(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の直流電源のうちの少なくともいずれか一つから出力される直流電力を交流電力に変換して負荷に供給するインバータ部と、
前記複数個の直流電源の出力特性に基づいて前記各直流電源および前記インバータ部の接続関係を決定する制御部と、
前記複数個の直流電源にそれぞれ対応して設けられる複数個の直流−直流変換器とを備え、
前記複数個の直流−直流変換器の各々は、スイッチング素子のオン状態およびオフ状態を切り替えることにより、前記直流電源から受けた直流電力の電圧値を調整し、
前記インバータ部は、前記電圧値の調整された直流電力を交流電力に変換して前記負荷へ出力し、
前記制御部は、前記スイッチング素子を制御することにより前記直流電源の出力特性を測定し、前記測定結果に基づいて前記接続関係を決定するインバータ装置。
【請求項２】
前記複数個の直流電源の各々は、太陽電池モジュールを含み、
前記複数個の直流−直流変換器の各々は、前記スイッチング素子を含んで構成され、
前記制御部は、前記スイッチング素子を導通させるための制御信号のパルス幅を変化させて前記太陽電池モジュールの各々のＩ−Ｖ特性を調べる、請求項１記載のインバータ装置。
【請求項３】
前記インバータ装置は、さらに、
前記制御部が決定した接続関係を表示する表示部を備える請求項１記載のインバータ装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記複数個の直流電源の出力電力、出力電圧および変換効率の少なくともいずれか１つに基づいて前記各直流電源および前記インバータ部の接続関係を決定する請求項１記載のインバータ装置。
【請求項５】
前記インバータ装置は、さらに、
前記測定結果を記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、現在の前記測定結果および前記記憶部に記憶されている過去の前記測定結果に基づいて前記接続関係を決定する請求項１記載のインバータ装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記複数個の直流電源からの直流電力の最大値の合計と、前記インバータ装置の入力電力仕様における最大値との差を算出し、
前記インバータ装置は、さらに、
前記制御部が算出した電力差を表示する表示部を備える、請求項１記載のインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ装置に関し、特に、複数個の直流電源から出力される直流電力を交流電力に変換して負荷に供給するインバータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、直流電力源をたとえば太陽電池とした太陽光発電装置における従来のインバータ装置を示す図である。同図を参照して、太陽電池モジュール１０１から出力される直流電力は、インバータ装置１０２によって交流電力に変換され、負荷または商用電力系統に供給される。
【０００３】
インバータ装置１０２において、太陽電池モジュール１０１から出力される直流電力は、直流-直流変換器１０３に入力される。直流-直流変換器１０３で昇圧された直流電力は、インバータ部１０４によって交流電力に変換され、保護リレー１０７、連系リレー１０８を介して出力端子である交流コンセント用のプラグを通じて出力される。
【０００４】
また、インバータ部１０４は、ダイオードが逆並列された４個のＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）、またはＦＥＴ（Field-Effect  Transistor）等のスイッチング素子がフルブリッジ接続されたものが一般的である。
【０００５】
インバータ部１０４の出力には、リアクトルおよびコンデンサを含むフィルタ１０５が接続される。
【０００６】
ここで、商用電力系統が１００Ｖ系である場合、商用電力系統のピーク電圧値は約１４１Ｖとなるため、直流-直流変換器１０３によって、太陽電池モジュール１０１の出力電圧をたとえば１８０Ｖ以上まで昇圧させる必要がある。
