(57)【要約】【課題】サイズ、重量及びコストが小さくて、複数個の太陽電池モジュールの各々で発電された直流電力を交流電力に変換する電力変換装置を得ること。【解決手段】電力変換装置１は、入力電圧を検出する第１電圧検出手段４１、第２電圧検出手段４２、第３電圧検出手段４３及び第ｎ電圧検出手段４ｎと、入力電流を検出する第１電流検出手段５１、第２電流検出手段５２及び第３電流検出手段５３と、直流電圧の値を変更することができる第１コンバータ６１、第２コンバータ６２、第３コンバータ６３及び第ｎコンバータ６ｎと、各コンバータから出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ７１と、ｎ個の電圧検出手段及び（ｎ−１）個の電流検出手段の各々によって検出された値と、インバータ７１の出力電力と、電力変換効率とをもとに、各コンバータの出力電圧を制御する制御手段９０とを有する。ｎは、２以上の整数である。【選択図】図１
2018092524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ個の太陽電池モジュールが接続される電力変換装置において、前記ｎは２以上の整数であり、
前記ｎ個の太陽電池モジュールの各々からの入力電圧を個別に検出するｎ個の電圧検出手段と、
前記ｎ個の太陽電池モジュールのうちの（ｎ−１）個の太陽電池モジュールの各々からの入力電流を個別に検出する（ｎ−１）個の電流検出手段と、
前記ｎ個の太陽電池モジュールの各々から得られる直流電圧の値を個別に変更することができるｎ個のコンバータと、
前記ｎ個のコンバータから出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、
前記ｎ個の電圧検出手段及び前記（ｎ−１）個の電流検出手段の各々によって検出された値と、前記インバータの出力電力と、電力変換効率とをもとに、前記ｎ個のコンバータの各々の出力電圧を制御する制御手段とを備え、
前記ｎ個の太陽電池モジュールの各々は前記ｎ個の電圧検出手段のうちのいずれか１個の電圧検出手段に対応していると共に、前記ｎ個の電圧検出手段の各々は前記ｎ個の太陽電池モジュールのうちのいずれか１個の太陽電池モジュールに対応していて対応している太陽電池モジュールからの入力電圧を検出し、
前記（ｎ−１）個の太陽電池モジュールの各々は前記（ｎ−１）個の電流検出手段のうちのいずれか１個の電流検出手段に対応していると共に、前記（ｎ−１）個の電流検出手段の各々は前記（ｎ−１）個の太陽電池モジュールのうちのいずれか１個の太陽電池モジュールに対応していて対応している太陽電池モジュールからの入力電流を検出し、
前記ｎ個の太陽電池モジュールの各々は前記ｎ個のコンバータのうちのいずれか１個のコンバータに対応していると共に、前記ｎ個のコンバータの各々は前記ｎ個の太陽電池モジュールのうちのいずれか１個の太陽電池モジュールに対応していて対応している太陽電池モジュールから得られる直流電圧の値を変更する
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
ｎ個の太陽電池モジュールが接続される電力変換装置において、前記ｎは２以上の整数であり、
前記ｎ個の太陽電池モジュールのうちの（ｎ−１）個の太陽電池モジュールの各々からの入力電圧を個別に検出する（ｎ−１）個の電圧検出手段と、
前記ｎ個の太陽電池モジュールの各々からの入力電流を個別に検出するｎ個の電流検出手段と、
前記ｎ個の太陽電池モジュールの各々から得られる直流電圧の値を個別に変更することができるｎ個のコンバータと、
前記ｎ個のコンバータから出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、
前記（ｎ−１）個の電圧検出手段及び前記ｎ個の電流検出手段の各々によって検出された値と、前記インバータの出力電力と、電力変換効率とをもとに、前記ｎ個のコンバータの各々の出力電圧を制御する制御手段とを備え、
前記（ｎ−１）個の太陽電池モジュールの各々は前記（ｎ−１）個の電圧検出手段のうちのいずれか１個の電圧検出手段に対応していると共に、前記（ｎ−１）個の電圧検出手段の各々は前記（ｎ−１）個の太陽電池モジュールのうちのいずれか１個の太陽電池モジュールに対応していて対応している太陽電池モジュールからの入力電圧を検出し、
前記ｎ個の太陽電池モジュールの各々は前記ｎ個の電流検出手段のうちのいずれか１個の電流検出手段に対応していると共に、前記ｎ個の電流検出手段の各々は前記ｎ個の太陽電池モジュールのうちのいずれか１個の太陽電池モジュールに対応していて対応している太陽電池モジュールからの入力電流を検出し、
前記ｎ個の太陽電池モジュールの各々は前記ｎ個のコンバータのうちのいずれか１個のコンバータに対応していると共に、前記ｎ個のコンバータの各々は前記ｎ個の太陽電池モジュールのうちのいずれか１個の太陽電池モジュールに対応していて対応している太陽電池モジュールから得られる直流電圧の値を変更する
