(57)【要約】【課題】  太陽電池ストリングの発電状態に応じて素早く交流電力への変換開始を可能とする電力変換装置を提供するものである。【解決手段】  複数の太陽電池集合体の出力を昇圧する昇圧回路を夫々備えると共に、夫々の昇圧回路の出力を単一にまとめた後に交流電力へ変換する変換回路を備える電力変換装置において、いずれか１つの昇圧回路の入力電圧が第１の所定電圧以上の状態を第１の所定時間以上維持した際に少なくとも前記昇圧回路または前記変換回路のいずれか一方の作動を開始させ、前記昇圧回路の入力電圧が第１の所定電圧より低い第２の所定電圧以下の状態を第２の所定時間以上維持した当該昇圧回路の作動を停止させ、全ての昇圧回路が作動を停止した状態を第３の所定時間維持した際に前記変換回路の作動を停止するものである。【選択図】図１
2015089203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池セルから成る太陽電池集合体の出力を昇圧する昇圧回路を複数の太陽電
池集合体毎に夫々備えると共に、当該夫々の昇圧回路の出力を単一にまとめた後に交流電
力へ変換する変換回路を備える電力変換装置において、前記夫々の昇圧回路のうちの少な
くともいずれか１つの昇圧回路の入力電圧が第１の所定電圧以上の状態を第１の所定時間
以上維持した際に少なくとも前記昇圧回路または前記変換回路のいずれか一方の作動を開
始させ、前記昇圧回路の入力電圧が第１の所定電圧より低い第２の所定電圧以下の状態を
第２の所定時間以上維持した当該昇圧回路の作動を停止させ、全ての昇圧回路が作動を停
止した状態を第３の所定時間維持した際に前記変換回路の作動を停止することを特徴とす
る電力変換装置。
【請求項２】
前記昇圧回路の作動開始は前記入力電圧が第１の所定電圧より高い第３の所定電圧以上
の状態を第１の所定時間より短い第４の所定時間を維持した際にも行われることを特徴と
する請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
全ての昇圧回路が作動を停止させた状態を第３の所定時間維持した際に日没を判断する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項４】
複数の太陽電池セルから成る太陽電池集合体の出力を昇圧する昇圧回路を複数の太陽電
池集合体毎に夫々備えると共に、当該夫々の昇圧回路の出力を単一にまとめた後に交流電
力へ変換する変換回路を備える電力変換装置において、前記夫々の昇圧回路のうちの少な
くともいずれか１つの昇圧回路の入力電圧が第１の所定電圧以上の状態を第１の所定時間
以上維持した際に少なくとも前記昇圧回路または前記変換回路のいずれか一方の作動を開
始させることを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の太陽電池セルから成る太陽電池集合体、例えば太陽電池ストリングを複
数接続可能とした電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に電力変換装置は太陽電池が発電をしているときに交流電力を生成するように作動し
、太陽電池が発電をしなくなった際又は発電量が減少した際（例えば日没を判断した際）
に交流電力の生成を終了するものである。例えば、複数の太陽電池モジュール（太陽電池
ストリングに相当）統合の開放電圧（太陽電池の出力電圧に相当）がその起動用初期値以
上となった時点から状態確認用の所定時間後に交流電力への変換を開始するものがあった
。（特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３２１８８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のものは、複数の太陽電池モジュール、即ち複数の太陽電池ストリン
グを用いて太陽電池の発電装置又はシステムを構成した場合、交流電力の出力開始にはこ
の発電装置全体の発電電圧が起動初期値以上となる必要がある。
【０００５】
日の出に際しては、太陽の位置が低いので、いくつかの太陽電池ストリングの発電電圧
が起動初期値以上となっているにもかかわらず、日陰となり発電電圧が低い状態となって
いる太陽電池ストリングが存在する場合がある。この場合、太陽電池ストリング全体の出
力が統合されて発電電圧が起動初期値に達せず交流電力の出力開始が遅れることがあった
。
【０００６】
本発明は、発電電圧が所定値に達した太陽電池ストリングがあれば交流電力への変換開
始を可能として交流電力の供給開始が速やかに行うことができる電力変換装置を提供する
ものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電力変換装置は、複数の太陽電池セルから成る太陽電池集合体の出力を昇圧す
る昇圧回路を複数の太陽電池集合体毎に夫々備えると共に、夫々の昇圧回路の出力を単一
にまとめた後に交流電力へ変換する変換回路を備える電力変換装置において、夫々の昇圧
回路のうちの少なくともいずれか１つの昇圧回路の入力電圧が第１の所定電圧以上の状態
を第１の所定時間以上維持した際に少なくとも前記昇圧回路または前記変換回路のいずれ
か一方の作動を開始させるものであり、交流電力への変換が可能になった太陽電池集合体
