(57)【要約】【課題】異なる出力電圧を有する複数の太陽電池ストリングを簡略に商用電力系統に系統連系させることができ、最大出力電力の効率的利用を可能とした太陽光発電装置を提供する。【解決手段】複数個の太陽電池素子または太陽電池素子群を直列に接続した第１の太陽電池ストリングと、この第１の太陽電池ストリングに対して並列に接続される同様の構成を有する第２の太陽電池ストリングと、これら太陽電池ストリングの最大出力動作点で直流電力が出力されるように制御するとともに、この直流電力を交流電力に変換する電力変換手段と、第２の太陽電池ストリングと電力変換手段との間に設けられ、第２の太陽電池ストリングから出力される直流電圧を調整し、第２の太陽電池ストリングの出力電圧を第１の太陽電池ストリングの出力電圧に合わせるように調整する電圧調整手段と、を含むようにした。【選択図】　図１
2004146791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の太陽電池素子または複数の太陽電池素子群を、直列に接続して構成される第１の太陽電池ストリングと、
複数個の太陽電池素子または複数の太陽電池素子群を、直列に接続して構成され、前記第１の太陽電池ストリングに対して並列に接続され直列数が異なる第２の太陽電池ストリングと、
これら太陽電池ストリングの最大出力動作点で直流電力が出力されるように制御するとともに、この直流電力を交流電力に変換する電力変換手段と、
前記第２の太陽電池ストリングから出力される直流電圧を、前記第１の太陽電池ストリングと前記電力変換手段との間に供給するとともに、前記第２の太陽電池ストリングの出力電圧を前記第１の太陽電池ストリングの出力電圧側に調整する電圧調整手段と、
を含む太陽光発電装置。
【請求項２】
前記電圧調整手段は、前記第２の太陽電池ストリングの最大電力となる電圧に基づいて電圧調整するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電装置。
【請求項３】
複数個の太陽電池素子または複数の太陽電池素子群を、直列に接続して構成される第１の太陽電池ストリングと、
複数個の太陽電池素子または複数の太陽電池素子群を、直列に接続して構成され、前記第１の太陽電池ストリングに対して並列に接続され、第１の太陽電池ストリングよりも直列数が少ない第２の太陽電池ストリングと、
これら太陽電池ストリングの最大出力動作点で直流電力が出力されるように制御するとともに、この直流電力を交流電力に変換する電力変換手段と、
前記第２の太陽電池ストリングから出力される直流電圧を昇圧し、前記第１の太陽電池ストリングと前記電力変換手段との間に、最大出力動作点で直流電力が出力されるように制御するとともに、前記第２の太陽電池ストリングの出力電圧を前記第１の太陽電池ストリングの出力電圧になるように調整する機能を備え、調整した出力電圧が、前記第１の太陽電池ストリングの出力電圧よりも高くならないように制御する昇圧手段と、
を含む太陽光発電装置。
【請求項４】
第２の太陽電池ストリングが第１の太陽電池ストリングよりも先に発電を開始した際に、前記昇圧手段は、昇圧動作を停止し、前記第１の太陽電池ストリングによって前記電力変換手段が起動するように制御することを特徴とする請求項３に記載の太陽光発電装置。
【請求項５】
複数個の太陽電池素子が接続されて構成される第１の太陽電池ストリングと、
複数個の太陽電池素子が接続されて構成され、第１の太陽電池ストリングに並列に接続される第２の太陽電池ストリングと、
第１および第２の太陽電池ストリングから出力される直流電力が最大となる変換電圧値Ｖｍで、これらの直流電力を交流電力に変換する機能を有する電力変換手段と、
第２の太陽電池ストリングと電力変換手段とを電気的に接続する経路に介在され、前記変換電圧値Ｖｍに近づくように、第２の太陽電池ストリングから与えられる直流電圧を調整する電圧調整手段と、
を含む太陽光発電装置。
【請求項６】
複数個の太陽電池素子が接続されて構成される第１の太陽電池ストリングと、
複数個の太陽電池素子が接続されて構成され、第１の太陽電池ストリングに並列に接続される第２の太陽電池ストリングと、
第１および第２の太陽電池ストリングから出力される直流電力が最大となる変換電圧値Ｖｍで、これらの直流電力を交流電力に変換する機能を有する電力変換手段と、
第２の太陽電池ストリングと電力変換手段とを電気的に接続する経路に介在され、第２の太陽電池ストリングから出力される直流電力が最大となるように、第２の太陽電池ストリングから与えられる直流電圧を調整して、第２の太陽電池ストリング直流電力を前記電力変換手段に与える電圧調整手段と、
を含む太陽光発電装置。
【請求項７】
前記電圧調整手段は、この電圧調整手段から前記電力変換手段に与える直流電圧が、前記第１の太陽電池ストリングから前記電力変換手段に与えられる直流電圧よりも高くならないように調整することを特徴とする請求項５または６記載の太陽光発電装置
【請求項８】
前記電圧調整手段は、前記第２の太陽電池ストリングが前記第１の太陽電池ストリングよりも先に発電を開始した場合、第２の太陽電池ストリングから与えられる直流電圧の調整を停止し、前記電力変換手段は、第１の太陽電池ストリングから与えられる直流電力を交流電力に変換することを特徴とする請求項５または６記載の太陽光発電装置
【請求項９】
前記電圧調整手段は、第２の太陽電池ストリングから与えられる直流電圧を昇圧または降圧の少なくともいずれか一方を行って調整した直流電圧を前記電力変換手段に与える調整部と、
第２の太陽電池ストリングから与えられる直流電力を用いて、前記調整部を駆動する電源部と、
調整部を制御する制御部と、
を有することを特徴とする請求項５または６に記載の太陽光発電装置。
【請求項１０】
前記電圧調整手段は、第２の太陽電池ストリングから与えられる直流電圧を、あらかじめ定められた規則にしたがって昇圧および降圧のいずれかの調整を行って、前記電力変換手段に与えることを特徴とする請求項５または６に記載の太陽光発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、屋根などの構造物上などに設置する太陽電池ストリングを構成する太陽電池素子、または太陽電池素子群（太陽電池モジュール）の直列数の自由度を増し、太陽電池ストリングの最大出力動作点を正確に追尾可能とする制御機能を備えた太陽光発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１４は従来技術の太陽光発電装置を示すブロック図である。従来は、図１４に示すように、複数の太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂ（ストリング：太陽電池素子が直列接続された一列の装置）を並列接続してなる太陽光発電装置１７において、前記太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂから最大出力電力が得られるように構成したものが提案されている。
【０００３】
この太陽光発電装置１７は、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池素子を複数個接続してなる太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂと、一方の太陽電池ストリングからの出力が他の太陽電池ストリングに逆流しないようにする逆流防止ダイオード１９とを接続するとともに、複数の太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂからの出力電圧を束ねる接続手段となる接続箱１３、各太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂから出力される直流電力を商用電力系統１６に対して電圧・電流位相を同期させた交流電力に変換する電力変換装置と商用電力系統の異常を検出する保護装置とからなるパワーコンディショナ１４とで構成されている。パワーコンディショナ１４から出力される交流電力は、照明やモーターなどの交流負荷１５に与えられる。
【０００４】
一般に太陽電池ストリングを用いて必要な電力を得る場合、太陽電池素子、または太陽電池モジュール１８を直列や並列、または直並列するなどして各太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂを構成し、電力変換を行うパワーコンディショナ１４が効率よく変換できる電圧・電流になるよう構成する。
【０００５】
しかし、太陽電池ストリングの発電電力量は日照条件や状況により変化するため、太陽電池の電流と電圧を最も効率的に取り出せる最大出力動作点と呼ばれるポイントは常に変化している。そこで、太陽電池ストリングの最大出力電力を得るために、変動する太陽電池の最大出力動作点にパワーコンディショナ１４の動作点が追従するようにパワーコンディショナ１４を制御するようにしている。
【０００６】
しかしながら、パワーコンディショナ１４では接続箱１３で集電した結果としての太陽電池ストリングの出力電力を制御するため、太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂごとの出力電力を制御することはできない。したがって、太陽電池ストリング間の出力電圧を合わせるために太陽電池ストリング間の太陽電池素子の数を揃える必要がある。
【０００７】
例えば、太陽電池素子の数が異なる複数の太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂを並列接続して構成した場合は、最大出力動作点が各太陽電池ストリングごとに異なった点に位置するために、ある出力電圧でパワーコンディショナ１４を動作させようとすると、全体として発電効率を下げてしまう結果となる。このことは、太陽電池モジュール１８の構成枚数を任意に設定すれば変換効率を下げてしまう結果になり、例えば家屋の屋根全体に太陽電池モジュール１８を敷きつめ、かつ変換効率を高い状態で維持するなどの要求に応えられないことになる。
【０００８】
近年、景観や個性を重視した太陽電池を搭載した住宅などにおいては、太陽電池モジュール１８と一緒に、発電を行わないダミーモジュールを配設してスペースを埋めるようにしたり、歯抜け部分に発電を行わせない太陽電池モジュールを配設したりして屋根外観が同じになるようにしており、発電に寄与できない部品が必要とされている。
【０００９】
また、太陽電池モジュール１８の増設単位がストリング単位であるために、必要な発電容量と実際の設置可能容量とに差が生じる場合などが発生し、１つの太陽電池ストリングの設置領域よりも小さい設置可能面積が残っていても発電に貢献させられず、その結果、要求される発電容量を満たすことができないなどの問題が生じている。
【００１０】
