(57)【要約】【課題】単セルコンバータに用いられる電力変換器の起動特性を改善する。【解決手段】太陽電池セルから出力された直流電圧を昇圧すべく、電圧駆動型のスイッチング素子３３、３４と、スイッチング素子の駆動信号を発生する駆動信号発生部１１３と、太陽電池セルから出力された直流電圧を昇圧して、スイッチング素子及び駆動信号発生部に電力を供給する制御電源部１０２と、を備える電力変換器において、駆動信号の電圧が所定の閾値以上となるか否かを制御電源部１０２の出力電圧を基準電圧源１１４の電圧と比較器１１５で比較することによって判断し、制御電源部１０２の出力電圧が基準電圧源１１４の電圧以上となる場合にのみ、駆動信号を発生させるように駆動信号発生部１１３を制御する。【選択図】  図３
2004297880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池セルから出力された直流電圧を昇圧する電力変換器であって、
電圧駆動型のスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の駆動信号を発生する駆動信号発生部と、
前記太陽電池セルから出力された直流電圧を昇圧して、前記スイッチング素子及び前記駆動信号発生部に電力を供給する制御電源部と、
前記駆動信号の電圧が所定の閾値以上となる場合にのみ、前記駆動信号を発生させるように制御する判断手段と、を備えることを特徴とする電力変換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電力変換器に関し、より詳細には、太陽電池セルから出力された直流電圧を昇圧する電力変換器及び該電力変換器を含む太陽光発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、化石燃料の使用に伴う二酸化炭素等の排出による地球温暖化や、原子力発電所の事故や放射性廃棄物による放射能汚染などの問題が深刻となり、地球環境とエネルギに対する関心が高まっている。このような状況の下、無尽蔵かつクリーンなエネルギ源として太陽光を利用する太陽光発電が世界中で実用化されている。
【０００３】
太陽電池を利用した太陽光発電の形態としては、数Ｗから数千ｋＷまでの出力規模に応じた種々の形態がある。太陽電池を使用した代表的なシステムとしては、太陽電池によって発電された直流電力をインバータ等により交流電力に変換（直交変換）して需要家の負荷や商用電力系統に供給するシステムがある。
【０００４】
図９は、一般的な家庭用の太陽光発電システムの外観を示す図であり、図１０は図９の太陽光発電システムの概略ブロック図である。
【０００５】
図中７５は太陽電池モジュールであり、出力電圧が数Ｖの太陽電池セルを複数枚直列接続して出力電圧が２０Ｖ程度となるように構成されている。さらに太陽電池モジュール７５を複数枚直列接続して２００Ｖ程度の出力電圧を得られる太陽電池ストリング７６を構成し、系統連系インバータ７１に接続することにより、系統連系システムを構築している。
【０００６】
系統連系インバータ７１は、図１０に示すように、電圧が様々に変化する太陽電池からの出力電圧を一定の電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ部７２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ部７２から出力された直流電力を系統連系可能な周波数及び電圧の商用交流電力に変換するＤＣ／ＡＣコンバータ部７３に大別される。
【０００７】
図１１は、図１０に示したＤＣ／ＤＣコンバータ部７２の構成の一例を示す図である。ＤＣ／ＤＣコンバータ部７２はスイッチング素子としてＦＥＴを有し、その駆動回路１１０１は、制御電源部１１０２、発振部１１０３、増幅部１１０４を含んでおり、制御電源部１１０２には、太陽電池ストリング７６からの出力電圧が入力され、この電圧を降圧変換して制御電源を生成する。
【０００８】
太陽電池ストリングの定格出力電圧が２００Ｖであるのに対して、スイッチング素子を駆動する駆動電圧や、インバータ内の制御電圧はせいぜい３〜１５Ｖ程度である。従って、このような構成では、制御電源の電圧は十分に高い太陽電池の出力電圧から生成されるため、容易に十分な電圧値を得ることができる。
【０００９】
しかしながら、このように多数の太陽電池セルを直列接続した太陽電池ストリングを用いた構成では、以下のような問題が生じる。
【００１０】