毎に作動を開始させることができるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の電力変換装置では、交流電力への変換が可能になった太陽電池集合体毎に作動を
開始させることができるので太陽電池の活用率が向上するものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は本発明の一実施例を示す説明図である。
【図２】図２は図１に示した一実施例の動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、太陽電池集合体（例えば太陽電池ストリング）を複数接続可能とし、交流電力
への変換が可能になった太陽電池集合体毎に作動を開始させるものである。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明の一実施例を示す説明図であり、Ａ乃至Ｅは太陽電池ストリングであり、
複数の太陽電池セルを電気的に直列／並列に接続して単一のモジュールとしたもの、また
はこのモジュールを電気的に直列／並列に接続して単一の太陽電池集合体としたものであ
る。以下、単にストリングＡ乃至Ｅとして実施例を説明する。図１において、１は電力変
換装置であり、この電力変換装置１の出力は系統Ｇへ重畳される。
【００１２】
ストリングＡ乃至Ｅは夫々が対応する入力回路２ａ乃至２ｅの仕様（入力定格）に合致
するように複数の太陽電池モジュール（パネル）を並列及び／又は直列に接続して構成し
たものである。尚、接続するストリングの数はＡ乃至Ｅの５台に限るものではなく、また
全ての入力回路２ａ乃至２ｅにストリングを接続する必要もなく、少なくとも２つの入力
回路が有効になるように構成すればよい。
【００１３】
入力回路２ａ乃至２ｅは同じ回路を用いることができるので入力回路２ａを説明し入力
回路２ｂ乃至２ｅの説明は省略する。入力回路２ａには太陽電池のストリングＡが正極及
び負極の入力端子を介して接続され、入力回路２ａの入力電圧（ストリングＡの直流の出
力電圧に相当）を電圧検出器３で検出し、入力回路２ａの入力電流（ストリングＡの直流
の出力電流に相当）を電流検出器４で検出する。
【００１４】
電圧検出器３は印加される電圧を必要に応じて分圧し、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変
換した後、デジタルの電圧値として制御部５へ供給する。尚、制御部５もしくは制御部５
のマイクロプロセッサ等の制御素子がＡ／Ｄ変換部を有している場合は、この電圧検出器
３は抵抗分圧による分圧部の構成でも良い。
【００１５】
電流検出器４は供給される電流を検出するものであり、シャント抵抗による電圧降下を検
出するもの、ホール効果を利用する非接触型のものなどがあり検出した電流量に相当する
電圧を出力するものである。この電圧は電圧検出器３の出力と同様に制御部５へ供給され
る。
【００１６】
入力回路２ａは直流電圧の昇圧部（昇圧回路）を備え、この昇圧部としては少なくとも
リアクタ６、スイッチング素子７、ダイオード８、コンデンサ９から構成され、コンデン
サ９の端子電圧が目標電圧になるようにスイッチング素子７のオンデューティ比（例えば
スイッチング周期は１〜３ＫＨｚ）をフィードバック制御する一般的なＤＣ／ＤＣコンバ
ータを用いることができる。この昇圧部の構成はこの構成に限るものではなく、例えばト
ランスを用いた絶縁型の昇圧回路で構成することが可能である。
【００１７】
ダイオード１０は入力回路を複数用いた際の逆流防止に用いられる。このダイオード１
０を介して出力された直流電力は他の入力回路２ｂ乃至２ｅの出力と共に単一にまとめら
れて中間電圧を出力するコンデンサ１１へ供給される。この中間電圧は４個のスイッチン
グ素子を単相ブリッジ状に接続してＤ／Ａ（デジタル／アナログ）変換を行うインバータ
部１２（直流を交流に変換する変換部に相当）へ供給される。
【００１８】
インバータ部１２は、系統Ｇの周波数と同等の周波数の変調波と搬送波との大小を比較
して得られるスイッチング信号に基づいて夫々のスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦさせて
系統Ｇと実質的に同一周波数の疑似正弦波の交流を出力する。この疑似正弦波はリアクタ
１３、１４及びコンデンサ１５から成るフィルタ回路で高周波成分を減衰させた後系統Ｇ
へ重畳されるものである。尚、この疑似正弦波の波形成形はこの方式に限るものでなく、
中性点クランプ方式など他の方式を用いることが可能である。
【００１９】
１６は表示部であり、この表示部１６は汎用の７セグメント／８セグメントの表示器や液
晶表示器など数字、記号、文字などを表示できるものであればよく、制御部５からの信号
に基づき、数字、記号、文字を組み合わせて特定のコードを表示するものである。
【００２０】
制御部５は、昇圧部の目標電圧、系統Ｇへ重畳される交流電圧のピーク値（又は実効電
圧や平均電圧でもよい）などを系統Ｇへ重畳する交流電力が最大（もしくは最大付近や目
標電力値）になるように制御する。この際、電圧検出器３、電流検出器４の各検出値から
ストリングＡの発電電力を算出してこの発電電力が最大になるように昇圧部の目標電圧を