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記インバータからの出力電圧と前記インバータからの出力電流とをもとに前記インバータの出力電力を算出する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記電力変換効率は、あらかじめ定められた値である
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記電力変換効率は、前記ｎ個の太陽電池モジュールの各々の出力電圧に応じて変化する値である
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数個の太陽電池モジュールの各々で発電された直流電力を交流電力に変換する電力変換装置が利用されている。複数個の太陽電池モジュールの各々から最大限の電力を取り出すために、電力変換装置ではＭＰＰＴ(Maximum  Power  Point  Tracking）制御が行われる（例えば、特許文献１又は特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−７４１１３号公報
【特許文献２】特開２０１３−２１８５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＭＰＰＴ制御を行うためには、複数個の太陽電池モジュールの各々から得られる電力を把握する必要があり、従来の電力変換装置では、複数個の太陽電池モジュールの各々について、電力を把握するための電圧検出手段と電流検出手段とが必要である。すなわち、複数個の太陽電池モジュールが接続される従来の電力変換装置は複数個の太陽電池モジュールの各々について電圧検出手段と電流検出手段とが必要なので、従来の電力変換装置はサイズ及び重量が大きいという課題を有する。加えて、従来の電力変換装置はコストも大きい。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、サイズ、重量及びコストが小さくて、複数個の太陽電池モジュールの各々で発電された直流電力を交流電力に変換する電力変換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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ｎ個の太陽電池モジュールが接続される電力変換装置において、前記ｎは２以上の整数であり、前記ｎ個の太陽電池モジュールの各々からの入力電圧を個別に検出するｎ個の電圧検出手段と、前記ｎ個の太陽電池モジュールのうちの（ｎ−１）個の太陽電池モジュールの各々からの入力電流を個別に検出する（ｎ−１）個の電流検出手段と、前記ｎ個の太陽電池モジュールの各々から得られる直流電圧の値を個別に変更することができるｎ個のコンバータと、前記ｎ個のコンバータから出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、前記ｎ個の電圧検出手段及び前記（ｎ−１）個の電流検出手段の各々によって検出された値と、前記インバータの出力電力と、電力変換効率とをもとに、前記ｎ個のコンバータの各々の出力電圧を制御する制御手段とを有する。前記ｎ個の太陽電池モジュールの各々は前記ｎ個の電圧検出手段のうちのいずれか１個の電圧検出手段に対応していると共に、前記ｎ個の電圧検出手段の各々は前記ｎ個の太陽電池モジュールのうちのいずれか１個の太陽電池モジュールに対応していて対応している太陽電池モジュールからの入力電圧を検出する。前記（ｎ−１）個の太陽電池モジュールの各々は前記（ｎ−１）個の電流検出手段のうちのいずれか１個の電流検出手段に対応していると共に、前記（ｎ−１）個の電流検出手段の各々は前記（ｎ−１）個の太陽電池モジュールのうちのいずれか１個の太陽電池モジュールに対応していて対応している太陽電池モジュールからの入力電流を検出する。前記ｎ個の太陽電池モジュールの各々は前記ｎ個のコンバータのうちのいずれか１個のコンバータに対応していると共に、前記ｎ個のコンバータの各々は前記ｎ個の太陽電池モジュールのうちのいずれか１個の太陽電池モジュールに対応していて対応している太陽電池モジュールから得られる直流電圧の値を変更する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、サイズ、重量及びコストが小さくて、複数個の太陽電池モジュールの各々で発電された直流電力を交流電力に変換する電力変換装置を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１にかかる電力変換装置を示す図
【図２】ＭＰＰＴ制御の方法の手順を示すフローチャート
【図３】太陽電池モジュールのＰＶ(Power  Voltage）特性の一例を示す図
