(57)【要約】【課題】出力電圧が異なる直流電源を接続可能とする電力変換装置を提供する。【解決手段】太陽電池を含む複数の直流電源から入力される電力を変換して出力する電力変換装置であって、複数の直流電源５、６、７のそれぞれに対応して接続される複数のスイッチと、複数のスイッチを単一の信号源に同期した信号により同時に駆動するスイッチング制御回路１６と、複数のスイッチのそれぞれに対応して接続される複数の１次巻線と単一の２次巻線とを有するトランス１９と、直流電源とスイッチと１次巻線とを接続して電気的に独立した電流ループを形成する複数のスイッチング回路とを有する。【選択図】  図２
2004200326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池を含む複数の直流電源に並列接続され、各直流電源から入力される電力を変換し、集合して出力する電力変換装置であって、
前記複数の直流電源に対応する複数のスイッチと、
前記複数のスイッチを単一の信号源に同期した信号により駆動するスイッチング制御回路と、
前記複数の直流電源に対応する複数の１次巻線と、単一の２次巻線とを少なくとも有するトランスとを有し、
前記複数の直流電源の数分の、前記直流電源、前記スイッチおよび前記１次巻線を結ぶ電流ループを形成することを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池を含む複数の直流電源から入力される各電力を変換し集合して出力する電力変換に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、太陽光発電による分散型電源と商用電源系統を連系し、分散型電源だけでは電力が賄えない場合に、その電力を系統側から供給するようにした太陽光発電システムが開発されている。
【０００３】
図９はかかる従来の太陽光発電システム５０の概略構成の一例を示す図である。太陽光発電システム５０は、例えば一般住宅の屋根等に配設された複数の太陽電池モジュール５５を図１０に示すように直並列に接続して太陽電池アレイを構成し、この太陽電池アレイからの直流電力を商用電源と同期のとれた交流電力に変換すると共に、系統連系保護機能を備えるソーラインバータ５１等を介して系統に連系するように構成されている。（例えば、特許文献１参照）
【０００４】
図１０は、図９の複数の太陽電池モジュール５５とソーラインバータ５１との接続構成を示す図である。この従来例では、８枚の太陽電池モジュール５５が直列に接続された２つの太陽電池ストリング５６−１、５６−２が、それぞれ逆流防止ダイオード５８−１、５８−２を介して互いに並列にソーラインバータ５１に接続されて構成されている。
【０００５】
ソーラインバータ５１内には、安全上の理由から出力電圧が抑えられ、かつ日射や温度により変動する太陽電池ストリング５６−１、５６−２の出力電圧を一定電圧に昇圧するＤＣ/ＤＣコンバータと、その出力を直交流変換するＤＣ／ＡＣコンバータが内蔵されており、ソーラインバータ５１の出力は商用電源系統に連系される。
【０００６】
ここで、太陽電池ストリング５６−１、５６−２の太陽電池モジュールの直列数は安全上の理由から電圧の上限すなわち直列数に制限があり、さらには各々の太陽電池ストリングの太陽電池モジュール枚数は同数にする必要がある。
【０００７】
なぜならば、異なる枚数の太陽電池ストリングを並列接続すると、各ストリングの出力電圧が異なることになり、ソーラインバータ５１には出力電圧の高いストリングからのみ電力供給され、出力電圧が低いストリングからは電力供給されなくなるためである。
【０００８】
また、太陽電池モジュールの直列接続する枚数の上限を満たしながら、同じ直列枚数の太陽電池ストリングを複数屋根等に設置すると、半端な領域が発生する。つまり、数枚の太陽電池モジュールは設置できるものの、一つの太陽電池ストリングを設置するには不足な領域が発生する。
【０００９】
通常このような半端な領域には、ダミーの太陽電池モジュールを施設する。つまり、美観上の観点から、半端な領域に、発電機能を有していない装飾目的のダミーの太陽電池モジュールを施設するのである。