調整するものであり、この調整には一般的なＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐ
ｏｉｎｔ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ）方式を用いることが可能である。
【００２１】
図２は図１に示した一実施例の動作を示す説明図であり、ステップＳ１では入力回路２
ａ（昇圧回路）の入力電圧、即ち電圧検出器３の検出する電圧が第１の所定電圧以上の状
態を第１の所定時間以上維持し起動のフラグＦａが無ければこのフラグＦａを立てる。尚
、フラグＦａが既に立っていればフラグＦａを維持する。また、電圧検出器３の検出する
電圧が第１の所定電圧より低い第２の所定電圧以下の状態を第２の所定時間以上維持し、
フラグＦａが立っていればこのフラグＦａを消す。尚、フラグＦａが無ければフラグＦａ
のない状態を維持する。これら一連の動作はステップＳ１の「フラグＦａの判断」による
。
【００２２】
また、制御部５はフラグＦａが立てば入力回路２ａの昇圧部の作動を開始させ、フラグＦ
ａの立った状態が継続していればそのまま昇圧部の作動を維持時し、フラグ２ａが無けれ
ば昇圧部の作動を停止させる。
【００２３】
ステップＳ２ではステップＳ１と同様に入力回路２ｂに対応するフラグＦｂの判断を行
い、同様にステップＳ３ではフラグＦｃの判断を行い、ステップＳ４ではフラグＦｄの判
断を行い、ステップＳ５ではフラグＦｅの判断を行う。
【００２４】
第１の所定電圧は太陽電池セルの特性によって異なるものであるが、例えば、ストリン
グの定格出力を１．５Ｋｗ程度以下とすれば７０Ｖ〜１００Ｖの範囲で設定が可能である
。第１の所定時間も同様に１００秒から２００秒程度に設定することができる。
【００２５】
スッテプＳ１乃至ステップＳ５のフラグを立てる際の判断は第１の所定電圧と第１の所
定時間との組み合わせで行っているが、並行して第１の所定電圧より高い第３の所定電圧
が第１の所定時間より短い第４の所定時間以上維持した際にもフラグを立てる判断を加え
ても良いものである。この場合、例えば第３の所定電圧は第１の所定電圧の１．５倍程度
、また第４の所定時間は第１の所定時間の１／１０程度の値を用いることができるもので
あるがこれらの値に限るものではない。
【００２６】
第２の所定電圧は同様の５０Ｖ〜８０Ｖの範囲であり、第１の所定電圧より２０Ｖ程度
低い電圧とすることができるものである。第２の所定時間も同様に３００秒〜５００秒程
度に設定することができるものであるがこれらの値に限るものではない。
これら第１及び第２の所定電圧及び第１乃至第３の所定時間は前記記載の値に限るもの
ではなく太陽電池や電力変換装置の仕様によって任意に変更できるものである。
【００２７】
ステップＳ６では、フラグＦａ乃至フラグＦｅの状態を判断し、少なくとも何れか１つ
のフラグが立っていれば、系統連系の維持又は開始を判断するところの「系統連系の判断
」を行うものである。ステップＳ６で系統連系の維持又は開始が判断された時はステップ
Ｓ７へ進みインバータ部１２が作動していなければインバータ部１２の作動を開始させ、
インバータ部１２が作動していればその作動を維持する。従って、少なくともいずれか１
つの昇圧部が作動しかつインバータ部１２が作動することによって太陽電池の発電出力が
交流もしくは交流電力に変換されるものである。
【００２８】
ステップＳ８を経た後はステップＳ９へ進み、フラグＦａ乃至フラグＦｅのすべてが無
くなっている状態が第３の所定時間維持されたか否かの判断（連携停止の判断）を行い、
この条件が満たされた時は日没を判断しインバータ部１２の作動を停止する。第３の所定
時間は例えば１０分などの日射量の変動を加味した値を設定することができる。
【００２９】
図２に示した説明図では、ステップＳ１乃至ステップＳ５で昇圧部の作動の判断を行っ
た後、ステップＳ７でインバータ部１２の作動の判断を行っているが、各フラグの状態を
全て判断してから昇圧部とインバータ部１２とを同時に作動させてもよく、またインバー
タ部１２が作動してから昇圧部が作動するようにしても良い。インバータ部１２が先に作
動する場合は短時間のうちに昇圧部を作動させるのが制御安定性の点から好ましく、昇圧
部が先に作動する場合はコンデンサ９の端子電圧が高くなってからインバータ部１２を作
動させるのが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
このように、本発明では太陽電池のストリングの発電状態に応じて有効に交流への変換
が開始されるものである。
【００３１】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、以上の説明は本発明の理解を容易にす
るためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱すること
なく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【符号の説明】
【００３２】
１    電力変換装置
２ａ〜２ｅ    入力回路
３    電圧検出器
４    電流検出器
５    制御部
１６    表示部
【図１】
2015089203.tif 000003
【図２】
2015089203.tif 000004