【図４】実施の形態１の第１の変形例にかかる電力変換装置を示す図
【図５】実施の形態１の第２の変形例にかかる電力変換装置を示す図
【図６】実施の形態２にかかる電力変換装置を示す図
【図７】実施の形態１又は２にかかる電力変換装置が有する制御手段を構成する少なくとも一部の構成要素が処理回路によって実現される場合の処理回路を示す図
【図８】実施の形態１又は２にかかる電力変換装置が有する制御手段の少なくとも一部の機能がプロセッサによって実現される場合のプロセッサを示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態にかかる電力変換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。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる電力変換装置１を示す図である。電力変換装置１は、ｎ個の太陽電池モジュールが接続される装置であって、ｎ個の太陽電池モジュールの各々で発電された直流電力を交流電力に変換する。実施の形態１では、ｎは４以上の整数である。図１には、電力変換装置１と共に、第１太陽電池モジュール１１、第２太陽電池モジュール１２、第３太陽電池モジュール１３及び第ｎ太陽電池モジュール１ｎが示されている。第１太陽電池モジュール１１、第２太陽電池モジュール１２、第３太陽電池モジュール１３及び第ｎ太陽電池モジュール１ｎは、ｎ個の太陽電池モジュールの一例である。太陽電池モジュールの個数は、例えば太陽電池モジュールの特性及び太陽電池モジュールが設置される場所によって決定される。
【００１１】
第１太陽電池モジュール１１、第２太陽電池モジュール１２、第３太陽電池モジュール１３及び第ｎ太陽電池モジュール１ｎの各々は、例えばシリコン系又は化合物半導体系の材料が用いられて形成される。シリコン系は、例えば結晶シリコン系、薄膜シリコン系、又はハイブリッド系である。結晶シリコン系には、単結晶タイプと多結晶タイプとが存在する。化合物半導体系は、例えばテルル化カドミウム系又はＣＩＧＳ(Copper  Indium  Gallium  DiSelenide）系である。つまり、ＣＩＧＳ系は、銅、インジウム、ガリウム及びセレンを含む材料によって形成されるものである。
【００１２】
電力変換装置１は、太陽電池モジュールから得られる直流電圧の値を変更することができる第１コンバータ部２１、第２コンバータ部２２、第３コンバータ部２３及び第ｎコンバータ部２ｎを有する。すなわち、第１コンバータ部２１、第２コンバータ部２２、第３コンバータ部２３及び第ｎコンバータ部２ｎの各々は、昇圧又は降圧を行う。
【００１３】
第１太陽電池モジュール１１は第１コンバータ部２１に接続されており、第２太陽電池モジュール１２は第２コンバータ部２２に接続されており、第３太陽電池モジュール１３は第３コンバータ部２３に接続されており、第ｎ太陽電池モジュール１ｎは第ｎコンバータ部２ｎに接続されている。
【００１４】
すなわち、第１コンバータ部２１は第１太陽電池モジュール１１に対応しており、第２コンバータ部２２は第２太陽電池モジュール１２に対応しており、第３コンバータ部２３は第３太陽電池モジュール１３に対応しており、第ｎコンバータ部２ｎは第ｎ太陽電池モジュール１ｎに対応している。言い換えると、第１太陽電池モジュール１１は第１コンバータ部２１に対応しており、第２太陽電池モジュール１２は第２コンバータ部２２に対応しており、第３太陽電池モジュール１３は第３コンバータ部２３に対応しており、第ｎ太陽電池モジュール１ｎは第ｎコンバータ部２ｎに対応している。
【００１５】
第１コンバータ部２１は、第１太陽電池モジュール１１からの入力電圧を検出する第１電圧検出手段４１と、第１太陽電池モジュール１１からの入力電流を検出する第１電流検出手段５１と、第１太陽電池モジュール１１からの入力電圧である直流電圧の値を変更することができる第１コンバータ６１とを有する。第２コンバータ部２２は、第２太陽電池モジュール１２からの入力電圧を検出する第２電圧検出手段４２と、第２太陽電池モジュール１２からの入力電流を検出する第２電流検出手段５２と、第２太陽電池モジュール１２からの入力電圧である直流電圧の値を変更することができる第２コンバータ６２とを有する。
【００１６】
第３コンバータ部２３は、第３太陽電池モジュール１３からの入力電圧を検出する第３電圧検出手段４３と、第３太陽電池モジュール１３からの入力電流を検出する第３電流検出手段５３と、第３太陽電池モジュール１３からの入力電圧である直流電圧の値を変更することができる第３コンバータ６３とを有する。第ｎコンバータ部２ｎは、第ｎ太陽電池モジュール１ｎからの入力電圧を検出する第ｎ電圧検出手段４ｎと、第ｎ太陽電池モジュール１ｎからの入力電圧である直流電圧の値を変更することができる第ｎコンバータ６ｎとを有する。第ｎコンバータ部２ｎは、第ｎ太陽電池モジュール１ｎからの入力電流を検出する電流検出手段を有しない。
