＤＣ／ＤＣコンバータを備え、複数の前記ＤＣ／ＤＣコンバータのそれぞれに前記電位調整手段を備えてもよい。これによれば、複数の太陽電池列毎にＤＣ／ＤＣコンバータを備えた構成においても太陽電池の負極側の電位を夜間に高くなるようにすることが可能である。
【００２７】
また、本発明は、上記した分散型電源システムに使用される、ＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。また、本発明は、上記の分散型電源システムに使用される、パワーコンディショナであってもよい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、ＰＩＤによる太陽電池の性能低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、実施形態１に係る電源システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、実施形態１に係る電源システムの回路構成を示す図（昼間時）である。
【図３】図３は、実施形態１に係る電源システムの回路構成を示す図（夜間時）である。
【図４】図４は、インバータ及び交流電圧計測回路の一例を示す図である。
【図５】図５は、比較例１に係る電源システムの回路構成を示す図（昼間時）である。
【図６】図６は、比較例１に係る電源システムの回路構成を示す図（夜間時）である。
【図７】図７は、比較例１における昼間の対地電位を示す図である。
【図８】図８は、比較例１における夜間の対地電位を示す図である。
【図９】図９は、太陽電池ストリングのうち、最も負極側の太陽電池モジュールにおける対地電位の継時変化を模式的に示す図である。
【図１０】図１０は、太陽電池ストリングのうち、最も正極側の太陽電池モジュールにおける対地電位の継時変化を模式的に示す図である。
【図１１】図１１は、変形例１−１に係る電源システムの回路構成を示す図である。
【図１２】図１２は、変形例１−２に係る電源システムの回路構成を示す図である。
【図１３】図１３は、変形例１−３に係る電源システムの回路構成を示す図（昼間時）である。
【図１４】図１４は、変形例１−３に係る電源システムの回路構成を示す図（夜間時）である。
【図１５】図１５は、変形例１−４に係る電源システムの回路構成を示す図である。
【図１６】図１６は、変形例１−５に係る電源システムの昼間の状態を示す図である。
【図１７】図１７は、変形例１−５に係る電源システムの夜間の状態を示す図である。
【図１８】図１８は、変形例１−６に係る電源システムの回路構成を示す図である。
【図１９】図１９は、変形例１−７に係る電源システムの昼間の状態を示す図である。
【図２０】図２０は、変形例１−７に係る電源システムの夜間の状態を示す図である。
【図２１】図２１は、変形例１−８に係る電源システムの回路構成を示す図である。
【図２２】図２２は、本実施形態２に係る電源システムの回路構成を示す図である。
【図２３】図２３は、変形例２−１に係る電源システムの回路構成を示す図である。
【図２４】図２４は、変形例２−２に係る電源システムの回路構成を示す図である。
【図２５】図２５は、変形例２−２におけるインバータ及び交流電圧計測回路の一例を示す図である。
【図２６】図２６は、図２５の等価回路を示す図である。
【図２７】図２７は、本実施形態３に係る電源システムの回路構成を示す図である。
【図２８】図２８は、変形例３−１に係る電源システムの回路構成を示す図である。
【図２９】図２９は、変形例３−２に係る電源システムの回路構成を示す図である。
【図３０】図３０は、変形例３−３に係る電源システムの回路構成を示す図である。
【図３１】図３１は、本実施形態４に係る電源システムの昼間の状態を示す図である。
【図３２】図３２は、本実施形態４に係る電源システムの夜間の状態を示す図である。
【図３３】図３３は、変形例４−１に係る電源システムの回路構成を示す図である。
【図３４】図３４は、変形例４−２に係る電源システムの回路構成を示す図である。
【図３５】図３５は、本実施形態５に係る電源システムの構成を示す図である。
【図３６】図３６は、変形例５−１に係る電源システムの回路構成を示す図である。
【図３７】図３７は、変形例５−２に係る電源システムの回路構成を示す図である。
【図３８】図３８は、変形例５−３に係る電源システムの回路構成を示す図である。
【図３９】図３９は、変形例５−４に係る電源システムの回路構成を示す図である。
【図４０】図４０は、変形例５−５に係る電源システムの回路構成を示す図である。
【図４１】図４１は、変形例５−６に係る電源システムの回路構成を示す図である。
【図４２】図４２は、変形例５−７に係る電源システムの回路構成を示す図である。
【図４３】図４３は、変形例５−８に係る電源システムの回路構成を示す図である。
【図４４】図４４は、ＰＩＤ現象の一例を説明するための概念図である。
【図４５】図４５は、太陽電池モジュールの構造を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本技術を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
〈実施形態１〉
図１は、本実施形態１に係る電源システムの構成を示す図である。図１において、電源システム１００は、太陽電池１１０や、パワーコンディショナ（ＰＣＳ(Power Conditioning System)とも称す）３０を備え、分電盤４０を介して商用電力系統や負荷装置と接続
されている。
【００３１】
太陽電池１１０は、直列に接続された複数の太陽電池モジュール１によって構成される太陽電池ストリング１０が複数並列に接続されて構成される。各太陽電池モジュール１は、光起電力効果によって太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換し、直流電力として出力するモジュールである。太陽電池モジュール１は、例えば図４５に示した公知の構成であり、ガラス１４とバックシート１２の間にセル１３を封止したパネルをフレーム１１で保持した構成である。なお、図４５ではセル１３を模式的に一つ示しているが、太陽電池モジュール１内には複数のセル１３が設けられ、電極パターン１６によって直列に接続されて、更にこの直列に接続されたセル１３が複数並列に接続されている。これらのセル１３が太陽電池モジュール１の出力端子（不図示）と接続され、各セル１３で発電した電力が当該出力端子から出力される。これらセル１３等の内部回路とは別に、フレーム１１が接地されており、セル１３が、フレーム１１等との間に電位差（対地電位）を有することになるため、この対地電位によるＰＩＤの発生を後述のように抑制している。
【００３２】
パワーコンディショナ３０は、太陽電池１１０からの出力を直流の所定電圧に変換（本例では昇圧）するＤＣ／ＤＣコンバータ１２０や、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０から出力された直流の電力を交流の電力に変換するインバータ３１を備え、インバータ３１から出力された交流の電力を商用電力系統や負荷装置へ供給する。また、パワーコンディショナ３０は、系統連系リレー等を備え、商用電力系統との接続（系統連系）や解列を制御する。
【００３３】
図２，図３は、本実施形態１に係る電源システム１００の回路構成を示す図であり、図２は昼間の電力状態、図３は夜間の電力状態を示している。
【００３４】
太陽電池１１０に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ１２０は、リアクトルＬ１、昇圧用のスイッチング素子Ｓ１及びダイオードＤ１を有する非絶縁型の昇圧回路である。
【００３５】
リアクトルＬ１は、一端が太陽電池１１０の正極に接続され、他端がダイオードＤ１のアノード及びスイッチング素子Ｓ１の高電位側の一端に接続されている。
【００３６】
ダイオードＤ０は、アノードがリアクトルＬ１及びスイッチング素子Ｓ１の高電位側の一端に接続され、カソードがＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の出力端の正極に接続されている。即ち、リアクトルＬ１及びダイオードＤ１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の正極側ラインにおいて、直列に接続されている。
【００３７】
スイッチング素子Ｓ１は、太陽電池１１０と並列に接続される。スイッチング素子Ｓ１の高電位側の一端は、太陽電池１１０の正極、及びＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の出力端の正極に接続されている。スイッチング素子Ｓ１の低電位側の一端は、太陽電池１１０の負極、及びＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の出力端の負極に接続されている。スイッチング
素子Ｓ１は、不図示の駆動回路によって駆動されてスイッチングを行い、断続的にリアクトルＬ１に充放電させることにより昇圧を行う。
【００３８】
スイッチング素子Ｓ１は、例えば、ＭＯＳ（metal-oxide-semiconductor）型電界効果
トランジスタ、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、バイポーラトランジスタ、サイリスタなど、スイッチングを行うデバイスであればよく、本例では、ＩＧＢＴを用いている。
