(57)【要約】【課題】従来のパワーコンディショナに用いられる山登り法では、任意の初期値を設定する必要があるが、太陽電池のパネルの一部に影が生じることにより、出力電力に複数の極大値が発生すると、初期値の設定の仕方によっては、最大電力点の追従が困難となる場合がある。【解決手段】本発明のパワーコンディショナは、直流電源装置より直流電力が入力されるコンバータ回路と、コンバータ回路の出力電力が入力されるインバータ回路と、コンバータ回路とインバータ回路に接続される制御回路と、コンバータ回路の出力電圧を検知する電圧検知回路とを備える。制御回路は、コンバータ回路の出力電圧を所定の電圧値以上となるように制御した状態で、インバータ回路の変調度を変化させ、電圧検知回路が、インバータ回路の変調度の変化により、コンバータ回路の出力電圧が所定の電圧値以下になることを検知することで直流電源装置の最大電力点を追従する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源装置より直流電力が入力されるコンバータ回路と、
前記コンバータ回路の出力電力が入力されるインバータ回路と、
前記コンバータ回路と前記インバータ回路に接続される制御回路と、
前記コンバータ回路の出力電圧を検知する電圧検知回路と、を備え、
前記制御回路は、前記コンバータ回路の前記出力電圧を所定の電圧値以上となるように制御した状態で、前記インバータ回路の変調度を変化させ、
前記電圧検知回路が、前記インバータ回路の変調度の変化により、前記コンバータ回路の前記出力電圧が前記所定の電圧値以下になることを検知することで前記直流電源装置の最大電力点を追従するパワーコンディショナ。
【請求項２】
前記コンバータ回路の制御量を記録する情報記録部を備える請求項１に記載のパワーコンディショナ。
【請求項３】
前記電圧検知回路は、前記コンバータ回路の前記出力電圧が前記所定の電圧値以下になることを検知し、その時の前記コンバータ回路の制御量を前記情報記録部に記録する請求項２に記載のパワーコンディショナ。
【請求項４】
前記コンバータ回路の入力電力を検知する電力検知回路を備え、
前記電力検知回路は、前記コンバータ回路の前記入力電力の最大電力点を検知し、
前記情報記録部は、前記最大電力点における前記コンバータ回路の制御量を記録する請求項２に記載のパワーコンディショナ。
【請求項５】
前記直流電源装置は、太陽電池である請求項１〜４に記載のパワーコンディショナ。
【請求項６】
直流電力が入力されるコンバータ回路と、
前記コンバータ回路からの出力電力が入力されるインバータ回路と、
前記コンバータ回路の出力電圧を検知する電圧検知回路と、
前記コンバータ回路と前記インバータ回路に接続される制御回路と、
前記コンバータ回路の制御量を記録する情報記録部と、を備えたパワーコンディショナにおいて、
前記制御回路は、前記コンバータ回路の前記出力電圧を第一の電圧値以上に昇圧する第一ステップと、
前記制御回路は、前記コンバータ回路の前記出力電圧を前記第一の電圧値以上を維持するように制御した状態で、前記インバータ回路の変調度を上げる第二ステップと、
前記電圧検知回路は、前記第二ステップにより前記出力電圧が前記第一の電圧値以下になることを検知し、その時の前記コンバータ回路の制御量を前記情報記録部に記録する第三ステップと、
前記制御回路は、前記インバータ回路の変調度を固定し、前記コンバータ回路の制御量を前記第三ステップで記録した前記制御量にする第四ステップと、
前記制御回路は、前記インバータ回路の変調度を下げ、前記コンバータ回路の前記出力電圧を第二の電圧値以上に昇圧する第五ステップと、からなるパワーコンディショナの制御方法。
【請求項７】
直流電力が入力されるコンバータ回路と、
前記コンバータ回路の出力電力が入力されるインバータ回路と、
前記コンバータ回路の出力電圧を検知する電圧検知回路と、
前記コンバータ回路の入力電力を検知する電力検知回路と、
前記コンバータ回路と前記インバータ回路に接続される制御回路と、
前記コンバータ回路の制御量を記録する情報記録部と、を備えたパワーコンディショナにおいて、
前記制御回路は、前記コンバータ回路の前記出力電圧を第一の電圧値以上に昇圧する第一ステップと、