例えば、障害物などにより太陽光が遮られて日陰が生じると、日陰となった部分にあるセルは発電しない。発電しないセルには、直列接続された他の太陽電池セルの全電圧が太陽電池モジュールに接続された負荷を介して太陽電池や素子の光起電圧と逆方向に印加され、逆電流が流れることにより発熱する。これを防止するために、セル毎にバイパスダイオードを設ける方法もあるが、モジュール及びシステムのコストが上昇してしまう。
【００１１】
また、セルを直列接続するために、セル間に発電に利用されない非発電領域を設ける必要があるため、太陽電池モジュールの面積発電効率を大きくするのが困難である。
【００１２】
更に、例えば、導電性基板を負極として利用する太陽電池セルを使用した場合において、直列接続された太陽電池セルの導電性基板と太陽電池モジュールの外郭導体部との間の封止材にピンホールが生じてそこに雨水が入り込んだ際には、太陽電池セルと太陽電池モジュールの外郭導体部とが雨水を介して導通状態となる。
【００１３】
このような状態となると、太陽電池モジュールの外郭導体部を介して隣接する太陽電池モジュールに漏洩電流が流れ、この電流により太陽電池モジュールの外郭導体部が腐食する場合がある。
【００１４】
これらの問題に対処すべく、本願の発明者らは、単セルコンバータを用いた太陽光発電システムを提案している（特願２００２−２０７１９２号、特願２００２−２３１８０４号）。
【００１５】
これは、従来の太陽電池ストリング７６のように、直列接続された多数の太陽電池セルからの出力をインバータに接続する構成ではなく、単セル又は直列接続された少数のセル毎にＤＣ／ＤＣコンバータを設けて単セルコンバータを構成し、複数の単セルコンバータそれぞれの出力をインバータに接続するように構成したものである。
【００１６】
このような構成の太陽光発電システムによれば、上記の問題が解決されると共に、以下のような効果が得られる。
【００１７】
単セルコンバータの数を増減するだけで太陽電池モジュールの容量を変えることができ、小容量の太陽光発電システムでも容易に構成できる。
【００１８】
太陽電池の対地電圧を低くすることができ、その結果太陽電池素子の被覆を薄くして製造コストを低減することが可能になる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、単セルコンバータを用いた太陽光発電システムで、ＤＣ／ＤＣコンバータにＦＥＴ等のスイッチング素子を利用した昇圧回路を含む構成とすると、システム起動前に低い駆動電圧がスイッチング素子に供給されてしまい、起動特性が低下してしまう場合が有る。
【００２０】
この現象についてもう少し詳しく説明する。ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングＦＥＴをオープンループ制御で駆動する場合、太陽電池の出力電圧を昇圧してスイッチングＦＥＴの駆動電圧が生成される。この場合、起動時等で太陽電池からの出力電圧が小さく十分な電圧まで昇圧されていない駆動電圧がＦＥＴに供給されると、ＦＥＴのＯＮ抵抗による損失が非常に大きい状態で変換動作が行われる。
【００２１】
このため、早朝等日射量が十分得られずに太陽電池からの出力が低いと、ＦＥＴのＯＮ抵抗による損失が大きくなってしまい、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を所望の電圧に昇圧することができなくなってしまう。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバ−タの出力電圧が所望の電圧に達するまでに時間がかかることとなり、太陽電池の起動特性が低下してしまう。
【００２２】
この現象について、図２に示すＤＣ／ＤＣコンバータのブロック図を参照して更に詳細に説明する。
【００２３】
図２において、３２は入力キャパシタ、３３および３４はＦＥＴ等のスイッチング素子、１５はトランス、３６は整流回路、３７は平滑化回路、１０１はスイッチング素子のゲートへ駆動電圧を供給する駆動回路である。駆動回路１０１は、主に制御電源１０２、発振部１０３、増幅部１０４から構成される。
【００２４】
＜制御電源１０２＞
制御電源１０２は、太陽電池から出力された電力をＤＣ／ＤＣコンバータ２の主回路と並列に受電し、太陽電池から出力された低い電圧を昇圧して、スイッチング素子を駆動する約５Ｖの電圧を生成する。
【００２５】
制御電源１０２は、入力平滑コンデンサ、平滑コイル、チョッパスイッチ、チョッパダイオード、出力平滑コンデンサからなる昇圧チョッパ回路で構成される。昇圧チョッパ回路の昇圧比は、チョッパスイッチに供給される駆動パルスのデューティによって決定され、チョッパ出力電圧をモニタしてデューティを調節することにより出力電圧を５Ｖに調整できる。