【００１０】
一方、このような半端な領域を減らすために、太陽電池ストリングの直列枚数を同一にせず、少ない直列枚数の太陽電池ストリングに昇圧コンバータを接続して、各太陽電池ストリングの電圧をすべて同一のものとして並列集電する方法が知られている。例えば、特許文献１では、図１１，図１２の如く、太陽電池モジュールの直列数が少ない太陽電池ストリング５７に昇圧コンバータ５９に接続して昇圧することにより、他の太陽電池ストリング５６−１、５６−２と同一電圧とすることにより並列集電する。
【００１１】
しかしながら、上記従来技術には以下の様な問題点がある。
【００１２】
まず、ダミーの太陽電池モジュールを施設する方式に関しては、太陽電池モジュールが設置可能な面積があるにも関わらず、発電しない領域があるために、その面積分の発電電力が得られず、設置面積あたりの発電量が減少してしまうという問題点がある。
【００１３】
また、図１１，図１２に示す特許文献１のように、太陽電池モジュール５５の直列数が少ない太陽電池ストリング５７に昇圧コンバータ５９を取り付ける方式では、ソーラインバータ５１内に含まれるＤＣ／ＤＣコンバータ５１−１以外に昇圧コンバータ５９が必要となるこのことは、装置のコストアップ、やスペース増大の原因となりうる。
【００１４】
また、別の問題点としては、太陽電池ストリング間（例えば図１０Ａの５６−１と５６−２間など）が絶縁されていないため、異なる太陽電池ストリング間の電位が異なる箇所で地絡が発生した場合に地絡循環電流が流れることにより発電量の損失が発生するという問題もあった。
【００１５】
【特許文献１】
特開平９−２６１９４９号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記説明した従来技術の問題点を解決することを出発点としてなされたものでありその目的は、出力電圧が異なる直流電源を接続可能とする電力変換装置を提供することである。
【００１７】
【発明が解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る一実施形態の電力変換装置は、以下の構成を有する。すなわち、太陽電池を含む複数の直流電源に並列接続され、各直流電源から入力される電力を変換し、集合して出力する電力変換装置であって、前記複数の直流電源に対応する複数のスイッチと、前記複数のスイッチを単一の信号源に同期した信号により駆動するスイッチング制御回路と、前記複数の直流電源に対応する複数の１次巻線と、単一の２次巻線とを少なくとも有するトランスとを有し、前記複数の直流電源の数分の、前記直流電源、前記スイッチおよび前記１次巻線を結ぶ電流ループを形成することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明は、太陽電池を含む複数の直流電源に並列接続され、各直流電源から入力される電力を変換し、集合して出力する電力変換装置であって、複数の直流電源に対応する複数のスイッチと、複数のスイッチを単一の信号源に同期した信号により駆動するスイッチング制御回路と、複数の直流電源に対応する複数の１次巻線と、単一の２次巻線とを少なくとも有するトランスとを有し、複数の直流電源の数分の、直流電源、スイッチおよび１次巻線を結ぶ電流ループを形成することを特徴とする。
【００１９】
このような本発明は、具体的に図１〜図１２に示す構成において、以下の第１から第４の実施形態と対応して実現できる。
【００２０】
［第１の実施形態］
本発明の実施の形態を、図面をもとに詳細に説明する。
【００２１】
本発明を採用した太陽光発電システムのシステム構成図を図１に示す。
【００２２】
［太陽光発電システムのシステム構成：図１］
図１のシステムは、太陽光を受けて電力エネルギーを出力する太陽電池部１と、太陽電池部１の発電電力を集電し商用系統周波数に変換する集電／電力変換部２と、集電／電力変換部の出力した電力を商用系統に流し込む系統連系部３に大別できる。以下その構成を、順を追って説明する。
【００２３】
（構成）
[太陽電池部１]
本実施形態の太陽電池部１は、住宅の屋根に設置することとし、以下の如く構成される。
【００２４】