このようなことから、例えば、特許文献１には、太陽電池素子の数が異なるストリングを並列接続して構成した場合、太陽電池素子の少ないストリングに電圧調整手段を接続し、複数の太陽電池ストリングからの出力電圧をあらかじめ定められた電圧に変換して合わせるような太陽光発電装置が開示されている。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−３１２３１９号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特許文献１に記載された方法では、太陽光発電装置の設置時に、昇圧電圧比率を電圧調整手段に設けられた接点切替スイッチによって、手動的に選択しなければならず、設置時の工数が増えるとともに、万一、前記選択の設定を誤った場合には、太陽電池モジュール１８の設置枚数に応じた出力が得られず、太陽光発電装置が正常に稼働しないという問題が生じる。
【００１３】
また、太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂの設置方位が異なると、それぞれの太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂへの日射条件およびモジュール温度条件の違いから、太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂとしての最大出力を得るための動作点には差が生じている。しかし、昇圧電圧比率を手動的に設定する場合は、昇圧比が設定値で固定となるため、真の最大出力電力を得ることができないという問題が生じる。
【００１４】
また、施工時に設定が誤って行われていないかを検査・管理する必要があり、その結果の収集・記録・管理や、それを施工業者に徹底させるための労力が必要となる。
【００１５】
上述のような太陽光発電装置における課題に鑑み、本発明は、最適な運転制御が可能な優れた太陽光発電装置を提供することができるよう、異なる出力電圧を有する複数の太陽電池ストリングを簡略に商用電力系統に系統連系させることができ、かつそれらの太陽電池ストリングの最大出力電力での効率的利用を可能とするとともに、前記昇圧比の誤設定の問題を発生させない太陽光発電装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１にかかる太陽光発電装置は、複数個の太陽電池素子または複数の太陽電池素子群を、直列に接続して構成される第１の太陽電池ストリングと、複数個の太陽電池素子または複数の太陽電池素子群を、直列に接続して構成され、前記第１の太陽電池ストリングに対して並列に接続され直列数が異なる第２の太陽電池ストリングと、これら太陽電池ストリングの最大出力動作点で直流電力が出力されるように制御するとともに、この直流電力を交流電力に変換する電力変換手段と、前記第２の太陽電池ストリングから出力される直流電圧を、前記第１の太陽電池ストリングと前記電力変換手段との間に供給するとともに、前記第２の太陽電池ストリングの出力電圧を前記第１の太陽電池ストリングの出力電圧側に調整する電圧調整手段と、を含む。
【００１７】
また、本発明の請求項２にかかる太陽光発電装置は、請求項１にかかる太陽光発電装置について、前記電圧調整手段は、前記第２の太陽電池ストリングの最大電力となる電圧に基づいて電圧調整するようにしたことを特徴とする。
【００１８】
例えば、複数枚の太陽電池モジュールが直列接続された太陽電池ストリングの複数を、接続箱を通じパワーコンディショナを介して商用電力系統に系統連系させるための太陽光発電装置であって、あらかじめ定められた標準直列枚数の太陽電池モジュール、またはあらかじめ定められた標準数の太陽電池素子を含む第１の太陽電池ストリングと、その標準直列枚数未満の太陽電池モジュール、または標準数未満の太陽電池素子を含む第２の太陽電池ストリングとが接続箱に並列に接続され、第２の太陽電池ストリングの出力電圧を第１の太陽電池ストリングの出力電圧まで高める電圧調整手段が接続箱の前段、すなわち入力側に設けられてなるものである。
【００１９】
ここで、第１の太陽電池ストリングとは、パワーコンディショナが制御可能である範囲の数の太陽電池モジュールまたは太陽電池素子が直列に接続されて構成される。また、例えば、複数の太陽電池ストリングが存在する場合、第１の太陽電池ストリングは、直列接続可能な最大枚数の太陽電池モジュールまたは太陽電池素子が直列に接続されて構成される。
【００２０】
また、電圧調整手段は、接続される太陽電池ストリングについて、ＭＰＰＴ制御（Ｍａｘｉｍｕｍ　Ｐｏｗｅｒ　Ｐｏｉｎｔ　Ｔｒａｃｋｉｎｇ最大出力点追従制御）を行ない、第２の太陽電池ストリングの最大出力電圧を得ることができる。また、出力側の自動的に定まる出力電圧であって、パワーコンディショナの制御電圧である第１の太陽電池ストリングの電圧と同一となる出力電圧と、入力側のＭＰＰＴ制御による第２の太陽電池ストリングから与えられる入力電圧とにより昇圧電圧比率は、自動的に調整される。また、電圧調整手段は、第１または第２の太陽電池ストリングの出力電力によって駆動可能としてもよい。
【００２１】
このように、第１の太陽電池ストリングと電力変換手段との間に、第２の太陽電池ストリングから出力される直流電圧を調整する電圧調整手段を設けるとともに、この電圧調整手段でもって、第２の太陽電池ストリングの出力電圧を第１の太陽電池ストリングの出力電圧側、すなわち第２の太陽電池ストリングの出力電圧を第２の太陽電池ストリングの出力電圧に合うように調整し、さらに、電圧調整手段は、第２の太陽電池ストリングの最大電力となる電圧に基づいて与えられる電圧を調整する。これによって、複数枚の太陽電池モジュールが直列接続された太陽電池ストリングの複数枚を、接続箱を介して商用電力系統に系統連系させる太陽光発電装置において、発電能力が異なる第１の太陽電池ストリングと第２の太陽電池ストリングとを含む場合であっても、各太陽電池ストリングからの最大出力電力の和を最大出力電力として利用することが可能となり、太陽光発電装置を商用電力系統に系統連系させることができる。
【００２２】
また、電圧調整手段は第２の太陽電池ストリングのみの接続で済み、第１の太陽電池ストリングには電圧調整手段を接続する必要はない。
【００２３】
そして、入力電圧と出力電圧とに基づいて昇圧比が自動的に調整されることにより、設置時の昇圧比の設定が不要となり、施工工数が削減される。また、誤設定による動作不良がないので、施工時に設定が誤って行われていないかを検査・管理する必要がなく、検査結果の収集・記録・管理や、それを施工業者に徹底させるための労力が不要となる。
【００２４】
さらに、電圧調整手段のＭＰＰＴ制御機能により、太陽電池ストリングの設置条件の違い、例えば太陽電池ストリングごとに日照量が異なる場合などに各太陽電池ストリングの最大出力動作点に差が生じている場合であっても、真の最大出力電力を得ることができる優れた太陽光発電装置を提供できる。
【００２５】
また、電力調整手段が、昇圧と降圧の両方の電圧調整機能を有するようにしてもよい。例えば、一部の時間帯に出力低下が生じる第２の太陽電池ストリングを有する場合において、通常は降圧による電圧調整が行なわれるが、対象時間帯のみ昇圧による電圧調整を行ない、降圧型電圧調整のみでは発電に寄与できない太陽電池ストリングの電力を取り出せるようにすることも可能であり、発電電力量の向上だけでなく、従来は太陽電池ストリングの設置条件を満足できなかった場所も含めた設置ができるようになる。
【００２６】
また、本発明の請求項３にかかる太陽光発電装置は、複数個の太陽電池素子または複数の太陽電池素子群を、直列に接続して構成される第１の太陽電池ストリングと、複数個の太陽電池素子または複数の太陽電池素子群を、直列に接続して構成され、前記第１の太陽電池ストリングに対して並列に接続され、第１の太陽電池ストリングよりも直列数が少ない第２の太陽電池ストリングと、これら太陽電池ストリングの最大出力動作点で直流電力が出力されるように制御するとともに、この直流電力を交流電力に変換する電力変換手段と、前記第２の太陽電池ストリングから出力される直流電圧を昇圧し、前記第１の太陽電池ストリングと前記電力変換手段との間に、最大出力動作点で直流電力が出力されるように制御するとともに、前記第２の太陽電池ストリングの出力電圧を前記第１の太陽電池ストリングの出力電圧になるように調整する機能を備え、調整した出力電圧が、前記第１の太陽電池ストリングの出力電圧よりも高くならないように制御する昇圧手段と、を含む。
【００２７】
また本発明の請求項４にかかる太陽光発電装置は、請求項３にかかる太陽光発電装置について、第２の太陽電池ストリングが第１の太陽電池ストリングよりも先に発電を開始した際に、前記昇圧手段は、昇圧動作を停止し、前記第１の太陽電池ストリングによって前記電力変換手段が起動するように制御する。
【００２８】
このように、複数個の太陽電池素子または複数の太陽電池素子群を、直列に接続して構成される第１の太陽電池ストリングと、この第１の太陽電池ストリングに対して並列に接続され、第１の太陽電池ストリングよりも発電能力が低い第２の太陽電池ストリングとを備え、これら太陽電池ストリングから出力される直流電力を交流電力に変換し且つ最大出力動作点が入力されるように制御する電力変換手段と、前記第１の太陽電池ストリングと前記電力変換手段の間に、前記第２の太陽電池ストリングから出力される直流電圧を昇圧し且つ最大出力動作点が入力されるように制御する電圧調整手段を設ける。この電圧調整手段でもって、前記第２の太陽電池ストリングの出力電圧を前記第１の太陽電池ストリングの出力電圧に調整する機能を備え、さらに、前記電圧調整手段から与えられる出力電圧が、第１の太陽電池ストリングの出力電圧よりも高い電圧で電力変換手段が連続動作しないように制御することとしたので、自動昇圧機能を有する電圧調整手段によって、電力変換手段が第１の太陽電池ストリングの動作電圧よりも高い電圧を動作電圧と誤認する問題を解消することができ、電力変換手段が最適な制御電圧で、発電損失を発生させない最適な制御を行うことができる。
【００２９】
また、第２の太陽電池ストリングが、第１の太陽電池ストリングよりも先に発電を開始した際に電圧調整手段の昇圧動作を停止させ、第１の太陽電池ストリングによって電力変換手段が起動するように制御することとしたので、第１の太陽電池ストリングの出力電圧、または電力変換手段が電力変換する場合の変換電圧である制御電圧を電圧調整手段が検知できない場合においても、第１の太陽電池ストリングが発電していない状態では第２の太陽電池ストリングが単独で動作し、電圧調整手段によって電力変換手段が第１の太陽電池ストリングの動作電圧よりも高い電圧を動作電圧と誤認しないように制御することができ、電力変換手段が最適な制御電圧で制御を行なうことが可能な優れた太陽光発電装置を提供できる。
【００３０】