【００１７】
すなわち、電力変換装置１は、ｎ個の太陽電池モジュールの各々からの入力電圧を個別に検出するｎ個の電圧検出手段と、ｎ個の太陽電池モジュールのうちの（ｎ−１）個の太陽電池モジュールの各々からの入力電流を個別に検出する（ｎ−１）個の電流検出手段と、ｎ個の太陽電池モジュールの各々から得られる直流電圧の値を個別に変更することができるｎ個のコンバータとを有する。
【００１８】
更に言うと、ｎ個の太陽電池モジュールの各々はｎ個の電圧検出手段のうちのいずれか１個の電圧検出手段に対応していると共に、ｎ個の電圧検出手段の各々はｎ個の太陽電池モジュールのうちのいずれか１個の太陽電池モジュールに対応していて対応している太陽電池モジュールからの入力電圧を検出する。（ｎ−１）個の太陽電池モジュールの各々は（ｎ−１）個の電流検出手段のうちのいずれか１個の電流検出手段に対応していると共に、（ｎ−１）個の電流検出手段の各々は（ｎ−１）個の太陽電池モジュールのうちのいずれか１個の太陽電池モジュールに対応していて対応している太陽電池モジュールからの入力電流を検出する。ｎ個の太陽電池モジュールの各々はｎ個のコンバータのうちのいずれか１個のコンバータに対応していると共に、ｎ個のコンバータの各々はｎ個の太陽電池モジュールのうちのいずれか１個の太陽電池モジュールに対応していて対応している太陽電池モジュールから得られる直流電圧の値を変更する。
【００１９】
なお、第１コンバータ６１、第２コンバータ６２、第３コンバータ６３及び第ｎコンバータ６ｎの各々は、後述する制御手段９０の制御によって電圧の値を変更する。
【００２０】
電力変換装置１は、第１コンバータ６１、第２コンバータ６２、第３コンバータ６３及び第ｎコンバータ６ｎから出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ７１を含むインバータ部７０を更に有する。インバータ７１は、例えば正弦波を出力することができる正弦波インバータである。具体的には、インバータ７１は、例えば出力する電圧と周波数とを変更することができるインバータである。インバータ７１に含まれる回路の構成は、単相か三相かによって異なる。インバータ７１は、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ、又はシリコン系もしくは炭化ケイ素系の半導体が用いられて形成される。
【００２１】
インバータ部７０は、インバータ７１の出力電力を検出する出力電力検出手段８０を更に含む。インバータ部７０は、インバータ７１によって得られた交流電圧を負荷３０に出力する。負荷３０は、例えば電力系統、一般家庭用もしくは産業用の電気機器、蓄電池又は電気自動車である。インバータ７１は、第１コンバータ６１、第２コンバータ６２、第３コンバータ６３及び第ｎコンバータ６ｎの出力と、負荷３０とに応じて直流電圧を交流電圧に変換する。
【００２２】
電力変換装置１は、第１電圧検出手段４１、第２電圧検出手段４２、第３電圧検出手段４３、第ｎ電圧検出手段４ｎ、第１電流検出手段５１、第２電流検出手段５２、第３電流検出手段５３の各々によって検出された値と、インバータ７１の出力電力と、電力変換効率とをもとに、第１コンバータ部２１、第２コンバータ部２２、第３コンバータ部２３及び第ｎコンバータ部２ｎの各々の出力電力を制御する制御手段９０を更に有する。
【００２３】
制御手段９０は、電力変換効率を示す情報を記憶している。電力変換効率は、例えば設計又は実験によってあらかじめ定められた値である。制御手段９０は、電力変換効率を用いて、第１コンバータ部２１、第２コンバータ部２２、第３コンバータ部２３及び第ｎコンバータ部２ｎの各々の出力電圧又は出力電流を制御する。より具体的には、制御手段９０は、電力変換効率を用いて、第１コンバータ６１、第２コンバータ６２、第３コンバータ６３及び第ｎコンバータ６ｎの各々の出力電圧又は出力電流を制御する。
【００２４】
すなわち、制御手段９０は、ｎ個の電圧検出手段及び（ｎ−１）個の電流検出手段の各々によって検出された値と、インバータ７１の出力電力と、電力変換効率とをもとに、ｎ個のコンバータの各々の出力電圧を制御する。更に言うと、制御手段９０は、ｎ個のコンバータの各々の出力電圧又は出力電流を制御する。実施の形態１では、インバータ７１の出力電力は出力電力検出手段８０によって検出される。
【００２５】
上述の通り、インバータ７１は、第１コンバータ６１、第２コンバータ６２、第３コンバータ６３及び第ｎコンバータ６ｎの出力と、負荷３０とに応じて直流電圧を交流電圧に変換する。インバータ７１による変換は、例えばパルス幅変調方式によって行われる。パルス幅変調方式による変換は、図示されないスイッチング半導体のオンとオフとを制御手段９０からの出力信号により制御することによって行われる。
【００２６】
制御手段９０は、第１太陽電池モジュール１１、第２太陽電池モジュール１２、第３太陽電池モジュール１３及び第ｎ太陽電池モジュール１ｎからの電力を最大限に取り出すＭＰＰＴ制御を行う。ＭＰＰＴ制御の方法の一例は、山登り法である。