●太陽電池モジュール４
本発明に使用する太陽電池セルとしては、光電変換部にアモルファスシリコン系を用いたものや、多結晶シリコン、結晶シリコンを用いたものが好適に使用される。これらの太陽電池セルを複数枚直列接続して、太陽電池モジュール４を構成する。本実施形態においては、アモルファス太陽電池モジュール４（公称出力５０Ｗ、最大出力動作電圧＝２５Ｖ）を使用し、これを直列接続して太陽電池ストリング５、６、７を構成する。
【００２５】
●太陽電池ストリング５、６、７
複数の太陽電池モジュール４を直列接続することにより、太陽電池ストリング５、６、７を構成する。太陽電池ストリングを構成する太陽電池の直列数は、太陽光発電装置として必要な電圧が得られるように適宜設定すればよいが、個人住宅向けシステムでは、２００Ｖ程度の電圧が出せるように設定されることが多い。
【００２６】
本実施形態における太陽電池を設置する屋根は、太陽電池モジュール４が２０枚設置できる面積を有しており、また、太陽電池ストリングの上限電圧を２００Ｖ程度にしたいことから、太陽電池ストリングの構成を、８直列の太陽電池ストリングを２つと４直列の太陽電池ストリング１つとする構成とした。
【００２７】
太陽電池ストリング５、６は各々、太陽電池モジュール４を８個直列接続することにより出力電圧を２００Ｖとする。（出力４００Ｗ）
太陽電池ストリング７は、屋根に残された半端なスペースに残された４つの太陽電池モジュールを直列接続することにより構成され出力電圧は１００Ｖ、出力２００Ｗとなる。
【００２８】
このようにして、集電／電力変換部２には太陽電池ストリング５、６、７あわせて合計１ｋＷ分（４００Ｗ×２＋２００Ｗ）の太陽電池が設置され、集電／電力変換部２に発電電力が送出される。
【００２９】
[集電/電力変換部２]
集電/電力変換部２は、図１の如く複数の太陽電池ストリング５、６、７からなる太陽電池部１の発電電力を集電し、商用交流周波数に変換して、系統連系部３に出力する。集電/電力変換部２の動作は、別途詳細に説明する。
【００３０】
[系統連系部３]
系統連系部３は太陽光発電システムが出力する商用周波数の交流電力を商用系統に売電または家庭内の電力負荷に送電したり、また電力負荷で使用する電力を太陽光発電システムの発電電力でまかないきれない場合には、商用系統から買電したりして、負荷に供給する役目を担う。
【００３１】
配電盤８は建築物（需要家）内に設置され、配電盤８から建築部内の照明器具や、コンセント９などに接続される家庭内負荷１０に電力を供給すべく、配電盤８から屋内配線が分岐されている。配電盤３には商用電力系統１２と屋内配線を切り離す目的の主幹ブレーカ８−１が設置され、また、配電盤８から分岐する屋内配線のそれぞれに分岐ブレーカ８−２が設置されている。
【００３２】
商用電力系統１２は電力路を介して建築物内に供給され、その途中には売買電メータ１１が設置されている。売買電メータ１１の内部には、電力路から建築物内に供給される電力量を積算する買電メータ１１−１、および、太陽光発電装置から商用電力系統１２に逆潮流される電力量を積算する売電メータ１１−２が直列に接続されている。
【００３３】
［集電／電力変換部２の構成：図２］
集電／電力変換部２の構成を図２に示す。
【００３４】
太陽電池ストリング５、６、７の発電電力は、それぞれ絶縁された状態で集電／電力変換部２に入力される。それらは、それぞれスイッチング回路１３−１、１３−２，１３−３を介してそれぞれ、異なる巻線Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３によりトランス１９に磁気結合される。
【００３５】
各太陽電池ストリング５、６、７と対応するトランス巻線の各スイッチング回路１３−１、１３−２，１３−３には、それぞれトランス巻線と直列に逆流防止ダイオード１４−１，１４−２，１４−３、スイッチング素子１８−１，１８−２，１８−３が、トランス巻線と並列に平滑コンデンサ１５−１，１５−２，１５−３がそれぞれ接続される。
【００３６】
図２のスイッチング回路１３−１，１３−２，１３−３にはそれぞれ図示しないリセット巻線とリセット電流放出用のダイオードを有し、フォーワード回路を構成している。
