(57)【要約】【課題】複数の太陽電池ストリングの出力を負荷装置等の消費電力や日差しの強さに応じて調節する。【解決手段】低電位ラインＬＬの電圧は基準電位である。高電位ラインＬＨの電圧は基準電位に対して高電位の直流電圧である。太陽電池ストリング１１〜１４は、高電位ラインＬＨに電圧を出力する。制御部１００は、高電位ラインＬＨの電圧が例えば４１０Ｖ以下であるときにＰＷＭ信号ＶＰ１を出力する。ＰＷＭ信号ＶＰ１は、高電位ラインＬＨにおける電圧の低下に応じて増加し、その電圧の上昇に応じて減少するデューティ比を有するパルス波である。各ＰＷＭ信号ＶＰ２〜ＶＰ４もＰＷＭ信号ＶＰ１と同様のパルス波である。制御部１００は、ＰＷＭ信号ＶＰ１に続いて、順次前段のＰＷＭ信号が所定のデューティ比以上であるときに各ＰＷＭ信号ＶＰ２〜ＶＰ４を出力する。スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、各ＰＷＭ信号ＶＰ１〜ＶＰ４によって個々に開閉が制御される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧が、基準電位である第１の電源ラインと
電圧が、前記基準電位に対して高電位の直流電圧である第２の電源ラインと、
前記第２の電源ラインに電圧を出力する複数の太陽電池ストリングと、
前記第２の電源ラインの電圧が所定の電圧以下であるときに前記第２の電源ラインにおける電圧の低下に応じて増加し、当該電圧の上昇に応じて減少するデューティ比を有するパルス波である最初のＰＷＭ信号を出力し、順次前段のＰＷＭ信号が所定のデューティ比以上であるときに前記第２の電源ラインにおける電圧の低下に応じて増加し、当該電圧の上昇に応じて減少するデューティ比を有するパルス波である各ＰＷＭ信号を出力する制御部と、
前記各太陽電池ストリングの出力と前記第２の電源ラインとの間にそれぞれ設置されており、前記制御部によって生成された各ＰＷＭ信号によって個々に開閉が制御される複数のスイッチと、
を備えることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項２】
前記制御部が、
前記第２の電源ラインの電圧が低下すると上昇し、前記第２の電源ラインの電圧が上昇すると低下するモニタ電圧を生成するモニタ電圧生成部と、
前記モニタ電圧生成部によって生成されるモニタ電圧が所定の電圧以上であるときに前記モニタ電圧の上昇に応じて最初の制御電圧を上昇させ、前記モニタ電圧の低下に応じて当該最初の制御電圧を低下させ、順次前段の制御電圧が所定の電圧以上であるときに前記モニタ電圧の上昇に応じて各制御電圧を上昇させ、前記モニタ電圧の低下に応じて当該各制御電圧を低下させる制御電圧生成部と、
前記制御電圧生成部から出力される各制御電圧に応じたデューティ比を有する前記各ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、
を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電システム。
【請求項３】
１つ以上の前記太陽電池ストリングが出力する電圧を、前記第２の電源ラインの電圧より高く、かつ前記第２の電源ラインの電圧との差が一定である電圧に変換する絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータを含み、当該変換された電圧を出力する定電圧電源を備え、
前記制御部が、前記定電圧電源が出力する電圧と前記第２の電源ラインの電圧との差である電圧によって動作する、
ことを特徴とする請求項２に記載の太陽光発電システム。
【請求項４】
前記制御部が、前記定電圧電源が電圧を出力し始めてから所定の時間が経過するまで前記モニタ電圧出力部によって出力されるモニタ電圧を低下させるスロースタート部を含むことを特徴とする請求項３に記載の太陽光発電システム。
【請求項５】
前記制御電圧生成部が、
エミッタフォロワであるＮＰＮバイポーラトランジスタを含み、当該ＮＰＮバイポーラトランジスタのベースに前記モニタ電圧生成部によって生成されたモニタ電圧が入力され、エミッタにモニタ電圧が生じるモニタ電圧強化回路と、
ベースに調整電圧が入力され、コレクタに前記各制御電圧が生じるＰＮＰバイポーラトランジスタを含む複数段の制御電圧生成回路であって、１段目の当該制御電圧生成回路に含まれるＰＮＰバイポーラトランジスタのエミッタには前記モニタ電圧強化回路に含まれるＮＰＮバイポーラトランジスタのエミッタに生じるモニタ電圧が入力され、２段目以降の当該制御電圧生成回路に含まれるＰＮＰバイポーラトランジスタのエミッタには前段の制御電圧生成回路に含まれるＰＮＰバイポーラトランジスタのコレクタに生じる制御電圧が入力される制御電圧生成回路と、
前記モニタ電圧強化回路に含まれるＮＰＮバイポーラトランジスタのエミッタに生じるモニタ電圧の変動に応じて前記各制御電圧生成回路に含まれるＰＮＰバイポーラトランジスタのエミッタ・コレクタ間が導通または非導通となるように、前記調整電圧を生成するベース電圧調整回路と、
を備える、
ことを特徴とする請求項３または４に記載の太陽光発電システム。
【請求項６】
前記ＰＷＭ信号生成部が、
三角波電圧を出力する三角波生成回路と、
前記制御電圧生成部から出力される前記各制御電圧を個々に前記三角波電圧と比較し、前記各制御電圧が前記三角波電圧より高いときに前記各スイッチが閉じるレベルとなり、前記各制御電圧が前記三角波電圧より低いときに前記各スイッチが開くレベルとなる前記ＰＷＭ信号を出力する複数のコンパレータと、
を備える、
ことを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載の太陽光発電システム。
【請求項７】
前記各スイッチが、ＮＭＯＳトランジスタを含み、前記各ＰＷＭ信号が当該ＮＭＯＳトランジスタのゲートに入力されることを特徴とする請求項３ないし６のいずれか１項に記載の太陽光発電システム。
【請求項８】
前記各太陽電池ストリングにおいて、グランドが前記第１の電源ラインに接続され、出力が前記スイッチを介して前記第２の電源ラインに接続されている、
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の太陽光発電システム。
【請求項９】
前記最初のＰＷＭ信号によって開閉が制御されるスイッチを介して出力が前記第２の電源ラインに接続された最初の太陽電池ストリングにおいて、グランドが前記第１の電源ラインに接続され、
前記最初の太陽電池ストリングを除き、前段の太陽電池ストリングの出力が次段の太陽電池ストリングのグランドに接続され、
出力電圧が最も高い最終段の太陽電池ストリングを除く各太陽電池ストリングにおいて、直列に接続された逆流防止ダイオードと前記スイッチとを介して出力が前記第２の電源ラインに接続される、
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の太陽光発電システム。
【請求項１０】