【００２６】
ただし、デューティのＯＮ時間比率をあげることにより、昇圧比の上昇は可能であるが、入力インダクタのインダクタンス値や抵抗値、駆動信号の鈍り、チョッパスイッチＯＮ時のコレクタ−エミッタ間電圧（ドレイン−ソース間電圧）等により、昇圧比には実質的な限界があり、約６倍程度までが実用的な昇圧比となる。
【００２７】
＜発振部１０３＞
発振部１０３は、制御電源１０２によって昇圧された５Ｖの電源によってＤＣ／ＤＣコンバータ２のスイッチング素子３３及び３４を駆動する駆動周波数の方形波パルスを出力する。本例における発振部１０３のスイッチング周波数は７０ｋＨｚとした。
【００２８】
＜増幅部１０４＞
増幅部１０４は、発振部１０３で生成された方形波パルスを電流増幅する。これは、スイッチング素子３３及び３４に充分駆動可能な電流を供給するためである。
【００２９】
例えばスイッチング素子３３及び３４がＦＥＴで構成される場合には、入力寄生容量を素早く充電してスイッチング損失を低減する必要があり、そのためには高い電流供給能力が必要となる。
【００３０】
増幅部１０４を駆動する電源としては、制御電源１０２の出力を発振部１０３と並列に入力する構成とした。
【００３１】
なお、発振部１０３の出力が充分な駆動能力をもつ場合には、増幅部１０４は必要ない。
【００３２】
＜ＤＣ／ＤＣコンバータの動作＞
このような構成の駆動回路１０１においては、太陽電池に太陽光が当たると太陽電池からの出力電圧は徐々に上昇し、出力電圧が約０．６Ｖ〜０．７Ｖ程度になると制御電源である昇圧チョッパ回路が動作し始め、ＦＥＴに駆動電圧が供給される。
【００３３】
ここで、スイッチング素子として使用するＦＥＴ３３及び３４のゲート電圧とＯＮ抵抗との関係が、図６のグラフに示す特性であるとする。一般的にＦＥＴは図６のグラフのように、ゲート電圧が低い場合では、ＯＮ抵抗（ドレイン−ソース間抵抗）が高く、制御電源の出力電圧が閾値電圧に達していない段階でＦＥＴが駆動される際には、ＦＥＴによる損失が大きい状態で導通してしまう。
【００３４】
特に、図６に示すようにゲート閾値電圧の最小値が１．０Ｖ、最大値が３．０Ｖと幅広いＦＥＴでは、ゲート電圧が最大値である３．０Ｖを下回るとＯＮ抵抗がいっそう高くなる傾向がある。
【００３５】
このため、通常は充分に小さいレベルのＦＥＴによる損失電力が無視できない大きさとなり、ＤＣ／ＤＣコンバータから出力される電力は、
［入力電力］−［ＦＥＴの損失電力］−［トランスのコア損失等の主回路固定損失］
で表わされる電力となり、早朝等の太陽電池から出力される電力が小さい場合においては、ＤＣ／ＤＣコンバータから出力される電力は極わずかになる。
【００３６】
更に、起動時のスイッチング素子ＯＮ時間比率が高い場合、特に固定デューティ制御などでは、出力電圧と入力電圧との関係は一定となるため、入力電圧がなかなか上昇しない。その結果、日射量が上昇しても、ＦＥＴのゲート電圧が低い、→ＦＥＴのＯＮ抵抗が高く損失が大きい、→出力電圧がなかなか上昇しない、→入力電圧も上昇しない、→ＦＥＴのゲート電圧が低い、というループが発生してしまう。
【００３７】
図７は、このようなＤＣ／ＤＣコンバータの日射量と出力電力との関係を示すグラフであり、日射量がある一定のレベルまで達しないと出力電力が極端に小さく、起動特性が低いことが示されている。
【００３８】
本発明は以上のような状況に鑑みてなされたものであり、単セルコンバータに用いられる電力変換器の起動特性を改善することを目的とする。
【００３９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の一態様としての電力変換器は、太陽電池セルから出力された直流電圧を昇圧する電力変換器であって、
電圧駆動型のスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の駆動信号を発生する駆動信号発生部と、
前記太陽電池セルから出力された直流電圧を昇圧して、前記スイッチング素子及び前記駆動信号発生部に電力を供給する制御電源部と、
前記駆動信号の電圧が所定の閾値以上となる場合にのみ、前記駆動信号を発生させるように制御する判断手段と、を備えている。
【００４０】
すなわち、本発明では、太陽電池セルから出力された直流電圧を昇圧すべく、電圧駆動型のスイッチング素子と、スイッチング素子の駆動信号を発生する駆動信号発生部と、太陽電池セルから出力された直流電圧を昇圧して、スイッチング素子及び駆動信号発生部に電力を供給する制御電源部と、を備える電力変換器において、駆動信号の電圧が所定の閾値以上となる場合にのみ、駆動信号を発生させるように制御する。