【００３７】
各巻線は、トランス１９の鉄心によって互いに磁気的結合がなされており、巻線Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、それぞれ巻数比２：２：１の比率でそれぞれ巻かれている。これは、太陽電池ストリングの出力電圧と、巻線数の間には下記（１）式が成立するようにするためである。
【００３８】
Ｖ１：Ｖ２：Ｖ３＝Ｐ１：Ｐ２：Ｐ３ --（１）
Ｖ１：太陽電池ストリング５の出力電圧（２００Ｖ）
Ｖ２：太陽電池ストリング６の出力電圧（２００Ｖ）
Ｖ３：太陽電池ストリング７の出力電圧（１００Ｖ）
Ｐ１：太陽電池ストリング５が接続された回路の巻線数
Ｐ２：太陽電池ストリング６が接続された回路の巻線数
Ｐ３：太陽電池ストリング７が接続された回路の巻線数
［トランスの構成：図３］
図３にトランス１９の構成を示す。
【００３９】
トランス１９には太陽電池ストリング５が接続された巻線Ｐ１、太陽電池ストリング６が接続された巻線Ｐ２、太陽電池ストリング７が接続された巻線Ｐ３、そしてそれらのエネルギーを取り出す巻線Ｓが同一の鉄心に巻かれることにより、磁気結合される。各巻線間は相間テープ４０により絶縁が保たれる。
【００４０】
また、巻線Ｐ１〜Ｐ３は（１）式の関係を満たす巻線数で巻かれ、Ｖ１：Ｖ２：Ｖ３が２００Ｖ：２００Ｖ：１００Ｖの比であることからＰ１：Ｐ２：Ｐ３の巻線比は２：２：１となる。またトランス出力電圧が３２０Ｖであることから、Ｖ１：出力電圧＝２００Ｖ：３２０Ｖとなり、Ｐ１：Ｓの比は５：８の比となる巻線数で巻かれる。本実施形態においては、トランスのコアロスと巻線導通損の関係から巻線数を以下の様に設定した。
【００４１】
Ｐ１＝２００ターン、Ｐ２＝２００ターン、
Ｐ３＝１００ターン、Ｓ＝３２０ターン
各スイッチング素子１８は、例えばＦＥＴやバイポーラトランジスタで構成され、スイッチング制御回路１６によって互いに同期してそのオン／オフがスイッチング制御される。また、スイッチング制御回路１６からの駆動信号は、各回路の絶縁を維持するために、フォトカプラ１７で絶縁する構成とした。
スイッチング制御回路１６からは数十〜数百ｋＨｚの高周波信号が送出され、各スイッチング素子１８−１，１８−２，１８−３は同一周波数、同一ＤＵＴＹの信号により高速スイッチングされ、トランス１９に発電エネルギーが伝送される。
【００４２】
（集電／電力変換部２の動作）
太陽電池の最適動作点は、日射、温度によって変化する。
太陽電池モジュール直列枚数が４枚の太陽電池ストリング７の最適動作点電圧は、太陽電池モジュール直列枚数が８枚である太陽電池ストリング５、６の最適動作点電圧の１／２となる。これは、同一屋根面に配置された太陽電池モジュールに照射される日射量、および太陽電池モジュール温度が等しいためである。
【００４３】
［太陽電池モジュールの直列枚数、最適動作電圧、巻線数の関係：図４］
図４に太陽電池モジュール４の直列枚数と最適動作点電圧及び、トランス巻線数の関係を示す模式図を示す。
【００４４】
そこで、同一スイッチング信号でスイッチング素子１８−１，１８−２，１８−３を動作させ、巻線比を太陽電池ストリング電圧の比と同一にしたことで、各太陽電池ストリング５、６、７の電力をそれぞれ最適動作点電圧で動作させることが可能となる。
【００４５】
トランスで変圧、集電された太陽電池の発電電力は、各スイッチング回路１３−１，１３−２，１３−３で高周波スイッチングされたのち、整流回路２０で整流される。
【００４６】
トランス１９の２次側巻線は、整流回路２０、インバータ回路２１を介し単相２００Ｖの商用電力系統に出力される。
【００４７】
この様に、この装置では、簡易な構成でありながら、各スイッチング素子のスイッチング信号を同一とすることにより、（１）式の比を保ちながら太陽電池ストリングの出力電圧が動作するので、太陽電池モジュールの直列数が異なるため出力電圧の異なる太陽電池ストリング５，６，７を最適動作点電圧で動作させることが可能となる。
【００４８】
このような構成により、出力電圧の異なる太陽電池ストリング５，６，７の発電電力を、集電／電力変換部２によって集電し出力することが可能である。