【０００７】
直流-直流変換器１０３によって昇圧された直流電圧は、インバータ部１０４および制御部１０６によってパルス幅変調されて高周波パルスに変換される。
【０００８】
高周波パルスは、フィルタ１０５によって平滑化されて正弦波電流となり、交流電力として、たとえば家庭用コンセントを介して家電製品等の家庭内の負荷に供給され、また、商用電力系統１１０に供給される。
【０００９】
インバータ装置１０２は、太陽電池モジュール１０１から出力される直流電力が負荷の消費電力よりも少ない場合には不足分の電力を商用電力系統から受電し、また、負荷の消費電力よりも大きい場合には余剰電力を商用電力系統へ逆潮流する。
【００１０】
また、インバータ装置１０２は、商用電力系統が停電し、非常用電源として太陽電池モジュール１０１を使用する場合、または独立電源として負荷に電力を供給する場合には、自立リレー１１１および自立負荷用のコンセント１１２を用いて自立運転を行なう。
【００１１】
このようなインバータ装置の一例として、特許文献１には以下のようなインバータ装置が開示されている。すなわち、複数の太陽電池モジュールを電力源とする太陽光発電用電力変換装置において、各太陽電池モジュールごとに最大電力追従を行う昇圧チョッパおよび波形成形部等のＤＣ／ＤＣコンバータを設け、各太陽電池モジュールより最大電力を導出し、その後まとめてインバータおよびＤＣ／ＡＣコンバータ３６等で交流出力に変換する。
【特許文献１】特開平１１−３１８０４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、一般的な太陽電池モジュールは、一個あたりの発電電力が１５０Ｗ程度であり、大きさは１ｍ×１ｍ程度であり、また、重量は１０ｋｇ以上と比較的大きなものであるため、事前に設置場所および接続関係を検討する必要がある。
【００１３】
ここで、家庭内のコンセントに出力端子であるプラグを差し込んで電力供給するような方式のインバータ装置の場合、窓およびベランダ等の太陽光を受光できる限られた場所に太陽電池モジュールを設置することが想定される。このため、限られた場所に太陽電池モジュールを設置するために太陽電池モジュールのサイズの多様化が求められ、また、これにともない太陽電池モジュールから出力される直流電力の電力量、すなわち電力容量も多様化する。したがって、専門的な知識のないユーザが、太陽電池モジュールを含む電力供給システムの的確な設置方法を判断することは図７に示す従来のインバータ装置および特許文献１記載のインバータ装置のいずれを使用しても困難である。
【００１４】
また、日射条件および設置条件等が悪く、太陽電池モジュールが規格通りの直流電力を出力しない場合には、一般的に太陽電池モジュールの増設、または日射に対する太陽電池モジュールの設置方向の変更等が行われるが、日射条件および設置条件等を判断するにはある程度専門的な知識を必要とすることから、太陽電池モジュールの発電量が少ない場合の対応、すなわち太陽電池モジュールを含む電力供給システムの的確な設置方法をユーザが判断することは困難である。
【００１５】
それゆえに、本発明の目的は、インバータ装置と直流電源とを含む電力供給システムを適切に構築することが可能なインバータ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わるインバータ装置は、複数個の直流電源のうちの少なくともいずれか一つから出力される直流電力を交流電力に変換して負荷に供給するインバータ部と、複数個の直流電源の出力特性に基づいて各直流電源およびインバータ部の接続関係を決定する制御部と、複数個の直流電源にそれぞれ対応して設けられる複数個の直流−直流変換器とを備え、複数個の直流−直流変換器の各々は、スイッチング素子のオン状態およびオフ状態を切り替えることにより、直流電源から受けた直流電力の電圧値を調整し、インバータ部は、電圧値の調整された直流電力を交流電力に変換して負荷へ出力し、制御部は、スイッチング素子を制御することにより直流電源の出力特性を測定し、測定結果に基づいて接続関係を決定する。