【００３９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０は、スイッチング素子Ｓ１のスイッチング動作により、太陽電池１１０から入力された直流の電圧（例えば２５０Ｖ）を所定の電圧（例えば３２０Ｖ）に昇圧する。
【００４０】
電位調整手段１３０は、夜間など太陽電池１１０の出力が所定値未満の場合に、インバータ３１を介して外部の電力系統の電圧を前記太陽電池に印加し、当該太陽電池の負極の対地電位を正とする。本実施形態の電位調整手段１３０は、抵抗Ｒ１，Ｒ２とダイオードＤ１を備えている。ダイオードＤ１は、カソードが太陽電池１１０の負極と接続され、アノードがインバータ３１の負極と接続されている。抵抗Ｒ１は、太陽電池１１０の正負極間に接続され、抵抗Ｒ２は、ダイオードＤ１と並列に負極側ラインに接続されている。
【００４１】
コンデンサＣ１は、インバータ３１の直流側の正負極間に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０を介して入力される太陽電池１１０からの直流電圧のノイズ成分を平滑化するフィルタ回路である。
【００４２】
インバータ３１は、太陽電池１１０からの直流の電力を交流の電力に変換し、リアクトルＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介して出力する。
【００４３】
ＤＣＶ検出回路１４０は、太陽電池１１０の正極と負極との間に接続され、太陽電池１１０の出力電圧を検出する。制御部１５０は、ＤＣＶ検出回路１４０の検出結果に基づいて、太陽電池１１０の出力電圧が閾値未満となっている場合に夜間と判定する。また、制御部１５０は、太陽電池１１０の出力電圧が閾値未満でなければ昼間と判定する。なお、夜間か昼間かの判定は、太陽電池１１０の出力電圧を計測することに限定されるものではない。例えば、タイマーを参照して、太陽電池１１０の出力電圧が閾値未満となる時刻か否かによって判定してもよい。また、制御部１５０は、夜間と判定した場合にインバータ３１やＤＣ／ＤＣコンバータ１２０をゲートブロックし、昼間と判定した場合にインバータ３１やＤＣ／ＤＣコンバータ１２０を動作させる。なお、インバータ３１やＤＣ／ＤＣコンバータ１２０を動作させるかゲートブロックするかの制御は、それぞれの駆動回路（不図示）によって行わせてもよい。
【００４４】
交流電圧計測回路３２は、パワーコンディショナ３０の出力端における交流電圧を測定する。交流電圧計測回路３２で測定した交流電圧は、例えば電力系統からの解列の判断等に用いられる。
【００４５】
本実施形態の電源システム１００では、太陽電池１１０の定格出力が２５０ＶＤＣであり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０が太陽電池１１０の出力を所定の電圧ＤＤＶ（本例では３２０ＶＤＣ）へ昇圧し、インバータ３１がＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の出力を交流に変換している。なお、本実施形態の電源システム１００は、単相三線式の商用電力系統とと接続しており、インバータ３１からリアクトルＡＣＬ１を介して出力される出力端とフレームグランド（ＦＧ）３８との間、およびリアクトルＡＣＬ２を介して出力される出力端とフレームグランド３８との間の電力（例えば１０１Ｖｒｍｓ）を商用電力系統へ出力する。
【００４６】
電源システム１００において、太陽電池１１０が発電している昼間の状態では、図２に示すように、インバータ３１の入力側の正負極間の電圧ＤＤＶが例えば３２０ＶＤＣであるので、アース３９に対する正極の電圧が＋１６０ＶＤＣ、アース３９に対する負極の電圧が−１６０ＶＤＣとなる。図２の構成では、太陽電池１１０の対地電位が、インバータ３１の負極側の対地電位と同じになるため、太陽電池１１０における負極の対地電圧も−１６０ＶＤＣとなり、太陽電池１１０の出力が２５０ＶＤＣであった場合、アース１９に対する太陽電池１１０の正極の電圧が＋９０ＶＤＣとなる。このように太陽電池１１０は、発電中に負極の対地電位が負となるので、ＰＩＤが進行する可能性がある。
【００４７】
そこで本実施形態の電源システム１００は、太陽電池１１０が発電していない夜間等の状態では、図３に示すように、スイッチング素子Ｓ１及びインバータ３１をゲートブロックとし、系統連系リレー３６をＯＮとすることで、インバータ３１を介して商用電力系統側の電力を昼間とは逆に太陽電池側へ供給して正負極間に電圧ＤＤＶを印加する。そして、この電圧ＤＤＶを電位調整手段１３０の抵抗Ｒ１・Ｒ２で分圧することにより、太陽電池１１０における負極に正の電圧を印加する。
【００４８】
このように本実施形態の電源システム１００は、太陽電池１１０が発電していない夜間等に、太陽電池１１０の負極の対地電位を正とすることで、発電中に進行したＰＩＤによる性能低下を回復させることができる。
【００４９】
図４は、インバータ３１及び交流電圧計測回路３２の一例を示す図である。図４に示すように、インバータ３１は、例えばスイッチング素子Ｓ２〜Ｓ５と還流ダイオードＤ２〜Ｄ５とによってブリッジが構成される。また、交流電圧計測回路３２は、例えばオペアンプＯ１，Ｏ２を備え、出力端３４とフレームグランド３８との間の電圧、および出力端３５とフレームグランド３８との間の電圧を基準電圧Ｖｒｅｆと比較し、この差分を計測結果として出力する。
【００５０】
そして、夜間にスイッチング素子Ｓ２〜Ｓ５をゲートブロックした場合、インバータ３１がダイオードブリッジとして機能し、オペアンプＯ１や、ダイオードＤ４、リアクトルＡＣＬ１、抵抗Ｒ１２を通る一点鎖線で示した回路Ｍ１が構成され、この回路Ｍ１へ出力端３４とフレームグランド３８から商用電力系統の電力が供給される。また、オペアンプＯ２や、ダイオードＤ５、リアクトルＡＣＬ２、抵抗Ｒ１２を通る二点鎖線で示した回路Ｍ２が構成され、この回路Ｍ２へ出力端３５とフレームグランド３８から商用電力系統の電力が供給される。
【００５１】
図４に示すように回路Ｍ１，Ｍ２に供給される電力は、ダイオードＤ４，Ｄ５によって整流され、インバータ３１の正負極間に電圧ＤＤＶが印加される。そしてこの電圧ＤＤＶを電位調整手段１３０の抵抗Ｒ１・Ｒ２で分圧することにより、図３のように太陽電池１１０の負極に正の電圧８２を印加する。図３の例では、電圧ＤＤＶが、√２×２０２ＶＡＣ＝２８６ＶＤＣであり、太陽電池１１０の負極に印加される電圧ＤＣＶ(−)の最大値Ｖoffsetが√２×２０２ＶＡＣ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）＝１４３ＶＤＣである。この太陽電池１１０の負極に印加される電圧ＤＣＶ(−)は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との比で決定され、本例ではＲ１：Ｒ２＝１：１としている。
【００５２】
《他の構成例との比較》
次に、本実施形態１に係る電源システム１００のＰＩＤ抑制効果を他の構成例と比較して説明する。
【００５３】
図５，図６は、比較例１に係る電源システム１０９の回路構成を示す図であり、図５は
昼間の状態、図６は夜間の状態を示している。また、図７は、比較例１における昼間の対地電位を示す図、図８は、比較例１における夜間の対地電位を示す図である。
【００５４】
比較例１の電源システム１０９は、実施形態１の電源システム１００と比べて、電位調整手段１３０を備えていない構成が異なっている。なお、前述の電源システム１００と同一の要素には、同符号を付す等して、再度の説明を省略する。
【００５５】
比較例１の電源システム１０９では、発電中の太陽電池１１０の対地電位は、図２の本実施形態と同様に、インバータ３１の負極側の対地電位と同じになるため、例えば図５に示すように、インバータ３１の直流側の正負極間の電位差が３２０Ｖで、アース３９に対する負極の電位が−１６０Ｖの場合、太陽電池１１０の負極の電位がアース１９に対して−１６０Ｖとなる。そして、昼間、太陽電池１１０が発電して、正極と負極の電位差が２５０Ｖとなった場合、アース１９に対する正極の電位（対地電位）が＋９０Ｖとなる。このため、図７に示すように負極側の太陽電池モジュール１は、負の対地電位を有することになり、セル１３にｐ型半導体を用いている場合、図７に網掛けで示したようにＰＩＤによる性能低下のリスクが生じる。この性能低下のリスクは、対地電位が低くなる程、大きくなるため、マイナス側の太陽電池モジュール程、性能低下が進行する。
【００５６】
また、夜間、太陽電池１１０が発電していない場合には、パワーコンディショナ３０が系統連系リレー３６をＯＦＦにし、商用電力系統から解列する。このため、パワーコンディショナ３０及び太陽電池１１０の対地電位は０Ｖとなる。
【００５７】
このため、図８に示すように各太陽電池モジュール１の対地電位が０Ｖとなるので、夜間にＰＩＤのリスクがなく、昼間にＰＩＤによる性能低下が生じていた場合、夜間に緩やかに回復する可能性がある。しかしながら、太陽電池モジュール１の対地電位を０Ｖとした場合の回復は、緩やかなものであるので、昼間の性能低下量が夜間の回復量を超えていた場合、ＰＩＤによる性能低下は進行することになる。
【００５８】
図９は、太陽電池ストリング１０のうち、最も負極側の太陽電池モジュール１−１における対地電位の継時変化を模式的に示す図であり、図１０は、太陽電池ストリング１０のうち、最も正極側の太陽電池モジュール１−１０における対地電位の継時変化を模式的に示す図である。
【００５９】