また、本発明の請求項５にかかる太陽光発電装置は、複数個の太陽電池素子が接続されて構成される第１の太陽電池ストリングと、複数個の太陽電池素子が接続されて構成され、第１の太陽電池ストリングに並列に接続される第２の太陽電池ストリングと、第１および第２の太陽電池ストリングから出力される直流電力が与えられ、与えられる直流電力が最大となる変換電圧値Ｖｍで、それらの直流電力を交流電力に変換する機能を有する電力変換手段と、第２の太陽電池ストリングと電力変換手段とを電気的に接続する経路に介在され、前記変換電圧値Ｖｍに近づくように、第２の太陽電池ストリングから与えられる直流電圧を調整する電圧調整手段とを含む。
【００３１】
本発明によれば、電力変換手段が、与えられる直流電圧を調整することによって、与えられる直流電力が最大となる変換電圧値Ｖｍで、直流電力を交流電力に変換することができる。具体的には、電力変換手段によって、第１の太陽電池ストリングから与えられる電力が最大となる最適電圧値ＶＬとなるように、与えられる電圧が調整される。すなわち変換電圧値Ｖｍが第１の太陽電池ストリングの最適電圧値ＶＬに等しくなる。
【００３２】
また電圧調整手段が、前記変換電圧値Ｖｍに近づくように、第２の太陽電池ストリングから出力される直流電圧を調整して、電力変換手段に与える。これによって第１および第２の太陽電池ストリングから出力される直流電力を電力変換手段に直接与える場合に比べて、電力変換手段に与えられる最大直流電力を大きくすることができる。
【００３３】
このような構成としたので、第１の太陽電池ストリングおよび第２の太陽電池ストリングの発電状態が異なる場合、例えば各ストリングに含まれる太陽電池モジュールの数が異なる場合であっても、太陽光発電装置の発電能力を高めることができる。
【００３４】
なお、本発明の電圧調整手段は、前記変換電圧値Ｖｍに関する情報に基づいて、第２の太陽電池ストリングから電力変換手段に与える直流電圧を調整する。これによって、第２の太陽電池ストリングから与えられる直流電圧の調整量を自動調整することができ、作業者があらかじめ調整量を決定する必要がない。
【００３５】
したがって、太陽光発電装置の設置時に電圧調整手段の出力電圧を設定する作業が不要となり、施工工数が削減される。また、誤設定による動作不良がないので、施工時に設定が誤って行われていないか否かを検査および管理する必要がない。
【００３６】
また、電圧調整手段による第２の太陽電池ストリングから出力される直流電圧の調整は随時行われることが好ましい。これによって、第１の太陽電池ストリングと第２の太陽電池ストリングとに照射される太陽光の日射量および温度などが時間経過とともに変化する場合であっても、随時最大電力となる変換電圧値Ｖｍで電力変換手段を動作させることができ、優れた太陽光発電装置を提供することができる。
【００３７】
そして、本発明の請求項６にかかる太陽光発電装置は、複数個の太陽電池素子が接続されて構成される第１の太陽電池ストリングと、複数個の太陽電池素子が接続されて構成され、第１の太陽電池ストリングに並列に接続される第２の太陽電池ストリングと、第１および第２の太陽電池ストリングから出力される直流電力が与えられ、与えられる直流電力が最大となる変換電圧値Ｖｍで、それらの直流電力を交流電力に変換する機能を有する電力変換手段と、第２の太陽電池ストリングと電力変換手段とを電気的に接続する経路に介在され、第２の太陽電池ストリングから出力される直流電力が最大となるように、第２の太陽電池ストリングから与えられる直流電圧を調整して、第２の太陽電池ストリング直流電力を前記電力変換手段に与える電圧調整手段とを含む。
【００３８】
このような構成としたので、電圧調整手段は、ＭＰＰＴ制御機能を有することによって、第２の太陽電池ストリングの最適電圧が電圧調整手段に与えられるように調整することができる。これによって、第１および第２の太陽電池ストリングから与えられる電力がともに最大となる電圧で、電力変換手段が電力変換を行うことができる。
【００３９】
また、本発明の請求項５または６にかかる太陽光発電装置において、第１の太陽電池ストリングから電力変換手段に直接、直流電流を与えるようにすれば、第１の太陽電池ストリングには電圧調整手段を設ける必要がなくなる。これによって、各太陽電池ストリングに電圧調整手段がそれぞれ接続される場合に比べて、部品点数および接続機器を減らすことが可能となる。
【００４０】
そして、本発明の請求項５または６にかかる太陽光発電装置において、電圧調整手段を第２の太陽電池ストリングに対して、着脱可能に設けるようにすれば、太陽電池ストリングの増設など、太陽電池ストリングの状態が変更された場合に応じて、容易に電圧調整手段を太陽電池ストリングに着脱することができる。これによって、太陽光発電装置の設置後であっても、容易に発電能力を向上することができる。
【００４１】
また、本発明の請求項７にかかる太陽光発電装置は、請求項５または６の太陽電池において、電圧調整手段は、この電圧調整手段から電力変換手段に与える直流電圧が、第１の太陽電池ストリングから電力変換手段に与えられる直流電圧よりも高くならないように調整するようにしたので、電力変換手段が、第１の太陽電池ストリングから与えられる直流電圧よりも、高い電圧を変換電圧Ｖｍとして誤設定する問題を解消することができる。これによって、電力変換手段が最適な制御電圧で、発電損失の発生を抑えた最適な制御を行うことができる。
【００４２】
さらに、本発明の請求項８にかかる太陽光発電装置は、請求項５または６の太陽電池において、電圧調整手段は、第２の太陽電池ストリングが第１の太陽電池ストリングよりも先に発電を開始した場合、第２の太陽電池ストリングから与えられる直流電圧の調整を停止し、電力変換手段は、第１の太陽電池ストリングから与えられる直流電力を交流電力に変換するようにした。これによれば、第１の太陽電池ストリングが発電していない状態で、電圧調整手段から与えられた直流電圧によって、電力変換手段が動作しないようにすることができる。その結果、電力変換手段が第１の太陽電池ストリングから出力される直流電圧よりも高い電圧を、変換電圧値Ｖｍとして誤設定しないように制御することができ、電力変換手段に過大な電流が流れることを防止できる。
【００４３】
また、本発明の請求項９にかかる太陽光発電装置は、請求項５または６の太陽光発電装置について、前記電圧調整手段は、第２の太陽電池ストリングから与えられる直流電圧を昇圧または降圧の少なくともいずれか一方を行って調整した直流電圧を前記電力変換手段に与える調整部と、第２の太陽電池ストリングから与えられる直流電力を用いて、前記調整部を駆動する電源部と、調整部を制御する制御部とを有することを特徴とする。
【００４４】
このような構成としたので、電源部が第２の太陽電池ストリングから与えられる直流電力を用いて調整部を駆動することによって、電圧調整手段が、第２の太陽電池ストリングとともに動作する。これによって、夜間においては自動的に第２の太陽電池ストリングの調整が停止され、余計な電力消費が生じないようにすることができる。
【００４５】
ここで調整部はインダクタとダイオードとスイッチング素子とを含むチョッパ回路を含んで実現され、制御手段は、スイッチング素子をスイッチング制御して、与えられる直流電圧を昇圧または降圧制御の少なくともいずれか一方を行うようにすれば、交流電圧に変換することなく直流電圧を調整することができ、トランスを用いることなく昇圧又は降圧することができる。これによって、小型および軽量化が容易となるとともに、回路構成を単純化することができ製造コストを低減することができる。
【００４６】
また、本発明の請求項５または６にかかる太陽光発電装置において、第１の太陽電池ストリングから第２の太陽電池ストリングに電流が流れることを防止する逆流防止ダイオードを設け、前記電圧調整手段は、この電圧調整手段から電力変換手段に流れる電流の有無に基づいて、第２の太陽電池ストリングから与えられる直流電圧を調整するようにすると良い。これによって、この電圧調整手段から電力変換手段に電流が流れるまで、第２の太陽電池ストリングから出力される直流電圧を調整、例えば昇圧する。電圧調整手段から電力変換手段に電流が流れると、調整された直流電圧は、前記変換電圧値Ｖｍと等しい電圧となる。このとき前記変換電圧値Ｖｍは、電力変換手段によって第１の太陽電池ストリングの最適電圧値ＶＬとなる。したがって前記変換電圧値Ｖｍは、各太陽電池ストリングの最適電圧値ＶＬ、Ｖｓと等しくなる。このようにして発電量を大きくすることができる。
【００４７】
さらに、本発明の請求項５または６にかかる太陽光発電装置において、前記電圧調整手段は、第１の太陽電池ストリングから与えられる出力電力が最大となる最適電圧値ＶＬと、第２の太陽電池ストリングから与えられる出力電力が最大となる最適電圧値Ｖｓとの電圧比を求め、この電圧比に基づいて、第２の太陽電池ストリングから与えられる直流電圧を調整するようにすると良い。こうすることによって、この制御部は、第１の太陽電池ストリングの最適電圧値ＶＬと、第２の太陽電池ストリングの最適電圧値Ｖｓとの電圧比を求め、この電圧比に基づいて昇圧部に与えられる第２の太陽電池ストリングの最適電圧値Ｖｓを調整し、電力変換手段に与える直流電圧を、第１の太陽電池ストリングの最適電圧値ＶＬと等しくするので、発電量を大きくすることができる。
【００４８】
また、本発明の請求項５または６にかかる太陽光発電装置において、前記電圧調整手段は、第２の太陽電池ストリングから与えられる直流電圧を昇圧して電力変換手段に与えるようにすれば、第２の太陽電池ストリングから出力される直流電力が電圧不足のために出力として加算されないことを防止することができる。
【００４９】
そして、本発明の請求項５または６にかかる太陽光発電装置において、前記電圧調整手段は、第２の太陽電池ストリングから与えられる直流電圧を降圧して電力変換手段に与えるようにすれば、第１の太陽電池ストリングに比べて、第２の太陽電池ストリングから出力される直流電力が大きい場合であっても、電力変換手段に与えられる直流電力を大きくすることができる。例えば、第２の太陽電池ストリングの発電能力を大きくすることによって、太陽光発電装置に含まれる太陽電池ストリングの総数を少なくすることができ、配線数を少なくすることができる。
【００５０】
さらに、本発明の請求項５または６にかかる太陽光発電装置において、前記電圧調整手段は、前記電力変換手段が、第１の太陽電池ストリングと第２の太陽電池ストリングとのいずれかの直流電圧を調整したか判定し、この判定結果に基づいて、第２の太陽電池ストリングから出力される直流電圧を調整を行うようにすると良い。こうすることによって、第１の太陽電池ストリングと第２の太陽電池ストリングのいずれかの直流電力に基づいて、変換電圧値Ｖｍを設定したか判定し、もし第２の太陽電池ストリングの直流電力に基づいて、変換電圧値Ｖｍを決定した場合には、電圧調整手段が調整動作を停止することによって、電力変換手段が第２の太陽電池ストリングから出力される直流電圧を、変換電圧値Ｖｍとして誤設定してしまうことがないようにすることができる。
【００５１】