【００４９】
このように本発明の第１の実施形態における電力変換装置では、複数の直流電源の各直流電源がすべて太陽電池から構成されていることが好ましい。
【００５０】
また例えば、太陽電池は、出力電圧が略等しい太陽電池モジュールを直列に複数個接続した太陽電池ストリングにより構成されていることが好ましい。
【００５１】
また例えば、太陽電池ストリングには異なる数の太陽電池モジュールが直列にそれぞれ接続され、かつ各太陽電池ストリングに接続される１次巻線の巻線数は、該接続される太陽電池モジュールの数に応じて決定されることが好ましい。
【００５２】
また例えば、出力を商用電力系統と連系して使用することが好ましい。
【００５３】
なお、本発明は、例えばシステムとしての実施態様をとることも可能である。具体的には、本発明は、太陽電池を含む複数の直流電源と、複数の直流電源に接続され各直流電源から入力される電力を変換し集合して出力する電力変換装置とを備える太陽光発電システムであって、電力変換装置は、複数の直流電源に対応する複数のスイッチと、複数のスイッチを単一の信号源に同期した信号により駆動するスイッチング制御回路と、複数の直流電源に対応する複数の１次巻線と、単一の２次巻線とを少なくとも有するトランスとを有し、複数の直流電源の数分の、直流電源、スイッチおよび１次巻線を結ぶ電流ループを形成することを特徴とする。
【００５４】
本実施形態の電力変換装置は、出力電圧の異なる太陽電池をも入力巻線比を太陽電池ストリングの電圧比とすることにより、並列集電し、出力することが可能となる。そのため、複数の太陽電池ストリングの出力電圧がそれぞれ異なる場合でも、ダミーの太陽電池モジュールや昇圧コンバータを用いて各太陽電池ストリングの出力電圧を同じにする必要が無くなる。
【００５５】
以上に説明した本実施形態に対応する本発明によれば、例えば、出力電圧が異なる直流電源を接続可能とする電力変換装置を提供することができるという効果が得られる。
【００５６】
［第２の実施形態］
次に、第１の実施形態で説明したのと類似する構成の集電／電力変換部６５を、太陽電池の絶縁被覆を簡略化してコストダウンを図った場合のシステム（以下簡易被覆システム）に適用する実施形態について説明する。
【００５７】
本実施形態では、使用者が誤って太陽電池に接触する危険性のない環境（以下管理環境化と呼ぶ）において、簡易被覆システムに本発明の集電／電力変換部６５を接続した太陽光発電システムについて説明する。
【００５８】
なお以下の説明では、第１の実施形態で説明したのと共通する説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。また以下の図面の説明では、第１の実施形態で説明で使用した図中の同じ部品については同じ符号を付けることとし、それらの説明は省略する。
【００５９】
［従来の簡易被覆システムの問題点：図５］
まず、従来の簡易被覆システムの問題点について説明する。
【００６０】
簡易被覆システムは、高価な太陽電池モジュールの絶縁被覆を簡略し、システムのコストダウンを図ったものである。このため、太陽電池モジュールのコストダウンが図られるが、一方で、太陽電池モジュールの活電部が経年変化で露出する危険性が高く、地絡の確率が高くなるという欠点がある。
【００６１】
太陽電池ストリングを電気的に並列接続した従来の簡易被覆システムの一例を図５に示す。経年変化で太陽電池ストリング６１のＡ点がＲ１Ωで、太陽電池ストリング６２のＢ点がＲ２Ωで地絡した場合を想定する。この様な場合では、太陽電池アレイ全体が（Ｒ１+Ｒ２）Ωで閉回路が形成されてしまう。太陽電池アレイの出力電圧を２００Ｖとすると、このケースでは２００（Ｖ）×２００（Ｖ）／（Ｒ１+Ｒ２）の電力損失が常に発生してしまう。
【００６２】
［簡易被覆システムへの適用：図６］
一方、簡易被覆システムに本発明の集電／電力変換部６５を適用した例を図６に示す。図６の例では、出力電圧の等しい複数（２つ）の太陽電池ストリング（５と６）がそれぞれ電気的に独立した電流ループが形成されるようにして集電／電力変換部６５に接続される。
【００６３】