前記各太陽電池ストリングにおいて、グランドから出力に電流が流れる向きにダイオードが接続されていることを特徴とする請求項９に記載の太陽光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の太陽電池ストリングを含む太陽光発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムは、通常複数の太陽電池ストリングを含む。一般に、太陽電池ストリングは直列接続された複数の太陽電池モジュールを含んでいる。
直流給電システムでは、複数の太陽電池ストリングは逆流防止ダイオードを介して直流バスに並列に接続される。逆流防止ダイオードは、直流バスから各太陽電池ストリングに電流が逆流することを防ぐ。
また、交流給電システムでも、同様に、複数の太陽電池ストリングは逆流防止ダイオードを介して並列に接続される。そして、逆流防止ダイオードを通過した直流電力はインバータによって交流電力に変換され、交流電力が交流バスに供給される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
直流バスや交流バスに接続されている負荷装置の消費電力は、一般に時々刻々と変動する。負荷装置で消費される電力が減少し、太陽光発電システムによって出力される電力が負荷装置で消費される電力を超えた場合、直流バスや交流バスの電圧が上昇し、負荷装置が異常動作したり、破壊されたりするおそれがある。
また、季節や時間帯によって日差しの強さは変わる。日差しの強さが変動すると、太陽電池の出力は変動する。
【０００４】
本発明の目的は、複数の太陽電池ストリングの出力を負荷装置等の消費電力や日差しの強さに応じて調節することができる太陽光発電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の太陽光発電システムは、
電圧が、基準電位である第１の電源ラインと
電圧が、前記基準電位に対して高電位の直流電圧である第２の電源ラインと、
前記第２の電源ラインに電圧を出力する複数の太陽電池ストリングと、
前記第２の電源ラインの電圧が所定の電圧以下であるときに前記第２の電源ラインにおける電圧の低下に応じて増加し、当該電圧の上昇に応じて減少するデューティ比を有するパルス波である最初のＰＷＭ信号を出力し、順次前段のＰＷＭ信号が所定のデューティ比以上であるときに前記第２の電源ラインにおける電圧の低下に応じて増加し、当該電圧の上昇に応じて減少するデューティ比を有するパルス波である各ＰＷＭ信号を出力する制御部と、
前記各太陽電池ストリングの出力と前記第２の電源ラインとの間にそれぞれ設置されており、前記制御部によって生成された各ＰＷＭ信号によって個々に開閉が制御される複数のスイッチと、
を備えることを特徴とする。
【０００６】
好ましくは、本発明の太陽光発電システムは、
前記制御部が、
前記第２の電源ラインの電圧が低下すると上昇し、前記第２の電源ラインの電圧が上昇すると低下するモニタ電圧を生成するモニタ電圧生成部と、
前記モニタ電圧生成部によって生成されるモニタ電圧が所定の電圧以上であるときに前記モニタ電圧の上昇に応じて最初の制御電圧を上昇させ、前記モニタ電圧の低下に応じて当該最初の制御電圧を低下させ、順次前段の制御電圧が所定の電圧以上であるときに前記モニタ電圧の上昇に応じて各制御電圧を上昇させ、前記モニタ電圧の低下に応じて当該各制御電圧を低下させる制御電圧生成部と、
前記制御電圧生成部から出力される各制御電圧に応じたデューティ比を有する前記各ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、
を含む、
ことを特徴とする。
【０００７】
好ましくは、本発明の太陽光発電システムは、
１つ以上の前記太陽電池ストリングが出力する電圧を、前記第２の電源ラインの電圧より高く、かつ前記第２の電源ラインの電圧との差が一定である電圧に変換する絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータを含み、当該変換された電圧を出力する定電圧電源を備え、
前記制御部が、前記定電圧電源が出力する電圧と前記第２の電源ラインの電圧との差である電圧によって動作する、
ことを特徴とする。
【０００８】
好ましくは、本発明の太陽光発電システムは、
前記制御部が、前記定電圧電源が電圧を出力し始めてから所定の時間が経過するまで前記モニタ電圧出力部によって出力されるモニタ電圧を低下させるスロースタート部を含むことを特徴とする。
【０００９】
好ましくは、本発明の太陽光発電システムは、
前記制御電圧生成部が、
エミッタフォロワであるＮＰＮバイポーラトランジスタを含み、当該ＮＰＮバイポーラトランジスタのベースに前記モニタ電圧生成部によって生成されたモニタ電圧が入力され、エミッタにモニタ電圧が生じるモニタ電圧強化回路と、
ベースに調整電圧が入力され、コレクタに前記各制御電圧が生じるＰＮＰバイポーラトランジスタを含む複数段の制御電圧生成回路であって、１段目の当該制御電圧生成回路に含まれるＰＮＰバイポーラトランジスタのエミッタには前記モニタ電圧強化回路に含まれるＮＰＮバイポーラトランジスタのエミッタに生じるモニタ電圧が入力され、２段目以降の当該制御電圧生成回路に含まれるＰＮＰバイポーラトランジスタのエミッタには前段の制御電圧生成回路に含まれるＰＮＰバイポーラトランジスタのコレクタに生じる制御電圧が入力される制御電圧生成回路と、
前記モニタ電圧強化回路に含まれるＮＰＮバイポーラトランジスタのエミッタに生じるモニタ電圧の変動に応じて前記各制御電圧生成回路に含まれるＰＮＰバイポーラトランジスタのエミッタ・コレクタ間が導通または非導通となるように、前記調整電圧を生成するベース電圧調整回路と、
を備える、
ことを特徴とする。
【００１０】
好ましくは、本発明の太陽光発電システムは、
前記ＰＷＭ信号生成部が、
三角波電圧を出力する三角波生成回路と、
前記制御電圧生成部から出力される前記各制御電圧を個々に前記三角波電圧と比較し、前記各制御電圧が前記三角波電圧より高いときに前記各スイッチが閉じるレベルとなり、前記各制御電圧が前記三角波電圧より低いときに前記各スイッチが開くレベルとなる前記ＰＷＭ信号を出力する複数のコンパレータと、
を備える、
ことを特徴とする。
【００１１】
好ましくは、本発明の太陽光発電システムは、
前記各スイッチが、ＮＭＯＳトランジスタを含み、前記各ＰＷＭ信号が当該ＮＭＯＳトランジスタのゲートに入力されることを特徴とする。
【００１２】
好ましくは、本発明の太陽光発電システムは、
前記各太陽電池ストリングにおいて、グランドが前記第１の電源ラインに接続され、出力が前記スイッチを介して前記第２の電源ラインに接続されている、
ことを特徴とする。
【００１３】
好ましくは、本発明の太陽光発電システムは、
前記最初のＰＷＭ信号によって開閉が制御されるスイッチを介して出力が前記第２の電源ラインに接続された最初の太陽電池ストリングにおいて、グランドが前記第１の電源ラインに接続され、
前記最初の太陽電池ストリングを除き、前段の太陽電池ストリングの出力が次段の太陽電池ストリングのグランドに接続され、
出力電圧が最も高い最終段の太陽電池ストリングを除く各太陽電池ストリングにおいて、直列に接続された逆流防止ダイオードと前記スイッチとを介して出力が前記第２の電源ラインに接続される、