前記制御回路は、前記コンバータ回路の前記出力電圧を前記第一の電圧値以上を維持するように制御した状態で、前記インバータ回路の変調度を上げる第二ステップと、
前記電圧検知回路は、前記第二ステップにより前記出力電圧が前記第一の電圧値以下になることを検知するとともに、前記電力検知回路は、前記入力電力の最大電力点を検知し、前記最大電力点における前記コンバータ回路の制御量を前記情報記録部に記録する第三ステップと、
前記制御回路は、前記インバータ回路の変調度を固定し、前記コンバータ回路の制御量を前記第三ステップで記録した前記制御量にする第四ステップと、
前記制御回路は、前記インバータ回路の変調度を下げ、前記コンバータ回路の前記出力電圧を第二の電圧値以上に昇圧する第五ステップと、からなるパワーコンディショナの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池等から出力される直流電力の最大電力点を追従するパワーコンディショナ及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池等から出力される直流電源は、パワーコンディショナによって交流電源に変換される。変換された交流電源は、蓄電池等の負荷に利用され、余剰電力は商用電源として売却される。パワーコンディショナは、インバータ回路とコンバータ回路、および、インバータ回路とコンバータ回路を制御する制御回路からなる。
【０００３】
図７に、一般的な太陽電池から出力される直流電源のＩ−Ｖ曲線を示す。太陽電池から出力される直流電源は、電圧Ｖと電流Ｉの相関関係曲線で表される。図７に示すように、太陽電池の電圧Ｖは、電流Ｉが増加すると徐々に減少し、所定の値を超えると急激に減少するような特性を有している。このとき、太陽電池から取り出すことのできる電力Ｐは、Ｉ−Ｖ曲線の各点の積である。そこで、図８に、図７における電圧Ｖと、電圧Ｖに対する電力Ｐを表すＰ−Ｖ曲線を示す。図８に示すように、電力Ｐは電圧Ｖが所定の値になるまでは増加するが、所定の値を超えると急激に減少する。電流Ｉを基準に考えた場合も、所定の値を超えると急激に電力Ｐが減少することになる。
【０００４】
このような特性を有する太陽電池の直流電源を効率良く利用するためには、電力Ｐの極大値である最大電力点において、蓄電池等の負荷に電力を供給することが必要となる。すなわち、パワーコンディショナは、最大電力点追従の制御が必要となる。太陽電池の最大電力点追従の方法としては、太陽電池の電圧Ｖを変化させながら、電力Ｐを比較し、または、電力Ｐの微分値を求めることにより、最大電力点を検出する山登り法が一般的に知られている。
【０００５】
ここで、従来のパワーコンディショナについて説明する。図６は、従来のパワーコンディショナの制御方法を示すフローチャートである。
【０００６】
図６に示すパワーコンディショナの制御方法は、最大電力点での微分値がゼロであることを利用する方法である。パワーコンディショナは、制御回路内のマイコンで太陽電池の電圧Ｖと電流Ｉを検出する。検出した電圧Ｖと電流Ｉに基づき電力Ｐを求める。そして、電圧Ｖの微小変化量に対する電力Ｐの微小変化量がゼロを維持するときは、電圧Ｖを定期的に僅かに昇圧する動作を繰り返し、最大電力点を維持するように制御する。一方、電圧Ｖの微小変化量に対する電力Ｐの微小変化量が定められた時間内でゼロにならないときは、電圧Ｖを上昇させて、最大電力点を検出するように動作する。
【０００７】
尚、本出願の発明に関連する先行技術文献としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００６／０３３１４２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来のパワーコンディショナに用いられる山登り法では、任意の初期値を設定する必要がある。しかしながら、太陽電池のパネルの一部に影が生じることにより、出力電力に複数の極大値が生じると、初期値の設定の仕方によっては、最大電力点の追従が困難となる場合がある。