図９に示すように、比較例１の電源システム１０９において、最も負極側の太陽電池モジュール１−１は、太陽電池１１０が発電を行う時間帯に負の対地電位（例えば−１６０Ｖ）を有するため、ＰＩＤが促進される。一方、太陽電池１１０が発電を行わない時間帯の太陽電池モジュール１−１は、対地電位が０Ｖとなるため、ＰＩＤによる性能低下が緩やかに回復する。この場合、夜間の回復が少なく昼間の性能低下が大きいため、太陽電池モジュール１−１の性能低下は進行する。
【００６０】
また、図１０に示すように、比較例１の電源システム１０９において、最も正極側の太陽電池モジュール１−１０は、太陽電池１１０が発電を行う時間帯に正の対地電位（例えば＋９０Ｖ）を有するため、ＰＩＤによる性能低下のリスクがない。また、太陽電池１１０が発電を行わない時間帯においても太陽電池モジュール１−１０は、対地電位が０Ｖとなるため、ＰＩＤによる性能低下のリスクがない。
【００６１】
このように、比較例１では、夜間の回復が僅かであるため、太陽電池１１０の負極側の太陽電池モジュールで性能低下が進行してしまう。
【００６２】
これに対し本実施形態１では、夜間に、商用電力系統の電力を用いて、太陽電池１１０
における負極の対地電位を正とするため、必要なだけ回復を行わせることができ、ＰＩＤによる性能低下の進行を防止できる。
【００６３】
〈変形例１−１〉
図１１は、変形例１−１に係る電源システム１０１の回路構成を示す図である。変形例１−１は、前述の実施形態１と比較して交流電圧計測回路を絶縁型としたことが異なり、その他の構成は同じである。このため、前述の実施形態１と同一の要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。
【００６４】
本例の交流電圧計測回路３２Ａは、トランス又はアイソレーションアンプを備え、電力系統側と直流回路側を絶縁している。本例の電源システム１０１では、インバータ３１をゲートブロックした状態で、インバータ３１を介して商用電力系統の電力を供給した場合、図１１に示すようにインバータ３１における正極の電位８３と負極の電位８４は、商用電力系統側の交流電力に由来するリップルを有し、この間の電圧ＤＤＶは、２８６ＶＤＣとなる。
【００６５】
この電圧ＤＤＶが電位調整手段１３０の抵抗Ｒ１・Ｒ２で分圧され、太陽電池１１０の負極に印加される電圧ＤＣＶ(−)の最大値Ｖoffsetが√２×２０２ＶＡＣ×（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）−０．５）＝７１．５ＶＤＣとされる。なお、本例では、Ｒ１＝１／３×Ｒ２としている。このとき電圧ＤＣＶ(−)は、図１１の符号８５のように商用電力系統側の交流電力に由来するリップルを有したものとなる。
【００６６】
このように本変形例１−１の電源システム１０１は、夜間に、商用電力系統の電力を用いて、太陽電池１１０における負極の対地電位を正（例えば７１．５ＶＤＣ）とし、必要なだけ回復を行わせることができ、ＰＩＤによる性能低下の進行を防止できる。
【００６７】
〈変形例１−２〉
図１２は、変形例１−２に係る電源システム１０２の回路構成を示す図である。変形例１−２は、前述の実施形態１と比較して、夜間など太陽電池の出力が所定値未満の場合に、インバータ３１によって商用電力系統の交流の電力を直流に変換して太陽電池１１０側へ供給する構成が異なり、その他の構成は同じである。このため、前述の実施形態１と同一の要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。
【００６８】
本例の電源システム１０２では、制御部１５０が夜間と判定した場合、スイッチング素子Ｓ１を停止させ、インバータ３１により商用電力系統の交流の電力を直流に変換し、インバータ３１の正負極間の電圧ＤＤＶを例えば４５０ＶＤＣとする。
【００６９】
この電圧ＤＤＶが電位調整手段１３０の抵抗Ｒ１・Ｒ２で分圧され、太陽電池１１０の負極に印加される電圧ＤＣＶ(−)の最大値Ｖoffsetが４５０ＶＡＣ×（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）−０．５）＝１１３ＶＤＣとされる。なお、本例では、Ｒ１＝１／３×Ｒ２としている。本例の電源システム１０２では、インバータ３１を動作させて交流の電力を直流に変換しているので、図１２に示すように、ほぼ変動の無い電圧８６を得ることができる。
【００７０】
このように本変形例１−２の電源システム１０２は、前述の実施形態１と同様に、夜間に、太陽電池１１０における負極の対地電位を正（例えば１１３ＶＤＣ）とし、ＰＩＤによる性能低下の進行を防止できる。
【００７１】
〈変形例１−３〉
図１３は、変形例１−３に係る電源システム１０３の昼間の状態を示す図、図１４は、変形例１−３に係る電源システム１０３の夜間の状態を示す図である。変形例１−３の電
源システム１０３は、前述の変形例１−１と比較して、単相二線式の商用電力系統と接続した構成が異なり、その他の構成は同じである。このため、前述の変形例１−１と同一の要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。また、本例では、交流電圧計測回路３２や、ＤＣＶ検出回路１４０、制御部１５０など、図２、図３と同一の要素を省略して示している。
【００７２】
本例の電源システム１０３は、昼間、インバータ３１の正負極間の電圧ＤＤＶを３７５ＶＤＣとしており、太陽電池１１０における負極の対地電圧が−１８７ＶＤＣとなっている。
【００７３】
そして、夜間、インバータ３１をゲートブロックされると、本例の電源システム１０３は、インバータ３１をゲートブロックした状態で、インバータ３１を介して直流回路側へ商用電力系統の電力を供給し、インバータ３１における正負極間の電圧ＤＤＶを３２５ＶＤＣとしている。
【００７４】
この電圧ＤＤＶが電位調整手段１３０の抵抗Ｒ１・Ｒ２で分圧され、太陽電池１１０の負極に印加される電圧ＤＣＶ(−)が√２×２３０ＶＡＣ×（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）−０．５）＝８２ＶＤＣとされる。なお、本例では、Ｒ１＝１／３×Ｒ２としている。太陽電池１１０の負極に印加される電圧ＤＣＶ(−)は、図１４の符号８７のように商用電力系統側の交流電力に由来する正弦波状の変動を有する。
【００７５】
このように本変形例１−３の電源システム１０３は、前述の変形例１−１と同様に、夜間に、太陽電池１１０における負極の対地電位を正とし、ＰＩＤによる性能低下の進行を防止できる。
【００７６】
〈変形例１−４〉
図１５は、変形例１−４に係る電源システム１０４の回路構成を示す図である。変形例１−４は、前述の変形例１−２と比較して、単相二線式の商用電力系統と接続した構成が異なり、その他の構成は同じである。このため、前述の変形例１−２と同一の要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。また、本例では、交流電圧計測回路３２や、ＤＣＶ検出回路１４０、制御部１５０など、図１２と同一の要素を省略して示している。
【００７７】
本例の電源システム１０４では、制御部１５０が夜間と判定した場合、スイッチング素子Ｓ１を停止させ、インバータ３１により商用電力系統の交流の電力を直流に変換し、インバータ３１Ａの正負極間の電圧ＤＤＶを例えば６００ＶＤＣとする。
【００７８】
この電圧ＤＤＶが電位調整手段１３０の抵抗Ｒ１・Ｒ２で分圧され、太陽電池１１０の負極に印加される電圧ＤＣＶ(−)が６００ＶＡＣ×（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）−０．５）＝１５１ＶＤＣとされる。なお、本例では、Ｒ１＝１／３×Ｒ２としている。太陽電池１１０の負極に印加される電圧ＤＣＶ(−)は、図１５の符号８８のように商用電力系統側の交流電力に由来する正弦波状の変動を有する。
【００７９】
このように本変形例１−４の電源システム１０４は、前述の変形例１−２と同様に、夜間に、太陽電池１１０における負極の対地電位を正とし、ＰＩＤによる性能低下の進行を防止できる。
【００８０】
〈変形例１−５〉
図１６は、変形例１−５に係る電源システム１０５の昼間の状態を示す図、図１７は、変形例１−５に係る電源システム１０５の夜間の状態を示す図である。変形例１−５の電源システム１０５は、前述の変形例１−３と比較して、三相４線スター結線式の商用電力
系統と接続した構成が異なり、その他の構成は同じである。このため、前述の変形例１−５と同一の要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。
【００８１】
インバータ３１Ａは、図２，図３のインバータ３１と比べ、三相の電力系統と接続するためのアームが増加した構成であり、その他はインバータ３１と同様である。
【００８２】
本例の電源システム１０５は、昼間、インバータ３１の正負極間の電圧ＤＤＶを６００ＶＤＣとしており、太陽電池１１０における負極の対地電圧が−３００ＶＤＣとなっている。
【００８３】
そして、夜間、インバータ３１Ａがゲートブロックされると、本例の電源システム１０５は、インバータ３１を介して商用電力系統の電力を供給し、図１７に示すようにインバータ３１における正極の電位８３と負極の電位８４が、商用電力系統側の交流電力に由来するリップルを有し、この間の電圧ＤＤＶが４９６ＶＤＣとなる。
【００８４】