好ましくは、複数個の直流電源の各々は、太陽電池モジュールを含み、複数個の直流−直流変換器の各々は、スイッチング素子を含んで構成され、制御部は、スイッチング素子を導通させるための制御信号のパルス幅を変化させて太陽電池モジュールの各々のＩ−Ｖ特性を調べる。
【００１７】
好ましくは、インバータ装置は、さらに、制御部が決定した接続関係を表示する表示部を備える。
【００１８】
好ましくは、制御部は、複数個の直流電源の出力電力、出力電圧および変換効率の少なくともいずれか１つに基づいて各直流電源およびインバータ部の接続関係を決定する。
【００２０】
より好ましくは、インバータ装置は、さらに、測定結果を記憶する記憶部を備え、制御部は、現在の測定結果および記憶部に記憶されている過去の測定結果に基づいて接続関係を決定する。
【００２１】
好ましくは、制御部は、複数個の直流電源からの直流電力の最大値の合計と、インバータ装置の入力電力仕様における最大値との差を算出し、インバータ装置は、さらに、制御部が算出した電力差を表示する表示部を備える。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、インバータ装置と直流電源とを含む電力供給システムを適切に構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２６】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るインバータ装置を備える太陽光発電システムを示す図である。
【００２７】
同図を参照して、太陽光発電システムは、太陽電池モジュール（直流電源）１ａ〜１ｃと、インバータ装置２とを備える。インバータ装置２は、ケーブルに接続されたプラグ１２と、たとえばリモコンである表示部１４とを含む。
【００２８】
太陽電池モジュール１ａ〜１ｃは、受光した太陽光から直流電力を発電する。
インバータ装置２は、太陽電池モジュール１ａ〜１ｃから受けた直流電力を交流電力に変換する。そして、インバータ装置２は、家庭用ＡＣコンセントに差し込み可能なプラグ１２を出力端子として交流電力を商用電力系統へ逆潮流するか、または、交流電力を家庭内の負荷へ供給する。
【００２９】
表示部１４は、ユーザの操作に基づいて、インバータ装置２の運転および停止の切り替え、ならびに商用電力系統に対する連系および自立の切り替え等を行なう。また、表示部１４は、インバータ装置２の状態、出力電力および出力履歴等を表示する。
【００３０】
図２は太陽電池モジュールの設置例を示す図である。同図を参照して、太陽電池モジュール１ａ〜１ｃはベランダおよび窓等に備え付けられている。同図に示すような設置形態の住宅では、インバータ装置２は、各太陽電池モジュールの出力を並列に入力する構成が望ましい。
【００３１】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係るインバータ装置２の構成を示す図である。
同図を参照して、インバータ装置２は、チョッパ回路６ａ〜６ｃと、コンデンサ７と、分圧抵抗８と、インバータ部９と、検出部１０ａ〜１０ｃと、制御部１１と、表示部１４と、記憶部１６とを備える。チョッパ回路６ａ〜６ｃは、リアクトル３ａ〜３ｃと、スイッチング素子４ａ〜４ｃと、ダイオード５ａ〜５ｃとを含む。
【００３２】
チョッパ回路６ａ〜６ｃは、太陽電池モジュール１ａ〜１ｃから受けた直流電力の電圧値を調整、たとえば昇圧する。より詳細には、スイッチング素子４ａ〜４ｃは、制御部１１からそれぞれ制御信号ＧＡ〜ＧＣを受けて、制御信号ＧＡ〜ＧＣのデューティに応じてそれぞれオン状態およびオフ状態を切り替えることによってリアクトル３ａ〜３ｃに流れる電流をそれぞれ制御する。
【００３３】
リアクトル３ａ〜３ｃに蓄積されるエネルギーは、それぞれダイオード５ａ〜５ｃを介してコンデンサ７へ出力され、コンデンサ７は、リアクトル３ａ〜３ｃから受ける電力を充電する。
【００３４】