そして、本発明の請求項１０にかかる太陽光発電装置は、請求項５または６にかかる太陽光発電装置において、前記電圧調整手段が、あらかじめ定められた規則にしたがって、第２の太陽電池ストリングから与えられる直流電圧を、昇圧もしくは降圧のいずれかを実行し、電力変換手段に供給するようにすることを特徴とする。これによれば、第２の太陽電池ストリングから与えられる直流電圧が、第１の太陽電池ストリングから与えられる直流電圧よりも低い場合には昇圧動作を行うなどして、降圧および昇圧動作を切り替えることができる。例えば、朝夕などの一部の時間帯に太陽からの照射量が低い場合など、出力低下が生じる場所に設置された太陽光発電装置において、通常は降圧動作による電圧調整が行われるような場合であっても、あらかじめ定める所定の時間帯のみ昇圧動作による電圧調整を行うようにすれば、降圧動作による電圧調整のみでは取り出すことができない太陽電池ストリングの電力を取り出すことが可能となる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる太陽光発電装置の実施形態について、模式的に図示した図面に基づき詳細に説明する。なお、既に説明した同様な構成部材には、同一符号を付すものとし重複した説明を省略する。
【００５３】
図１に、本発明の一実施形態にかかる太陽光発電装置７のブロック図を示す。あらかじめ定めた標準枚数の太陽電池素子、いわゆる太陽電池セルが接続された太陽電池素子群である太陽電池モジュール８を直列接続させてなる第１の太陽電池ストリング１ａと、前記標準枚数未満の太陽電池素子を直列接続させてなる第２の太陽電池ストリング１ｂを電圧調整手段２を介して、それぞれ接続箱３に含まれる逆流防止ダイオード３１に接続した後に並列接続し、各太陽電池ストリング１ａ、１ｂの発電電力をパワーコンディショナ４を介して負荷である交流負荷５や商用電力系統６に供給するようにしたものである。
【００５４】
言い換えると、太陽光発電装置７は、第１の太陽電池ストリング１ａと、第２の太陽電池ストリング１ｂと、電圧調整手段２と、接続手段である接続箱３と、電力変換手段となるパワーコンディショナ４とを含む。各太陽電池ストリング１ａ、１ｂは、複数の太陽電池モジュール８が接続されて構成されてなる。例えば、第１の太陽電池ストリング１ａは、あらかじめ定められる標準数の太陽電池モジュール８が直列に接続される。また、第２の太陽電池ストリング１ａは、前記標準数未満の太陽電池モジュールが直列に接続される。
【００５５】
パワーコンディショナ４は、各太陽電池ストリング１ａ、１ｂから出力される直流電力が与えられ、それらの直流電力を交流電力に変換するとともに、与えられる直流電力が最大となるように、与えられる電圧を調整する。例えば、パワーコンディショナ４は、標準太陽電池ストリング１ａから与えられる電力が最大となる直流電圧が与えられるように調整する。
【００５６】
接続箱３は、各太陽電池ストリング１ａ、１ｂを並列に接続し、各太陽電池ストリング１ａ、１ｂから出力される出力電力を束ねて、パワーコンディショナ４に与える。また接続箱３は、一方の太陽電池ストリングからの電流が他方の太陽電池ストリングに逆流することを防止するために、ストリングごとに逆流防止ダイオード３１がそれぞれ設けられる。逆流防止ダイオード３１は、ストリングを並列に接続する経路のうち、その接続接点よりもストリング側にそれぞれ介在される。
【００５７】
電圧調整手段２は、第２の太陽電池ストリング１ｂと接続箱３とを電気的に接続する経路に介在され、逆流防止ダイオード３１よりも第２の太陽電池ストリング１ｂ側に設けられる。電圧調整手段２は、第２の太陽電池ストリング１ｂから与えられる直流電力が最大となるように与えられる直流電圧を調整し、調整した直流電圧を昇圧して、昇圧した電圧を、接続箱３を介してパワーコンディショナ４に与える。
【００５８】
一般に太陽電池素子にはシリコンを融かして再結晶させて、単結晶太陽電池素子や多結晶太陽電池素子とするものや、シリコンを非結晶状態で基板上に蒸着させるアモルファス太陽電池素子などがあり、本発明の太陽光発電装置７にはいずれの太陽電池素子を用いてもよい。前述の太陽電池素子は１つでは０．５Ｖ程度の出力電圧しかないため、電力供給する負荷に適する出力電圧を得るために、複数の太陽電池素子を、例えば直列に接続して高い電圧が得られるようにする。この直列に接続された太陽電池素子群としたもの、または、太陽電池素子を複数枚集めて太陽電池モジュール８としたものを複数接続したものを太陽電池ストリングとする。
【００５９】
電流を増加させるためには前記太陽電池ストリングを並列に接続すればよいが、各ストリングの出力電圧が異なるものを並列接続すると、後述するように最大出力電力点が各ストリングごとに異なった点に位置するので、システムとしての最大出力電力が得られない。そこで、並列接続される各太陽電池ストリングの出力電圧を揃えるようにすることが望ましい。
【００６０】
また太陽電池ストリングは、パワーコンディショナ４が効率良く電力変換できる電圧および電流となるように、あらかじめ定められる標準数の太陽電池モジュール８が接続されることが望ましい。なお、本発明の実施の形態では、太陽電池素子が直列に接続されて、太陽電池ストリングを構成するが、太陽電池素子が直列および並列に接続されて、太陽電池ストリングが構成されてもよい。このように出力電圧を目的の電圧に合わせて、あらかじめ定められる標準数の素子が接続された第１の太陽電池ストリングを標準太陽電池ストリング１ａと称する場合がある。
【００６１】
このように出力電圧を目的の電圧に合わせた太陽電池ストリングを標準太陽電池ストリングと称する。この時、太陽電池素子の設置面積などの制限から複数の太陽電池ストリングの中に直列数の異なる太陽電池ストリング１ｂを配することもあり、これを非標準太陽電池ストリング１ｂと称する場合がある。非標準太陽電池ストリング１ｂは、含まれる太陽電池素子の数が、標準太陽電池ストリング１ａよりも多い場合と、少ない場合とがあり、発電能力が標準太陽電池ストリング１ａに比べて大きい場合と、小さい場合とがある。
【００６２】
通常、１つの太陽電池ストリングの出力電圧が低下すると、電圧の低いストリングに他の高い電圧のストリングからの電流が回り込むのを阻止するため、各太陽電池ストリングの出力は逆流防止ダイオード３１を介して並列接続される。非標準太陽電池ストリング１ｂの出力電圧が標準太陽電池ストリング１ａよりも低い場合、非標準太陽電池ストリング１ｂをそのまま標準太陽電池ストリング１ａと並列に接続すると、非標準太陽電池ストリング１ｂからの出力電力は電圧不足のため、出力として加算されなくなる。そこで電圧調整手段２により非標準太陽電池ストリング１ｂの出力電圧を標準太陽電池ストリング１ａの出力電圧に合わせるようにする。
【００６３】
また、非標準太陽電池ストリング１ｂの出力電圧が標準太陽電池ストリング１ａよりも高い場合は標準太陽電池ストリング１ａの出力が加算されなくなるのを防止するため同様に電圧を合わせる。電圧調整手段２には昇圧型と降圧型、極性逆転型があり、主にインダクタンスとコンデンサを使用してスイッチング制御をするスイッチングレギュレータが好適である。
【００６４】
以上のようにして集められた電力はパワーコンディショナ４に与えられ、パワーコンディショナ４によって、直流電力を交流電力に変換して、電灯やモーター機器などの交流負荷５で利用可能となるように交流負荷５に同期した電圧および電流位相に変換する。例えば、電力変換の際に、交流負荷５で利用できるだけの独立電源としての電力供給の他に、保安機器などと電力変換機構を組み合わせて電力会社から送電される商用電力系統６と電力系統接続し、電力売買できるようにしてもよい。
【００６５】
なお、図１において、１つの第１の太陽電池ストリング１ａと１つの第２の太陽電池ストリング１ｂのみが示されているが、さらに多くの太陽電池ストリングが含まれ得ることは言うまでもない。ただし、太陽光発電装置７は、標準太陽電池ストリング１ａが複数含まれる場合は、ストリングごとの太陽電池素子の直列に接続される枚数は同数もしくは近似値、例えば±１０％程度の許容度を満足することが望ましい。なお、非標準太陽電池ストリング１ｂが複数接続される場合は、非標準太陽電池ストリングごとの太陽電池素子の直列に接続される枚数は同数でなくてもよい。
【００６６】
図２は、太陽電池モジュール８を家屋に配置した状態を示す平面図である。図２に示すように、寄棟形状の家屋の屋根に太陽電池モジュール８を複数設置した場合、屋根面７２および屋根面７３の最大設置可能枚数である８枚の太陽電池モジュール８を直列に接続した太陽電池ストリングが標準太陽電池ストリング１ａとなる。また、図２に示すように、屋根面７１の標準太陽電池ストリング１ａが配置された領域に対する残余の領域に配置される５枚の太陽電池モジュール８を直列に接続した太陽電池ストリングが非標準太陽電池ストリング１ｂとなる。
【００６７】
従来の太陽光発電装置では、最適な出力を得るべく同一直列数の太陽電池ストリングを並列していたので、屋根面７１についても１３枚分の太陽電池モジュール８の設置スペースがあるが、実際は８枚の太陽電池モジュール８を設置するにとどまっており、設置スペースを有効利用できなかった。本発明では、非標準太陽電池ストリング１ｂと電圧調整手段２とを有することによって、以下に詳述するように太陽電池モジュール８の設置スペースを有効に利用することができるだけでなく、太陽電池ストリングの動作出力を常に最大に維持することが可能となるので、屋根面７１上には１３枚の太陽電池を設置可能とでき、各太陽電池ストリングから最適な出力を得ることができる。
【００６８】
図３は、標準および非標準太陽電池ストリングの出力特性を示すグラフである。図３（ａ）において発電能力が異なる２つの太陽電池ストリング１ａ、１ｂを並列接続した場合の出力電力の状態を説明する。図２の場合で説明すると、屋根面７２、７３は、８枚の標準太陽電池ストリング１ａがそれぞれ配置される。また、屋根面７１は１３枚の太陽電池モジュール８が配置可能であって、８枚の太陽電池モジュール８を有する標準太陽電池ストリング１ａと、５枚の太陽電池モジュール８を有する非標準太陽電池ストリング１ｂとが配置される。これを図１における標準太陽電池ストリング１ａ、非標準太陽電池ストリング１ｂとすると、出力電力曲線Ｌは標準太陽電池ストリング１ａからの出力電力、出力電力曲線Ｓは非標準太陽電池ストリング１ｂからの出力電力を表わしている。出力電力曲線Ｌと出力電力曲線Ｓを並列接続によって加算すると、出力電力曲線（Ｌ＋Ｓ）となる。各太陽電池ストリング１ａ、１ｂが発電しているその時々において最も出力が高い発電電力点である最大出力動作点は図３（ａ）に（α２＋β１）で表される。
【００６９】
ところが、このような電圧の異なる標準太陽電池ストリング１ａと、非標準太陽電池ストリング１ｂとを並列接続した場合の最大出力動作点（α２＋β１）における電力値Ｐ（１）は、非標準太陽電池ストリング１ｂの最大出力動作点β１における電力値Ｐ（Ｓ）の２倍程度にしかならない。したがって、標準太陽電池ストリング１ａの最大出力動作点α１の電力値Ｐ（Ｌ）との加算にはならず、電力損失が生じることになる。