この電圧ＤＤＶが電位調整手段１３０の抵抗Ｒ１・Ｒ２で分圧され、太陽電池１１０の負極に印加される電圧ＤＣＶ(−)が√２×√３×２３０ＶＡＣ×（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）−０．５）＝１２５ＶＤＣとされる。なお、本例では、Ｒ１＝１／３×Ｒ２としている。このとき電圧ＤＣＶ(−)は、図１７の符号８５のように商用電力系統側の交流電力に由来するリップルを有したものとなる。
【００８５】
このように本変形例１−５の電源システム１０５は、前述の変形例１−１と同様に、夜間に、太陽電池１１０における負極の対地電位を正とし、ＰＩＤによる性能低下の進行を防止できる。
【００８６】
〈変形例１−６〉
図１８は、変形例１−６に係る電源システム１０６の回路構成を示す図である。変形例１−６は、前述の変形例１−４と比較して、三相４線スター結線式の商用電力系統と接続した構成が異なり、その他の構成は同じである。このため、前述の変形例１−４と同一の要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。
【００８７】
本例の電源システム１０６では、制御部１５０が夜間と判定した場合、スイッチング素子Ｓ１を停止させ、インバータ３１Ａにより商用電力系統の交流の電力を直流に変換し、インバータ３１Ａの正負極間の電圧ＤＤＶを例えば７５０ＶＤＣとする。
【００８８】
この電圧ＤＤＶが電位調整手段１３０の抵抗Ｒ１・Ｒ２で分圧され、太陽電池１１０の負極に印加される電圧ＤＣＶ(−)が７５０ＶＡＣ×（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）−０．５）＝１８９ＶＤＣとされる。なお、本例では、Ｒ１＝１／３×Ｒ２としている。
【００８９】
本例の電源システム１０２では、インバータ３１Ａを動作させて交流の電力を直流に変換しているので、図１８に示すように、ほぼ変動の無い電圧８６を得ることができる。
【００９０】
このように本変形例１−６の電源システム１０６は、前述の変形例１−２と同様に、夜間に、太陽電池１１０における負極の対地電位を正とし、ＰＩＤによる性能低下の進行を防止できる。
【００９１】
〈変形例１−７〉
図１９は、変形例１−７に係る電源システム１０７の昼間の状態を示す図、図２０は、変形例１−７に係る電源システム１０７の夜間の状態を示す図である。変形例１−７の電源システム１０７は、前述の変形例１−５と比較して、三相Ｖ結線式の商用電力系統と接
続した構成が異なり、その他の構成は同じである。このため、前述の変形例１−５と同一の要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。
【００９２】
本例の電源システム１０７は、図１９に示すように、昼間、インバータ３１の正負極間の電圧ＤＤＶを５４６ＶＤＣとしており、太陽電池１１０における負極の対地電圧が−３００ＶＤＣとなっている。
【００９３】
夜間、インバータ３１Ａがゲートブロックされると、本例の電源システム１０７は、インバータ３１Ａを介して商用電力系統の電力を供給し、図２０に示すようにインバータ３１における正極の電位８３と負極の電位８４が、商用電力系統側の交流電力に由来するリップルを有し、この間の電圧ＤＤＶが５６４ＶＤＣとなる。
【００９４】
この電圧ＤＤＶが電位調整手段１３０の抵抗Ｒ１・Ｒ２で分圧され、太陽電池１１０の負極に印加される電圧ＤＣＶ(−)が√２×√３×２３０ＶＡＣ×（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）−０．５）＝１４２ＶＤＣとされる。なお、本例では、Ｒ１＝１／３×Ｒ２としている。このとき電圧ＤＣＶ(−)は、図２０の符号８５のように商用電力系統側の交流電力に由来するリップルを有したものとなる。
【００９５】
このように本変形例１−７の電源システム１０７は、前述の変形例１−５と同様に、夜間に、太陽電池１１０における負極の対地電位を正とし、ＰＩＤによる性能低下の進行を防止できる。なお、Ｖ結線は、同容量のものに限らず、本例の電源システム１０８は、符号９２に示すように、異容量Ｖ結線と接続しても良い。
【００９６】
〈変形例１−８〉
図２１は、変形例１−８に係る電源システム１０８の回路構成を示す図である。変形例１−８は、前述の変形例１−６と比較して、三相Ｖ結線式の商用電力系統と接続した構成が異なり、その他の構成は同じである。このため、前述の変形例１−６と同一の要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。
【００９７】
本例の電源システム１０８では、制御部１５０が夜間と判定した場合、スイッチング素子Ｓ１を停止させ、インバータ３１Ａにより商用電力系統の交流の電力を直流に変換し、インバータ３１Ａの正負極間の電圧ＤＤＶを例えば７５０ＶＤＣとする。
【００９８】
この電圧ＤＤＶが電位調整手段１３０の抵抗Ｒ１・Ｒ２で分圧され、太陽電池１１０の負極に印加される電圧ＤＣＶ(−)が７５０ＶＡＣ×（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）−０．５）＝１８９ＶＤＣとされる。なお、本例では、Ｒ１＝１／３×Ｒ２としている。
【００９９】
本例の電源システム１０８では、インバータ３１Ａを動作させて交流の電力を直流に変換しているので、図２１に示すように、ほぼ変動の無い電圧８６を得ることができる。
【０１００】
このように本変形例１−８の電源システム１０８は、前述の変形例１−６と同様に、夜間に、太陽電池１１０における負極の対地電位を正とし、ＰＩＤによる性能低下の進行を防止できる。
【０１０１】
なお、Ｖ結線は、同容量のものに限らず、本例の電源システム１０８は、符号９２に示すように、異容量Ｖ結線と接続しても良い。
【０１０２】
〈実施形態２〉
図２２は、本実施形態２に係る電源システム２００の回路構成を示す図である。本実施形態２の電源システム２００は、前述の実施形態１と比較して、正負極間の電圧ＤＤＶを
分圧する回路の構成が異なり、その他の構成は同じである。このため、本実施形態２において、前述の実施形態１と同一の要素には同符号を付して再度の説明を省略する。前述の実施形態１では、電位調整手段１３０の抵抗Ｒ１・Ｒ２で分圧する例を示したが、これに代えて本例はＤＣＶ検出回路１４０と抵抗Ｒ１とで分圧を行う。即ち、本実施形態では、ＤＣＶ検出回路１４０と抵抗Ｒ１とダイオードＤ１が電位調整手段１３１を構成している。
【０１０３】
本実施形態２の電源システム２００は、太陽電池１１０の両端の直流電圧を検出するＤＣＶ検出回路１４０を備えている。ＤＣＶ検出回路１４０は、抵抗Ｒ３とオペアンプＯ３とを有している。オペアンプＯ３は、正の入力端子が抵抗Ｒ３を介して太陽電池１１０の正極と接続され、負の入力端子が抵抗Ｒ３を介して太陽電池１１０の負極と接続され、太陽電池１１０の正負極間の電圧ＤＣＶを基準電圧と比較し、この差分に基づく計測結果を出力する。なお、図には省略したがオペアンプＯ３の負極は、インバータ３１の直流側入力端の負極およびダイオードＤ１のアノードと接続されており、ＤＣＶ検出回路１４０の抵抗Ｒ３がダイオードＤ１と並列に接続された回路配置となっている。
【０１０４】
本例の電源システム２００は、夜間にインバータ３１をゲートブロックすると、インバータ３１を介して、商用電力系統の電力によりインバータ３１の直流側正負極間に電圧ＤＤＶを印加し、この電圧ＤＤＶを２８６ＶＤＣとする。
【０１０５】
この電圧ＤＤＶが電位調整手段１３０の抵抗Ｒ１・Ｒ３で分圧され、太陽電池１１０の負極に電圧ＤＣＶ(−)が印加される。この電圧ＤＣＶ(−)は、抵抗Ｒ１・Ｒ３の比で決定され、本例では、Ｒ１＝１／３×Ｒ３としている。そして電圧ＤＣＶ(−)の値は、次式によって求められる。
ＲＡ＝Ｒ３／２
ＤＣＶ(−)＝√２×２３０ＶＡＣ×（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）−０．５）
このように本実施形態２の電源システム２００は、ＤＣＶ検出回路の抵抗を電位調整手段として用い、部品点数を抑えながら、夜間に、太陽電池１１０における負極の対地電位を正としてＰＩＤによる性能低下の進行を防止できる。
【０１０６】
なお、本実施形態２は、前述の実施形態１の抵抗Ｒ２に代えてＤＣＶ検出回路１４０の抵抗を用いた例を示したが、前述の変形例１−１〜１−８についても同様に適用できる。
【０１０７】
〈変形例２−１〉
図２３は、変形例２−１に係る電源システム２０１の回路構成を示す図である。変形例２−１は、前述の実施形態２と比較して、電位調整手段の構成が異なり、その他の構成は同じである。このため、前述の実施形態２と同一の要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。
【０１０８】
本例の電位調整手段１３２は、スイッチＳＷ１とダイオードＤ１とを有している。スイッチＳＷ１は、半導体スイッチやリレー（メカニカルスイッチ）等、昼間又は夜間の判定に応じて、ＯＮ／ＯＦＦを切り替えられるものであればよい。スイッチＳＷ１は、スイッチング素子Ｓ１と並列に正負極間に接続されている。
【０１０９】
前述の実施形態１、２において、太陽電池１１０の負極の対地電圧ＤＣＶ(−)を高くするためには、抵抗Ｒ１の値を小さくする必要があり、昼間の消費電力が増加することになる。
【０１１０】
そこで、本例では、実施形態１，２の抵抗Ｒ１に代えてスイッチＳＷ１を用い、昼間はスイッチＳＷ１をＯＦＦして消費電力を抑え、夜間はスイッチＳＷ１をＯＮして、スイッ
チＳＷ１とダイオードＤ１のインピーダンスで電圧ＤＤＶを分圧する構成としている。
た。
【０１１１】
本例の電源システム２０１は、夜間にインバータ３１をゲートブロックすると、インバータ３１を介して商用電力系統の電力により、インバータ３１の直流側正負極間に電圧ＤＤＶを印加し、この電圧ＤＤＶを２８６ＶＤＣとする。