【００２７】
図２及び図３を用いてＭＰＰＴ制御を説明する。図２は、ＭＰＰＴ制御の方法の手順を示すフローチャートである。図３は、太陽電池モジュールのＰＶ特性の一例を示す図である。ＰＶ特性の「Ｐ」は電力を意味し、ＰＶ特性の「Ｖ」は電圧を意味する。ある時刻の動作点の電力を「Ｐ０」と定義した場合、ＭＰＰＴ制御では、まず、当該動作点の電力Ｐ０を計測する（図２のＳ１）。図３において、上記のある時刻の動作点が点Ａである場合、ＭＰＰＴ制御のステップＳ１において、点Ａの電力Ｐ０を計測する。次に、動作電圧を減少方向に微小に変化させ、変化後の電力Ｐ１を計測する（図２のＳ２）。
【００２８】
次に、電力Ｐ０が電力Ｐ１より小さいか否かを判断する（図２のＳ３）。電力Ｐ０が電力Ｐ１より小さい場合（図２のＳ３でＹｅｓ）、ＭＰＰＴ制御はステップＳ１に移行する。その際、「Ｐ１」は「Ｐ０」に置き換えられる。電力Ｐ０が電力Ｐ１以上である場合（図２のＳ３でＮｏ）、動作電圧を増加方向に微小に変化させ、変化後の電力Ｐ２を計測する（図２のＳ４）。次に、電力Ｐ０が電力Ｐ２より小さいか否かを判断する（図２のＳ５）。電力Ｐ０が電力Ｐ２より小さい場合（図２のＳ５でＹｅｓ）、ＭＰＰＴ制御はステップＳ４に移行する。その際、「Ｐ２」は「Ｐ０」に置き換えられる。電力Ｐ０が電力Ｐ２以上である場合（図２のＳ５でＮｏ）、ＭＰＰＴ制御はステップＳ１に移行する。
【００２９】
ＭＰＰＴ制御は、太陽電池モジュールのＰＶ特性における動作点を図３の点Ｂに到達させる制御である。点Ｂは、ＰＶ特性を示す曲線の極大点である。動作点を図３の点Ｂに到達させることができれば、太陽電池モジュールから最大の電力を得ることができる。つまり、ＭＰＰＴ制御が用いられれば、太陽電池モジュールは最大動作点で動作することができる。図２を用いて説明した通り、ＭＰＰＴ制御は電力を測定するステップを含む。すなわち、ＭＰＰＴ制御では、太陽電池モジュールから得られる電力を把握する必要がある。言い換えると、太陽電池モジュールから得られる電力を把握することができれば、ＭＰＰＴ制御を行うことができる。
【００３０】
１個の太陽電池モジュールだけが電力変換装置１に接続されている状況を仮定する。電力変換装置１への入力電力を「Ｐｉｎ」と定義し、電力変換装置１からの出力電力を「Ｐｏｕｔ」と定義し、電力変換効率を「η」と定義する。入力電力Ｐｉｎ、出力電力Ｐｏｕｔ及び電力変換効率ηについて、下記の式（１）が成り立つ。
電力変換効率η＝出力電力Ｐｏｕｔ／入力電力Ｐｉｎ  ・・（１）
電力変換効率ηは、例えば設計又は実験によってあらかじめ定められた値である。出力電力Ｐｏｕｔを把握することができれば、入力電力Ｐｉｎを把握することができる。
【００３１】
次に、図１に示す実施の形態１の状況における出力電力及び入力電力について説明する。実施の形態１では、図１に示す通り、第１太陽電池モジュール１１、第２太陽電池モジュール１２、第３太陽電池モジュール１３及び第ｎ太陽電池モジュール１ｎが電力変換装置１に接続されている。第１太陽電池モジュール１１、第２太陽電池モジュール１２、第３太陽電池モジュール１３及び第ｎ太陽電池モジュール１ｎのすべてから電力変換装置１への入力電力を「Ｐｉｎ＿Ａｌｌ」と定義する。電力変換装置１から負荷３０への出力電力を「Ｐｏｕｔ＿Ａｌｌ」と定義する。
【００３２】
電力変換装置１において、出力電力検出手段８０は出力電力Ｐｏｕｔ＿Ａｌｌを検出する。制御手段９０は、出力電力検出手段８０によって検出された値と、電力変換効率と、上記の式（１）の関係とをもとに、入力電力Ｐｉｎ＿Ａｌｌを把握することができる。
【００３３】
第１太陽電池モジュール１１から電力変換装置１への入力電力を「Ｐｉｎ＿１」と定義し、第２太陽電池モジュール１２から電力変換装置１への入力電力を「Ｐｉｎ＿２」と定義し、第３太陽電池モジュール１３から電力変換装置１への入力電力を「Ｐｉｎ＿３」と定義し、第ｎ太陽電池モジュール１ｎから電力変換装置１への入力電力を「Ｐｉｎ＿ｎ」と定義する。入力電力Ｐｉｎ＿Ａｌｌと、入力電力Ｐｉｎ＿１、入力電力Ｐｉｎ＿２、入力電力Ｐｉｎ＿３及び入力電力Ｐｉｎ＿ｎとの関係は、下記の式（２）により表現される。
入力電力Ｐｉｎ＿Ａｌｌ＝  入力電力Ｐｉｎ＿１＋入力電力Ｐｉｎ＿２
＋入力電力Ｐｉｎ＿３＋入力電力Ｐｉｎ＿ｎ  ・・（２）
【００３４】
一般に、太陽電池モジュールから電力変換装置への入力電圧を「Ｖ」と定義し、太陽電池モジュールから電力変換装置への入力電流を「Ｉ」と定義し、太陽電池モジュールから電力変換装置への入力電力を「Ｐ」と定義する場合、下記の式（３）が成り立つ。
入力電力Ｐ＝入力電圧Ｖ×入力電流Ｉ  ・・（３）
【００３５】