ことを特徴とする。
【００１４】
好ましくは、本発明の太陽光発電システムは、
前記各太陽電池ストリングにおいて、グランドから出力に電流が流れる向きにダイオードが接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数の太陽電池ストリングの出力を負荷装置等の消費電力や日差しの強さに応じて調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る太陽光発電システムの構成の一例を示す図である。
【図２】高電位ラインの電圧とＰＷＭ信号の関係の一例を示す図である。
【図３】制御部の詳細な構成の一例を示す図である。
【図４】高電位ラインの電圧とモニタ電圧の関係の一例を示す図である。
【図５】モニタ電圧と各制御電圧の関係の一例を示す図である。
【図６】ＰＷＭ信号生成部の構成の一例を示す図である。
【図７】三角波生成回路が出力する三角波電圧の波形の一例を示す図である。
【図８】スロースタート部とモニタ電圧生成部の回路構成の一例を示す図である。
【図９】制御電圧生成部の回路構成の一例を示す図である。
【図１０】図１の太陽光発電システムにおけるスイッチおよびその周辺の回路構成の一例を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る太陽光発電システムの構成の一例を示す図である。
【図１２】図１１の太陽光発電システムにおいて日差しの強さが変動した場合の電流の流れの一例を示す図である。図１２（Ａ）は、日差しが強い場合の電流の流れを示す。図１２（Ｂ）は、日差しが弱い場合の電流の流れを示す。
【図１３】図１１の太陽光発電システムにおいて太陽電池ストリングの一部が日陰になった場合の電流の流れの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態に係る太陽光発電システムについて図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態を説明する全図において、共通の構成要素には同一の符号を付し、繰り返しの説明を省略する。
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る太陽光発電システム１の構成の一例を示す。
太陽光発電システム１は、太陽電池ストリング１１〜１４と、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４と、定電圧電源２０と、制御部１００と、高電位ラインＬＨと、低電位ラインＬＬと、ダイオードＤ１〜Ｄ９と、コンデンサＣ１とを有する。
スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、それぞれ太陽電池ストリング１１〜１４の出力Ｖｏｕｔと高電位ラインＬＨとの間に設置される。太陽電池ストリング１１の出力Ｖｏｕｔは、ダイオードＤ１のアノードに接続される。ダイオードＤ１のカソードは、スイッチＳＷ１の一端に接続される。スイッチＳＷ１の他端は、高電位ラインＬＨに接続される。太陽電池ストリング１１のグランドＧＤは、低電位ラインＬＬに接続される。同様に、太陽電池ストリング１２〜１４の出力Ｖｏｕｔは、それぞれダイオードＤ２〜Ｄ４のアノードに接続される。ダイオードＤ２〜Ｄ４のカソードは、それぞれスイッチＳＷ２〜ＳＷ４の一端に接続される。スイッチＳＷ２〜Ｗ４の他端は、それぞれ高電位ラインＬＨに接続される。太陽電池ストリング１２〜１４のグランドＧＤは、それぞれ低電位ラインＬＬに接続される。
なお、太陽電池ストリング１１〜１４の出力ＶｏｕｔがそれぞれスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の一端に接続され、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の他端がそれぞれダイオードＤ１〜Ｄ４のアノードに接続され、ダイオードＤ１〜Ｄ４のカソードがそれぞれ高電位ラインＬＨに接続されていてもよい。
【００１９】
また、太陽電池ストリング１１の出力Ｖｏｕｔは、ダイオードＤ５のアノードに接続される。同様に、太陽電池ストリング１２〜１４の出力Ｖｏｕｔは、それぞれダイオードＤ６〜Ｄ８のアノードに接続される。ダイオードＤ６〜Ｄ８のカソードは１つにまとめられて全て定電圧電源２０の電圧入力Ｖｉｎに接続される。なお、太陽電池ストリング１１〜１４の出力Ｖｏｕｔはいずれか１つ以上がダイオードＤ５〜Ｄ８を介して定電圧電源２０の電圧入力Ｖｉｎに接続されていればよい。定電圧電源２０のシグナルグランドＳＧとグランドＧＤは、それぞれ高電位ラインＬＨと低電位ラインＬＬに接続される。定電圧電源２０の電圧出力Ｖｈｉｇｈは、制御部１００の電圧入力Ｖｈｉｇｈに接続される。
制御部１００のシグナルグランドＳＧとグランドＧＤは、それぞれ高電位ラインＬＨと低電位ラインＬＬに接続される。制御部１００のＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号ＶＰ１は、スイッチＳＷ１の開閉を制御する。同様に、制御部１００のＰＷＭ信号ＶＰ２〜ＶＰ４は、それぞれスイッチＳＷ２〜ＳＷ４の開閉を制御する。
コンデンサＣ１は、一端が高電位ラインＬＨに接続され、他端が低電位ラインＬＬに接続される。コンデンサＣ１は、高電位ラインＬＨの電圧におけるノイズを除去する。高電位ラインＬＨはダイオードＤ９のアノードに接続される。ダイオードＤ９のカソードは、端子Ｔ１に接続される。ダイオードＤ９は、逆流防止ダイオードである。低電位ラインＬＬは端子Ｔ２に接続される。
【００２０】
太陽光発電システム１が直流給電システムに接続される場合には、端子Ｔ１と端子Ｔ２は直流バスに接続され、直流バスに負荷装置等が接続される。
太陽光発電システム１が交流給電システムに接続される場合には、端子Ｔ１と端子Ｔ２はインバータの入力に接続され、インバータの出力が交流バスに接続される。交流バスには負荷装置等が接続される。
【００２１】
低電位ラインＬＬの電圧は、基準電位である。高電位ラインＬＨの電圧は、基準電位に対して高電位の直流電圧である。低電位ラインＬＬと高電位ラインＬＨの電圧は、例えば、それぞれ０Ｖ（接地電位）と４００Ｖである。または、低電位ラインＬＬと高電位ラインＬＨの電圧は、例えば、それぞれ−２００Ｖと＋２００Ｖであってもよい。ただし、高電位ラインＬＨの電圧は、太陽電池ストリング１１〜１４の出力電圧Ｖｏｕｔの変動や負荷装置の消費電力の変動等により変動する。例えば、負荷装置の消費電力が増加すると、高電位ラインＬＨの電圧は低下する。
太陽電池ストリング１１〜１４は、それぞれ直列接続された複数の太陽電池モジュールを含んでいる。太陽電池ストリング１１〜１４は、それぞれスイッチＳＷ１〜ＳＷ４が閉じているときに高電位ラインＬＨに電圧を出力する。
なお、低電位ラインＬＬは本発明の第１の電源ラインの例であり、高電位ラインＬＨは本発明の第２の電源ラインの例である。
【００２２】