【００４１】
このようにすると、太陽電池セルから発生される電圧が、駆動信号の電圧が所定の閾値以上となるのに必要な電圧未満である場合には、駆動信号は出力されず、スイッチング素子を適切な状態、例えば、常にＯＮ抵抗が小さい状態で駆動することができる。
【００４２】
従って、単セル又は直列接続された少数のセル毎に電力変換器を設ける単セルコンバータ型のように電力変換器に入力される電圧が低い構成における、電力変換器の起動特性を改善することができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電力変換器及び該電力変換器を使用した太陽光発電システムの好適な実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、全ての図面に関して、同様な構成要素には同じ参照符号を付している。
【００４４】
始めに、本発明に係る太陽光発電システムの全体構成とその構成要素について説明する。
【００４５】
［太陽光発電システムの構成］
図１は、本発明に係る電力変換器としてのＤＣ／ＤＣコンバータを含む、太陽光発電システムの構成を示すブロック図である。
【００４６】
図１において、１は太陽電池、２はＤＣ／ＤＣコンバータ、３はインバータ、４は商用電力系統である。本発明における構成では、太陽電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ２とを組とした単セルコンバータを複数並列に接続し、その出力をインバータ３に入力し、インバータ３から出力される商用交流電力を商用電力系統４に逆潮流する系統連系システムを構成している。
【００４７】
＜太陽電池１＞
太陽電池１は、太陽光が遮られることなく照射されるように屋根等の屋外に設置され、太陽電池セルの直列接続数を１〜複数個（例えば、４個未満）に制限し、出力電圧が低電圧となるように構成する。また、出力電流は１０Ａ以上の大電流太陽電池セルを用いる事が好ましい。
【００４８】
太陽電池セルには、アモルファスシリコン系、多結晶シリコン系、結晶シリコン系などの様々な太陽電池素子が使用可能である。
【００４９】
本構成においては、アモルファスシリコン系を３層に積層した積層型太陽電池セルを太陽電池１として使用した。その特性は、
定格日射量＝１ｋＷ／ｍ２：周囲温度２５℃
短絡電流        Ｉｓｃ  ＝  １６．１０Ａ
開放電圧        Ｖｏｃ  ＝  １．８Ｖ
最大動作点電流  Ｉｐｍ  ＝  １４．０Ａ
最大動作点電圧  Ｖｐｍ  ＝  １．４Ｖ
最大出力電力    Ｐｍａｘ＝  ２０Ｗ
となっている。
【００５０】
＜ＤＣ／ＤＣコンバータ２＞
太陽電池１それぞれに対して、低電圧大電流である太陽電池１の出力を昇圧して高電圧小電流に変換する、オープンループ型のＤＣ／ＤＣコンバータ２を設ける。これは、屋内に接地されるインバータ３までの長い送電経路での送電ロスを低減することを目的としている。
【００５１】
以下図１を参照して、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の構成を説明する。図１において、３２は入力キャパシタ、３３および３４はＦＥＴ等のスイッチング素子、１５はトランス、３６は整流回路、３７は平滑化回路、４６はスイッチング素子のゲートへ駆動電圧を供給する駆動回路である。
【００５２】
駆動回路４６は、互いに位相が逆の２つのゲート駆動信号を、プッシュプルスイッチング回路を構成するスイッチング素子３３および３４にそれぞれ供給する。ゲート駆動信号（矩形波）のデューティ比は固定とする。
【００５３】
ゲート駆動回路４６は、太陽電池１の出力を昇圧してゲート駆動回路全体の動作電源を供給する制御電源、スイッチング素子３３への駆動電圧が所定の閾値以上であるか否かを判断する判断手段、スイッチング素子の駆動信号を生成する発振手段、及び発振手段により直接スイッチング素子を駆動できない場合は、この発振手段の出力を増幅する増幅手段を含んで構成される。
【００５４】
判断手段は、比較器と基準電圧源から構成され、比較器は、スイッチング素子３３への駆動電圧が所定の閾値以上となるか否かを判断すべく、太陽電池１の出力電圧、制御電源の入力電圧、制御電源の出力電圧、発振手段の入力電圧及び増幅手段の入力電圧等のいずれかを一方の入力とし、所定電圧を発する基準電圧源を他方の入力とし、一方の入力電圧が他方の入力電圧を上回ると、スイッチング素子の駆動を許可する信号を出力する。このスイッチング素子の駆動を許可する信号は、制御電源、発振手段、及び増幅手段の少なくとも１つに出力される。