【０１１２】
この電圧ＤＤＶが電位調整手段１３２のスイッチＳＷ１とダイオードＤ１のインピーダンスによって分圧され、太陽電池１１０の負極に電圧ＤＣＶ(−)が印加される。本例において、電圧ＤＣＶ(−)の値は、ＤＤＶ／２＝１４３ＶＤＣとしている。
【０１１３】
このように本例の電源システム２０１は、電位調整手段としてスイッチＳＷ１を用いて、昼間はＯＦＦとし、夜間のみＯＮして電位の調整を行うことにより、昼間の消費電力を抑え、且つ夜間にＰＩＤによる性能低下の進行を防止できる。
【０１１４】
〈変形例２−２〉
図２４は、変形例２−２に係る電源システム２０２の回路構成を示す図である。変形例２−２は、前述の実施形態２と比較して、電位調整手段の構成が異なり、その他の構成は同じである。このため、前述の実施形態２と同一の要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。
【０１１５】
本例の電位調整手段１３３は、抵抗Ｒ１，Ｒ２に加えて、抵抗Ｒ３を備え、更にゲートブロックしたインバータ３１のインピーダンスを電位の調整に用いている。抵抗Ｒ３は、一端がＯ相（フレームグランド）３８に接続され、他端がインバータ３１の直流側正極と接続されている。
【０１１６】
図２５は、変形例２−２におけるインバータ３１及び交流電圧計測回路３２の一例を示す図である。図２５に示すように、インバータ３１は、例えばスイッチング素子Ｓ２〜Ｓ５と還流ダイオードＤ２〜Ｄ５とによってブリッジが構成される。また、交流電圧計測回路３２は、例えばオペアンプＯ１，Ｏ２を備え、出力端３４とフレームグランド３８との間の電圧、および出力端３５とフレームグランド３８との間の電圧を基準電圧Ｖｒｅｆと比較し、この差分を計測結果として出力する。
【０１１７】
そして、夜間にスイッチング素子Ｓ２〜Ｓ５をゲートブロックした場合、インバータ３１がダイオードブリッジとして機能し、オペアンプＯ１や、ダイオードＤ４、リアクトルＡＣＬ１を通る一点鎖線で示した回路Ｍ１が構成され、この回路Ｍ１へ出力端３４とフレームグランド３８から商用電力系統の電力が供給される。また、オペアンプＯ２や、ダイオードＤ５、リアクトルＡＣＬ２を通る二点鎖線で示した回路Ｍ２が構成され、この回路Ｍ２へ出力端３５とフレームグランド３８から商用電力系統の電力が供給される。そして、抵抗Ｒ３を介してフレームグランド３８とインバータ３１の直流側正極とが接続される。
【０１１８】
図２６は、回路Ｍ１，Ｍ２の等価回路を示す図である。電源システム２０２は、フレームグランド３８の電位をＤＤＶ／２とし、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２によってＤＣＶ（−）の電位を定めている。
【０１１９】
図２４〜図２６の例では、電圧ＤＤＶが、√２×２０２ＶＡＣ＝２８６ＶＤＣであり、太陽電池１１０の負極に印加される電圧ＤＣＶ(−)が図２４の符号８６のようにＤＤＶ×（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）−０．５）となる。
【０１２０】
このように本例の電源システム２０２は、夜間に、太陽電池１１０における負極の対地電位を正とし、ＰＩＤによる性能低下の進行を防止できる。
【０１２１】
〈実施形態３〉
図２７は、本実施形態３に係る電源システム３００の回路構成を示す図である。本実施形態３の電源システム３００は、前述の実施形態１と比較して、夜間の状態と昼間の状態を切り替える切替回路の構成が異なり、その他の構成は同じである。このため、本実施形態３において、前述の実施形態１と同一の要素には同符号を付して再度の説明を省略する。前述の実施形態１では、電位調整手段１３０の切替回路として抵抗Ｒ２と並列にダイオードＤ１を備えたが、これに代えて本例の電位調整手段１３４はスイッチＳＷ２を備えた。スイッチＳＷ２は、半導体スイッチやリレー（メカニカルスイッチ）等、昼間又は夜間の判定に応じて、ＯＮ／ＯＦＦを切り替えられるものであればよい。スイッチＳＷ２は、抵抗Ｒ２と並列に接続されている。
【０１２２】
前述の実施形態１、２において、電位調整手段１３０のダイオードＤ１は、負極側のラインに接続されており、昼間の電力が、このダイオードＤ１を通る際に損失を生じることになるため、この電力の損失を小さくすることが望まれる。
【０１２３】
そこで、本例では、実施形態１，２のダイオードＤ１に代えてスイッチＳＷ２を用い、昼間はスイッチＳＷ２をＯＮして、ほぼ損失を生じさせることなく電力を通し、夜間はスイッチＳＷ２をＯＦＦして、電力が抵抗Ｒ２を通るように切り替える。
【０１２４】
本例の電源システム３００は、夜間にインバータ３１をゲートブロックすると、インバータ３１を介して商用電力系統の電力による電圧ＤＤＶをインバータ３１の直流側正負極間に印加し、この電圧ＤＤＶを２８６ＶＤＣとする。
【０１２５】
この電圧ＤＤＶが電位調整手段１３２の抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２によって分圧され、太陽電池１１０の負極に電圧ＤＣＶ(−)が印加される。本例において、電圧ＤＣＶ(−)の値は、ＤＤＶ／２＝１４３ＶＤＣとしている。
【０１２６】
このように本例の電源システム３００は、電位調整手段の切替回路としてスイッチＳＷ２を用い、昼間はＯＮして、夜間はＯＦＦすることにより、昼間に切替回路を通る電力の損失を抑え、且つ夜間にＰＩＤによる性能低下の進行を防止できる。
【０１２７】
なお、本実施形態３は、前述の実施形態１のダイオードＤ１に代えてスイッチＳＷ２を用いた例を示したが、前述の変形例１−１〜１−８や、実施形態２、変形例２−１〜２−２についても同様に適用できる。
【０１２８】
〈変形例３−１〉
図２８は、変形例３−１に係る電源システム３０１の回路構成を示す図である。変形例３−１は、前述の実施形態３と比較して、切替回路としてリレーＲＹ１を用いた構成が異なり、その他の構成は同じである。このため、前述の実施形態３と同一の要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。
【０１２９】
本例の電位調整手段１３５は、抵抗Ｒ１，Ｒ２と、リレーＲＹ１とを有している。リレーＲＹ１は、抵抗Ｒ２と並列に接続されている。
【０１３０】
このように本例の電源システム３０１は、電位調整手段の切替回路としてｂ接点のリレーＲＹ１を用い、昼間はＯＮして、夜間はＯＦＦすることにより、昼間に切替回路を通る電力の損失を抑え、且つ夜間にＰＩＤによる性能低下の進行を防止できる。
【０１３１】
〈変形例３−２〉
図２９は、変形例３−２に係る電源システム３０２の回路構成を示す図である。変形例３−２は、前述の実施形態３と比較して、切替回路として三端子リレーＲＹ２を用いた構成が異なり、その他の構成は同じである。このため、前述の実施形態３と同一の要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。
【０１３２】
本例の電位調整手段１３６は、抵抗Ｒ１，Ｒ２と、三端子リレーＲＹ２とを有している。図２９に示すように、本変形例３−２の電源システム３０２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の出力端の正極に抵抗Ｒ１の一端が接続され、この抵抗Ｒ４の他端が三端子リレー５２のａ接点に接続されている。
【０１３３】
三端子リレーＲＹ２は、コモン端子がＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の負極と接続され、ｂ接点がインバータ３１側の負極に接続されている。そして、抵抗Ｒ２は、一端が三端子リレーＲＹ２のｂ接点と接続され、他端がインバータ３１側の負極に接続されている。
【０１３４】
三端子リレーＲＹ２は、制御部１５０によって接点の切り替えが制御されて、例えば、昼間にはａ接点を開いてｂ接点を閉じ、太陽電池１１０側の負極とインバータ３１側の負極とが接続される。また、三端子リレーＲＹ２は、制御部１５０に制御され、夜間にｂ接点を開いてａ接点を閉じ、太陽電池１１０の負極に抵抗Ｒ１の一端と抵抗Ｒ２の一端を接続させ、抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧した電圧を太陽電池１１０の負極に印加する。
【０１３５】
このように本変形例３−２の電源システム３０２は、前述の実施形態３と同様に、夜間に、太陽電池１１０における負極の対地電位を正とし、ＰＩＤによる性能低下の進行を防止できる。
【０１３６】
〈変形例３−３〉
図３０は、変形例３−３に係る電源システム３０３の回路構成を示す図である。変形例３−３は、前述の実施形態３と比較し、切替回路として半導体スイッチＴＲ３，ＴＲ４を用いた構成が異なり、その他の構成は同じである。このため、前述の実施形態３と同一の要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。
【０１３７】
本例の電位調整手段１３７は、抵抗Ｒ１，Ｒ２と、半導体スイッチＴＲ３，ＴＲ４とを有している。図３０に示すように、本変形例３−２の電源システム３０２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の出力端の正負極間に、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２が直列に接続されている。
【０１３８】