定電圧電源２０は、絶縁型のＤＣ／ＤＣ（直流／直流）コンバータを含む。ＤＣ／ＤＣコンバータは、太陽電池ストリング１１〜１４が出力する電圧を、高電位ラインＬＨの電圧より高く、かつ高電位ラインＬＨの電圧との差（例えば、２４Ｖ）が一定である電圧に変換する。定電圧電源２０は、変換された電圧Ｖｈｉｇｈを出力する。例えば、高電位ラインＬＨの電圧が４００Ｖであるとき、定電圧電源２０の出力電圧Ｖｈｉｇｈは４２４Ｖである。
【００２３】
制御部１００は、定電圧電源２０が出力する電圧Ｖｈｉｇｈと高電位ラインＬＨの電圧との差である電圧（例えば、２４Ｖ）によって動作する。
制御部１００は、ＰＷＭ信号ＶＰ１〜ＶＰ４を出力する。ＰＷＭ信号ＶＰ１〜ＶＰ４はパルス波である。ＰＷＭ信号ＶＰ１〜ＶＰ４のローレベルの電圧は高電位ラインＬＨの電圧である。
【００２４】
図２は、高電位ラインＬＨの電圧とＰＷＭ信号の関係の一例を示す。
制御部１００は、高電位ラインＬＨの電圧が所定の第１の電圧（例えば、４１０Ｖ）以下であるとき、最初のＰＷＭ信号ＶＰ１のデューティ比を高電位ラインＬＨにおける電圧の低下に応じて増加させ、その電圧の上昇に応じて減少させる。図２に示すように、高電位ラインＬＨの電圧が所定の第２の電圧（例えば、４００Ｖ）であるとき、最初のＰＷＭ信号ＶＰ１のデューティ比は９０％であり、ＰＷＭ信号ＶＰ２〜ＶＰ４のデューティ比は０である。高電位ラインＬＨの電圧が所定の第３の電圧（例えば、３９８Ｖ）であるとき、最初のＰＷＭ信号ＶＰ１のデューティ比は１００％である。
【００２５】
制御部１００は、高電位ラインＬＨの電圧が上記所定の第２の電圧（例えば、４００Ｖ）以下である（すなわち、最初のＰＷＭ信号ＶＰ１のデューティ比が所定のデューティ比、例えば９０％以上である）とき、２段目のＰＷＭ信号ＶＰ２のデューティ比を高電位ラインＬＨにおける電圧の低下に応じて増加させ、その電圧の上昇に応じて減少させる。図２に示すように、高電位ラインＬＨの電圧が所定の第４の電圧（例えば、３９０Ｖ）であるとき、２段目のＰＷＭ信号ＶＰ２のデューティ比は９０％である。このとき、最初のＰＷＭ信号ＶＰ１のデューティ比は１００％であり、３段目のＰＷＭ信号ＶＰ３と４段目のＰＷＭ信号ＶＰ４のデューティ比は０である。高電位ラインＬＨの電圧が所定の第５の電圧（例えば、３８８Ｖ）であるとき、２段目のＰＷＭ信号ＶＰ２のデューティ比は１００％である。
【００２６】
制御部１００は、高電位ラインＬＨの電圧が上記所定の第４の電圧（例えば、３９０Ｖ）以下である（すなわち、２段目のＰＷＭ信号ＶＰ２のデューティ比が所定のデューティ比、例えば９０％以上である）とき、３段目のＰＷＭ信号ＶＰ３のデューティ比を高電位ラインＬＨにおける電圧の低下に応じて増加させ、その電圧の上昇に応じて減少させる。図２に示すように、高電位ラインＬＨの電圧が所定の第６の電圧（例えば、３８０Ｖ）であるとき、３段目のＰＷＭ信号ＶＰ３のデューティ比は９０％である。このとき、最初のＰＷＭ信号ＶＰ１と２段目のＰＷＭ信号ＶＰ２のデューティ比は１００％であり、４段目のＰＷＭ信号ＶＰ４のデューティ比は０である。高電位ラインＬＨの電圧が所定の第７の電圧（例えば、３７８Ｖ）であるとき、３段目のＰＷＭ信号ＶＰ３のデューティ比は１００％である。
【００２７】
制御部１００は、高電位ラインＬＨの電圧が上記所定の第６の電圧（例えば、３８０Ｖ）以下である（すなわち、３段目のＰＷＭ信号ＶＰ３のデューティ比が所定のデューティ比、例えば９０％以上である）とき、４段目のＰＷＭ信号ＶＰ４のデューティ比を電位ラインＬＨにおける電圧の低下に応じて増加させ、その電圧の上昇に応じて減少させる。図２に示すように、高電位ラインＬＨの電圧が所定の第８の電圧（例えば、３７０Ｖ）であるとき、４段目のＰＷＭ信号ＶＰ４のデューティ比は９０％である。このとき、ＰＷＭ信号ＶＰ１〜ＶＰ３のデューティ比は１００％である。高電位ラインＬＨの電圧が所定の第９の電圧（例えば、３６８Ｖ）であるとき、４段目のＰＷＭ信号ＶＰ４のデューティ比は１００％である。
【００２８】
例えば、ＰＷＭ信号ＶＰ１がハイレベルの電圧であるときにスイッチＳＷ１は閉じ、ＰＷＭ信号ＶＰ１がローレベルの電圧であるときにスイッチＳＷ１は開く。太陽電池ストリング１１は、スイッチＳＷ１が閉じているときに高電位ラインＬＨに電圧を出力し、スイッチＳＷ１が開いているときには高電位ラインＬＨへの電圧の出力を停止する。スイッチＳＷ２〜スイッチＳＷ４もＰＷＭ信号ＶＰ２〜ＶＰ４によってスイッチＳＷ１と同様に動作する。
このため、ＰＷＭ信号ＶＰ１〜ＶＰ４のデューティ比が増加するとき高電位ラインＬＨの電圧は上昇し、それらのデューティ比が減少するとき高電位ラインＬＨの電圧は減少する。
【００２９】
例えば、負荷装置の電力消費が増加すると、高電位ラインＬＨの電圧は低下する。図２に示すように、高電位ラインＬＨの電圧が上記所定の第１の電圧（例えば、４１０Ｖ）と上記所定の第２の電圧（例えば、４００Ｖ）との間にあるときに、高電位ラインＬＨの電圧が減少した場合、制御部１００はＰＷＭ信号ＶＰ１のデューティ比を増加させて高電位ラインＬＨの電圧を上昇させる。
そして、高電位ラインＬＨの電圧が上記所定の第２の電圧（例えば、４００Ｖ）より低くなる（すなわち、ＰＷＭ信号ＶＰ１のデューティ比が９０％以上になる）と、制御部１００は２段目のＰＷＭ信号ＶＰ２のデューティ比も増加させて高電位ラインＬＨの電圧を上昇させる。
【００３０】
同様に、高電位ラインＬＨの電圧が上記所定の第４の電圧（例えば、３９０Ｖ）より低くなる（すなわち、ＰＷＭ信号ＶＰ２のデューティ比が９０％以上になる）と、制御部１００は３段目のＰＷＭ信号ＶＰ３のデューティ比を増加させて高電位ラインＬＨの電圧を上昇させる。
高電位ラインＬＨの電圧が上記所定の第６の電圧（例えば、３８０Ｖ）より低くなる（すなわち、ＰＷＭ信号ＶＰ３のデューティ比が９０％以上になる）と、制御部１００は４段目のＰＷＭ信号ＶＰ４のデューティ比を増加させて高電位ラインＬＨの電圧を上昇させる。
【００３１】
なお、上記では、制御部１００は、ＰＷＭ信号ＶＰ１〜ＶＰ３のデューティ比が９０％以上であるとき、次段のＰＷＭ信号ＶＰ２〜ＶＰ４のデューティ比を高電位ラインＬＨにおける電圧の低下に応じて増加させ、その電圧の上昇に応じて減少させるとしたが、制御部１００は、ＰＷＭ信号ＶＰ１〜ＶＰ３が予め設定された任意のデューティ比以上であるとき、次段のＰＷＭ信号ＶＰ２〜ＶＰ４のデューティ比を高電位ラインＬＨにおける電圧の低下に応じて増加させ、その電圧の上昇に応じて減少させることができる。例えば、制御部１００は、ＰＷＭ信号ＶＰ１〜ＶＰ３のデューティ比が１００％であるとき、次段のＰＷＭ信号ＶＰ２〜ＶＰ４のデューティ比を高電位ラインＬＨにおける電圧の低下に応じて増加させ、その電圧の上昇に応じて減少させることができる。
【００３２】
制御部１００は、デジタル回路でもアナログ回路でも実現することができる。また、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される主メモリと、フラッシュメモリやハードディスク等で構成される記憶部とを備えたコンピュータに所定のプログラムを実行させることにより制御部１００の機能を実現することもできる。
【００３３】
図３は、制御部１００の詳細な構成の一例を示す。