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するものであり、太陽電池のパネルの一部に影が生じても、初期値の設定によらず、最大電力点を追従できるパワーコンディショナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明のパワーコンディショナは、直流電源装置より直流電力が入力されるコンバータ回路と、コンバータ回路の出力電力が入力されるインバータ回路と、コンバータ回路とインバータ回路に接続される制御回路と、コンバータ回路の出力電圧を検知する電圧検知回路とを備える。制御回路は、コンバータ回路の出力電圧を所定の電圧値以上となるように制御した状態で、インバータ回路の変調度を変化させ、電圧検知回路が、インバータ回路の変調度の変化により、コンバータ回路の出力電圧が所定の電圧値以下になることを検知することで直流電源装置の最大電力点を追従する。
【００１２】
また、本発明のパワーコンディショナの制御方法は、直流電力が入力されるコンバータ回路と、コンバータ回路からの出力電力が入力されるインバータ回路と、コンバータ回路の出力電圧を検知する電圧検知回路と、コンバータ回路とインバータ回路に接続される制御回路と、コンバータ回路の制御量を記録する情報記録部と、を備えたパワーコンディショナにおいて、制御回路は、コンバータ回路の出力電圧を第一の電圧値以上に昇圧する第一ステップと、制御回路は、コンバータ回路の出力電圧を第一の電圧値以上を維持するように制御した状態で、インバータ回路の変調度を上げる第二ステップと、電圧検知回路は、第二ステップにより出力電圧が第一の電圧値以下になることを検知し、その時のコンバータ回路の制御量を情報記録部に記録する第三ステップと、制御回路は、インバータ回路の変調度を固定し、コンバータ回路の制御量を第三ステップで記録した制御量にする第四ステップと、制御回路は、インバータ回路の変調度を下げ、コンバータ回路の出力電圧を第二の電圧値以上に昇圧する第五ステップとからなる。
【００１３】
別の本発明のパワーコンディショナの制御方法は、直流電力が入力されるコンバータ回路と、コンバータ回路の出力電力が入力されるインバータ回路と、コンバータ回路の出力電圧を検知する電圧検知回路と、コンバータ回路の入力電力を検知する電力検知回路と、コンバータ回路とインバータ回路に接続される制御回路と、コンバータ回路の制御量を記録する情報記録部と、を備えたパワーコンディショナにおいて、制御回路は、コンバータ回路の出力電圧を第一の電圧値以上に昇圧する第一ステップと、制御回路は、コンバータ回路の出力電圧を第一の電圧値以上を維持するように制御した状態で、インバータ回路の変調度を上げる第二ステップと、電圧検知回路は、第二ステップにより出力電圧が第一の電圧値以下になることを検知するとともに、電力検知回路は、入力電力の最大電力点を検知し、最大電力点におけるコンバータ回路の制御量を情報記録部に記録する第三ステップと、制御回路は、インバータ回路の変調度を固定し、コンバータ回路の制御量を第三ステップで記録した制御量にする第四ステップと、制御回路は、インバータ回路の変調度を下げ、コンバータ回路の出力電圧を第二の電圧値以上に昇圧する第五ステップとからなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のパワーコンディショナおよびパワーコンディショナの制御方法は、コンバータ回路の出力電圧の変化、または、コンバータ回路の出力電力の変化を検知することにより、初期値の設定によらず、太陽電池等の直流電源の最大電力点を確実に追従することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１によるパワーコンディショナの概略構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１によるパワーコンディショナのコンバータ回路の一例を示す回路図
【図３】本発明の実施の形態１によるパワーコンディショナのインバータ回路の一例を示す回路図
【図４】本発明の実施の形態１によるパワーコンディショナの制御の処理フローを示すフローチャート
【図５】本発明の実施の形態２によるパワーコンディショナの概略構成を示すブロック図
【図６】従来のパワーコンディショナの処理フローを示すフローチャート
【図７】一般的な太陽電池から出力される直流電源のＩ−Ｖ曲線グラフ