また、太陽電池１１０の正極と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の入力側の正極との間に半導体スイッチＴＲ３が接続され、太陽電池１１０の負極と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の入力側の負極との間に半導体スイッチＴＲ４が接続されている。また、配線９３により、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の中間と、太陽電池１１０の負極とを接続している。
【０１３９】
半導体スイッチＴＲ３，ＴＲ４は、制御部１５０によってＯＮ／ＯＦＦの切り替えが制御されて、例えば、昼間には半導体スイッチＴＲ３，ＴＲ４がＯＮされ、太陽電池１１０とＤＣ／ＤＣコンバータ１２０とを接続し、夜間には半導体スイッチＴＲ３，ＴＲ４がＯＦＦされ、太陽電池１１０とＤＣ／ＤＣコンバータ１２０とを切断する。
【０１４０】
また、電源システム３０３は、夜間にインバータ３１をゲートブロックすると、インバータ３１を介して商用電力系統の電力により、インバータ３１の直流側正負極間に電圧ＤＤＶを印加し、この電圧ＤＤＶを２８６ＶＤＣとする。この電圧ＤＤＶが電位調整手段１３７の抵抗Ｒ１，Ｒ２によって分圧され、配線９３を介して太陽電池１１０の負極に正の
電圧ＤＣＶ(−)が印加される。
【０１４１】
このように本例の電源システム３０３は、夜間に太陽電池１１０の負極の電位を正とし、ＰＩＤによる性能低下の進行を防止できる。
【０１４２】
〈実施形態４〉
図３１は、本実施形態４に係る電源システム４００の昼間の状態を示す図、図３２は、本実施形態４に係る電源システム４００の夜間の状態を示す図である。本実施形態４の電源システム４００は、前述の実施形態３と比較して、電位調整手段の構成が異なり、その他の構成は同じである。このため、本実施形態４において、前述の実施形態３と同一の要素には同符号を付して再度の説明を省略する。前述の実施形態３では、電位調整手段１３７の切替回路としてスイッチＴＲ２を備え、分圧回路として抵抗Ｒ１，Ｒ２を備えたが、本例の電位調整手段１３８は二つのスイッチＴＲ１，ＴＲ２を備えている。スイッチＴＲ１，ＴＲ２は、半導体スイッチやリレー（メカニカルスイッチ）等、昼間又は夜間の判定に応じて、ＯＮ／ＯＦＦを切り替えられるものであればよい。
【０１４３】
スイッチＴＲ１は、スイッチング素子Ｓ１と並列に正負極間に接続されている。スイッチＴＲ２は、スイッチＴＲ１の負極側端部とインバータ３１の負極との間に接続される。また、スイッチＴＲ１，ＴＲ２は、還流用のダイオードＤＲ１，ＤＲ２を備えている。スイッチＴＲ１の還流用ダイオードＤＲ１は、カソードが正極、アノードが負極に接続している。また、スイッチＴＲ２の還流用ダイオードＤＲ２は、カソードが太陽電池１１０の負極、アノードがインバータ３１の負極と接続している。
【０１４４】
半導体スイッチＴＲ１，ＴＲ２は、制御部１５０によってＯＮ／ＯＦＦの切り替えが制御され、例えば、昼間には半導体スイッチＴＲ１がＯＦＦ、スイッチＴＲ２がＯＮされる。この場合、図３１に示すように太陽電池１１０の出力がＤＣ／ＤＣコンバータ１２０で昇圧され、インバータ３１で交流に変換されて商用電力系統へ出力される。
【０１４５】
一方、夜間には半導体スイッチＴＲ１がＯＮ、スイッチＴＲ２がＯＦＦされる。この場合、電源システム４００は、インバータ３１をゲートブロックし、インバータ３１を介して商用電力系統の電力により、インバータ３１の直流側正負極間に電圧ＤＤＶを印加し、この電圧ＤＤＶを２８６ＶＤＣとする。この電圧ＤＤＶがＯＮ状態のスイッチＴＲ１のインピーダンスとＯＦＦ状態のスイッチＴＲ２（還流用ダイオードＤＲ２）のインピーダンスとによって分圧され、図３２に示すようにフレームグランド３８に対して正の電圧８７を太陽電池１１０の負極に印加し、負極の電位を正に維持する。
【０１４６】
このように本例の電源システム４００は、夜間に太陽電池１１０の負極の電位を正とし、ＰＩＤによる性能低下の進行を防止できる。
【０１４７】
〈変形例４−１〉
図３３は、変形例４−１に係る電源システム４０１の回路構成を示す図である。変形例４−１は、前述の実施形態４と比較して交流電圧計測回路を絶縁型としたことが異なり、その他の構成は同じである。このため、前述の実施形態４と同一の要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。
【０１４８】
本例の交流電圧計測回路３２Ａは、トランス又はアイソレーションアンプを備え、電力系統側と直流回路側を絶縁している。本例の電源システム４０１では、インバータ３１をゲートブロックした状態で、インバータ３１を介して商用電力系統の電力を供給した場合、図３３に示すようにインバータ３１における正極の電位８３と負極の電位８４は、商用電力系統側の交流電力に由来するリップルを有し、この間の電圧ＤＤＶは、２８６ＶＤＣ
となる。
【０１４９】
この電圧ＤＤＶが電位調整手段１３８のスイッチＴＲ１、ＴＲ２で分圧され、正の電圧が太陽電池１１０の負極に印加される。
【０１５０】
このように本変形例４−１の電源システム４０１は、夜間に、太陽電池１１０における負極の対地電位を正とし、必要な回復を行わせることができ、ＰＩＤによる性能低下の進行を防止できる。
【０１５１】
〈変形例４−２〉
図３４は、変形例４−２に係る電源システム４０２の回路構成を示す図である。変形例４−２は、前述の実施形態４と比較して、夜間など太陽電池の出力が所定値未満の場合に、インバータ３１を動作させて商用電力系統の交流の電力を直流に変換し、太陽電池１１０側へ供給する構成が異なり、その他の構成は同じである。このため、前述の実施形態４と同一の要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。
【０１５２】
本例の電源システム４０２では、制御部１５０が夜間と判定した場合、スイッチング素子Ｓ１を停止させ、インバータ３１により商用電力系統の交流の電力を直流に変換し、インバータ３１の正負極間の電圧ＤＤＶを例えば４５０ＶＤＣとする。
【０１５３】
この電圧ＤＤＶが電位調整手段１３８のスイッチＴＲ１，ＴＲ２で分圧され、太陽電池１１０の負極に正の電圧が印加される。本例の電源システム４０２では、インバータ３１を動作させて交流の電力を直流に変換しているので、図３４に示すように、ほぼ変動の無い電圧８９を得ることができる。
【０１５４】
このように本変形例１−２の電源システム１０２は、前述の実施形態１と同様に、夜間に、太陽電池１１０における負極の対地電位を正（例えば１１３ＶＤＣ）とし、ＰＩＤによる性能低下の進行を防止できる。
【０１５５】
〈実施形態５〉
図３５は、本実施形態５に係る電源システム５００の構成を示す図である。本実施形態５の電源システム５００は、前述の実施形態１と比較して、太陽電池のストリングを複数備え、ストリング毎に出力制御を行うストリングインバータとした構成が異なり、その他の構成は同じである。このため、本実施形態５において、前述の実施形態１と同一の要素には同符号を付して再度の説明を省略する。なお、図３５では、便宜上、二つの太陽電池ストリング１０を示したが、二つに限定されるものではなく、任意の数に設定することができる。
【０１５６】
複数の太陽電池ストリング１０はそれぞれＤＣ／ＤＣコンバータ１２０に接続され、各太陽電池ストリング１０の出力がそれぞれ所定の直流電圧に変換（昇圧）される。このように太陽電池ストリング１０毎に出力を所定の電圧に変換することで、一部の太陽電池ストリング１０に影や汚れが生じて、各太陽電池ストリング１０の出力がばらついた場合でも、無駄なく所定の電圧に変換することができるようにしている。
【０１５７】
これらのＤＣ／ＤＣコンバータ１２０は、出力端がインバータ３１の直流側正負極に接続されており、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の出力が交流電圧に変換され、商用電力系統側へ出力される。
【０１５８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０とインバータ３１の間には電位調整手段１３０が設けられている。本実施形態では、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の接続点９５よりもインバータ
３１側に電位調整手段１３０を設けたことで、複数の太陽電池ストリング１０の負極の電位を共通して調整する構成としている。
【０１５９】
本例の電源システム５００は、昼間、インバータ３１の正負極間の電圧ＤＤＶを３２０ＶＤＣとしており、太陽電池１１０の各太陽電池ストリング１０における負極の対地電圧が−１６０ＶＤＣとなっている。
【０１６０】
そして、夜間、インバータ３１がゲートブロックされると、本例の電源システム５００は、インバータ３１を介し、商用電力系統の電力によりインバータ３１の直流側正負極間に電圧ＤＤＶを印加し、この電圧ＤＤＶが電位調整手段１３０の抵抗Ｒ１・Ｒ２で分圧されて、各太陽電池ストリング１０の負極に電圧が印加され、当該負極の対地電位が正に維持される。
【０１６１】
このように本実施形態の電源システム５００は、複数の太陽電池ストリング１０における負極の対地電位を正とし、ＰＩＤによる性能低下の進行を防止できる。
【０１６２】
〈変形例５−１〉
図３６は、変形例５−１に係る電源システム５０１の回路構成を示す図である。変形例５−１は、前述の実施形態５と比較して、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１２０にそれぞれ電位調整手段を設けた構成が異なり、その他の構成は同じである。このため、前述の実施形態５と同一の要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。