【００７０】
また、出力電力曲線（Ｌ＋Ｓ）には最大出力動作点（α２＋β１）の裾野に２番目の出力動作点α１が生じることになり、最大出力動作点（α２＋β１）と前記出力動作点α１との間に電力の谷間Ｄが生じるため、パワーコンディショナ４が、後述するＭＰＰＴ制御（最大出力点追従制御）において、谷間Ｄを最大出力動作点の反対側の斜面と誤判断し、出力動作点α１を最大出力動作点として追従動作を行なう問題が生じる。このように従来の太陽光発電装置では、最大出力を得られないばかりか、図３（ａ）に示すように動作電圧が出力電力曲線Ｌの最大出力動作点α１から求められる場合は、標準太陽電池ストリング１ａのみの電力Ｐ（Ｌ）しか利用できないという問題がある。
【００７１】
一方、本発明の太陽光発電装置７における出力電力曲線を図３（ｂ）を用いて説明する。出力電力曲線Ｌは標準太陽電池ストリング１ａからの出力電力を表し、出力電力曲線Ｓｃは非標準太陽電池ストリング１ｂからの出力電圧を電圧調整手段２で昇圧した後の出力電力を表わしている。グラフからわかるように電圧調整手段２によって昇圧された非標準太陽電池ストリング１ｂの最大出力動作点βｃ１の電圧値Ｖｍは、標準太陽電池ストリング１ａの最大出力動作点α１の最適電圧値ＶＬと一致している。したがって各太陽電池ストリング１ａ、１ｂが並列接続された場合、出力電力曲線Ｌによって表される標準太陽電池ストリング１ａからの出力電力と出力電力曲線Ｓｃによって表される非標準太陽電池ストリング１ｂからの出力電力をと合算すれば、出力電力曲線Ｌと出力電力曲線Ｓｃの最大値が足し合わされた最大出力電力曲線（Ｌ＋Ｓｃ）を得ることができる。これによって最大出力動作点（α１＋βｃ１）の裾野には２番目の出力動作点が生じることがなく、また、各太陽電池ストリング１ａ、１ｂを並列接続した場合の最大出力動作点（α１＋βｃ１）の電力値Ｐ（２）は、非標準太陽電池ストリング１ｂの電力値Ｐ（Ｓｃ）と標準太陽電池ストリング１ａの出力動作点α１の電力値Ｐ（Ｌ）との加算とすることができるので電力損失が少ない。また、パワーコンディショナ４が、最大出力電力点（α１＋βｃ１）を容易に検知することが可能となる。
【００７２】
このように、本発明による太陽光発電装置７においては、電圧調整手段２を標準太陽電池ストリング１ａと逆流防止ダイオード３１との間に設けることによって、出力電圧の異なる太陽電池ストリングを、単に並列接続した場合に比べて、より高い最大出力電力値Ｐ（２）を得ることができ、その最大出力電力をパワーコンディショナ４に与えることができる。また、このような電圧調整手段２は非標準太陽電池ストリング１ｂと接続箱３とを電気的に接続する経路に対して、容易に着脱可能である。例えば、太陽電池モジュール８などの増設により、非標準太陽電池ストリング１ｂを標準太陽電池ストリング１ａに変更することができる場合には、電圧調整手段２を取り外すことができる。
【００７３】
次に、電圧調整手段２について説明する。図４は、電圧調整手段２の詳細を示すブロック図である。図４に示すように、電圧調整手段２は、外部からのサージ電圧や静電気から回路を保護する入力ＥＭＩ（電波雑音干渉）フィルタ２１、および出力ＥＭＩフィルタ２５、非標準太陽電池ストリング１ｂの出力電力から電圧調整手段全体を駆動させる電源を得るための電源部２２、入力側および出力側の電圧状態を検出するとともに、非標準太陽電池ストリング１ｂの最大出力動作点β１を検出する制御部２３、制御部２３によって制御され非標準太陽電池ストリング１ｂから出力される直流電圧を昇圧する昇圧部２４とを含んで構成されている。
【００７４】
次に図４に示した電圧調整手段２の昇圧制御動作について説明する。図５は、図４の制御部２３の昇圧制御動作を示すフローチャートである。
【００７５】
まず、制御部２３は、ステップａ０で、電源部２２から駆動用電圧が与えられて、昇圧部２４を制御可能な状態となると、ステップａ１に進み、昇圧制御動作を開始する。ステップａ１では、制御部２３は、最大電力追従制御する。すなわち、制御部２３は、昇圧比を変更して非標準太陽電池ストリング１ｂから出力される直流電流を増減して、その直流電圧を変化させる。そして、ステップａ２に進む。ステップａ２では、変化時の非標準太陽電池ストリング１ｂから出力される直流電力を順次計測する。そして、直流電流が最大となる動作点を検出する。すなわち、図３（ａ）に示すような、非標準太陽電池ストリング１ｂから出力される電力が最大となる最適電圧値Ｖｓを検出し、ステップａ３に進む。ステップａ３では、動作を終了する。
【００７６】
太陽電池ストリングは、日射量の変化とともに短絡電流が変化し、温度の変化とともに開放電圧が変化する。したがって太陽電池ストリングから出力される直流電力が時々刻々変動するので、常に最大電力となる動作点を検出する必要がある。その動作は例えば、次のように行われる。
【００７７】
例えば、制御部２３は、集積回路などによって実現される演算回路（不図示）を有する。演算回路は、非標準太陽電池ストリング１ｂから出力されて与えられる直流電圧と直流電流とを検出し、その直流電力を演算する。次に、演算回路は、非標準太陽電池ストリング１ｂから与えられる直流電圧を、１ステップ分となるあらかじめ定める電圧値を変化させるようにし、その時の直流電力を再び演算する。例えば、演算回路は、検出開始時に微小な出力電流が非標準太陽電池ストリング１ｂから与えられるように設定する。演算回路は、現在の直流電力と前回の直流電力とを比較し、現在の直流電力が前回の直流電力に対して増加傾向にあるときは、現在の直流電圧をさらに１ステップ分低くなるように、非標準太陽電池ストリング１ｂから与えられる直流電圧を低下させる。また現在の直流電力が、前回の直流電力に対して減少傾向にあるときは、現在の直流電圧をさらに１ステップ分高くなるように、非標準太陽電池ストリング１ｂから与えられる直流電圧を上昇させる。
【００７８】
このような動作を繰り返し行い、与えられる直流電力が最大となる電圧と電流を自動的に検出する。この動作が常時行われているために、太陽光が雲などで遮られたり、天候が変化したりする場合であっても、非標準太陽電池ストリング１ｂから与えられる電力を最大点で動作させるべく、自動的に追従させることができる。このようにして非標準太陽電池ストリング１ｂから与えられる電力が最大となる最適電圧値Ｖｓを求める。
【００７９】
パワーコンディショナ４によって、電圧調整手段２の負荷は、標準太陽電池ストリング１ａから出力される電力が最大となる電圧に調整されている。例えば、パワーコンディショナ４に標準太陽電池ストリング１ａから与えられる電圧が３００Ｖに設定されている場合、電圧調整手段２から出力される電圧が３００Ｖ以上であっても、３００Ｖに引き下げられた電圧が電圧調整手段２からパワーコンディショナ４に与えられる。
【００８０】
このように電圧調整手段２から出力される電圧が引き下げられることによって、非標準太陽電池ストリング１ｂから電圧調整手段２に与えられる直流電圧もまた変化する。電圧調整手段２はＭＰＰＴ制御によって、この変化した直流電圧に基づいて最大電力が与えられるように、非標準太陽電池ストリング１ｂから与えられる直流電圧を変更して設定し直す。これによって、電圧調整手段２は、パワーコンディショナ４の変換電圧値Ｖｍで出力した上で、最大となる電力が非標準太陽電池ストリング１ｂから与えられるように、非標準太陽電池ストリング１ｂから与えられる入力電圧を設定することができる。
【００８１】
パワーコンディショナ４は、例えばトランスレス方式が用いられ、昇圧チョッパ回路とＰＭＷインバータ回路と、制御回路とを含んで実現される。標準太陽電池ストリング１ａから与えられる直流電力および電圧調整手段２から与えられる直流電力は、接続箱３で合計される。その合計電力がパワーコンディショナ４に与えられる。昇圧チョッパ回路は、接続箱３から直流電圧が与えられ、与えられた直流電圧を昇圧して、インバータ回路に与える。インバータ回路は、与えられた直流電圧を交流電圧に変換し、変換した交流電圧を出力する。また、制御回路は、最大電力追従制御を行い、接続箱３から与えられる電力が最大となる変換電圧値Ｖｍとなるように、パワーコンディショナ４から出力される出力電流を調整する。またパワーコンディショナ４は、変換電圧値Ｖｍの増減に応じて、与えられる直流電力を交流電力に変換するようにインバータ回路をＰＷＭ制御する。その結果、パワーコンディショナから出力される出力電流を変化させて、接続箱３から与えられる電力が最大となる動作点を検出する。
【００８２】
このようなパワーコンディショナは、本発明の一例示であって、最大電力追従制御を行うとともに、直流を交流に変換可能な機能を有すれば、他の構成であってもよい。
【００８３】
ところで、非標準太陽電池ストリング１ｂよりも、標準太陽電池ストリング１ａから先に、接続箱３を介して電圧が与えられると、パワーコンディショナ４は、標準太陽電池ストリング１ａの最適電圧値ＶＬが、パワーコンディショナ４に与えられるように調整する。すなわち変換電圧値Ｖｍが標準太陽電池ストリング１ａの最適電圧値ＶＬと一致する。
【００８４】
この状態で、非標準太陽電池ストリング１ｂから接続箱３を介して電圧が与えられる場合、電圧調整手段２によって、非標準太陽電池ストリング１ｂの最適電圧値Ｖｓが変換電圧値Ｖｍと等しくなるように昇圧された直流電圧が、パワーコンディショナ４に与えられる。変換電圧値Ｖｍは、標準太陽電池ストリング１ａの最適電圧値ＶＬと同じであるので、パワーコンディショナ４には、標準太陽電池ストリング１ａの最適電圧値ＶＬと非標準太陽電池ストリング１ｂの最適電圧値Ｖｓが標準太陽電池ストリング１ａの電圧まで昇圧された電圧とがともに与えられる。すなわちパワーコンディショナ４は、図３（ｂ）に示す最大直流電力Ｐ（２）で、交流電力に変換することができる。
【００８５】
このように、電圧調整手段２は、制御部２３により太陽電池のその時々の最大出力となる動作点を検出・追従して発電効率を向上させるＭＰＰＴ制御を行ない、接続される非標準太陽電池ストリング１ｂの最大出力動作点β１で動作することが可能であり、よって接続される非標準太陽電池ストリング１ｂの最大出力電力を得ることができる。
【００８６】
また、電圧調整手段２の出力側の電圧はフリー、すなわち出力電圧が制御不要となり、パワーコンディショナ４の制御電圧である標準太陽電池ストリング１ａの出力電圧と等しくなる。このようにして決定される非標準太陽電池ストリング１ｂから与えられる入力電圧と、その入力電圧を昇圧してパワーコンディショナ４に与える出力電圧との比である昇圧比は自動的に調整されることとなる。すなわち設置時の昇圧比の設定が不要であり、設置工数の削減が可能で、なおかつ誤設定による動作不良を無くすことができる。
【００８７】