制御部１００は、スロースタート部１１０と、モニタ電圧生成部１１１と、制御電圧生成部１２０と、ＰＷＭ信号生成部１３０と、定電圧ラインＬＣとを有する。
定電圧ラインＬＣには、定電圧電源２０によって出力される電圧Ｖｈｉｇｈが印加される。
モニタ電圧生成部１１１は、高電位ラインＬＨと低電位ラインＬＬと定電圧ラインＬＣとに接続される。モニタ電圧生成部１１１は、モニタ電圧ＶＭを生成し、制御電圧生成部１２０に供給する。図４に示すように、モニタ電圧ＶＭは、高電位ラインＬＨの電圧が低下すると上昇し、高電位ラインＬＨの電圧が上昇すると低下する。高電位ラインＬＨの電圧が上記所定の第１の電圧（たとえば、４１０Ｖ）であるとき、モニタ電圧ＶＭはｖｍ１である。また、高電位ラインＬＨの電圧が上記所定の第２の電圧（たとえば、４００Ｖ）であるとき、モニタ電圧ＶＭはｖｍ２である。高電位ラインＬＨの電圧が上記所定の第４の電圧（たとえば、３９０Ｖ）であるとき、モニタ電圧ＶＭはｖｍ３である。高電位ラインＬＨの電圧が上記所定の第６の電圧（たとえば、３８０Ｖ）であるとき、モニタ電圧ＶＭはｖｍ４である。
スロースタート部１１０は、定電圧電源２０が電圧Ｖｈｉｇｈを出力し始めてから所定の時間が経過するまでモニタ電圧出力部１１１によって出力されるモニタ電圧ＶＭを低下させる。これにより、制御電圧生成部１２０は、所定の時間が経過するまで動作を停止しており、所定の時間が経過してから動作を開始し、後述する制御電圧ＶＣ１〜ＶＣ４を出力する。
【００３４】
制御電圧生成部１２０は、定電圧ラインＬＣと高電位ラインＬＨとに接続されている。制御電圧生成部１２０には、モニタ電圧ＶＭが入力される。
制御電圧生成部１２０は、モニタ電圧ＶＭによって高電位ラインＬＨの直流電圧の変動を監視する。制御電圧生成部１２０は、図５に示すように、モニタ電圧ＶＭに基づいて制御電圧ＶＣ１〜ＶＣ４を生成し、それらをＰＷＭ信号生成部１３０に供給する。
制御電圧生成部１２０は、モニタ電圧ＶＭがｖｍ１以下であるとき最初の制御電圧ＶＣ１をローレベルの電圧（たとえば、高電位ラインＬＨの電圧）に保つ。そして、制御電圧生成部１２０は、モニタ電圧ＶＭがｖｍ１以上であるときにモニタ電圧ＶＭの上昇に応じて最初の制御電圧ＶＣ１を上昇させ、モニタ電圧ＶＭの低下に応じて最初の制御電圧ＶＣ１を低下させる。そして、モニタ電圧ＶＭがｖｍ２を超えたとき、最初の制御電圧ＶＣ１が所定の電圧ｖｃｓを超える。
【００３５】
制御電圧生成部１２０は、最初の制御電圧ＶＣ１が所定の電圧ｖｃｓ以下であるとき、２段目の制御電圧ＶＣ２をローレベルの電圧に保つ。そして、制御電圧生成部１２０は、最初の制御電圧ＶＣ１が所定の電圧ｖｃｓ以上であるときにモニタ電圧ＶＭの上昇に応じて２段目の制御電圧ＶＣ２を上昇させ、モニタ電圧ＶＭの低下に応じて２段目の制御電圧ＶＣ２を低下させる。そして、モニタ電圧ＶＭがｖｍ３を超えたとき、２段目の制御電圧ＶＣ２が所定の電圧ｖｃｓを超える。
制御電圧生成部１２０は、２段目の制御電圧ＶＣ２が所定の電圧ｖｃｓ以下であるとき、３段目の制御電圧ＶＣ３をローレベルの電圧に保つ。そして、制御電圧生成部１２０は、２段目の制御電圧ＶＣ２が所定の電圧ｖｃｓ以上であるときにモニタ電圧ＶＭの上昇に応じて３段目の制御電圧ＶＣ３を上昇させ、モニタ電圧ＶＭの低下に応じて３段目の制御電圧ＶＣ３を低下させる。そして、モニタ電圧ＶＭがｖｍ４を超えたとき、３段目の制御電圧ＶＣ３が所定の電圧ｖｃｓを超える。
【００３６】
制御電圧生成部１２０は、３段目の制御電圧ＶＣ３が所定の電圧ｖｃｓ以下であるとき、４段目の制御電圧ＶＣ４をローレベルの電圧に保つそして、制御電圧生成部１２０は、３段目の制御電圧ＶＣ３が所定の電圧ｖｃｓ以上であるときにモニタ電圧ＶＭの上昇に応じて４段目の制御電圧ＶＣ４を上昇させ、モニタ電圧ＶＭの低下に応じて４段目の制御電圧ＶＣ４を低下させる。
【００３７】
図６は、ＰＷＭ信号生成部１３０の構成の一例を示す。
ＰＷＭ信号生成部１３０は、制御電圧生成部１２０から出力される制御電圧ＶＣ１〜ＶＣ４に応じたデューティ比を有するＰＷＭ信号ＶＰ１〜ＶＰ４を生成する。
ＰＷＭ信号生成部１３０は、コンパレータ（比較器）１３１〜１３４と、三角波生成回路１３５とを有する。
三角波生成回路１３５は、定電圧ラインＬＣと高電位ラインＬＨとに接続されている。三角波生成回路１３５は、図７に示す三角波電圧ＶＴを生成する。三角波電圧ＶＴは、最小の電圧が制御電圧ＶＣ１〜制御電圧ＶＣ４におけるローレベルの電圧（例えば、高電位ラインＬＨの電圧）より高い。三角波電圧ＶＴは、例えば、最小電圧（ローレベルの電圧＋１Ｖ）から最大電圧（ローレベルの電圧＋９Ｖ）までの三角波の電圧である。三角波電圧ＶＴは、４つのコンパレータ１３１〜１３４に共通に供給される。
コンパレータ１３１は、定電圧ラインＬＣと高電位ラインＬＨとに接続されている。コンパレータ１３１には、制御電圧ＶＣ１と三角波電圧ＶＴが入力される。コンパレータ１３１は、制御電圧ＶＣ１と三角波電圧ＶＴとに基づいて最初のＰＷＭ信号ＶＰ１を生成する。ＰＷＭ信号ＶＰ１は、制御電圧ＶＣ１が三角波電圧ＶＴより高いときにハイレベルの電圧（例えば、高電位ラインＬＨの電圧＋２０Ｖ）となり、制御電圧ＶＣ１が三角波電圧ＶＴより低いときにローレベルの電圧（例えば、高電位ラインＬＨの電圧）となる。これにより、ＰＷＭ信号ＶＰ１は、制御電圧ＶＣ１の電圧の上昇に応じてデューティ比が０から所定の値（例えば、１００％）まで増加するパルス波となる。
同様にして、コンパレータ１３２とコンパレータ１３３とコンパレータ１３４とは、それぞれ２段目のＰＷＭ信号ＶＰ２と３段目のＰＷＭ信号ＶＰ３と４段目のＰＷＭ信号ＶＰ４とを生成する。これらは、それぞれ制御電圧ＶＣ２と制御電圧ＶＣ３と制御電圧ＶＣ４の上昇に応じてデューティ比が０から所定の値（例えば、１００％）まで徐々に増加するパルス波である。
【００３８】
制御電圧生成部１２０とスロースタート部１１０とモニタ電圧生成部１１１は、デジタル回路でもアナログ回路でも実現することができる。また、コンピュータに所定のプログラムを実行させることにより制御電圧生成部１２０とスロースタート部１１０とモニタ電圧生成部１１１の各機能を実現することもできる。
【００３９】
以下では、スロースタート部１１０とモニタ電圧生成部１１１と制御電圧生成部１２０をアナログ回路で実現する場合の具体例について説明する。
図８は、スロースタート部１１０とモニタ電圧生成部１１１の回路構成の一例を示す。
スロースタート部１１０は、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ１１と、コンデンサＣ１１と、抵抗Ｒ１１と、ダイオードＤ１１〜１３とを有する。
抵抗Ｒ１１は、一端が定電圧ラインＬＣに接続され、他端がコンデンサＣ１１の一端に接続されている。コンデンサＣ１１の他端は、高電位ラインＬＨに接続されている。ダイオードＤ１１は、アノードがコンデンサＣ１１の一端に接続され、カソードが高電位ラインＬＨに接続されている。ダイオードＤ１２は、アノードがコンデンサＣ１１の一端に接続され、カソードがトランジスタＱ１１のエミッタに接続されている。トランジスタＱ１１は、べースがコンデンサＣ１１の一端に接続され、コレクタがコンデンサＣ１１の他端に接続されている。ダイオードＤ１３は、アノードにモニタ電圧ＶＭが入力され、カソードがトランジスタＱ１１のエミッタに接続されている。