【００５５】
なお、判断手段における所定の閾値は、その回路構成に応じて適宜好ましい値が設定されるが、スイッチング素子のＯＮ抵抗が急激に小さくなる閥値電圧以上の電圧が駆動信号として、駆動回路４６から出力される程度の電圧であればよい。
【００５６】
また、判断手段を、太陽電池の出力電圧を直接定電圧ダイオード等でレベルシフトして、制御電源、発振手段、及び増幅手段の少なくとも１つの制御入力に接続する構成としてもよい。
【００５７】
駆動回路４６から出力されるゲート駆動信号のデューティは、プッシュプルスイッチング回路の最大デューティである５０％が、変換効率が高く好ましい。ゲート駆動信号のデューティを固定とするのは、フィードバック回路をなくして、スイッチング制御回路を単純化することによりコストダウンおよび信頼性を向上させるためである。なお、スイッチング周波数は、スイッチングによる損失電力と、トランスの小型化のトレードオフにより、２０ｋ〜数百ｋＨｚの間で設定する。
【００５８】
また、スイッチング素子３３および３４は、太陽電池１の出力電圧が低いため、オン抵抗が低いＭＯＳＦＥＴを使用することが好ましい。現時点では、ユニポーラ素子であるＭＯＳＦＥＴが、オン抵抗の面でとくに優れている。
【００５９】
入力キャパシタ３２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２から見て電力供給源が電圧源と見なせるように、等価直列抵抗（ＥＳＲ）が小さく、高周波特性に優れるＯＳコン（三洋電機製）を使用することが好ましい。そのほか、積層セラミックキャパシタ、タンタル電解キャパシタなどＥＳＲが小さいものが使用可能である。入力キャパシタ３２によって、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の電力供給源は電圧源と見なせるようになり、ＤＣ／ＤＣコンバータ２は、いわゆる電圧型コンバータと呼ばれるものになる。
【００６０】
トランス１５の変圧比（巻線比）は、太陽電池１の運転電圧が最小時において、インバータ３が交流電圧１００Ｖを出力するために必要な直流電圧（例えば、１５０Ｖ以上）がインバータ３に供給されるように設定する。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧は、スイッチング回路が常に最大デューティで運転されるので、入力電圧にトランス１５の変圧比を掛けた値になる。
【００６１】
太陽電池の最適動作点は、高温又は日射量が少ない時に低電圧となる特性がある。本構成においては、太陽電池の動作開始電圧を約１．０Ｖと設定し、そのときに出力電圧１５０Ｖまで昇圧可能な構成とするため、トランス１５の巻線比は、
１．０（Ｖ）：１５０（Ｖ）
とし、実際の巻線数は、１次側巻線を２Ｔ、２次側巻線を３００Ｔとした。
【００６２】
トランス１５の後段には、トランスの高周波交流出力を整流する整流回路３６、平滑する平滑化回路３７を設ける。なお、コンバータ２の出力先であるインバータ３の入力キャパシタが充分大きい場合は、平滑化回路３７はなくてもよい。
【００６３】
［ＤＣ／ＤＣコンバータ２の動作］
図１に示す構成において、ＤＣ／ＤＣコンバータ２には、太陽電池１から低電圧の直流電力が入力される。入力された直流電力の電圧は、ゲート駆動回路４６、スイッチング素子３３及び３４、並びにトランス１５から構成される昇圧回路によって昇圧される。トランス１５の二次巻線から出力される高周波交流電力は、ダイオードブリッジ３６で整流され、平滑化回路３７で平滑されて直流化した後、インバータ３へ供給される。
【００６４】
［インバータ３の動作］
インバータ３の制御回路５３は、入力電圧検出器５４および入力電流検出器５５により、ＤＣ／ＤＣコンバータ２から入力される電圧および電流をそれぞれモニタして、インバータブリッジ５２のスイッチング素子をＰＷＭ制御する。この制御によって、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧、出力電流が制御され、その結果、太陽電池１の動作点電圧および電流を制御することができる。言い換えれば、制御回路５３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２と太陽電池１とを併せた最大電力追尾制御を行うことで、太陽電池１の発電電力を有効に活用することができる。
【００６５】