このようにスイッチング素子４ａ〜４ｃのオン状態およびオフ状態の切り替え、すなわちスイッチング動作を繰り返すことにより、チョッパ回路６ａ〜６ｃは太陽電池モジュール１ａ〜１ｃから受けた直流電力の電圧値を昇圧して出力する。スイッチング素子４ａ〜４ｃとしては、ＩＧＢＴおよびパワーＭＯＳ（Metal  Oxide  Semiconductor）ＦＥＴを用いる場合が多い。
【００３５】
なお、チョッパ回路６ａ〜６ｃは、入出力間が絶縁されたＤＣ−ＤＣコンバータ等の他の直流-直流変換器であってもよい。各チョッパ回路の電力容量は、たとえば約２５０Ｗである。また、太陽電池モジュール１ａ〜１ｃの出力電圧が常に商用電力系統のピーク電圧値以上である場合には、チョッパ回路６ａ〜６ｃを備えない構成とすることが可能である。
【００３６】
コンデンサ７は、チョッパ回路６ａ〜６ｃから受けた直流電圧を平滑化する。
分圧抵抗８は、コンデンサ７で平滑化された直流電圧、すなわちインバータ部９の入力電圧を検出するために設けられる。
【００３７】
インバータ部９は、コンデンサ７で平滑化された直流電圧を商用電力系統１５に同期した交流電圧に変換し、商用電力系統１５へ出力する。インバータ部９は、コンデンサ７で平滑化された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、変換された交流電圧を平滑化するフィルタとを含む。インバータ回路は主にフルブリッジ回路で構成され、フルブリッジ回路の含むスイッチング素子はＩＧＢＴおよびパワーＭＯＳ−ＦＥＴ等が用いられる。また、フィルタはＬＣフィルタを用いるのが一般的である。
【００３８】
検出部１０ａ〜１０ｃは、太陽電池モジュール１ａ〜１ｃから受けた直流電力の電圧値および電流値を検出し、検出結果ＰＡ〜ＰＣを制御部１１へ出力する。
【００３９】
制御部１１は、検出部１０ａ〜１０ｃによってそれぞれ検出された太陽電池モジュール１ａ〜１ｃの出力電圧および出力電流に基づいて太陽電池モジュール１ａ〜１ｃの出力電力すなわちチョッパ回路６ａ〜６ｃの入力電力をそれぞれ算出する。そして、制御部１１は、チョッパ回路６ａ〜６ｃの各々において入力電力が最大となるように、スイッチング素子４ａ〜４ｃへそれぞれ出力する制御信号ＧＡ〜ＧＣのデューティを制御する最大電力点追従を行なう。
【００４０】
また、制御部１１は、インバータ部９の出力電流を制御することにより、コンデンサ７に印加される電圧、すなわちチョッパ回路６ａ〜６ｃの出力電圧を定電圧化する。ここでは、たとえばチョッパ回路６ａ〜６ｃの出力電圧を１６０Ｖに定電圧化している。
【００４１】
また、制御部１１は、分圧抵抗８を用いてインバータ部９の入力電圧すなわちコンデンサ７の端子間電圧を検出し、この検出された電圧値が所定の保護電圧値以上になったときは、前述の最大電力点追従に優先して、制御信号ＧＡ〜ＧＣのデューティ比を小さくし、コンデンサ７の端子間電圧を保護電圧値未満に制御する。
【００４２】
また、制御部１１は前述のチョッパ回路の最大電力点追従のためのパルス制御、およびインバータ部９の出力電流制御だけでなく、商用電力系統１５に対する保護協調制御を行なう。すなわち、制御部１１は、商用電力系統１５で異常が発生した場合にはインバータ装置２の動作を停止させ、インバータ装置２および商用電力系統１５の安全を確保する。
【００４３】
ここで、インバータ装置２の動作の具体例を説明する。商用電力系統１５は１００Ｖ系であると仮定する。約１５Ｖ〜２５Ｖである太陽電池モジュール１ａ〜１ｃの出力電圧を昇圧チョッパ６ａ〜６ｃによって商用電力系統１５に電力を送り出すために必要な電圧値、たとえば約１８０Ｖ以上に昇圧する。これは、１００Ｖ系の商用電力系統１５ではインバータ装置２の出力電圧のピーク値は約１４１Ｖとなり、１４１Ｖ以上の電圧でなければインバータ部９から電力を商用電力系統１５に逆潮流させることができないためである。
【００４４】
以上より、本発明の第１の実施の形態に係るインバータ装置は、複数かつ容量の異なる太陽電池モジュールと組み合わせて電力供給システムを構築することができる。すなわち、太陽電池モジュールの増設が容易となり、また、比較的小容量の太陽電池モジュールおよび重量の軽い太陽電池モジュールをインバータ装置に接続することができ、太陽電池モジュールの設置による住宅環境の負荷を軽減することができる。