【図８】一般的な太陽電池から出力される直流電源のＰ−Ｖ曲線グラフ
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、本明細書に記載された基本的な特徴に基づく限り、以下に記載の内容に限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態におけるパワーコンディショナ１０の概略構成を示すブロック図である。
【００１８】
パワーコンディショナ１０は、直流電源装置１と外部負荷４に接続されている。パワーコンディショナ１０は、直流電源装置１から入力された電力を使用に最適な電圧値まで昇圧した後、交流電源に変換し、外部負荷４に電力を供給する。
【００１９】
直流電源装置１は、例えば、太陽電池や風力発電装置等である。また、外部負荷４は、例えば、系統電源や蓄電池等である。
【００２０】
パワーコンディショナ１０は、直流電源装置１より直流電力が入力されるコンバータ回路２と、コンバータ回路２の出力電力が入力されるインバータ回路３と、コンバータ回路２とインバータ回路３に接続される制御回路６と、コンバータ回路２の出力電圧を検知する電圧検知回路５とを備える。制御回路６は、コンバータ回路２の出力電圧を所定の電圧値以上となるように制御した状態で、インバータ回路３の変調度を変化させ、電圧検知回路５が、インバータ回路３の変調度の変化により、コンバータ回路２の出力電圧が所定の電圧値以下になることを検知することで直流電源装置１の最大電力点を追従する。
【００２１】
このような構成とすることにより、パワーコンディショナ１０は、気象条件等により直流電源装置１のＰ−Ｖ曲線に複数の極大値が表れても、初期値の設定によらず、直流電源装置１の最大電力点を追従することができ、効率良く外部負荷４に対して電力を供給することができる。
【００２２】
パワーコンディショナ１０の具体的な構成について説明する。
【００２３】
コンバータ回路２は、直流電源装置１から電力が供給されるように、直流電源装置１に接続される。図２にコンバータ回路２の一例の回路図を示す。
【００２４】
図２に示したコンバータ回路２は、絶縁型のコンバータ回路である。コンバータ回路２は、スイッチング素子１１とトランス１２から成る直流電源装置１側の回路と、トランス１２とダイオード１３、コンデンサ１４からなる出力側の回路により構成されている。スイッチング素子１１は、例えば、ＦＥＴやＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等のトランジスタなどが用いられる。
【００２５】
コンバータ回路２は、直流電源装置１から入力される電力の電圧を昇圧する。入力電力の電圧は、コンバータ回路２のＤｕｔｙ比を制御することで、昇圧される。Ｄｕｔｙ比とは、コンバータ回路２のスイッチング素子１１のスイッチング周期Ｔにおけるスイッチ動作がＯＮである時間ＴＯＮの比率（ＴＯＮ／Ｔ）である。
【００２６】
直流電源装置１から入力される電力は、コンバータ回路２の直流電源装置１側の回路でスイッチング素子１１により昇圧され、トランス１２を介して出力側の回路に送られ、インバータ回路３へ供給される。
【００２７】
なお、パワーコンディショナ１０を構成するコンバータ回路２は絶縁型のコンバータ回路に限られず、非絶縁型のコンバータ回路であってもよい。また、コンバータ回路２は、スイッチング方式に限られるものではなく、例えば、リニア方式等であってもよい。
【００２８】
インバータ回路３は、コンバータ回路２により昇圧された直流電力を交流電力に変換する。図３にインバータ回路３の一例の回路図を示す。
【００２９】
インバータ回路３は、スイッチング素子２１とチョークコイル２２、コンデンサ２３からなる回路で構成される。スイッチング素子２１は、例えば、ＦＥＴやＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等のトランジスタなどが用いられる。
【００３０】