インバータブリッジ５２から出力された直流電力は、インバータブリッジ５２および連系リアクトルを含むフィルタ５８によって交流電力に変換され、商用電力系統４へ供給される。インバータ３の入力電圧および入力電流をモニタして、インバータブリッジ５２をＰＷＭ制御する方法としては、多数の公知公用の方法のいずれかを用いることができるので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００６６】
このようなインバータ３のＰＷＭ制御により、太陽電池１およびＤＣ／ＤＣコンバータ２から最大電力を引き出しつつ、商用電力系統４と同一の電流位相をもつ力率が１の交流電力を出力し、系統連系システムを構成できる。
【００６７】
以下、上記のような構成の太陽光発電システムにおけるＤＣ／ＤＣコンバータ２のいくつかの実施形態について説明する。
【００６８】
なお、上述のように本発明は、太陽電池セルから出力された直流電圧を昇圧する電力変換器であって、電圧駆動型のスイッチング素子と、スイッチング素子の駆動信号を発生する駆動信号発生部と、太陽電池セルから出力された直流電圧を昇圧して、スイッチング素子及び駆動信号発生部に電力を供給する制御電源部と、駆動信号の電圧が所定の閾値以上となる場合にのみ、駆動信号を発生させるように制御する判断手段と、を備える電力変換器であるが、以下で説明する各実施形態は、次のような特徴をも備えている。
【００６９】
すなわち、駆動信号発生部は、オープンループ制御で、例えば、パルス状の駆動信号を発生する。所定の閾値が、スイッチング素子のゲート閾値の最大値である。判断手段は、基準電圧源と比較器とを含む。
【００７０】
＜第１の実施形態＞
図３は、本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータの第１の実施形態の構成を示すブロック図である。本実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータは、入力キャパシタ３２、スイッチング素子３３及び３４、トランス１５、整流回路３６、平滑化回路３７、駆動回路１１１を備えており、駆動回路１１１に制御電源１０２の出力電圧が所定の閾値に満たない場合には発振部の出力を停止する判断手段を設けている。
【００７１】
なお、駆動回路１１１以外の構成は、図２と略同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００７２】
駆動回路１１１において、１０２は制御電源、１０４は増幅部、１１３は発振部、１１４は基準電圧源、１１５は比較器、１１６は発振部に設けられた出力許可信号入力端子である。すなわち、本実施形態では、基準電圧源１１４と比較器１１５とが判断手段を構成し、その出力が発振部１１３に入力される。
【００７３】
本実施形態では、基準電圧源１１４の電圧は３Ｖとし、発振部１１３の入力電圧、すなわち制御電源１０２の出力電圧と基準電圧源１１４の出力電圧（３Ｖ）を比較器１１５によって比較し、発振部１１３の入力電圧が３Ｖ以上となった場合に発振部１１３に出力許可信号を送出する構成とした。
【００７４】
以上のように構成することで、制御電源１０２の出力が３Ｖ未満の状態では発振部１１３は出力パルスを出力しない。発振部１１３が増幅部１０４にパルスを送出する条件は、発振部１０３及び増幅部１０４の両方に３Ｖ以上が供給されている状態となり、ＦＥＴのゲートに供給される電圧は３Ｖ以上となる。その結果、ＦＥＴは常にＯＮ抵抗が小さい状態で使用され、上記従来例のような、ＦＥＴのゲート電圧が低い→、ＦＥＴのＯＮ抵抗が高く損失が大きい→、出力電圧がなかなか上昇しない→、入力電圧も上昇しない→、ＦＥＴのゲート電圧が低いという起動特性低下のループは発生しない。
【００７５】
図８は、本実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータの日射量と出力電力との関係を示すグラフである。図７に示した従来のＤＣ／ＤＣコンバータのグラフと比較して、起動特性が改善されていることがわかる。
【００７６】
（変形例）
上記第１の実施形態では、基準電圧源１１４の電圧と制御電源１０２の出力電圧を比較器１１５により比較した結果に応じて発振部１１３に出力許可信号を送る構成としたが、制御電源１０２の出力電圧をダイオードやツェナーダイオード又は分圧抵抗等を介することによって電圧レベルシフトさせ、これを出力許可信号の代わりに出力許可信号入力端子１１６に入力して発振部１１３の動作を制御するようにしてもよい。
【００７７】