【００４５】
［システム構成モード］
次に、本発明の第１の実施の形態に係るインバータ装置２が行なう太陽電池特性探索によるシステム構成モードについて説明する。
【００４６】
このモードは、太陽電池モジュールの出力特性、たとえばＩ−Ｖ（電流−電圧）特性を調べ、電力供給システムを適切に構築するためのアドバイスをユーザに対して行なうモードである。
【００４７】
制御部１１は、太陽電池モジュール１ａ〜１ｃから見た負荷を変化させることにより、太陽電池モジュール１ａ〜１ｃのＩ−Ｖ特性を測定する。より詳細には、制御部１１は、チョッパ回路６ａ〜６ｃに出力する制御信号ＧＡ〜ＧＣのパルス幅を広範囲に変化させることにより太陽電池モジュール１ａ〜１ｃのＩ−Ｖ特性を開放電圧から短絡電流まで調べる。
【００４８】
制御部１１は、検出部１０ａ〜１０ｃにおいて検出される太陽電池モジュール１ａ〜１ｃから受けた直流電力の電圧値および電流値をサンプリング周期毎に取得し、記憶部１６に保存する。なお、太陽電池モジュール１ａ〜１ｃの出力特性のすべての値を保存する必要が無い場合には、開放電圧、短絡電流、最大電力、ならびに最大電力動作点における電圧および電流等の代表的な値のみを保存してもよい。
【００４９】
このような構成により、インバータ装置２は、太陽電池モジュール１ａ〜１ｃの出力特性の情報を入手することができる。
【００５０】
そして、制御部１１は、太陽電池モジュール１ａ〜１ｃの出力特性に基づいて、太陽電池モジュール１ａ〜１ｃが現在の設置条件でインバータ装置２の入力仕様を満足するかを判断する。このような構成により、太陽電池モジュールが、その容量およびサイズ等の多様化によってインバータ装置２の入力仕様を満足しない場合にも適切に対応することができる。
【００５１】
たとえば、制御部１１は、太陽電池モジュール１ｃの開放電圧が１２Ｖ、最大電力動作点電圧が９Ｖであり、インバータ装置２の入力電圧仕様が１５Ｖ〜１００Ｖである場合には、太陽電池モジュール１ｃの出力電圧がインバータ装置２の入力電圧として不適切である、すなわち太陽電池モジュール１ｃはインバータ装置２と接続すべきではないと判断して、たとえばリモコンである表示部１４にその旨を表示し、ユーザに知らせる。
【００５２】
このような構成により、ユーザは太陽電池モジュールが使用可能かどうかおよび太陽電池モジュールの適切な組み合わせを容易に判断することができる。
【００５３】
本実施の形態に係るインバータ装置では、制御部１１は、太陽電池モジュール１ａ〜１ｃの出力特性に基づいて、太陽電池モジュール１ａ〜１ｃが現在の設置条件でインバータ装置２の入力仕様を満足するかを判断する。したがって、本実施の形態に係るインバータ装置では、インバータ装置と直流電源とを含む電力供給システムを適切に構築することができる。
【００５４】
また、本実施の形態に係るインバータ装置では、記憶部１６を備えることで、制御部１１が太陽電池モジュール１ａ〜１ｃの出力特性の時系列的な情報を得ることができる。すなわち、制御部１１は、現在の太陽電池モジュール１ａ〜１ｃの出力特性および記憶部１６に記憶されている過去の太陽電池モジュール１ａ〜１ｃの出力特性に基づいて、太陽電池モジュールが使用可能かどうかおよび太陽電池モジュールの適切な組み合わせを判断することができる。
【００５５】
［判定機能］
次に、本発明の第１の実施の形態に係るインバータ装置２が行なう太陽電池モジュールの入力形態の判定機能について説明する。
【００５６】
この判定機能とは、前述のようにインバータ装置２の入力仕様に適合しない太陽電池モジュールおよび電力容量が不足している太陽電池モジュールが存在する場合に、他の太陽電池モジュールと接続して直流電力を合成した方が効率的に電力を取り出せるか等を判断する機能である。このような機能は、たとえば制御部１１がマイクロプロセッサである場合には、マイクロプロセッサに組み込まれたプログラムによって実現することができる。
【００５７】