【００４０】
モニタ電圧生成部１１１は、オペアンプ１１２と、抵抗Ｒ１３〜Ｒ１７と、可変抵抗ＶＲ１１と、可変抵抗ＶＲ１２と、ダイオードＤ１４とを有する。
抵抗Ｒ１３は、一端が定電圧ラインＬＣに接続されており、他端が抵抗Ｒ１４の一端に接続されている。抵抗Ｒ１４の他端は低電位ラインＬＬに接続されている。可変抵抗ＶＲ１１は、一端が定電圧ラインＬＣに接続され、他端が可変抵抗ＶＲ１２の一端に接続されている。可変抵抗ＶＲ１２の他端は高電位ラインＬＨに接続されている。抵抗Ｒ１５は一端が抵抗Ｒ１３の他端と抵抗Ｒ１４の一端の接続点に接続されており、他端がオペアンプ１１２の非反転入力（＋）に接続されている。抵抗Ｒ１６は、一端が可変抵抗ＶＲ１１の他端と可変抵抗ＶＲ１２の一端との接続点に接続され、他端がオペアンプ１１２の反転入力（−）に接続されている。抵抗Ｒ１７は、一端と他端がそれぞれオペアンプ１１２の出力と反転入力（−）に接続されている。ダイオードＤ１４は、アノードにモニタ電圧ＶＭが入力され、カソードがオペアンプ１１２の出力に接続されている。
抵抗Ｒ１２は、一端が定電圧ラインＬＣに接続されており、他端がダイオードＤ１３のアノードとダイオードＤ１４のアノードとに接続されている。モニタ電圧ＶＭは、抵抗Ｒ１２の他端とダイオードＤ１３のアノードとダイオードＤ１４のアノードとの接続点に生じる。
【００４１】
スロースタート部１１０は、定電圧電源２０が電圧Ｖｈｉｇｈを出力し始めてから所定の時間が経過するまでモニタ電圧出力部１１１によって出力されるモニタ電圧ＶＭを低下させる。
定電圧電源２０が停止しているとき、定電圧ラインＬＣの電位は高電位ラインＬＨの電位となっている。このとき、ダイオードＤ１１がコンデンサＣ１１を放電させるため、コンデンサＣ１１の電荷は０となる。このため、トランジスタＱ１１は、ベース電圧が０（実際には、高電位ラインＬＨの電位）となり、エミッタ・コレクタ間が導通する。定電圧電源２０が動作し始めた直後には、図８の中の破線の矢印で示す経路で電流が流れる。この電流により、モニタ電圧ＶＭは低下する。
定電圧電源２０が動作し始めると、定電圧ラインＬＣの電位が上昇し、コンデンサＣ１１が充電される。コンデンサＣ１１が充電されると、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ１１は、ベースの電位が上がり、エミッタ・コレクタ間が非導通となる。このため、モニタ電圧ＶＭは、上昇し、モニタ電圧生成部１１１によって出力される電圧となる。
【００４２】
モニタ電圧生成部１１１は、図４に示したモニタ電圧ＶＭを生成する。モニタ電圧ＶＭは、高電位ラインＬＨの電圧が低下すると上昇し、高電位ラインＬＨの電圧が上昇すると低下する。
抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ１４の抵抗値は、例えば、それぞれ４７ＫΩと１ＭΩである。抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ１４により、定電圧ラインＬＣと低電位ラインＬＬの電位差が分圧されてオペアンプ１１２の非反転入力（＋）に入力される。また、可変抵抗ＶＲ１１と可変抵抗ＶＲ１２により、定電圧ラインＬＣと高電位ラインＬＨの電位差が分圧されてオペアンプ１１２の反転入力（−）に入力される。オペアンプ１１２は、非反転入力（＋）と反転入力（−）の電位差を増幅してモニタ電圧ＶＭとして出力する。
【００４３】
図９は、制御電圧生成部１２０の回路構成の一例を示す。
制御電圧生成部１２０は、モニタ電圧強化回路１２１と、１段目の制御電圧生成回路１２２と、２段目の制御電圧生成回路１２３と、３段目の制御電圧生成回路１２４と、４段目の制御電圧生成回路１２５と、ベース電圧調整回路１２６とを有する。
【００４４】
モニタ電圧強化回路１２１は、ＮＰＮバイポーラトランジスタＱ２１と、逆電圧保護用ダイオードＤ２１と、電流制限用抵抗Ｒ２１とを有する。
モニタ電圧ＶＭは、電流制限用抵抗Ｒ２１を通ってトランジスタＱ２１のベースに入力される。トランジスタＱ２１のコレクタは定電圧ラインＬＣに接続される。トランジスタＱ２１は、エミッタフォロワである。トランジスタＱ２１のエミッタは、モニタ電圧ＶＭよりベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅだけ低い電圧となる。以下では、この電圧をトランジスタＱ２１のエミッタに生じるモニタ電圧ＶＭ’という。このモニタ電圧ＶＭ’は、１段目の制御信号生成回路１２２に入力される。トランジスタＱ２１のエミッタとベースには、逆電圧保護用ダイオードＤ２１が接続される。
【００４５】
１段目の制御電圧生成回路１２２は、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ２２と、電流制限用抵抗Ｒ２２と、逆電流防止用ダイオードＤ２２と、抵抗Ｒ３２と、コンデンサＣ２２とを有する。１段目の制御電圧生成回路１２２は、最初の制御電圧ＶＣ１を生成する。
トランジスタＱ２２のエミッタには、トランジスタＱ２１のエミッタに生じるモニタ電圧ＶＭ’が入力される。トランジスタＱ２２のベースは電流制限用抵抗Ｒ２２の一端に接続される。電流制限用抵抗Ｒ２２の他端は、逆電流防止用ダイオードＤ２２のアノードに接続される。逆電流防止用ダイオードＤ２２のカソードには、後述するベース電圧調整回路１２６によって生成される調整電圧Ｖｕｐが印加される。なお、本発明では、逆電流防止用ダイオードＤ２２のカソードに調整電圧Ｖｕｐが印加されることを、トランジスタＱ２２のベースに調整電圧が入力されるという。
トランジスタＱ２２のコレクタは、抵抗Ｒ３２とコンデンサＣ２２からなるＲＣ並列回路の一端に接続される。このＲＣ並列回路の他端は、高電位ラインＬＨに接続される。トランジスタＱ２２のコレクタとこのＲＣ並列回路の一端との接続部分に生じる電圧が最初の制御電圧ＶＣ１である。なお、このＲＣ並列回路はノイズ等を除去するために設けられている。
トランジスタＱ２２のエミッタ・コレクタ間が導通している間、最初の制御電圧ＶＣ１は、モニタ電圧ＶＭの上昇に応じて上昇し、モニタ電圧ＶＭの低下に応じて低下する。また、トランジスタＱ２２のエミッタ・コレクタ間が非導通であるときには最初の制御電圧ＶＣ１はローレベルの電圧（高電位ラインＬＨの電圧）となる。
【００４６】
２段目の制御電圧生成回路１２３は、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ２３と、電流制限用抵抗Ｒ２３と、逆電流防止用ダイオードＤ２３と、抵抗Ｒ３３と、コンデンサＣ２３とを有する。２段目の制御電圧生成回路１２３は、２段目の制御電圧ＶＣ２を生成する。
トランジスタＱ２３のエミッタには、最初の制御電圧ＶＣ１が入力される。トランジスタＱ２３と電流制限用抵抗Ｒ２３と逆電流防止用ダイオードＤ２３と抵抗Ｒ３３とコンデンサＣ２３は、１段目の制御電圧生成回路１２２におけるトランジスタＱ２２と電流制限用抵抗Ｒ２２と逆電流防止用ダイオードＤ２２と抵抗Ｒ３２とコンデンサＣ２２と同様に接続される。トランジスタＱ２３のコレクタとＲＣ並列回路（抵抗Ｒ３３とコンデンサＣ２３とからなるＲＣ並列回路）の一端との接続部分に生じる電圧が２段目の制御電圧ＶＣ２である。