第１コンバータ部２１は第１電圧検出手段４１及び第１電流検出手段５１を有するので、制御手段９０は上記の式（３）を用いることにより入力電力Ｐｉｎ＿１を把握することができる。同様に、第２コンバータ部２２は第２電圧検出手段４２及び第２電流検出手段５２を有するので、制御手段９０は入力電力Ｐｉｎ＿２を把握することができる。第３コンバータ部２３は第３電圧検出手段４３及び第３電流検出手段５３を有するので、制御手段９０は入力電力Ｐｉｎ＿３を把握することができる。
【００３６】
第ｎコンバータ部２ｎは、第ｎ電圧検出手段４ｎを有するが、第ｎ太陽電池モジュール１ｎからの入力電流を検出する電流検出手段を有しない。そのため、制御手段９０は第ｎコンバータ部２ｎから得られる情報だけでは入力電力Ｐｉｎ＿ｎを把握することはできない。しかしながら、制御手段９０は上記の式（１）の関係をもとに入力電力Ｐｉｎ＿Ａｌｌを把握することができるので、制御手段９０は上記の式（２）を利用することにより入力電力Ｐｉｎ＿ｎを把握することができる。
【００３７】
ＭＰＰＴ制御では、太陽電池モジュールから得られる電力を把握する必要がある。上述の通り、制御手段９０は、入力電力Ｐｉｎ＿１、入力電力Ｐｉｎ＿２、入力電力Ｐｉｎ＿３及び入力電力Ｐｉｎ＿ｎを把握することができる。加えて、制御手段９０は、第１太陽電池モジュール１１、第２太陽電池モジュール１２、第３太陽電池モジュール１３及び第ｎ太陽電池モジュール１ｎの各々から電力変換装置１への入力電圧を把握することができる。そのため、制御手段９０はＭＰＰＴ制御を行うことができる。その結果、電力変換装置１は、第１太陽電池モジュール１１、第２太陽電池モジュール１２、第３太陽電池モジュール１３及び第ｎ太陽電池モジュール１ｎの各々から最大の電力を得ることができる。
【００３８】
すなわち、制御手段９０は、ＭＰＰＴ制御により、第１コンバータ部２１、第２コンバータ部２２、第３コンバータ部２３及び第ｎコンバータ部２ｎの各々の出力電圧を制御することができる。なお、制御手段９０はインバータ７１も制御する。
【００３９】
従来の電力変換装置は、ｎ個の太陽電池モジュールが接続される場合、ＭＰＰＴ制御を行うとき、ｎ個の太陽電池モジュールの各々について電圧検出手段と電流検出手段とを必要とする。しかしながら、実施の形態１にかかる電力変換装置１は、接続されるｎ個の太陽電池モジュールの各々について電圧検出手段を必要とするが、電流検出手段については（ｎ−１）個の電流検出手段しか必要としない。つまり、実施の形態１にかかる電力変換装置１は、必要としない１個の電流検出手段の分だけ、従来の電力変換装置よりサイズ、重量及びコストが小さくて、ｎ個の太陽電池モジュールの各々で発電された直流電力を交流電力に変換することができるという効果を奏する。
【００４０】
なお、上述した実施の形態１では、インバータ部７０はインバータ７１の出力電力を検出する出力電力検出手段８０を含む。しかしながら、インバータ部７０は、インバータ７１の出力電力を検出するための出力電力検出手段８０を有さなくてもよい。図４は、実施の形態１の第１の変形例にかかる電力変換装置１Ａを示す図である。図４に示す通り、インバータ７１は、インバータ７１の出力電力を検出するための出力電圧検出手段８１と出力電流検出手段８２とを有してもよい。出力電圧検出手段８１は、インバータ７１からの出力電圧を検出するものである。出力電流検出手段８２は、インバータ７１からの出力電流を検出するものである。上記の式（３）から理解できる通り、電力は電圧に電流を掛けたものであるので、制御手段９０は、出力電圧検出手段８１によって得られるインバータ７１からの出力電圧と出力電流検出手段８２によって得られるインバータ７１からの出力電流とをもとにインバータ７１からの出力電力を算出して把握することができる。
【００４１】
上述した実施の形態１では、制御手段９０は電力変換効率を示す情報を記憶する。しかしながら、制御手段９０は電力変換効率を示す情報を記憶しなくてもよい。図５は、実施の形態１の第２の変形例にかかる電力変換装置１Ｂを示す図である。電力変換装置１Ｂの外部の通信機器９５は電力変換効率を送信することができる機器であって、制御手段９０は通信機器９５と通信することにより電力変換効率を示す情報を通信機器９５から取得してもよい。通信機器９５の一例は、パーソナルコンピュータである。
【００４２】
上記の説明では、電力変換効率は、例えば設計又は実験によってあらかじめ定められた値である。電力変換効率は、ｎ個の太陽電池モジュールの各々の出力電圧に応じて変化する値であってもよい。具体的には、複数個の電力変換効率が用意されていて、制御手段９０によって用いられる電力変換効率はｎ個の太陽電池モジュールの各々から電力変換装置１、電力変換装置１Ａ又は電力変換装置１Ｂへの入力電圧に応じて変化してもよい。
【００４３】
例えば、入力電圧が２０ボルトから３００ボルトまでの２０ボルト間隔で決定される１５個の電圧のいずれか１個の電圧であると仮定される場合、各入力電圧に対応可能な１５個の電力変換効率が用意されてもよい。制御手段９０は、ｎ個の太陽電池モジュールの各々から電力変換装置１、電力変換装置１Ａ又は電力変換装置１Ｂへの入力電圧の大きさに応じて、複数個の電力変換効率のうちのいずれか１個の電力変換効率を選択し、選択された電力変換効率を用いて、第１コンバータ部２１、第２コンバータ部２２、第３コンバータ部２３及び第ｎコンバータ部２ｎの各々の出力電力を制御してもよい。