図４は、本発明の第１の実施の形態に係るインバータ装置２が太陽電池モジュールの入力形態の判定機能を実行する際の動作手順を定めたフローチャートである。制御部１１は、フローチャートの各ステップを備えるプログラムを図示しないメモリから読み出して実行する。このプログラムは、外部からインストールすることができる。以下、太陽電池モジュールの開放電圧をＶｏｃ、最大電力動作点電圧をＶｏｐ、最大電力動作点電流をＩｏｐ、短絡電流をＩｓｃ、最大電力をＰｍａｘとする。
【００５８】
同図において破線で囲まれた部分であるＢｌｏｃｋ１の各ステップは、インバータ装置２に太陽電池モジュールが１個だけ接続されている場合におけるインバータ装置２の判定動作にも対応する。インバータ装置２に太陽電池モジュールが複数個接続されている場合には、Ｂｌｏｃｋ１の各ステップは、インバータ装置２に接続されている太陽電池モジュールごとに独立に実行される。
【００５９】
まず、インバータ装置２に太陽電池モジュールが１個だけ接続されている場合について説明する。
【００６０】
制御部１１は、判定対象の太陽電池モジュールの出力特性データテーブルを記憶部１６から取得する（Ｓ１）。この出力特性データテーブルには、太陽電池モジュールのＶｏｃ、Ｖｏｐ、Ｉｏｐ、ＩｓｃおよびＰｍａｘの情報が含まれている。
【００６１】
次に、制御部１１は、ＶｏｃおよびＶｏｐをインバータ装置２の入力電圧仕様と比較する（Ｓ２）。
【００６２】
制御部１１は、ＶｏｃおよびＶｏｐがインバータ装置２の入力電圧仕様における最大電圧値を超える場合には（Ｓ２でＹＥＳ）、入力電圧オーバーと判定する（Ｓ３）。
【００６３】
一方、制御部１１は、ＶｏｃおよびＶｏｐがインバータ装置２の入力電圧仕様の範囲内である場合には（Ｓ２でＮＯおよびＳ４でＮＯ）、Ｐｍａｘをインバータ装置２の入力電力仕様と比較する（Ｓ４）。
【００６４】
制御部１１は、Ｐｍａｘがインバータ装置２の入力電力仕様における最大電力値を超える場合には（Ｓ５でＮＯ）、容量オーバーと判定する（Ｓ６）。
【００６５】
なお、インバータ装置２が入力電力の制限を行っている場合には、Ｐｍａｘがインバータ装置２の入力電力仕様における最大電力値を超えるような太陽電池モジュールの運転を許可してもよい。
【００６６】
制御部１１は、Ｐｍａｘがインバータ装置２の入力電力仕様における最大電力値を超えない場合には（Ｓ５でＹＥＳ）、判定対象の太陽電池モジュールのＶｏｐおよびＰｍａｘから、記憶部１６に保存されている変換効率テーブルを参照して変換効率を取得する（Ｓ７）。
【００６７】
制御部１１は、取得した変換効率が所定の閾値、たとえば８５％を上回る場合には（Ｓ８でＮＯ）、判定対象の太陽電池モジュールを使用してよいと判定する（Ｓ９）。
【００６８】
次に、インバータ装置２に太陽電池モジュールが複数個接続されている場合について説明する。ここでは、判定対象の太陽電池モジュールが他の太陽電池モジュールとの組み合わせの対象となる場合のステップについてのみ説明する。他のステップは前述のインバータ装置２に太陽電池モジュールが１個だけ接続されている場合のステップと同様である。
【００６９】
なお、他の太陽電池モジュールとの組み合わせの対象となる太陽電池モジュールとは、ステップＳ４において、入力電圧がインバータ装置２の入力電圧仕様における最小電圧値未満である太陽電池モジュール、およびステップＳ８において変換効率が所定の閾値以下であり、他の太陽電池モジュールとの組み合わせで太陽光発電システムの効率が向上する可能性がある太陽電池モジュールのことである。
【００７０】
まず、入力電圧がインバータ装置２の入力電圧仕様における最小電圧値未満である太陽電池モジュールが判定対象である場合について説明する。
【００７１】
制御部１１は、判定対象の太陽電池モジュールのＶｏｃおよびＶｏｐがインバータ装置２の入力電圧仕様における最小電圧値未満である場合には（Ｓ４でＹＥＳ）、フラグ変数ｆｌａｇ１を”１”にセットする（Ｓ２１）。これは、後述する各ステップにおいてステップＳ８からの分岐と区別するためである。
【００７２】