インバータ回路３は、スイッチング素子２１のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、直流電力を交流電力に変換できる。また、インバータ回路３の変調度を調整することにより、インバータ回路３から出力される交流電力の電流値を制御できる。例えば、インバータ回路３の変調度を上げると、出力される交流電力の電流値を大きくすることができる。  つまり、インバータ回路３の変調度とは、インバータ回路の出力電力の電流の大きさを決める制御量である。
【００３１】
電圧検知回路５は、コンバータ回路２の出力側に接続されており、コンバータ回路２の出力電圧Ｖを検知するように構成されている。電圧検知回路５は、制御回路６に出力電圧Ｖの情報を伝達するように接続されている。電圧検知回路５は、抵抗とＡＤ変換回路からなる簡単な構成である。なお、電圧検知回路５は、検知の精度などに応じて決定される。
【００３２】
制御回路６は、電圧検知回路５で検知したコンバータ回路２の出力電圧Ｖの情報をもとに、コンバータ回路２の制御量、及び、インバータ回路３の変調度を制御する。制御回路６は、コンバータ回路２、及び、インバータ回路３と、ドライバー７を介して接続されている。したがって、制御回路６からの信号は、ドライバー７を通じて、コンバータ回路２、及び、インバータ回路３に伝達される。なお、本実施例において、ドライバー７は、制御回路６と別に設けているが、制御回路６に一体で組み込まれていてもよい。また、ドライバー７は、コンバータ回路２、及び、インバータ回路３に一体で組み込まれていてもよい。
【００３３】
制御回路６は、コンバータ回路２の出力電圧Ｖを所定の電圧値以上となるように制御した状態で、インバータ回路３の変調度を変化させる。この時、電圧検知回路５は、コンバータ回路２の出力電圧Ｖが、所定の電圧値以下になったことを検知するように構成される。
【００３４】
制御回路６  は、メモリ等の情報記録部８を有する。情報記録部８  は、コンバータ回路２の出力電圧Ｖが所定の電圧値以下になる直前のコンバータ回路２の制御量を記録する。情報記録部８は、コンバータ回路の制御量以外にも、コンバータ回路２の出力電圧Ｖや、インバータ回路３の変調度、最大電力値等を記録することができる。なお、情報記録部８は、制御回路６、コンバータ回路２、インバータ回路３、及び、電圧検知回路５に接続されるように、制御回路６とは別で設けてもよい。
【００３５】
なお、コンバータ回路２、及び、インバータ回路３の回路構成は、本実施例に限定されるものではなく、パワーコンディショナ１０の動作電圧等に応じて最適な構成で設計することができる。
【００３６】
次に、パワーコンディショナ１０  の制御方法について説明する。
【００３７】
図４は、パワーコンディショナ１０の制御の処理フローを示すフローチャートである。
【００３８】
パワーコンディショナ１０は、直流電源装置１から出力された直流電力がコンバータ回路２とインバータ回路３を通過して、外部負荷４に供給されるように構成されている。
【００３９】
第一ステップにおいて、制御回路６は、コンバータ回路２からの出力電圧Ｖが、第一の電圧値Ｖ１以上になるように、コンバータ回路２は昇圧動作を行う。
【００４０】
第一の電圧値Ｖ１とは、コンバータ回路２の動作電圧の範囲において任意に決定される電圧値である。本実施の形態においては、第一の電圧値Ｖ１は、例えば、４３０Ｖ−αである。したがって、コンバータ回路２は、出力電圧Ｖが４３０Ｖ−αになるまで入力電力の電圧を昇圧する。なお、αは、パワーコンディショナ１０の制御の安定性を考慮して、任意に決定される値である。
【００４１】
制御回路６は、コンバータ回路２の出力電圧Ｖを第一の電圧値Ｖ１以上に昇圧させるように、コンバータ回路２のＤｕｔｙ比を制御する。この時、コンバータ回路２は、比例積分制御（ＰＩ制御）によりＤｕｔｙ比を調節することにより入力電圧を昇圧することが望ましい。
【００４２】
制御回路６は、コンバータ回路２の出力電圧Ｖが第一の電圧値Ｖ１以上になったことを電圧検知回路５により検知した後、コンバータ回路２の出力電圧Ｖが第一の電圧値Ｖ１以上を維持するようにＰＩ制御によりＤｕｔｙ比を調整する。
【００４３】