【００４４】
上記の説明では、ｎは４以上の整数である。しかしながら、ｎは２以上の整数であればよい。
【００４５】
実施の形態２．
図６は、実施の形態２にかかる電力変換装置２を示す図である。電力変換装置２は、実施の形態１にかかる電力変換装置１と類似する装置であるが、以下に示す点が電力変換装置１と相違する。すなわち、電力変換装置１は、第ｎコンバータ部２ｎにおいて第ｎ電圧検出手段４ｎと第ｎコンバータ６ｎとを有するものの、第ｎ太陽電池モジュール１ｎからの入力電流を検出する電流検出手段を有しない。他方、電力変換装置２は第ｎ電圧検出手段４ｎを有さず、第ｎ太陽電池モジュール１ｎからの入力電流を検出する第ｎ電流検出手段５ｎと第ｎコンバータ６ｎとを有する。実施の形態２では、実施の形態１との相違点を主に説明する。
【００４６】
実施の形態１において式（３）を用いて説明した通り、第１コンバータ部２１は第１電圧検出手段４１及び第１電流検出手段５１を有するので、制御手段９０は入力電力Ｐｉｎ＿１を把握することができる。第２コンバータ部２２は第２電圧検出手段４２及び第２電流検出手段５２を有するので、制御手段９０は入力電力Ｐｉｎ＿２を把握することができる。第３コンバータ部２３は第３電圧検出手段４３及び第３電流検出手段５３を有するので、制御手段９０は入力電力Ｐｉｎ＿３を把握することができる。
【００４７】
第ｎコンバータ部２ｎは、第ｎ電流検出手段５ｎを有するが、第ｎ太陽電池モジュール１ｎからの入力電圧を検出する電圧検出手段を有しない。そのため、制御手段９０は第ｎコンバータ部２ｎから得られる情報だけでは入力電力Ｐｉｎ＿ｎを把握することはできない。しかしながら、制御手段９０は上記の式（１）の関係をもとに入力電力Ｐｉｎ＿Ａｌｌを把握することができるので、制御手段９０は上記の式（２）を利用することにより入力電力Ｐｉｎ＿ｎを把握することができる。更に言うと、制御手段９０は上記の式（３）を用いることにより、第ｎ太陽電池モジュール１ｎからの入力電圧を把握することができる。
【００４８】
ＭＰＰＴ制御では太陽電池モジュールから得られる電力を把握する必要があるが、上述の通り、制御手段９０は、入力電力Ｐｉｎ＿１、入力電力Ｐｉｎ＿２、入力電力Ｐｉｎ＿３及び入力電力Ｐｉｎ＿ｎを把握することができる。加えて、制御手段９０は、第１太陽電池モジュール１１、第２太陽電池モジュール１２、第３太陽電池モジュール１３及び第ｎ太陽電池モジュール１ｎの各々からの入力電圧を把握することができる。そのため、制御手段９０はＭＰＰＴ制御を行うことができる。
【００４９】
その結果、電力変換装置２は、第１太陽電池モジュール１１、第２太陽電池モジュール１２、第３太陽電池モジュール１３及び第ｎ太陽電池モジュール１ｎの各々から最大の電力を得ることができる。すなわち、制御手段９０は、ＭＰＰＴ制御により、第１コンバータ部２１、第２コンバータ部２２、第３コンバータ部２３及び第ｎコンバータ部２ｎの各々の出力電圧を制御することができる。
【００５０】
実施の形態２にかかる電力変換装置２は、接続されるｎ個の太陽電池モジュールの各々について電流検出手段を必要とするが、電圧検出手段については（ｎ−１）個の電圧検出手段しか必要としない。つまり、実施の形態２にかかる電力変換装置２は、必要としない１個の電圧検出手段の分だけ、従来の電力変換装置よりサイズ、重量及びコストが小さくて、ｎ個の太陽電池モジュールの各々で発電された直流電力を交流電力に変換することができるという効果を奏する。
【００５１】
なお、実施の形態２においても、ｎは２以上の整数であればよい。また、電力変換装置２は図４に示すように出力電力検出手段８０を有さず出力電圧検出手段８１と出力電流検出手段８２とを有してもよい。その場合、制御手段９０は、出力電圧検出手段８１によって得られるインバータ７１からの出力電圧と出力電流検出手段８２によって得られるインバータ７１からの出力電流とをもとにインバータ７１からの出力電力を算出して把握することができる。さらにまた、制御手段９０は電力変換効率を示す情報を記憶せず、図５を用いて説明したように電力変換装置２の外部の通信機器９５と通信することにより電力変換効率を示す情報を通信機器９５から取得してもよい。
【００５２】
図７は、実施の形態１又は２にかかる電力変換装置１、電力変換装置１Ａ、電力変換装置１Ｂ又は電力変換装置２が有する制御手段９０を構成する少なくとも一部の構成要素が処理回路９７によって実現される場合の処理回路９７を示す図である。つまり、制御手段９０の機能の少なくとも一部は、処理回路９７によって実現されてもよい。
【００５３】