次に、制御部１１は、インバータ装置２に接続されている他の太陽電池モジュールのうち、判定対象の太陽電池モジュールのＩｏｐとほぼ等しいＩｏｐを有する太陽電池モジュールを探索する（Ｓ２２）。Ｉｏｐを探索基準とする理由は、複数個の太陽電池モジュールを直列に接続した場合において、最大電力動作点の出力電流が最も少ない太陽電池モジュールによって全体の出力電流が制限されてしまうためである。なお、Ｉｏｐが等しいかどうかは、完全に一致する場合に限らず、たとえば±１０％以内の誤差であれば等しいと判定してもよい。
【００７３】
ここで、制御部１１は、判定対象の太陽電池モジュールとＩｏｐが等しい他の太陽電池モジュールが存在しない場合には（Ｓ２２でＮＯ）、ｆｌａｇ１＝”１”であるため（Ｓ２３でＹＥＳ）、判定対象の太陽電池モジュールは出力不可であると判定する（Ｓ２４）。
【００７４】
一方、制御部１１は、判定対象の太陽電池モジュールとＩｏｐが等しい他の太陽電池モジュールが存在する場合には（Ｓ２２でＹＥＳ）、その太陽電池モジュールを選択し、選択された太陽電池モジュール（以下、選択モジュールという。）および判定対象の太陽電池モジュールからの直流電力の電圧値の合計がインバータ装置２の入力電圧仕様の範囲内であるかをチェックする（Ｓ２５）。
【００７５】
制御部１１は、選択モジュールおよび判定対象の太陽電池モジュールからの直流電力の電圧値の合計がインバータ装置２の入力電圧仕様の範囲外である場合には（Ｓ２５でＮＯ）、ｆｌａｇ１＝”１”であるため（Ｓ２６でＹＥＳ）、判定対象の太陽電池モジュールは出力不可であると判定する（Ｓ２４）。
【００７６】
一方、制御部１１は、選択モジュールおよび判定対象の太陽電池モジュールからの直流電力の電圧値の合計がインバータ装置２の入力電圧仕様の範囲内である場合には（Ｓ２５でＹＥＳ）、ｆｌａｇ１＝”１”であるため（Ｓ２７でＹＥＳ）、選択モジュールおよび判定対象の太陽電池モジュールの組み合わせでインバータ装置２への合成出力を行なってもよいと判定する（Ｓ２９）。
【００７７】
なお、ステップＳ２２においてＩｏｐの等しい太陽電池モジュールが複数個存在する場合には、各太陽電池モジュールに対してステップＳ２５を実行する。
【００７８】
具体的には、制御部１１は、ステップＳ２５において、入力電圧仕様の範囲内である太陽電池モジュールの組み合わせが一つだけの場合には、その組み合わせを採用する。一方、制御部１１は、ステップＳ２５において、入力電圧仕様の範囲内である太陽電池モジュールの組み合わせが複数存在する場合には、ステップＳ２８において、入力電力の仕様範囲外である組み合わせを候補から外す。
【００７９】
また、制御部１１は、ステップＳ２８において入力電力仕様の範囲内である組み合わせが複数存在する場合には、選択モジュールおよび判定対象の太陽電池モジュールの合成後のＶｏｐおよびＰｍａｘから、記憶部１６に保存されている変換効率テーブルを参照して変換効率を取得する。そして、制御部１１は、最も変換効率の高い太陽電池モジュールの組み合わせでインバータ装置２への合成出力を行なってもよいと判定する（Ｓ２９）。
【００８０】
次に、変換効率が所定の閾値以下であり、他の太陽電池モジュールとの組み合わせで太陽光発電システムの効率が向上する可能性がある太陽電池モジュールが判定対象である場合について説明する。
【００８１】
制御部１１は、判定対象の太陽電池モジュールの変換効率が所定の閾値以下である場合には（Ｓ８でＹＥＳ）、フラグ変数ｆｌａｇ２を”１”にセットする（Ｓ３０）。これは、後述する各ステップにおいてステップＳ４からの分岐と区別するためである。
【００８２】
次に、制御部１１は、インバータ装置２に接続されている他の太陽電池モジュールのうち、判定対象の太陽電池モジュールのＩｏｐとほぼ等しいＩｏｐを有する太陽電池モジュールを探索する（Ｓ２２）。
【００８３】
ここで、制御部１１は、判定対象の太陽電池モジュールとＩｏｐが等しい他の太陽電池モジュールが存在しない場合には（Ｓ２２でＮＯ）、ｆｌａｇ１＝”１”でないため、すなわちｆｌａｇ２＝”１”であるため（Ｓ２３でＮＯ）、判定対象の太陽電池モジュールを単独使用すべき、すなわち他の太陽電池モジュールと合成せずに単独でインバータ装置２へ直流電力を出力させるべきであると判定する（Ｓ９）。