なお、太陽電池ストリングごとの設置方位が異なるような場合、太陽電池ストリングによって構成される太陽電池モジュールへの日射条件およびモジュール温度条件の違いから、各太陽電池ストリングとしての最大出力を得るための動作点には差が生じることがある。しかしながら、電圧調整手段２のＭＰＰＴ制御機能により、各太陽電池ストリングの最大出力動作点を一致させ、その最大出力動作点で動作が可能となるため真の最大出力電力、すなわち太陽電池の出力特性においてズレのない最大電力を得ることができるので、出力電力の損失を少なくしてより高い出力電力を得ることができるので、出力電力の損失を少なくして、より高い出力電力を得ることができる。
【００８８】
また、電圧調整手段２自身に接続されている非標準太陽電池ストリング１ｂからのエネルギーをその駆動エネルギーとして利用することによって、電圧調整手段２は非標準太陽電池ストリング１ｂが動作する昼間の間だけそれと同時に動作し、夜間においては自動的に停止されることになり、余計な電力消費が生じないようにすることができる。
【００８９】
パワーコンディショナ４および電圧調整手段２の各制御におけるフィードバックの時間は、任意に設定することができ、例えば数秒〜数十秒となるようにプログラミングされる。これによって、日射量や温度が変化した場合であっても、各太陽電池ストリングの最大電力で交流電力に変換することができる。
【００９０】
また必要な電力が大きい場合、パワーコンディショナ４を並列に接続する場合がある。例えば、パワーコンディショナ４の最大出力が５ｋＷである場合、６ｋＷの出力電圧を得るためには、５ｋＷの電力を出力可能な第１のパワーコンディショナ４と１ｋＷの電力を出力可能な第２のパワーコンディショナ４とが並列に接続される。または３ｋＷの電力を出力可能な第１のパワーコンディショナ４と３ｋＷの電力を出力可能な第２のパワーコンディショナ４とが並列に接続されてもよい。
【００９１】
パワーコンディショナ４は、最適出力に調整した出力電圧およびその位相を商用電源に合わせて系統連系させる機能を有する。各パワーコンディショナ同士が並列に接続される場合であって、パワーコンディショナ４の入力側に、それぞれ異なる発電能力を有する太陽電池ストリングが接続される場合には、前記電圧調整手段２が設けられることによって、より発電能力を大きくすることができる。
【００９２】
次に、本発明の他の実施形態の太陽光発電装置を図６に示す。図６（ａ）はそのブロック図であり、図６（ｂ）はこの太陽光発電装置の制御部の昇圧制御動作を示すフローチャートである。
【００９３】
図６（ａ）に示す太陽光発電装置６０は、図１に示される太陽光発電装置７に対して、その非標準太陽電池ストリング１ｂに対応する接続箱３内の逆流防止ダイオード３１を削除し、電圧調整手段２ａ出力側に逆流防止ダイオードを設けるようにしたものである。これにより、電圧調整手段２ａにて標準太陽電池ストリング１ａの入出力電圧を監視できるので、この電圧情報を利用し、太陽光発電装置の起動前に、非標準太陽電池ストリング１ｂの開放電圧を電圧調整手段２ａの入力側にて監視し、一方、標準太陽電池ストリング１ａの開放電圧を電圧調整手段２ａの出力側にて監視することによって、入出力の電圧に基づいて昇圧比を設定することが可能となる。他の構成については、図１に示す太陽光発電装置７と同様であり、同様の構成については説明を省略する。
【００９４】
図６（ｂ）に示す、太陽光発電装置６０の制御部２３は次の通りである。
【００９５】
まず、ステップｂ０〜ステップｂ１で、前述するステップａ０と同じ動作を行い、ステップｂ１に進む。ステップｂ１では、非標準太陽電池ストリング１ｂから与えられる電圧を検出する。言い換えると、電圧調整手段２ａよりも非標準太陽電池ストリング１ｂ側の接続経路の電圧を検出する。そしてステップｂ２に進む。
【００９６】
ステップｂ２では、電圧調整手段２ａに設けられる逆流防止ダイオード３１よりも接続箱３側の接続経路の電圧を検出する。この電圧は、変換電圧値Ｖｍであり、パワーコンディショナ４によって標準太陽電池ストリング１ａの最適電圧値ＶＬに調整されている。このようにして制御部２３は、標準太陽電池ストリング１ａの最適電圧値ＶＬと、非標準太陽電池ストリング１ｂの最適電圧値Ｖｓとを取得し、ステップｂ３に進む。
【００９７】
ステップｂ３では、標準太陽電池ストリング１ａの最適電圧値ＶＬを非標準太陽電池ストリング１ｂの最適電圧値Ｖｓで除した値である昇圧比を決定する。次に、非標準太陽電池ストリング１ｂから与えられる直流電圧を、ステップｂ３で求めた昇圧比にしたがって昇圧して、標準太陽電池ストリング１ａの最適電圧値ＶＬに変換して、ステップｂ４に進み、昇圧制御動作を終了する。
【００９８】
このようにＭＰＰＴ制御を行うことなく、非標準太陽電池ストリング１ｂから与えられる電圧を、最適な昇圧比で昇圧して、標準太陽電池ストリング１ａの最適電圧値ＶＬに近づくように、電圧調整手段２ａからパワーコンディショナ４に与える電圧を調整してもよい。
【００９９】
また、接続箱３に逆流防止ダイオードが設けられる場合、制御部２３は、ＭＰＰＴ動作を行うことなく、昇圧比を変化させながら、昇圧部２４から電流が接続箱３に流れたか否かを検出してもよい。そして電流が流れるまで、昇圧比を変化させる。昇圧部２４から接続箱３に電流が流れた場合には、昇圧されて昇圧部２４から出力される電圧と、標準太陽電池ストリング１ａから出力される最適電圧値ＶＬとが等しくなる。このように非標準太陽電池ストリング１ｂの電圧を昇圧して、パワーコンディショナ４に与えてもよい。
【０１００】
図７に、本発明のさらに他の実施の形態の太陽光発電装置を示す。図７（ａ）はそのブロック図であり、図７（ｂ）は制御部の昇圧動作を示すフローチャートである。図７に示す太陽光発電装置６１は、図１に示される太陽光発電装置７に対して、その非標準太陽電池ストリング１ｂに対応する接続箱３の逆流防止ダイオード３１を削除したものである。他の構成については、図１に示す太陽光発電装置７と同様であり、同様の構成については説明を省略する。図７に示す太陽光発電装置６１の電圧調整手段２ｃの入力側は、制御部２３により昇圧部２４を駆動して非標準太陽電池ストリング１ｂのその時々の最大出力となる最大出力動作点β１を検出・追従することで発電効率を向上させるＭＰＰＴ制御を行なうようにした点が図１と異なっている。
【０１０１】
このように、太陽光発電装置６１では、電圧調整手段２ｃをＭＰＰＴ制御の機構を備えていることから、接続される非標準太陽電池ストリング１ｂの最大出力動作点β１で動作することが可能であり、よって接続される非標準太陽電池ストリング１ｂの最大出力電力Ｐ（Ｓ）を得ることができる。この最大出力電力Ｐ（Ｓ）となる最適電圧値Ｖｓを昇圧部２４で、昇圧するのであるが、標準太陽電池ストリング１ａと非標準太陽電池ストリング１ｂとを並列接続すると、最初、出力電圧の上限が規定されていない非標準太陽電池ストリング１ｂの電圧が２５０Ｖあったとしても、太陽電池容量の少ない、すなわち昇圧する必要がある非標準太陽電池ストリング１ｂの出力電圧は、標準太陽電池ストリング１ａの出力電圧が２００Ｖであったとすると、その電力容量に引かれて、ほぼそれに近い電圧まで下降する。よって、電圧調整手段２ｃの昇圧部２４の出力は監視する必要がなく、電圧調整手段２ｃの出力側の電圧はフリー、すなわち出力電圧が制御不要となり、パワーコンディショナ４の制御電圧である標準太陽電池ストリング１ａの最適電圧値ＶＬと等しくなる。
【０１０２】
このようにして決定される非標準太陽電池ストリング１ｂから電圧調整手段２ｃに与えられる入力電圧と、電圧調整手段２ｃの出力側の電圧となる出力電圧とにより昇圧比は自動的に調整されることとなる。すなわち設置時に作業者が昇圧比の設定が不要であり、設置工数の削減が可能で、なおかつ誤設定による動作不良を無くすことができる。ただし、パワーコンディショナ４には、最適動作電圧範囲と呼ばれる効率のよい範囲が設定されていることが多く、この範囲を超えると機器を破損する場合もあるため、昇圧部２４の出力電圧があらかじめ定める範囲を越えないよう制御部２３で出力側の電圧監視を行なうのが一般的である。
【０１０３】
図８は、図７に示した太陽光発電装置６１の動作を説明するためのグラフである。朝などの太陽光発電装置６１の起動時に、標準太陽電池ストリング１ａよりも先に非標準太陽電池ストリング１ｂが発電を開始した場合、図８（ａ）に示すように、非標準太陽電池ストリング１ｂの方が標準太陽電池ストリング１ａに比べて最大出力電力Ｐ（Ｓ）が大きくなる。電圧調整手段２ｃは、非標準太陽電池ストリング１ｂの電圧を昇圧してパワーコンディショナ４に供給する。
【０１０４】
さらに、日照の状態が図８（ａ）の状態から図８（ｂ）に進んだとき、パワーコンディショナ４は標準太陽電池ストリング１ａからの発電電力が、まだ負荷側へ供給できる程でないため起動していないような場合には、負荷への電力を供給することができないにも関わらず、電圧調整手段２ｃの出力電圧は電圧調整手段のＭＰＰＴ動作によって、標準太陽電池ストリング１ａの開放電圧値ＶＬｍａｘを超えてもまだ上昇し続けてしまう可能性がある。この状態で図８（ｃ）に示すように標準太陽電池ストリング１ａからの発電電力が負荷側へ供給できる程に上昇した場合、パワーコンディショナ４が起動しＭＰＰＴ動作を開始すると、その時点の電圧調整手段２ｃから与えられる入力電圧値Ｖｓｃ付近を、パワーコンディショナ４は最大出力動作点βｃ１として誤設定してしまい、以後は標準太陽電池ストリング１ａの最大出力動作点α１における電力が、先に誤設定した最大出力動作点βｃ１における電力よりも高くなっても、誤設定した最大出力動作点βｃ１で安定して動作をしてしまう状態が発生する可能性があり、この時、標準太陽電池ストリング１ａの発電電力は系統連系されないので、太陽光発電装置としての発電損失が極めて大きい状態で動作することとなる。
【０１０５】
そうした状況を解消するために、本実施の形態では、電圧調整手段２ｃで昇圧動作を開始する前に標準太陽電池ストリング１ａの開放電圧値ＶＬｍａｘを電圧調整手段２ｃの出力側で検出し、その電圧を超えないように昇圧動作を制御するようにする。
【０１０６】
具体的な方法として、昇圧動作開始前に標準太陽電池ストリング１ａの電圧を検出して制御部２３などに記憶し、昇圧部２４の昇圧上限電圧を設定する。昇圧上限電圧を決める際の標準太陽電池ストリング１ａの電圧は、工場出荷時などにあらかじめ記憶させてあってもよいし、前日の出力を参考にするようにしてもよい。また、定期的にサンプリングしながら昇圧上限電圧を徐々に上昇させるようにしてもよい。昇圧部２４の出力電圧が昇圧上限電圧を超えた場合、入力側のＭＰＰＴ制御を停止し、先に定めた昇圧上限電圧以下の電圧で電圧を固定する出力電圧一定制御に切り替えることで電圧上昇を標準太陽電池ストリング１ａの電圧以下に抑えることができる。その後、標準太陽電池ストリング１ａの出力電圧が昇圧上限電圧以上に上昇したところで、昇圧部２４の制御を入力側のＭＰＰＴ制御に戻すことで自動昇圧機能を有する電圧調整手段２ｃを使用した際に発電損失の少ない最適な制御を行うことができる。
【０１０７】
図７（ｂ）は、図７に示す太陽光発電装置６１の制御部２３の昇圧動作を示すフローチャートである。まず制御部２３は、ステップｃ０で、電源部２２から駆動用電圧が与えられて、昇圧部２４を制御可能な状態になると、ステップｃ１に進み、昇圧制御動作を開始する。