処理回路９７は、専用のハードウェアである。すなわち、処理回路９７は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、並列プログラム化されたプロセッサ、ＡＳＩＣ(Application  Specific  Integrated  Circuit)、ＦＰＧＡ(Field-Programmable  Gate  Array)、又はこれらを組み合わせたものである。制御手段９０の一部は、残部とは別個の専用のハードウェアであってもよい。
【００５４】
図８は、実施の形態１又は２にかかる電力変換装置１、電力変換装置１Ａ、電力変換装置１Ｂ又は電力変換装置２が有する制御手段９０の少なくとも一部の機能がプロセッサ９９によって実現される場合のプロセッサ９９を示す図である。つまり、制御手段９０の少なくとも一部の機能は、メモリ９８に格納されるプログラムを実行するプロセッサ９９によって実現されてもよい。プロセッサ９９は、ＣＰＵ(Central  Processing  Unit)、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、又はＤＳＰ(Digital  Signal  Processor)である。図８には、メモリ９８も示されている。
【００５５】
制御手段９０の少なくとも一部の機能がプロセッサ９９によって実現される場合、当該一部の機能は、プロセッサ９９と、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア又はファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ９８に格納される。プロセッサ９９は、メモリ９８に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、制御手段９０の少なくとも一部の機能を実現する。
【００５６】
すなわち、制御手段９０の少なくとも一部の機能がプロセッサ９９によって実現される場合、実施の形態１又は２にかかる電力変換装置１、電力変換装置１Ａ、電力変換装置１Ｂ又は電力変換装置２は、制御手段９０の一部によって実行されるステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ９８を有する。メモリ９８に格納されるプログラムは、制御手段９０の一部が実行する手順又は方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。
【００５７】
メモリ９８は、例えば、ＲＡＭ(Random  Access  Memory)、ＲＯＭ(Read  Only  Memory)、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ(Erasable  Programmable  Read  Only  Memory)、ＥＥＰＲＯＭ(Electrically  Erasable  Programmable  Read-Only  Memory)等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク又はＤＶＤ(Digital  Versatile  Disk)等である。
【００５８】
制御手段９０の機能について、当該機能の一部を専用のハードウェアで実現し、当該機能の残部をソフトウェア又はファームウェアで実現してもよい。このように、制御手段９０の機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって実現することができる。
【００５９】
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、構成の一部を省略又は変更することも可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１，１Ａ，１Ｂ，２  電力変換装置、１１  第１太陽電池モジュール、１２  第２太陽電池モジュール、１３  第３太陽電池モジュール、１ｎ  第ｎ太陽電池モジュール、２１  第１コンバータ部、２２  第２コンバータ部、２３  第３コンバータ部、２ｎ  第ｎコンバータ部、３０  負荷、４１  第１電圧検出手段、４２  第２電圧検出手段、４３  第３電圧検出手段、４ｎ  第ｎ電圧検出手段、５１  第１電流検出手段、５２  第２電流検出手段、５３  第３電流検出手段、５ｎ  第ｎ電流検出手段、６１  第１コンバータ、６２  第２コンバータ、６３  第３コンバータ、６ｎ  第ｎコンバータ、７０  インバータ部、７１  インバータ、８０  出力電力検出手段、８１  出力電圧検出手段、８２  出力電流検出手段、９０  制御手段、９５  通信機器、９７  処理回路、９８  メモリ、９９プロセッサ。
【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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