なお、本実施形態の集電／電力変換部６５が集電／電力変換部２と異なるのは、２つの太陽電池ストリングに対応するように２つのスイッチング回路（１３−１と１３−２）から構成されている点と、各太陽電池ストリング５，６の太陽電池モジュールの直列数が等しい（各８個ずつ）ため、Ｐ４、Ｐ５の巻線比が等しいことのみである。
【００６４】
図６の構成では、各太陽電池ストリング５，６は、絶縁が維持されたまま磁気的に並列接続され、集電出力される。そのため、たとえ、図６のＡ、Ｂ点がそれぞれ地絡した場合でも、各太陽電池ストリング５，６は絶縁が維持されているため、図５に示したように太陽電池アレイ全体で閉回路を形成されることはない。そのため、Ａ、Ｂ点がそれぞれ地絡した場合でも閉回路の形成による電力損失の発生がないため太陽電池の発電電力を効率よく電力変換することが可能となる。
【００６５】
このように本発明の第２の実施形態における電力変換装置では、太陽電池ストリングには同数の太陽電池モジュールが直列にそれぞれ接続され、かつ各太陽電池ストリングに接続される１次巻線の巻線数は全て等しくてもよい。
【００６６】
以上説明した本実施形態に対応する本発明の電力変換装置を使用することにより、たとえ太陽電池の絶縁被覆を簡略化してコストダウンした場合に複数の太陽電池ストリングの箇所で地絡が発生しても、太陽電池ストリング間でこの地絡に起因する発電量の損失の度合いを低減できるという効果が得られる。
【００６７】
［第３の実施形態］
次に、第１の実施形態で説明したのと類似する構成の集電／電力変換部６６を、光波長感度の異なる２種類の太陽電池を積層かつ絶縁して、直列接続せずに別個の太陽電池として出力を取り出す太陽電池セルに適用する実施形態について説明する。
【００６８】
なお以下の説明では、第１の実施形態で説明したのと共通する説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。また以下の図面の説明では、第１の実施形態で説明で使用した図中の同じ部品については同じ符号を付けることとし、それらの説明は省略する。
【００６９】
本実施形態においては、光波長感度の異なる２種類の太陽電池を積層かつ絶縁して、直列接続せずに別個の太陽電池として出力を取り出すことができる太陽電池セル１００に、本発明の集電／電力変換部６６を接続した太陽光発電システムについて説明する。
【００７０】
［異なる出力電圧を有する太陽電池への適用：図７］
図７（ａ）に示された断面図の如く２つの発電層１０１、１１１を有し、発電層１０１の両面に電極１０２、１０３を設け、発電層１１１の両面に電極１１２、１１３を設け、電極１０３と電極１１２の間に絶縁層１１５を設けて積層した構成をとる。発電層１０１と発電層１０２は絶縁層１１５により電気的絶縁される。
【００７１】
２つの発電層１０１、１１１の材料は波長感度の異なる材料を用いることで光スペクトルの有効利用が図れる。この様な太陽電池１００においては、２種類の太陽電池セル（発電層１０１，１１１）を直列接続しないで別々に集電／電力変換部６６と接続できるので、ＩＶミスマッチは発生せず、発電層１０１、１１１の電流バランスを考慮する必要はない。すなわち、図７（ｂ）に示すように２種類の太陽電池（発電層１０１，１１１）を異なる最適な動作点電圧で使用することが可能となる。
【００７２】
従ってこの様な太陽電池に本発明を適用する場合は、２種類の太陽電池の最適動作点電圧の比を第一の巻線の巻線比とすることで、常に両太陽電池を最適動作点電圧で動作させることが可能となる。
【００７３】
［集電／電力変換部：図８］
図８の集電／電力変換部６６は１０１、１１１の最適動作点電圧の比を巻数Ｐ６、Ｐ７の比とし、ＤＣ／ＤＣ出力する構成とした。その他のスイッチング素子を同一駆動信号で駆動する等の構成は第１実施形態および第２実施形態の構成と同一である。
【００７４】
このように本発明の第３の実施形態における電力変換装置では、太陽電池は、光波長に対する光電変換感度が異なる発電層を有する太陽電池を積層して形成されたものであり、該発電層から異なる出力電圧を別々に取り出して各直流電源として使用することが好ましい。
【００７５】