第二ステップでは、制御回路６はコンバータ回路２の出力電圧Ｖを第一の電圧値Ｖ１以上を維持するように制御した状態で、インバータ回路３の変調度を上げる。制御回路６は、第一ステップで、コンバータ回路２の出力電圧Ｖを第一の電圧値Ｖ１以上となるようにＰＩ制御した状態で、インバータ回路３の変調度を上げる。コンバータ回路２の出力電圧Ｖを第一の電圧値Ｖ１以上で維持した状態で、インバータ回路３の変調度を上げ続けると、直流電源装置１から電力が取り出せる限り、インバータ回路３から出力される電流は大きくなる。しかし、インバータ回路３の変調度を上げ続けると、ある点でコンバータ回路２の出力電圧Ｖが第一の電圧値Ｖ１以下に低下する。このようなコンバータ回路２の出力電圧Ｖの低下は、インバータ回路３の出力電流の値を上昇し続けることにより、直流電源装置１から供給される電力の最大電力点を越えることで生じる。つまり、直流電源装置１の最大電力点を越えると、出力電圧Ｖを第一の電圧値Ｖ１以上に保ったまま、インバータ回路３の出力電流を上げることができなくなる。そのため、インバータ回路３の変調度を上げ、出力電流を上げ続けると、コンバータ回路２の出力電圧Ｖを一定に保つことが出来なくなり、コンバータ回路２の出力電圧Ｖが第一の電圧値Ｖ１以下まで、低下する。
【００４４】
したがって、出力電圧Ｖが第一の電圧値Ｖ１以下まで低下する直前が直流電源装置１の最大電力点である。
【００４５】
第三ステップでは、電圧検知回路５は、出力電圧Ｖが第一の電圧値Ｖ１以下に低下したことを検知し、出力電圧Ｖが第一の電圧値Ｖ１以下に低下する直前のコンバータ回路２の制御量を記録する。ここで、コンバータ回路２の制御量は、Ｄｕｔｙ比である。制御回路６は、情報記録部８を有しており、出力電圧Ｖが第一の電圧値Ｖ１以下に低下する直前のコンバータ回路２のＤｕｔｙ比は、情報記録部８に記録される。このとき、記録されるコンバータ回路２のＤｕｔｙ比が、直流電源装置１の最大電力点の近傍を意味する。
【００４６】
第四ステップでは、制御回路６はインバータ回路３の変調度を固定し、コンバータ回路２の制御量を第三ステップで記録した制御量に変更し、制御量を固定する。第三ステップにおいて、出力電圧Ｖが第一の電圧値Ｖ１以下に低下したことを電圧検知回路５が検知した後、制御回路６は、インバータ回路３の変調度を固定し、コンバータ回路２をＤｕｔｙ比固定制御に変更する。その後、制御回路６は、コンバータ回路２のＤｕｔｙ比を第三ステップで記録した制御量になるまで、Ｄｕｔｙ比の値を小さくする。そして、コンバータ回路２のＤｕｔｙ比を出力電圧Ｖが第一の電圧値Ｖ１以下に低下する直前の制御量で固定する。ここで、コンバータ回路２のＤｕｔｙ比固定制御とは、コンバータ回路２のＤｕｔｙ比が、第三ステップで記録したＤｕｔｙ比になるまで、コンバータ回路２のＤｕｔｙ比の増加量、又は、減少量を一定とする制御方法を言う。つまり、コンバータ回路２のＤｕｔｙ比固定制御は、コンバータ回路２のＤｕｔｙ比を、一定値で変化させる制御方法である。
【００４７】
第五ステップでは、制御回路６は、インバータ回路３の変調度を出力電圧Ｖが第二の電圧値Ｖ２以上になるまで下げる。コンバータ回路２の制御量は、出力電圧Ｖが第一の電圧値Ｖ１以下に低下する直前の制御量で固定されているため、インバータ回路３の変調度を下げることにより、直流電源装置１から取り出すことが出来る電力の範囲まで、インバータ回路３の出力電流を下げることができる。したがって、コンバータ回路２の出力電圧Ｖを第二の電圧値Ｖ２以上になるまで、上昇させることができる。本実施の形態において、第二の電圧値Ｖ２は、例えば、４３０Ｖである。ここで、第一の電圧値Ｖ１と第二の電圧値Ｖ２でαの分だけ差を持たせている。このように、任意の値であるα分だけ、第一の電圧値Ｖ１と第二の電圧値Ｖ２にヒステリシスを持たせることで、パワーコンディショナ１０の制御を安定化させることができる。
【００４８】
その後、第二ステップに戻り、第二ステップから第五ステップまでを繰り返すことで、パワーコンディショナ１０は、直流電源装置１の最大電力点を追従することができる。
【００４９】
このようなパワーコンディショナ１０の制御方法とすることにより、気象条件等によらず直流電源装置１の最大電力点を追従することができるので、外部負荷４に対して効率良く電力を供給することができる。
【００５０】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２におけるパワーコンディショナ３０について図面を参照しながら説明する。