トランジスタＱ２３のエミッタ・コレクタ間が導通している間、２段目の制御電圧ＶＣ２は、モニタ電圧ＶＭの上昇に応じて上昇し、モニタ電圧ＶＭの低下に応じて低下する。また、トランジスタＱ２３のエミッタ・コレクタ間が非導通であるときには２段目の制御電圧ＶＣ２はローレベルの電圧となる。
【００４７】
３段目の制御電圧生成回路１２４は、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ２４と、電流制限用抵抗Ｒ２４と、逆電流防止用ダイオードＤ２４と、抵抗Ｒ３４と、コンデンサＣ２４とを有する。３段目の制御電圧生成回路１２４は、３段目の制御電圧ＶＣ３を生成する。
トランジスタＱ２４のエミッタには、２段目の制御電圧ＶＣ２が入力される。トランジスタＱ２４と電流制限用抵抗Ｒ２４と逆電流防止用ダイオードＤ２４と抵抗Ｒ３４とコンデンサＣ２４は、１段目の制御電圧生成回路２２におけるトランジスタＱ２２と電流制限用抵抗Ｒ２２と逆電流防止用ダイオードＤ２２と抵抗Ｒ３２とコンデンサＣ２２と同様に接続される。トランジスタＱ２４のコレクタとＲＣ並列回路（抵抗Ｒ３４とコンデンサＣ２４とからなるＲＣ並列回路）の一端との接続部分に生じる電圧が３段目の制御電圧ＶＣ３である。
トランジスタＱ２４のエミッタ・コレクタ間が導通している間、３段目の制御電圧ＶＣ３は、モニタ電圧ＶＭの上昇に応じて上昇し、モニタ電圧ＶＭの低下に応じて低下する。また、トランジスタＱ２４のエミッタ・コレクタ間が非導通であるときには３段目の制御電圧ＶＣ３はローレベルの電圧となる。
【００４８】
４段目（最終段）の制御電圧生成回路１２５は、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ２５と、電流制限用抵抗Ｒ２５と、逆電流防止用ダイオードＤ２５と、抵抗Ｒ３５と、コンデンサＣ２５とを有する。４段目の制御電圧生成回路１２５は、４段目の制御電圧ＶＣ４を生成する。
トランジスタＱ２５のエミッタには、３段目の制御電圧ＶＣ３が入力される。トランジスタＱ２５と電流制限用抵抗Ｒ２５と逆電流防止用ダイオードＤ２５と抵抗Ｒ３５とコンデンサＣ２５は、１段目の制御電圧生成回路２２におけるトランジスタＱ２２と電流制限用抵抗Ｒ２２と逆電流防止用ダイオードＤ２２と抵抗Ｒ３２とコンデンサＣ２２と同様に接続される。トランジスタＱ２５のコレクタとＲＣ並列回路（抵抗Ｒ３５とコンデンサＣ２５とからなるＲＣ並列回路）の一端との接続部分に生じる電圧が４段目の制御電圧ＶＣ４である。
トランジスタＱ２５のエミッタ・コレクタ間が導通している間、４段目の制御電圧ＶＣ４は、モニタ電圧ＶＭの上昇に応じて上昇し、モニタ電圧ＶＭの低下に応じて低下する。また、トランジスタＱ２５のエミッタ・コレクタ間が非導通であるときには４段目の制御電圧ＶＣ４はローレベルの電圧となる。
【００４９】
ベース電圧調整回路１２６は、抵抗Ｒ２０と、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ２６と、可変抵抗ＶＲ２１と、可変抵抗ＶＲ２２とを有する。
抵抗Ｒ２０は、一端が定電圧ラインＬＣに接続され、他端がトランジスタＱ２６のエミッタに接続される。可変抵抗ＶＲ２１は、一端が定電圧ラインＬＣに接続され、他端が可変抵抗ＶＲ２２の一端に接続される。可変抵抗ＶＲ２２の他端は高電位ラインＬＨに接続される。トランジスタＱ２６は、ベースが可変抵抗ＶＲ２１の他端と可変抵抗ＶＲ２２の一端との接続部分に接続され、コレクタが高電位ラインＬＨに接続される。
可変抵抗ＶＲ２１と可変抵抗ＶＲ２２とは、定電圧ラインＬＣの電圧と高電位ラインＬＨの電圧との電位差を分圧する。トランジスタＱ２６は、エミッタフォロワである。トランジスタＱ２６のエミッタは、可変抵抗ＶＲ２１と可変抵抗ＶＲ２２によって分圧された電圧よりベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅだけ高い調整電圧Ｖｕｐとなる。
ベース電圧調整回路１２６は、モニタ電圧強化回路１２１に含まれるトランジスタＱ２１のエミッタに生じるモニタ電圧ＶＭ’の変動に応じて各制御電圧生成回路１２２〜１２５に含まれるトランジスタＱ２２〜Ｑ２５のエミッタ・コレクタ間が導通または非導通となるように、調整電圧Ｖｕｐを生成する。
【００５０】
図１０は、太陽光発電システム１におけるスイッチＳＷ１およびその周辺の回路構成の一例を示す。
スイッチＳＷ１は、ＮＭＯＳトランジスタ１４０と、リアクトル１４１と、ダイオードＤ３１とを有する。
リアクトル１４１は、一端がダイオードＤ１のカソードに接続され、他端がＮＭＯＳトランジスタ１４０のドレインに接続されている。ダイオードＤ３１は、アノードとカソードがそれぞれリアクトル１４１の他端と一端とに接続されている。ＮＭＯＳトランジスタ１４０は、ゲートにＰＷＭ信号ＶＰ１が入力され、ソースが高電位ラインＬＨに接続されている。
ＮＭＯＳトランジスタ１４０は、ＰＷＭ信号ＶＰ１がハイレベルの電圧（例えば、高電位ラインＬＨの電圧＋２０Ｖ）のときに導通し、太陽電池ストリング１１の出力電圧を高電位ラインＬＨに出力する。そして、ＮＭＯＳトランジスタ１４０は、ＰＷＭ信号ＶＰ１がローレベルの電圧（例えば、高電位ラインＬＨの電圧）のときに非導通となり、高電位ラインＬＨへの太陽電池ストリング１１の出力を停止する。リアクトル１４１とダイオードＤ３１は、突入電流を抑制する。
なお、ダイオードＤ１のカソードは、ノイズ除去用のコンデンサＣ３１を介して低電位ラインＬＬに接続されている。
また、スイッチＳＷ２〜ＳＷ４も、スイッチＳＷ１と同一の構成である。
【００５１】
以上説明したように、第１の実施形態によれば、高電位ラインＬＨの電圧が低下するにつれて、高電位ラインＬＨに並列に接続される太陽電池ストリングの数が増加する。このため、負荷装置等の消費電力や日差しの強さに応じて太陽電池ストリングから出力される電流を調節することができる。
また、第１の実施形態に係る太陽光発電システム１では、複数のスイッチを使用するため、個々のスイッチを小型化することができる。
更に、第１の実施形態に係る太陽光発電システム１では、前段のスイッチが常時導通した後に次のスイッチがスイッチングを開始するようにすることができ、この場合スイッチングノイズを大幅に削減することができる。
【００５２】
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る太陽光発電システム２の構成の一例を示す。
太陽光発電システム２は、太陽電池ストリング１５〜１８と、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４と、定電圧電源２０と、制御部１００と、高電位ラインＬＨと、低電位ラインＬＬと、ダイオードＤ９、Ｄ４１〜Ｄ４３、Ｄ４５〜Ｄ４８と、コンデンサＣ１とを有する。