【０１０８】
ステップｃ１では、昇圧部２４を昇圧する前に、標準太陽電池ストリング１ａの出力電圧を検出して記憶し、ステップｃ２に進む。ステップｃ２では、検出した標準太陽電池ストリング１ａの出力に基づいて昇圧部２４の昇圧上限電圧を設定し、ステップｃ３に進む。
【０１０９】
ステップｃ３では、前述したステップａ１と同様に制御部２３がＭＰＰＴ制御し、非標準太陽電池ストリング１ｂから出力される電力が最大となる最適電圧値Ｖｓを検出し、ステップｃ４に進む。ステップｃ４では、非標準太陽電池ストリング１ｂから与えられる電圧を最適電圧値Ｖｓに保った状態で、その直流電圧を昇圧して出力するように昇圧部２４を制御し、ステップｃ５に進む。
【０１１０】
ステップｃ５では、昇圧部２４によって昇圧された電圧が、ステップｃ２で設定した昇圧上限値を超えるか否かで判定し、昇圧上限値を超える場合には、ステップｃ６に進んで昇圧動作を停止し、ステップｃ１に戻る。
【０１１１】
またステップｃ５で、昇圧部２４によって昇圧された電圧が昇圧上限値を超えていない場合は、ステップｃ７に進む。ステップｃ７では、標準太陽電池ストリング１ａの電力が規定値以上であるか否かを判定し、規定値以上でない場合には、ステップｃ１に戻る。また規定値以上である場合には、ステップｃ８に進み、昇圧動作を継続し、ステップｃ９に進んで昇圧制御動作を終了する。
【０１１２】
また図６に示すような電圧調整手段２ａに逆流防止ダイオードを内蔵した構成において同様の制御を行うことによって同様の効果を得ることができる。
【０１１３】
一方、図１に示すように全ての太陽電池ストリング１ａ、１ｂに逆流防止ダイオード３１が設けられた接続箱３を使用した場合、逆流防止ダイオード３１によって非標準太陽電池ストリング１ｂ側と標準太陽電池ストリング１ａ側の電圧が切り離されるため、電圧調整手段２は、昇圧開始前に標準太陽電池ストリング１ａの電圧を検出することができない。このような場合には、あらかじめ制御部２３にパワーコンディショナなどの機器を破損させない程度の昇圧電圧の上限を設定しておき、昇圧電圧の上限を超えた場合には一定時間（例えば５分程度）昇圧動作を停止することで昇圧部２４の電圧上昇を制限する。これにより、標準太陽電池ストリング１ａが発電を開始し、パワーコンディショナ４が発電を開始するまで昇圧部２４は先の動作を繰り返すようになる。
【０１１４】
図９は、図１に示す太陽光発電装置の制御部２３の他の昇圧動作を示すフローチャートである。制御部２３は、ステップａ０〜ステップａ２と同様の動作をステップｄ０〜ステップｄ２で行い、ステップｄ３に進む。ステップｄ３では、あらかじめ定められる昇圧上限値を超えるか否かを判定し、昇圧上限値を超えない場合には、ステップｄ１に戻る。またステップｄ３で、昇圧上限値を超える場合には、ステップｄ４に進む、あらかじめ定められる時間停止し、昇圧制御動作を終了する。
【０１１５】
このような自動昇圧機能を使用した太陽光発電装置では、標準太陽電池ストリング１ａが発電していない状態で、非標準太陽電池ストリング１ｂと電圧調整手段２ｃとからなる非標準太陽電池ストリング系統ＵＳが単独で動作しないように制御することができ、パワーコンディショナ４が最適な制御電圧で制御を行なうことが可能となる。
【０１１６】
なお、非標準太陽電池ストリング系統ＵＳの単独動作を防止する制御を行った場合、非標準太陽電池ストリング系統ＵＳが先に発電を開始してもパワーコンディショナ４が運転を開始しないため、その発電分が利用できないこととなるが、日常の起動時（朝など）は日射が低い状態であり、またパワーコンディショナ４の起動電力も十分に低いため、単独動作を防止することによる電力ロスは極めて低く問題にはならない。また、標準太陽電池ストリング１ａよりも非標準太陽電池ストリング１ｂが先に動くことによってパワーコンディショナ側のＭＰＰＴ機構が最大出力動作点を誤認識する問題については後述する電圧変動の検出による制御と組み合わせることで対応が可能となる。
【０１１７】
また、単独動作を防止するために電圧変動を検出する方法として以下のような方法を用いてもよい。パワーコンディショナ４が起動していない状態で発生する電圧調整手段２ｃの出力側、すなわち電力変換手段に与えられる電圧の電圧上昇率（ΔＶ／ΔＴ）を検出し、電圧上昇率があらかじめ設定した時間内（例えば１秒）にどのくらいの値となるかを検出し、上昇した電圧がパワーコンディショナ４が起動する瞬間に生ずる電圧調整手段２ｃの出力側でどれだけ電圧変動、例えば電圧低下が生じたかを検出、比較することで、その時点でパワーコンディショナが認識した最大出力動作点が標準太陽電池ストリング１ａに起因するのか、非標準太陽電池ストリング１ｂに起因するのかを判断する。
【０１１８】
具体的には非標準太陽電池ストリング１ｂではパワーコンディショナ起動前、すなわち無負荷状態では電圧上昇が短時間（例えば数秒）に起こるが、これは電圧調整手段２ｃによって電流を電圧に変換している性質上、パワーコンディショナ４が起動して負荷がかかると急速に（例えば数秒）電圧低下を起こすことに起因する。この２つの条件を組み合わせることにより、曇から太陽が出た時のように標準太陽電池ストリング１ａの出力電圧が短時間で電圧上昇を起こしたときなどと誤認識することがない。そして誤認識させないための制御としては非標準太陽電池ストリング系統ＵＳが標準太陽電池ストリング１ａよりも先にパワーコンディショナの最大出力動作点の判定に使われないように、その単独動作を検出し、一定時間昇圧操作を停止する制御としてもよい。
【０１１９】
図１０は、各制御部のさらに他の昇圧制御動作を示すフローチャートである。まず制御部２３は、ステップｅ０で、前述するステップａ０と同様の動作を行い、ステップｅ１に進み、昇圧制御動作を開始する。
【０１２０】
ステップｅ１では、パワーコンディショナ４の起動停止を検出し、ステップｅ２に進む。ステップｅ２では、電圧調整手段から出力される電圧の上昇率を演算し、ステップｅ３に進む。ステップｅ３では、上昇した電圧値について、パワーコンディショナ４が起動前後で生じる電圧変動を検出し、パワーコンディショナ４が認識した動作点が、標準太陽電池ストリング１ａに起因するのか、非標準太陽電池ストリング１ｂに起因するのかを判断し、ステップｅ４に進む。
【０１２１】
ステップｅ４では、パワーコンディショナ４の動作点が標準太陽電池ストリング１ａに起因する場合は、ステップｅ５に進み、そうでない場合にはステップｅ６に進む。ステップｅ５では、図５、６、７、９に示すような昇圧制御動作を実行し、ステップｅ７に進み、動作を終了する。またステップｅ６では、昇圧動作を停止し、ステップｅ７に進み、動作を終了する。
【０１２２】
このような非標準太陽電池ストリング系統ＵＳの単独動作防止による制御は、先の実施形態の太陽光発電装置においても可能である。なお、本検出を行なうには、非標準太陽電池ストリング１ｂが、標準太陽電池ストリング１ａよりも電力容量が少ないものとする。かくして、電圧調整手段２の出力電圧が標準太陽電池ストリング１ａの出力電圧よりも高い状態で動作することが無くなり、発電損失の少ない太陽光発電装置として適切な状態で動作させることができる。
【０１２３】
以上、電圧調整手段２を非標準太陽電池ストリング１ｂに設け、昇圧によって出力電圧を標準太陽電池ストリング１ａに合わせる例について詳述したが、非標準太陽電池ストリング１ｂが標準太陽電池ストリング１ａよりも高い電圧である構成において、非標準太陽電池ストリング１ｂの出力電圧を電圧調整手段２により降圧して標準太陽電池ストリング１ａの出力電圧に合わせるようにする場合においても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【０１２４】
この場合、例えば図２に示すような２９枚の太陽電池モジュール８を配置可能な寄棟形状の屋根において、電圧調整手段２を昇圧型とするストリングの場合は図１１にブロック図を示すように８枚の太陽電池モジュール８を有する３つの標準太陽電池ストリング１ａと、５枚の太陽電池モジュール８を有する１つの非標準太陽電池ストリング１ｂとで構成される。
【０１２５】
これに対して、電圧調整手段２を降圧型とする場合は、図１２（ａ）にブロック図を示すように８枚の太陽電池モジュール８を有する２つの標準太陽電池ストリング１ａと、１３枚の太陽電池モジュール８を有する１つの非標準太陽電池ストリング１ｂとで構成される。この例の場合では降圧式の方が昇圧式に比べて配線数を少なくできる。そしてどちらの方法であっても得られる出力電力値はほぼ同じであるので、設置枚数と出力電圧の組合せによって太陽電池モジュール８の直列・並列数や配線の数、昇圧型と降圧型を選択するようにすれば、配線の効率化、引き回し本数の削減が図れる。
【０１２６】
図１２（ｂ）は、図１２（ａ）で示した降圧型の電圧調整手段２ｂの詳細を示すブロック図である。降圧型の場合は、図４に示す昇圧型の電圧調整手段２の昇圧部２４に代えて、降圧部２４ｂが設けられる。降圧部２４ｂは、例えば降圧チョッパ回路によって実現される。降圧部２４ｂは、前述したような昇圧部２４が昇圧動作するのに対応して、与えられる電圧に対して降圧動作をする。
【０１２７】
電圧調整手段２ｂに逆流防止ダイオード３１が内蔵されない場合は、まずあらかじめ定められるパワーコンディショナ４の起動電圧よりも低い電圧で、降圧出力する。次に降圧部２４ｂから接続箱３に向かって電流が流れなければ、徐々に電圧を上げて出力する。そして降圧部２４ｂから出力される電圧が、パワーコンディショナ４の起動電圧以上になったら、最大の電流が出力できるように、出力電圧を降圧制御し、ＭＰＰＴ制御する。
【０１２８】
また降圧部２４ｂに逆流防止ダイオード３１が内蔵される場合は、図６（ｂ）に示すフローチャートとほぼ同様であって、標準太陽電池ストリング１ａの最適電圧値ＶＬから、非標準太陽電池ストリング１ｂの最適電圧値Ｖｓを除算した降圧比を決定して、降圧比に基づいて、降圧動作を行う。
【０１２９】
また電圧調整手段は、昇圧部および降圧部を備えていても良い。図１３に、降圧および昇圧可能な電圧調整手段を用いた太陽光発電装置を示す。図１３（ａ）は、降圧および昇圧可能な電圧調整手段２ｄの詳細を示すブロック図であり、図１３（ｂ）はその電圧調整手段の制御部の動作を示すフローチャートである。
【０１３０】
図１３（ａ）に示すように、電圧調整手段２ｄが、昇圧部２４および降圧部２４ｂを有する場合、制御部２３は、昇降圧自動切換え回路を有する。この場合、電圧調整手段２ｄは昇圧・降圧の両方の方法で電圧調整が可能なＤＣ−ＤＣ変換装置とし、非標準太陽電池ストリング１ｂの出力電圧を監視するとともに、逆流防止ダイオード３１の出力側から外部の標準太陽電池ストリング１ａの出力電圧も監視する。電圧調整手段２ｄは非標準太陽電池ストリング１ｂの出力電圧が標準太陽電池ストリング１ａの出力電圧よりも高ければ降圧型電圧調整回路である降圧部２４ｂ、低ければ昇圧型電圧調整回路である昇圧部２４が作動するよう制御部２３が制御方法を切り替える。
【０１３１】