【００５１】
図５は本発明の実施の形態２におけるパワーコンディショナ３０の概略構成を示すブロック図である。なお、実施の形態１の構成と同様の構成を有するものについては、同一符号を付しその説明を省略し、相違点について詳述する。
【００５２】
本実施の形態における、パワーコンディショナ３０は、コンバータ回路２の入力電力を検知する電力検知回路３１を有する。
【００５３】
パワーコンディショナ３０は、直流電源装置１とコンバータ回路２の間に電力検知回路３１を有している。パワーコンディショナ３０は、電力検知回路３１で検知したコンバータ回路２の入力電力を、電力検知回路３１で経時的に比較することにより、直流電源装置１の最大電力点を検知する。そして、最大電力点の時のコンバータ回路２の制御量を情報記録部８に記録する。電力検知回路３１は、例えば、コンバータ回路２に入力される電圧と電流の値から、電力を求める。電力検知回路３１は、制御回路６に接続されている。制御回路６は、電圧検知回路５、及び、電力検知回路３１の情報にもとづいて、コンバータ回路２とインバータ回路３を制御する。
【００５４】
次にパワーコンディショナ３０の制御方法について、説明する。
【００５５】
第一ステップにおいて、制御回路６は、コンバータ回路２の出力電圧Ｖが、第一の電圧値Ｖ１以上になるように、コンバータ回路２は昇圧動作を行う。コンバータ回路２の出力電圧Ｖは、電圧検知回路５により検知される。
【００５６】
第一の電圧値Ｖ１とは、コンバータ回路２の動作電圧の範囲において任意に決定される電圧値である。本実施の形態においては、第一の電圧値Ｖ１は、例えば、４３０Ｖ−αである。したがって、コンバータ回路２は、出力電圧Ｖが４３０Ｖ−αになるまで入力電力の電圧を昇圧する。なお、αは、パワーコンディショナ３０の制御の安定性を考慮して、任意に決定される値である。
【００５７】
制御回路６は、コンバータ回路２の出力電圧Ｖを第一の電圧値Ｖ１以上に昇圧させるように、コンバータ回路２のＤｕｔｙ比を制御する。この時、コンバータ回路２は、比例積分制御（ＰＩ制御）によりＤｕｔｙ比を調節することにより入力電圧を昇圧することが望ましい。
【００５８】
制御回路６は、コンバータ回路２の出力電圧Ｖが第一の電圧値Ｖ１以上になったことを電圧検知回路５により検知した後、コンバータ回路２の出力電圧Ｖが第一の電圧値Ｖ１以上を維持するようにＰＩ制御によりＤｕｔｙ比を調整する。
【００５９】
第二ステップでは、制御回路６はコンバータ回路２の出力電圧Ｖを第一の電圧値Ｖ１以上を維持するように制御した状態で、インバータ回路３の変調度を上げる。制御回路６は、第一ステップで、コンバータ回路２の出力電圧Ｖを第一の電圧値Ｖ１以上となるようにＰＩ制御した状態で、インバータ回路３の変調度を上げる。コンバータ回路２の出力電圧Ｖを第一の電圧値Ｖ１以上で維持した状態で、インバータ回路３の変調度を上げ続けると、直流電源装置１から電力が取り出せる限り、インバータ回路３から出力される電流は大きくなる。しかし、インバータ回路３の変調度を上げ続けると、ある点でコンバータ回路２の出力電圧Ｖが第一の電圧値Ｖ１以下に低下する。このようなコンバータ回路２の出力電圧Ｖの低下は、インバータ回路３の出力電流の値を上昇し続けることにより、直流電源装置１から供給される電力の最大電力点を越えることで生じる。つまり、直流電源装置１の最大電力点を越えると、出力電圧Ｖを第一の電圧値Ｖ１以上に保ったまま、インバータ回路３の出力電流を上げることができなくなる。そのため、インバータ回路３の変調度を上げ、出力電流を上げ続けると、コンバータ回路２の出力電圧Ｖを一定に保つことが出来なくなり、コンバータ回路２の出力電圧Ｖが第一の電圧値Ｖ１以下まで、低下する。
【００６０】
したがって、出力電圧Ｖが第一の電圧値Ｖ１以下まで低下する直前が直流電源装置１の最大電力点である。
【００６１】
第三ステップでは、コンバータ回路２の入力電力の最大電力点におけるコンバータ回路２の制御量を記録する。電圧検知回路５は、出力電圧Ｖが第一の電圧値Ｖ１以下に低下したことを検知するとともに、電力検知回路３１は、入力電力の最大電力点を検知し、最大電力点におけるコンバータ回路２の制御量を情報記録部８に記録する。
【００６２】