【０１６３】
本例の電源システム５０１は、昼間、インバータ３１の正負極間の電圧ＤＤＶを３２０ＶＤＣとしており、太陽電池１１０の各太陽電池ストリング１０における負極の対地電圧が−１６０ＶＤＣとなっている。
【０１６４】
そして、夜間、インバータ３１がゲートブロックされると、本例の電源システム５０１は、インバータ３１を介し、商用電力系統の電力によりインバータ３１の直流側正負極間に電圧ＤＤＶを印加し、この電圧ＤＤＶが各ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０に設けられた電位調整手段１３０の抵抗Ｒ１・Ｒ２で分圧されて、各太陽電池ストリング１０の負極に電圧が印加され、当該負極の対地電位が正に維持される。
【０１６５】
このように本例の電源システム５０１は、複数の太陽電池ストリング１０における負極の対地電位を正とし、ＰＩＤによる性能低下の進行を防止できる。また、本例の電源システム５０１は、太陽電池ストリング１０毎に電位調整手段１３０を設けているため、異なる構成の太陽電池ストリング１０を有する場合であっても太陽電池ストリング１０毎に夜間の負極の電位を適切に設定することができる。
【０１６６】
〈変形例５−２〉
図３７は、変形例５−２に係る電源システム５０２の回路構成を示す図である。変形例５−２は、前述の実施形態５と比較して、ＤＤレスインバータとストリングオプティマイザとで構成されたことが異なり、その他の構成は同じである。このため、前述の実施形態５と同一の要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。
【０１６７】
ストリングオプティマイザ１２００は、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１２０を備え、天候や太陽電池ストリング１０の状態等によって各ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の出力にばらつきが生じる場合に、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０を制御してＤＤレスインバータ１３００に対する出力を最適化するものである。
【０１６８】
ＤＤレスインバータ１３００は、ストリングオプティマイザ１２００から入力される直
流の出力を交流に変換して商用電力系統側へ出力する装置であり、図３５に示した実施形態５の電源システム５００のうち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０以外の構成を備えたものである。
【０１６９】
本例の電源システム５０２は、昼間、インバータ３１の正負極間の電圧ＤＤＶを３２０ＶＤＣとしており、太陽電池１１０の各太陽電池ストリング１０における負極の対地電圧が−１６０ＶＤＣとなっている。
【０１７０】
そして、夜間、インバータ３１がゲートブロックされると、本例の電源システム５０２は、インバータ３１を介し、商用電力系統の電力によりインバータ３１の直流側正負極間に電圧ＤＤＶを印加し、この電圧ＤＤＶが電位調整手段１３０の抵抗Ｒ１・Ｒ２で分圧されて、各太陽電池ストリング１０の負極に電圧が印加され、当該負極の対地電位が正に維持される。
【０１７１】
このように本例の電源システム５０２は、複数の太陽電池ストリング１０における負極の対地電位を正とし、ＰＩＤによる性能低下の進行を防止できる。
【０１７２】
〈変形例５−３〉
図３８は、変形例５−３に係る電源システム５０３の回路構成を示す図である。変形例５−３は、前述の変形例５−２と比較して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の一例を示したものであり、その他の構成は同じである。このため、前述の変形例５−２と同一の要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。
【０１７３】
本例のＤＣ／ＤＣコンバータ１２０は、入力側の正負極間にスイッチング素子Ｓ１１とスイッチング素子Ｓ１２が直列に接続され、出力側の正負極間にスイッチング素子Ｓ１３とスイッチング素子Ｓ１４が直列に接続されている。スイッチング素子Ｓ１１とスイッチング素子Ｓ１２との間と、スイッチング素子Ｓ１３とスイッチング素子Ｓ１４との間とには、リアクトルＬ１１が接続されている。そして、本例のＤＣ／ＤＣコンバータ１２０は、入力側の負極と出力側の負極が接続され、コモンとなっている。
【０１７４】
このようにＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の回路構成を負極がコモンとなるものとしたことで、夜間に電位調整手段１３０で分圧した電圧が太陽電池ストリング１０の負極に印加される。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の構成は、本例の構成に限られるものではなく、負極をコモンとした構成であればよい。
【０１７５】
〈変形例５−４〉
図３９は、変形例５−４に係る電源システム５０４の回路構成を示す図である。変形例５−４は、前述の変形例５−２と比較して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の一例を示したものであり、その他の構成は同じである。このため、前述の変形例５−２と同一の要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。
【０１７６】
本例のＤＣ／ＤＣコンバータ１２０は、入力側の正負極間にコンデンサＣ２１が接続され、出力側の正負極間にコンデンサＣ２２が接続されている。本例のＤＣ／ＤＣコンバータ１２０は、入力側の負極と出力側の負極が接続され、コモンとなっている。また、入力側の正極にはリアクトルＬ２１の一端が接続され、当該リアクトルＬ２１の他端には、スイッチング素子Ｓ２１とスイッチング素子Ｓ２２が接続されている。同様に、出力側の正極にはリアクトルＬ２２の一端が接続され、当該リアクトルＬ２２の他端には、スイッチング素子Ｓ２３とスイッチング素子Ｓ２４が接続されている。スイッチング素子Ｓ２１のリアクトルＬ２１とは反対側の端部は、スイッチング素子Ｓ２３のリアクトルＬ２２とは反対側の端部に接続されている。スイッチング素子Ｓ２２のリアクトルＬ２１とは反対側
の端部は負極と接続され、スイッチング素子Ｓ２３のリアクトルＬ２２とは反対側の端部は負極と接続されている。そして、スイッチング素子Ｓ２１とスイッチング素子Ｓ２３との間と、スイッチング素子Ｓ２２とスイッチング素子Ｓ２４との間とには、コンデンサＣ２３が接続されている。
【０１７７】
このようにＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の回路構成を負極がコモンとなるものとしたことで、夜間に電位調整手段１３０で分圧した電圧が太陽電池ストリング１０の負極に印加される。
【０１７８】
〈変形例５−５〉
図４０は、変形例５−５に係る電源システム５０５の回路構成を示す図である。本変形例５−５は、前述の変形例５−２と比較して、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１２０にそれぞれ電位調整手段を設けた構成が異なり、その他の構成は同じである。このため、前述の変形例５−２と同一の要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。
【０１７９】
本例の電源システム５０５は、昼間、インバータ３１の正負極間の電圧ＤＤＶを３２０ＶＤＣとしており、太陽電池１１０の各太陽電池ストリング１０における負極の対地電圧が−１６０ＶＤＣとなっている。
【０１８０】
そして、夜間、インバータ３１がゲートブロックされると、本例の電源システム５０５は、インバータ３１を介し、商用電力系統の電力によりインバータ３１の直流側正負極間に電圧ＤＤＶを印加し、この電圧ＤＤＶが各ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０に設けられた電位調整手段１３０の抵抗Ｒ１・Ｒ２で分圧されて、各太陽電池ストリング１０の負極に電圧が印加され、当該負極の対地電位が正に維持される。
【０１８１】
このように本例の電源システム５０５は、複数の太陽電池ストリング１０における負極の対地電位を正とし、ＰＩＤによる性能低下の進行を防止できる。また、本例の電源システム５０５は、太陽電池ストリング１０毎に電位調整手段１３０を設けているため、異なる構成の太陽電池ストリング１０を有する場合であっても太陽電池ストリング１０毎に夜間の負極の電位を適切に設定することができる。
【０１８２】
〈変形例５−６〉
図４１は、変形例５−６に係る電源システム５０６の回路構成を示す図である。本変形例５−６は、前述の変形例５−２と比較して、複数のモジュールオプティマイザを直列に接続した構成が異なり、その他の構成は同じである。このため、前述の変形例５−２と同一の要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。
【０１８３】
本例の電源システム５０６は、複数のモジュールオプティマイザ１２０１，１２０２を直列に接続し、高電位側の正極と低電位側の負極をＤＤレスインバータの正負極に接続している。