図１３（ｂ）に示すように、制御部２３は、ステップｆ０〜ステップｆ１で、前述したステップａ０〜ステップａ２と同じ動作を行い、ステップｆ２に進む。
【０１３２】
ステップｆ２では、非標準太陽電池ストリング１ｂから出力される電圧が最適電圧値Ｖｓとなるように、非標準太陽電池ストリング１ｂの電圧を昇圧または降圧し、ステップｆ３に進む。ステップｆ３では、昇圧・降圧制御動作を終了する。このように前記標準太陽電池ストリング１ａと非標準太陽電池ストリング１ｂの出力電圧を比較することによって、いずれかの電圧調整方法が選択される。
【０１３３】
さらに朝夕などの一部の時間帯に影になる、日射が悪いなどの出力低下が生じる場所へ設置された太陽電池ストリングにおいて、通常は降圧による電圧調整が行なわれるが、対象時間帯のみ昇圧による電圧調整を行ない、降圧型電圧調整のみでは発電に寄与できない太陽電池ストリングの出力電力が取り出せるようにすることも可能であり、発電電力量の向上だけでなく、従来は太陽電池ストリングの設置条件を満足できなかった場所も含めた設置ができるようになる。
【０１３４】
なお、本発明の実施形態は上述の例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはもちろんである。
【０１３５】
【発明の効果】
本発明の請求項１にかかる太陽光発電装置は、複数の太陽電池モジュールが直列接続された複数の太陽電池ストリングを、接続箱を介して商用電力系統に系統連系させる太陽光発電装置において、発電能力が異なる第１の太陽電池ストリングと第２の太陽電池ストリングとを含む場合であっても、太陽光発電装置を商用電力系統に系統連系させることができる。
【０１３６】
また、本発明の請求項２にかかる太陽光発電装置は、本発明の請求項１にかかる太陽光発電装置について、前記電圧調整手段は、前記第２の太陽電池ストリングの最大電力となる電圧に基づいて電圧調整するようにしたので、各太陽電池ストリングからの最大出力電力の和を最大出力電力として利用することが可能となる。
【０１３７】
そして、入力電圧と出力電圧とに基づいて昇圧比が自動的に調整されるので、設置時の昇圧比の設定が不要となり、施工工数が削減される。また、誤設定による動作不良がないので、施工時に設定が誤って行われていないかを検査・管理する必要がなく、検査結果の収集・記録・管理や、それを施工業者に徹底させるための労力が不要となる。
【０１３８】
さらに、電圧調整手段のＭＰＰＴ制御機能により、太陽電池ストリングの設置条件の違い、例えば太陽電池ストリングごとに日照量が異なる場合などに各太陽電池ストリングの最大出力動作点に差が生じている場合であっても、真の最大出力電力を得ることができる優れた太陽光発電装置を提供できる。
【０１３９】
また、本発明の請求項３にかかる太陽光発電装置によれば、自動昇圧機能を有する電圧調整手段によって、電力変換手段が第１の太陽電池ストリングの動作電圧よりも高い電圧を動作電圧と誤認する問題を解消することができ、電力変換手段が最適な制御電圧で、発電損失を発生させない最適な制御を行うことができる。
【０１４０】
また本発明の請求項４にかかる太陽光発電装置によれば、請求項３にかかる太陽光発電装置について、第２の太陽電池ストリングが第１の太陽電池ストリングよりも先に発電を開始したときに、前記昇圧手段は、昇圧動作を停止し、前記第１の太陽電池ストリングによって前記電力変換手段が起動するようにしたので、第１の太陽電池ストリングの出力電圧、または電力変換手段が電力変換する場合の変換電圧である制御電圧を電圧調整手段が検知できない場合においても、第１の太陽電池ストリングが発電していない状態では第２の太陽電池ストリングが単独で動作し、電圧調整手段によって電力変換手段が第１の太陽電池ストリングの動作電圧よりも高い電圧を動作電圧と誤認しないように制御することができ、電力変換手段が最適な制御電圧で制御を行なうことが可能な優れた太陽光発電装置を提供できる。
【０１４１】
また、本発明の請求項５にかかる太陽光発電装置によれば、電力変換手段が、与えられる直流電圧を調整し、与えられる直流電力が最大となる変換電圧値Ｖｍで、直流電力を交流電力に変換することができ、第１および第２の太陽電池ストリングから出力される直流電力を電力変換手段に直接与える場合に比べて、電力変換手段に与えられる最大直流電力を大きくすることができる。したがって、第１の太陽電池ストリングおよび第２の太陽電池ストリングの発電状態が異なる場合、例えば各ストリングに含まれる太陽電池モジュールの数が異なる場合であっても、太陽光発電装置の発電能力を高めることができる。
【０１４２】
そして、本発明の請求項６にかかる太陽光発電装置によれば、電圧調整手段が、ＭＰＰＴ制御機能を有するので、第２の太陽電池ストリングの最適電圧が電圧調整手段に与えられるように調整することができる。これによって、第１および第２の太陽電池ストリングから与えられる電力がともに最大となる電圧で、電力変換手段が電力変換を行うことができる。
【０１４３】
また、本発明の請求項７にかかる太陽光発電装置によれば、電力変換手段が、第１の太陽電池ストリングから与えられる直流電圧よりも、高い電圧を変換電圧Ｖｍとして誤設定する問題を解消することができる。これによって、電力変換手段が最適な制御電圧で、発電損失の発生を抑えた最適な制御を行うことができる。
【０１４４】
また、本発明の請求項８にかかる太陽光発電装置によれば、第１の太陽電池ストリングが発電していない状態で、電圧調整手段から与えられた直流電圧によって、電力変換手段が動作しないようにすることができる。その結果、電力変換手段が第１の太陽電池ストリングから出力される直流電圧よりも高い電圧を、変換電圧値Ｖｍとして誤設定しないように制御することができ、電力変換手段に過大な電流が流れることを防止できる。
【０１４５】
また、本発明の請求項９にかかる太陽光発電装置によれば、電源部が第２の太陽電池ストリングから与えられる直流電力を用いて調整部を駆動することによって、電圧調整手段が、第２の太陽電池ストリングとともに動作する。これによって、夜間においては自動的に第２の太陽電池ストリングの調整が停止され、余計な電力消費が生じないようにすることができる。
【０１４６】
そして、本発明の請求項１０にかかる太陽光発電装置は、請求項５または６にかかる太陽光発電装置において、前記電圧調整手段が、あらかじめ定められた規則にしたがって、第２の太陽電池ストリングから与えられる直流電圧を、昇圧もしくは降圧のいずれかを実行し、電力変換手段に供給するようにしたので、第２の太陽電池ストリングから与えられる直流電圧が、第１の太陽電池ストリングから与えられる直流電圧よりも低い場合には昇圧動作を行うなどして、降圧および昇圧動作を切り替えることができる。例えば、朝夕などの一部の時間帯に太陽からの照射量が低い場合など、出力低下が生じる場所に設置された太陽光発電装置において、通常は降圧動作による電圧調整が行われるような場合であっても、あらかじめ定める所定の時間帯のみ昇圧動作による電圧調整を行うようにすれば、降圧動作による電圧調整のみでは取り出すことができない太陽電池ストリングの電力を取り出すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる太陽光発電装置の一実施形態を模式的に説明するためのブロック図である。
【図２】太陽電池モジュールを家屋の屋根面に配置した例を示す平面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、出力能力の異なる２つの太陽電池ストリングから出力される発電電力の関係と、パワーコンディショナに与えられる電力との関係を表わすグラフである。
【図４】図１の太陽光発電装置に含まれる電圧調整手段の一例を模式的に示すブロック図である。
【図５】制御部の昇圧制御動作を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）は本発明にかかる太陽光発電装置の他の実施形態を模式的に説明するためのブロック図であり、（ｂ）はその制御部の昇圧制御動作を示すフローチャートである。
【図７】（ａ）は本発明にかかる太陽光発電装置の他の実施形態を模式的に説明するためのブロック図であり、（ｂ）はその制御部の昇圧制御動作を示すフローチャートである。
【図８】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はパワーコンディショナに与えられる電力を説明するためのグラフである。
【図９】図１に示す太陽光発電装置の制御部の他の昇圧制御動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の太陽光発電装置の制御部の他の昇圧制御動作を示すフローチャートである。
【図１１】図２に示す屋根面に設けられる昇圧型の太陽光発電装置を示すブロック図である。
【図１２】（ａ）は、図２に示す屋根面に設けられる降圧型の太陽光発電装置を示すブロック図であり、（ｂ）は（ａ）に示した降圧型の電圧調整手段の一例を示すブロック図である。
【図１３】（ａ）は昇圧および降圧動作可能な電圧調整手段の一例を示すブロック図であり、（ｂ）はその制御部の昇圧／降圧の制御動作を示すフローチャートである。
【図１４】従来の太陽光発電装置を説明するブロック図である。
【符号の説明】
１ａ：標準太陽電池ストリング（第１の太陽電池ストリング）
１ｂ：非標準太陽電池ストリング（第２の太陽電池ストリング）
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ：電圧調整手段
３：接続箱
４：パワーコンディショナ
５：交流負荷
６：商用電力系統
７：太陽光発電装置
８：太陽電池モジュール
１１ａ：太陽電池ストリング
１３：接続箱
１４：パワーコンディショナ
１５：交流負荷
１６：商用電力系統
１７：太陽光発電装置
１８：太陽電池モジュール
１９：逆流防止ダイオード
２１：入力ＥＭＩフィルタ
２２：電源部
２３：制御部
２４：昇圧部
２４ｂ：降圧部
２５：出力ＥＭＩフィルタ
３１：逆流防止ダイオード
６０：太陽光発電装置
６１：太陽光発電装置
７１、７２，７３：屋根面
Ｄ：谷間
ａ０〜ａ３：ステップ
ｂ０〜ｂ４：ステップ
ｃ０〜ｃ９：ステップ
ｄ０〜ｄ４：ステップ
ｅ０〜ｅ７：ステップ
ｆ０〜ｆ３：ステップ
Ｌ、Ｓ、Ｓｃ、Ｌ＋Ｓ、Ｌ＋Ｓｃ：出力電力曲線
ＵＳ：非標準太陽電池ストリング系統
ＶＬ：最適電圧値（第１の太陽電池ストリングの）
Ｖｓ：最適電圧値（第２の太陽電池ストリングの）
ＶＬｍａｘ：開放電圧値
Ｖｍ：変換電圧値
Ｖｓｃ：入力電圧値
α１、β１、βｃ１：出力動作点
【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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【図１４】
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