なお、コンバータ回路２の竜力電力の最大電力点は、電力検知回路３１で検知した入力電力を経時的に比較することにより検知することができる。
【００６３】
ここで、コンバータ回路２の制御量は、Ｄｕｔｙ比である。制御回路６は、情報記録部８を有しており、直流電源装置１の最大電力点のコンバータ回路２のＤｕｔｙ比は、情報記録部８に記録される。
【００６４】
第四ステップでは、制御回路６はインバータ回路３の変調度を固定し、コンバータ回路２の制御量を第三ステップで記録した制御量に変更し、制御量を固定する。第三ステップにおいて、電圧検知回路５がコンバータ回路の入力電圧の最大電力点を検知した後、制御回路６は、インバータ回路３の変調度を固定し、コンバータ回路２をＤｕｔｙ比固定制御に変更する。その後、制御回路６は、コンバータ回路２のＤｕｔｙ比を第三ステップで記録した制御量になるまで、Ｄｕｔｙ比の値を小さくする。そして、コンバータ回路２のＤｕｔｙ比を最大電力点の制御量で固定する。ここで、コンバータ回路２のＤｕｔｙ比固定制御とは、コンバータ回路２のＤｕｔｙ比が、第三ステップで記録したＤｕｔｙ比になるまで、コンバータ回路２のＤｕｔｙ比の増加量、又は、減少量を一定とする制御方法を言う。つまり、コンバータ回路２のＤｕｔｙ比固定制御は、コンバータ回路２のＤｕｔｙ比を、一定値で変化させる制御方法である。
【００６５】
第五ステップでは、制御回路６は、インバータ回路３の変調度を出力電圧Ｖが第二の電圧値Ｖ２以上になるまで下げる。コンバータ回路２の制御量は、出力電圧Ｖが第一の電圧値Ｖ１以下に低下する直前の制御量で固定されているため、インバータ回路３の変調度を下げることにより、直流電源装置１から取り出すことが出来る電力の範囲まで、インバータ回路３の出力電流を下げることができる。したがって、コンバータ回路２の出力電圧Ｖを第二の電圧値Ｖ２以上になるまで、上昇させることができる。本実施の形態において、第二の電圧値Ｖ２は、例えば、４３０Ｖである。ここで、第一の電圧値Ｖ１と第二の電圧値Ｖ２でαの分だけ差を持たせている。このように、任意の値であるα分だけ、第一の電圧値Ｖ１と第二の電圧値Ｖ２にヒステリシスを持たせることで、パワーコンディショナ３０の制御を安定化させることができる。
【００６６】
その後、第二ステップに戻り、第二ステップから第五ステップまでを繰り返すことで、パワーコンディショナ３０は、直流電源装置１の最大電力点を追従することができる。
【００６７】
このようなパワーコンディショナ３０の制御方法とすることにより、気象条件等によらず直流電源装置１の最大電力点を追従することができるので、外部負荷４に対して効率良く電力を供給することができる。
【００６８】
なお、本実施例において、コンバータ回路２の制御は、ＰＩ制御を用いて説明したが、ＰＩ制御に限定されるものではない。コンバータ回路２の制御は、例えば、ＦＩＲフィルターやＩＩＲフィルターによる制御、または、Ｈ∞制御等を用いてもよい。
【００６９】
また、本実施例において、直流電源装置１として、太陽電池や風力発電装置を用いて説明した。しかしながら、直流電源装置１は、これらに限られるものではなく、直流電流を生じる発電装置であれば本発明のパワーコンディショナを適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明におけるパワーコンディショナは、気象条件等に依存することなく、直流電源の最大電力点を確実に追従することができるので、太陽電池や風力発電等の直流電源の発電システムに利用することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１  直流電源装置
２  コンバータ回路
３  インバータ回路
４  外部負荷
５  電圧検知回路
６  制御回路
７  ドライバー
８  情報記録部
１０、３０  パワーコンディショナ
１１、２１  スイッチング素子
１２  トランス
１３、ダイオード
１４、２３  コンデンサ
２２  チョークコイル
３１  電力検知回路
【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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