【０１８４】
そして、夜間、インバータ３１がゲートブロックされると、本例の電源システム５０６は、インバータ３１を介し、商用電力系統の電力によりインバータ３１の直流側正負極間に電圧ＤＤＶを印加し、この電圧ＤＤＶが各ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０に設けられた電位調整手段１３０の抵抗Ｒ１・Ｒ２で分圧されて、複数のモジュールオプティマイザ１２０１，１２０２に電圧が印加され、各モジュールオプティマイザ１２０１，１２０２に接続された太陽電池ストリング１０の負極の対地電位が正に維持される。
【０１８５】
このように本例の電源システム５０６は、複数のモジュールオプティマイザを直列に接続した構成において、複数の太陽電池ストリング１０における夜間の負極の対地電位を正
とし、ＰＩＤによる性能低下の進行を防止できる。
【０１８６】
〈変形例５−７〉
図４２は、変形例５−７に係る電源システム５０７の回路構成を示す図である。本変形例５−７は、前述の実施形態５と比較して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０と別に昇圧ユニットを有する構成が異なり、その他の構成は同じである。このため、前述の実施形態５と同一の要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。
【０１８７】
本例の電源システム５０７は、複数の太陽電池ストリング１０の出力を所定の電圧に変換する共通のＤＣ／ＤＣコンバータ１２０とは別に、太陽電池ストリング１０の出力を昇圧する昇圧ユニット１２５を備えている。
【０１８８】
また、本例の電源システム５０７は、太陽電池ストリング１０として、出力電力の異なる太陽電池ストリング１０−１，１０−２を有している。例えば、太陽電池ストリング１０−１は、出力電圧が２５０Ｖ、太陽電池ストリング１０−２は、出力電圧が２００Ｖである。この出力電圧が低い太陽電池ストリング１０−２を昇圧ユニット１２５に接続し、昇圧ユニット１２５の出力をＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の入力に接続している。
【０１８９】
昇圧ユニット１２５は、太陽電池ストリング１０−２の出力電圧（２００ＶＤＣ）を２５０ＶＤＣに昇圧して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０へ入力する。これにより出力電圧が異なる太陽電池ストリング１０が混在する構成であっても共通のＤＣ／ＤＣコンバータ１２０で所定の電圧に変換することができる。
【０１９０】
そして、夜間、インバータ３１がゲートブロックされると、本例の電源システム５０７は、インバータ３１を介し、商用電力系統の電力によりインバータ３１の直流側正負極間に電圧ＤＤＶを印加し、この電圧ＤＤＶが電位調整手段１３０の抵抗Ｒ１・Ｒ２で分圧されて、複数の太陽電池ストリング１０−１，１０−２に電圧が印加され、各太陽電池ストリング１０−１，１０−２の負極の対地電位が正に維持される。
【０１９１】
このように本例の電源システム５０７は、出力電圧が異なる太陽電池ストリング１０−１，１０−２が混在する構成において、各太陽電池ストリング１０−１，１０−２における夜間の負極の対地電位を正とし、ＰＩＤによる性能低下の進行を防止できる。
【０１９２】
〈変形例５−８〉
図４３は、変形例５−８に係る電源システム５０８の回路構成を示す図である。本変形例５−８は、前述の実施形態５と比較して、太陽電池１１０とは別に電源を有する構成が異なり、その他の構成は同じである。このため、前述の実施形態５と同一の要素には同符号を付す等して再度の説明を省略する。
【０１９３】
本例の電源システム５０８は、太陽電池１１０とは別に、電源１９０を備え、この電源１９０の直流の出力をＤＣ／ＤＣコンバータ１２６で所定の電圧に変換してインバータ３１に入力し、インバータ３１で交流に変換して分電盤４０側へ出力する。なお、電源１９０の種類は特に限定されるものではなく、例えば、燃料電池や、蓄電池、発電機、電気自動車に搭載された蓄電池などであっても良い。
【０１９４】
このように本例の電源システム５０８は、太陽電池１１０だけでなく電源１９０から負荷等へ電力を供給することができる。
【０１９５】
本例の電源システム５０８は、夜間、太陽電池１１０が発電していないときでも燃料電池や蓄電池等の電源１９０から電力が出力されている場合や、商用電力系統の交流電力を
インバータ３１で直流電力に変換して蓄電池（電源１９０）に充電されている場合には、インバータ３１の直流側正負極間に印加された電圧ＤＤＶが電位調整手段１３０の抵抗Ｒ１・Ｒ２で分圧されて、太陽電池１１０に電圧が印加され、太陽電池１１０の負極の対地電位が正に維持される。この場合、ＤＤＶを図４３中の３２０ＶＤＣから、例えば４５０ＶＤＣ等の高電圧に上昇させることで、太陽電池１１０の負極の対地電位をより高くすることができ、ＰＩＤの回復効果を向上させることが可能である。また、夜間、電源１９０から電力が出力されていない場合や、蓄電池（電源１９０）に充電されていない場合に、インバータ３１がゲートブロックされると、インバータ３１を介して商用電力系統の電力によりインバータ３１の直流側正負極間に印加された電圧ＤＤＶが電位調整手段１３０の抵抗Ｒ１・Ｒ２で分圧されて、太陽電池１１０に電圧が印加され、太陽電池１１０の負極の対地電位が正に維持される。
【０１９６】
このように本例の電源システム５０８は、他の電源１９０を備えた構成において、太陽電池１１０における夜間の負極の対地電位を正とし、ＰＩＤによる性能低下の進行を防止できる。
【０１９７】
上述した本発明の実施形態及び変形例はあくまでも例示に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。また、上述した実施形態及び変形例において示した特徴的な構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当然にその組み合わせが可能である。
【符号の説明】
【０１９８】
１  太陽電池モジュール
１０  太陽電池ストリング
１３  セル
１４  ガラス
１５  封止材
１６  電極パターン
１９  アース
３０  パワーコンディショナ
３１，３１Ａ  インバータ
３２，３２Ａ  交流電圧計測回路
３６  系統連系リレー
３８  フレームグランド
４０  分電盤
１００〜１０９  電源システム
１１０  太陽電池
１２０，１２６，１２９  ＤＣ／ＤＣコンバータ
１２５  昇圧ユニット
１３０〜１３８  電位調整手段
１４０  検出回路
１５０  制御部
２００〜２０２，３０１〜３０３，４００〜４０２，５００〜５０８  電源システム
【図１】
2018133926.tif 000003
【図２】
2018133926.tif 000004
【図３】
2018133926.tif 000005
【図４】
2018133926.tif 000006
【図５】
2018133926.tif 000007
【図６】
2018133926.tif 000008
【図７】
2018133926.tif 000009
【図８】
2018133926.tif 000010
【図９】
2018133926.tif 000011
【図１０】
2018133926.tif 000012
【図１１】
2018133926.tif 000013
【図１２】
2018133926.tif 000014
【図１３】
2018133926.tif 000015
【図１４】
2018133926.tif 000016
【図１５】
2018133926.tif 000017
【図１６】
2018133926.tif 000018
【図１７】
2018133926.tif 000019
【図１８】
2018133926.tif 000020
【図１９】
2018133926.tif 000021
【図２０】
2018133926.tif 000022
【図２１】
2018133926.tif 000023
【図２２】
2018133926.tif 000024
【図２３】
2018133926.tif 000025
【図２４】
2018133926.tif 000026
【図２５】
2018133926.tif 000027
【図２６】
2018133926.tif 000028
【図２７】
2018133926.tif 000029
【図２８】
2018133926.tif 000030
【図２９】
2018133926.tif 000031
【図３０】
2018133926.tif 000032
【図３１】
2018133926.tif 000033
【図３２】
2018133926.tif 000034
【図３３】
2018133926.tif 000035
【図３４】
2018133926.tif 000036
【図３５】
2018133926.tif 000037
【図３６】
2018133926.tif 000038
【図３７】
2018133926.tif 000039
【図３８】
2018133926.tif 000040
【図３９】
2018133926.tif 000041
【図４０】
2018133926.tif 000042
【図４１】
2018133926.tif 000043
【図４２】
2018133926.tif 000044
【図４３】
2018133926.tif 000045
【図４４】
2018133926.tif 000046
【図４５】
2018133926.tif 000047