また例えば、各直流電源にそれぞれ接続される１次巻線の巻線数は、発電層から出力される出力電圧に応じて決定されることが好ましい。
【００７６】
以上説明した如く、光波長感度の異なる２種類の太陽電池を積層かつ絶縁して、直列接続せずに別個の太陽電池として出力を取り出す太陽電池セルにおいても、本発明を適用することで、１つの電力変換装置において、並列集電して出力可能な装置を提供することが可能となる。
【００７７】
［第４の実施形態］
第１の実施形態で説明した構成の集電／電力変換部を、太陽電池とその他のエネルギー源、例えば蓄電池と組み合わせて並列集電する構成に適用することも可能である。例えば、太陽電池と蓄電池を組み合わせる場合では、太陽電池と蓄電池とを絶縁し、第１の実施形態で説明したように各々の電圧比を第一の巻線比とすることで、１台の集電／電力変換部で絶縁を維持したまま並列集電するシステムを構成できる。なお集電／電力変換部のスイッチング回路の構成（スイッチング回路の数、巻線数など）は、並列集電する太陽電池と蓄電池の数に応じて適宜変更すればよい。
【００７８】
以上説明したように、第１〜第４に示した実施形態の電力変換装置は、出力電圧の異なる太陽電池をも入力巻線比を太陽電池ストリングの電圧比とすることにより、並列集電し、出力することが可能となる。そのため、複数の太陽電池ストリングの出力電圧がそれぞれ異なる場合でも、ダミーの太陽電池モジュールや昇圧コンバータを用いて各太陽電池ストリングの出力電圧を同じにする必要が無くなる。
【００７９】
また、複数の太陽電池ストリングの絶縁を維持したまま集電出力することが可能なため、例えば、太陽電池の被覆を簡易とし、地絡が複数の太陽電池ストリングで発生した場合でも、地絡循環電流が流れることがないために、電力損失を低減することができる。
【００８０】
また、複数の太陽電池の絶縁を保ったまま一つの集電／電力変換部で並列集電することにより、複数の集電／電力変換部で電力変換する装置よりも、小型低コストとすることができる。さらにスイッチ手段の駆動信号を同一とすることで、さらなるコストダウンを図ることもできる。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電力変換装置によれば、出力電圧が異なる直流電源を接続可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施形態の太陽光発電システムの構成図である。
【図２】集電／電力変換部の詳細を示す図である。
【図３】トランスの構成を示す図である。
【図４】太陽電池モジュールの直列数と巻線比の関係を示す概略図である。
【図５】従来の太陽光発電システムにおける並列接続時の問題点を示す図である。
【図６】本発明に係る一実施形態の太陽光発電システム（実施形態２）の構成図である。
【図７】本発明に係る一実施形態の太陽光発電システム（実施形態３）に使用される太陽電池セルの断面図である。
【図８】本発明に係る一実施形態の太陽光発電システム（実施形態３）の構成図である。
【図９】従来の太陽光発電システムの概略を示す図である。
【図１０】従来の太陽光発電システムの概略を示す図である。
【図１１】従来の太陽光発電システムの概略を示す図である。
【図１２】従来の太陽光発電システムの概略を示す図である。
【符号の説明】
１…太陽電池部
２…集電／電力変換部
３…系統連系部
４…太陽電池モジュール
５、６、７…太陽電池ストリング
８…分電盤
９…コンセント
１０…家庭内負荷
１１…売買電メータ
１２…商用系統
１４…逆流防止ダイオード
１５…入力平滑コンデンサ
１６…スイッチング制御部
１７…フォトカプラ
１８…スイッチング素子
１９…絶縁トランス
２０…二次側整流回路
２１…インバータ回路
５１…ソーラインバータ
５５…太陽電池モジュール
５６−１、５６−２…太陽電池ストリング
５８−１、５８−２…逆流防止ダイオード
６５、６６…電力変換装置
【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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