この場合、制御電源１０２の出力電圧の値を所定値だけ、或いは所定の比率で降下させ、制御電源１０２の出力電圧が３Ｖ以上となったときに、出力許可信号入力端子１１６に供給される電圧が出力許可を示す閾値電圧以上となるように設定する。
【００７８】
このようにすると、基準電圧源と比較器とを要しない単純な構成で、ＤＣ／ＤＣコンバータの起動特性が改善することができる。
【００７９】
＜第２の実施形態＞
以下、本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータの第２の実施形態について説明する。以下では、上記第１の実施形態と同様な部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的な部分を中心に説明する。
【００８０】
図４は、本発明に係るＤＣ／ＤＣインバータの第２の実施形態の構成を示すブロック図である。上記第１の実施形態とは、駆動回路１２１の構成が異なっている。本実施形態では、制御電源１０２の出力電圧が所定の閾値未満である場合に、増幅部の出力を停止する判断手段を設けている。
【００８１】
駆動回路１２１において、１０２は制御電源、１０３は発振部、１１４は基準電圧源、１１５は比較器、１１８は増幅部、１１７は増幅部に設けられた出力許可信号入力端子である。すなわち、本実施形態では、基準電圧源１１４と比較器１１５とが判断手段を構成し、その出力が増幅部１１８に入力される。
【００８２】
本実施形態では、基準電圧源１１４の電圧は３Ｖとし、発振部１１３の入力電圧、すなわち制御電源１０２の出力電圧と基準電圧源１１４の出力電圧（３Ｖ）を比較器１１５によって比較し、発振部１１３の入力電圧が３Ｖ以上となった場合に駆動部１１８に出力許可信号を送出する構成とした。
【００８３】
以上のように構成することで、制御電源１０２の出力が３Ｖ未満の状態では増幅部１１８は駆動信号を出力しない。増幅部１１８がＦＥＴにゲートパルスを送出する条件は、発振部１０３及び増幅部１０４の両方に３Ｖ以上が供給されている状態となり、ＦＥＴのゲートに供給される電圧は３Ｖ以上となる。その結果、ＦＥＴは常にＯＮ抵抗が小さい状態で使用され、上記のような起動特性低下のループは発生しない。
【００８４】
本実施形態によるＤＣ／ＤＣコンバータの日射量と出力電力との関係を示すグラフは上記第１の実施形態に関して説明した図８と同様となり、起動特性が改善される。
【００８５】
＜第３の実施形態＞
以下、本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータの第３の実施形態について説明する。以下では、上記第１及び第２の実施形態と同様な部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的な部分を中心に説明する。
【００８６】
図５は、本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータの第３の実施形態の構成を示すブロック図である。上記第１及び第２の実施形態とは駆動回路１３１の構成が異なっている。本実施形態では、制御電源１０２の入力電圧が所定の閾値未満出有る場合に、制御電源１０２自体が出力電圧を出力しないように判断手段を構成している。
【００８７】
駆動回路１２１において、１０２は制御電源、１０３は発振部、１０４は増幅部、１１４は基準電圧源、１１５は比較器、１１９は制御電源に設けられた出力許可信号入力端子である。すなわち、本実施形態では、基準電圧源１１４と比較器１１５とが判断手段を構成し、その出力が制御電源１０２に入力される。
【００８８】
本実施形態では、基準電圧源１１４の電圧として、制御電源１０２から出力される電圧が、例えば３Ｖなどの十分な値となる入力電圧（太陽電池からの出力電圧）の値に設定する。そして比較器１１５で太陽電池から出力される電圧と基準電圧源１１５の出力電圧とを比較し、太陽電池から出力される電圧が基準電圧源１１５の出力電圧以上となった場合に制御電源１０２に出力許可信号を送出する構成とした。
【００８９】
以上のように構成することで、上記第１及び第２の実施形態と同様な効果を得る事ができる。
【００９０】
（変形例）
なお、上記第３の実施形態では、制御電源１０２の入力電圧が所定の電圧に達したか否かを判断する判断手段を設け、判断手段の判断結果に応じて制御電源１０２の出力を制御する構成としたが、判断手段の判断結果に応じて発振部１０３の出力、又は増幅部１０４の出力を制御するように構成しても同様の効果が得られる。
【００９１】
＜他の実施形態＞