第２の実施形態に係る太陽光発電システム２のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４と、定電圧電源２０と、制御部１００と、高電位ラインＬＨと、低電位ラインＬＬと、コンデンサＣ１と、ダイオードＤ９とは、第１の実施形態に係る太陽光発電システム１のものと同一の構成である。
第１の実施形態の太陽光発電システム１における太陽電池ストリング１１〜１４と異なり、各太陽電池ストリング１５〜１８は直列に接続される。すなわち、最初の太陽電池ストリング１５は、最初のＰＷＭ信号ＶＰ１によって開閉が制御されるスイッチＳＷ１を介して出力Ｖｏｕｔが高電位ラインＬＨに接続され、グランドＧＤが低電位ラインＬＬに接続される。そして、最後の太陽電池ストリング１８を除き、前段の太陽電池ストリングの出力Ｖｏｕｔが次段の太陽電池ストリングのグランドＧＤに接続される。
【００５３】
出力電圧が最も高い最終段の太陽電池ストリング１８を除く各太陽電池ストリング１５，１６，１７において、出力Ｖｏｕｔは、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３に加えて、それらと直列に接続された逆流防止ダイオードＤ４１，Ｄ４２，Ｄ４３を介して高電位ラインＬＨに接続される。
最終段の太陽電池ストリング１８はスイッチＳＷ４を介して高電位ラインＬＨに接続されるが、最終段の太陽電池ストリング１８もスイッチＳＷ４に加えて、それと直列に接続された逆流防止ダイオードを介して高電位ラインＬＨに接続されてもよい。
【００５４】
ダイオードＤ４５は、アノードが太陽電池ストリング１５のグランドＧＤに接続され、カソードが太陽電池ストリング１５の出力Ｖｏｕｔに接続される。すなわち、太陽電池ストリング１５には、グランドＧＤから出力Ｖｏｕｔに電流が流れる向きにダイオードＤ４５が接続される。同様に、太陽電池ストリング１６〜１８には、グランドＧＤから出力Ｖｏｕｔに電流が流れる向きにダイオードＤ４６〜Ｄ４８が接続される。
また、第１の実施形態に係る太陽光発電システム１と異なり、第２の実施形態に係る太陽光発電システム２では、定電圧電源２０の電圧入力Ｖｉｎに、最終段の太陽電池ストリング１８の出力Ｖｏｕｔが接続される。
【００５５】
図１２は、太陽光発電システム２において日差しの強さが変動した場合の電流の流れの一例を示す。
日差しの強さは、夏や冬等の季節や朝夕や正午等の時間帯により変動する。日差しが強いほど、個々の太陽電池ストリングの出力電圧は高い。
例えば、図１２（Ａ）に示すように、高電位ラインＬＨの電圧が４００Ｖであるときに各太陽電池ストリング１５〜１８がそれぞれ２３０Ｖの電圧を出力する場合、太陽電池ストリング１６と太陽電池ストリング１７と太陽電池ストリング１８の出力電圧は、それぞれ４６０Ｖと６９０Ｖと９２０Ｖとなる。このとき、スイッチＳＷ１は常に閉じ、スイッチＳＷ３とスイッチＳＷ４は常に開く。スイッチＳＷ２は、高電位ラインＬＨが４００ＶとなるようにＰＷＭ制御されて開閉を繰り返す。電流は、太陽電池ストリング１５と太陽電池ストリング１６とスイッチＳＷ２を通って流れる。スイッチＳＷ１が閉じていても、逆流防止ダイオードＤ４１に阻止されてスイッチＳＷ１を通る電流は流れない。
また、例えば、図１２（Ｂ）に示すように、高電位ラインＬＨの電圧が４００Ｖであるときに各太陽電池ストリング１５〜１８がそれぞれ１００Ｖの電圧を出力する場合、太陽電池ストリング１６と太陽電池ストリング１７と太陽電池ストリング１８の出力電圧は、それぞれ２００Ｖと３００Ｖと４００Ｖとなる。このとき、全てのスイッチＳＷ１〜ＳＷ４が常に閉じる。電流は、各太陽電池ストリング１５〜１８とスイッチＳＷ４を通って流れる。各逆流防止ダイオードＤ４１〜Ｄ４３に阻止されて各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を通る電流は流れない。
【００５６】
図１３は、太陽光発電システム２において太陽電池ストリング１５と太陽電池ストリング１６が日陰になった場合の電流の流れの一例を示す。
太陽電池ストリング１５と太陽電池ストリング１６が日陰になると、これらの太陽電池ストリングの出力電圧は低下する。例えば、高電位ラインＬＨの電圧が４００Ｖであるときに太陽電池ストリング１５と太陽電池ストリング１６の出力電圧が略０Ｖであり、太陽電池ストリング１７と太陽電池ストリング１８がそれぞれ２３０Ｖの電圧を出力する場合、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は常に閉じ、スイッチＳＷ４は高電位ラインＬＨが４００ＶとなるようにＰＷＭ制御されて開閉を繰り返す。電流は、ダイオードＤ４５とダイオードＤ４６と太陽電池ストリング１７と太陽電池ストリング１８とスイッチＳＷ４を通って流れる。太陽電池ストリング１５と太陽電池ストリング１６には、電流が流れないため、電圧降下が生じない。
【００５７】
以上説明したように、第２の実施形態によれば、個々の太陽電池ストリングの出力電圧が変動すると、高電位ラインＬＨに電圧を出力する太陽電池ストリングの数が変動し、高電位ラインＬＨの電圧は略一定に保たれる。このため、煩雑なＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｏｉｎｔ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ）制御が不要で、かつ応答速度が速い。
【００５８】
なお、上述した実施形態に係る太陽光発電システムでは太陽電池ストリングを４個含む例を示したが、本発明にかかる太陽電池システムは、４個に限らず、太陽電池ストリングを２個、３個、または５個以上含んでいてもよい。制御部は、太陽電池ストリングの数に合わせてＰＷＭ信号を出力する。
また、上述した図１０では、スイッチング素子としてＮＭＯＳトランジスタを用いる例を示したが、スイッチング素子としてリレーを用いることもできる。
【００５９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、設計や製造上の都合やその他の要因によって必要となる様々な修正や組み合わせは、請求項に記載されている発明や発明の実施形態に記載されている具体例に対応する発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６０】
１，２…太陽光発電システム、１１〜１４，１５〜１８…太陽電池ストリング、２０…定電圧電源、１００…制御部、１１０…スロースタート部、１１１…モニタ電圧生成部、１２０…制御電圧生成部、１２１…モニタ電圧強化回路、１２２〜１２５…制御電圧生成回路、１２６…ベース電圧調整回路、１３０…ＰＷＭ信号生成部、１３１〜１３４…コンパレータ、１３５…三角波生成回路、１４０…ＮＭＯＳトランジスタ（スイッチ）、１４１…リアクトル、ＳＷ１〜ＳＷ４…スイッチ、ＬＨ…高電位ライン、ＬＬ…低電位ライン、ＬＣ…定電圧ライン
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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