本発明のシステムは商用電力系統に電力を供給するものとしたが、工場などにおける自家交流発電設備など、商用交流電力系統以外の交流電力系統に電力を供給するようにしてももちろんかまわない。
【００９２】
なお、本発明は、複数の機器（例えば、太陽電池モジュール、ＤＣ／ＤＣコンバータ、インバータなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータなど）に適用してもよい。
【００９３】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【００９４】
この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００９５】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク，ハードディスク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭなどを用いることができる。
【００９６】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００９７】
さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、太陽電池セルから発生される電圧が、駆動信号の電圧が所定の閾値以上となるのに必要な電圧未満である場合には、駆動信号は出力されず、スイッチング素子を適切な状態、例えば、常にＯＮ抵抗が小さい状態で駆動することができる。
【００９９】
従って、単セル又は直列接続された少数のセル毎に電力変換器を設ける単セルコンバータ型のように電力変換器に入力される電圧が低い構成における、電力変換器の起動特性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電力変換器としてのＤＣ／ＤＣコンバータを含む、太陽光発電システムの構成を示すブロック図である。
【図２】従来のＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータの第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータの第２の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータの第３の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図６】ＦＥＴのゲート電圧とＯＮ抵抗との関係を示すグラフである。
【図７】従来のＤＣ／ＤＣコンバータの日射量と出力電力との関係を示すグラフである。
【図８】第１の実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータの日射量と出力電力との関係を示すグラフである。
【図９】一般的な家庭用の太陽光発電システムの外観を示す図である。
【図１０】図９の太陽光発電システムの構成を示すブロック図である。
【図１１】図１０に示したＤＣ／ＤＣコンバータ部７２の構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
１  太陽電池
２  ＤＣ／ＤＣコンバータ
３  インバータ
４  商用交流系統
１５  トランス
３２  入力コンデンサ
３３、３４  スイッチング素子
３６  整流回路
３７  平滑化回路
４６  ゲート駆動回路
５２  インバータブリッジ
５３  制御回路
５４  入力電圧検出器
５５  入力電流検出器
５８  フィルタ
７１  系統連系インバータ
７２  ＤＣ／ＤＣコンバータ部
７３  ＤＣ／ＡＣコンバータ部
７４  制御電源生成部
７５  太陽電池モジュール
７６  太陽電池ストリング
１０１  駆動回路
１０２  制御電源
１０３、１１３  発振部
１０４、１１８  増幅部
１１４  基準電圧源
１１５  比較器
１１６、１１７  出力許可信号入力端子
【図１】
2004297880.tif 000003
【図２】
2004297880.tif 000004
【図３】
2004297880.tif 000005
【図４】
2004297880.tif 000006
【図５】
2004297880.tif 000007
【図６】
2004297880.tif 000008
【図７】
2004297880.tif 000009
【図８】
2004297880.tif 000010
【図９】
2004297880.tif 000011
【図１０】
2004297880.tif 000012
【図１１】
2004297880.tif 000013