【００８４】
一方、制御部１１は、判定対象の太陽電池モジュールとＩｏｐが等しい他の太陽電池モジュールが存在する場合には（Ｓ２２でＹＥＳ）、その太陽電池モジュールを選択し、選択モジュールおよび判定対象の太陽電池モジュールからの直流電力の電圧値の合計がインバータ装置２の入力電圧仕様の範囲内であるかをチェックする（Ｓ２５）。
【００８５】
制御部１１は、選択モジュールおよび判定対象の太陽電池モジュールからの直流電力の電圧値の合計がインバータ装置２の入力電圧仕様の範囲外である場合には（Ｓ２５でＮＯ）、ｆｌａｇ２＝”１”であるため（Ｓ２６でＮＯ）、判定対象の太陽電池モジュールを単独使用すべきであると判定する（Ｓ９）。
【００８６】
一方、制御部１１は、選択モジュールおよび判定対象の太陽電池モジュールからの直流電力の電圧値の合計がインバータ装置２の入力電圧仕様の範囲内である場合には（Ｓ２５でＹＥＳ）、ｆｌａｇ２＝”１”であるため（Ｓ２７でＮＯ）、選択モジュールおよび判定対象の太陽電池モジュールのＰｍａｘの合計がインバータ装置２の入力電力仕様の範囲内であるかをチェックする（Ｓ２８）。
【００８７】
そして、制御部１１は、選択モジュールおよび判定対象の太陽電池モジュールのＰｍａｘの合計がインバータ装置２の入力電力仕様の範囲内である場合には（Ｓ２８でＹＥＳ）、選択モジュールおよび判定対象の太陽電池モジュールの組み合わせでインバータ装置２への合成出力を行なってもよいと判定する（Ｓ２９）。
【００８８】
一方、制御部１１は、選択モジュールおよび判定対象の太陽電池モジュールのＰｍａｘの合計がインバータ装置２の入力電力仕様を超える場合には（Ｓ２８でＮＯ）、判定対象の太陽電池モジュールを単独使用すべきであると判定する（Ｓ９）。
【００８９】
なお、ステップＳ２２においてＩｏｐの等しい太陽電池モジュールが複数個存在する場合には、各太陽電池モジュールに対してステップＳ２５およびステップＳ２８を実行する。
【００９０】
その他のステップは、ステップＳ４において、入力電圧がインバータ装置２の入力電圧仕様における最小電圧値未満である太陽電池モジュールの場合のステップと同様である。
【００９１】
したがって、本実施の形態に係るインバータ装置では、各太陽電池モジュールの出力特性に基づいて、各太陽電池モジュールの単独出力、合成出力および出力不可の判定、すなわち各太陽電池モジュールとチョッパ回路等の直流-直流変換器との接続関係を決定して電力供給システムを適切に構築することができる。すなわち、本実施の形態に係るインバータ装置では、ユーザが専門的な知識なしで、インバータ装置と直流電源とを含む電力供給システムを適切に構築することができる。
【００９２】
なお、ステップＳ８では、変換効率を判定条件としたが、これに限定するものではなく、太陽電池モジュールからの入力電圧を判定条件としてもよい。
【００９３】
また、表示部１４は、前述の制御部１１の各判定結果を表示してユーザに知らせる構成とすることができる。
【００９４】
また、制御部１１は、各太陽電池モジュールのＰｍａｘの合計と、インバータ装置２の入力電力仕様における最大電力値との差を算出する。そして、表示部１４は、制御部１１が算出した差を表示する。このような構成により、ユーザにあとどれくらいの容量の太陽電池モジュールを接続できるかを知らせることができる。
【００９５】
また、本実施の形態に係るインバータ装置では、直流電源を太陽電池モジュールとして説明したが、これに限定するものではなく、太陽電池モジュールの代わりに燃料電池等の他の発電方式を採用する直流電源を備える構成とすることができる。
【００９６】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００９７】
＜第２の実施の形態＞
［構成および基本動作］
図５は、本発明の第２の実施の形態に係るインバータ装置の構成を示す図である。同図を参照して、インバータ装置は、第１の実施の形態に係るインバータ装置に対して、さらに、スイッチ１７ａ〜１７ｄを備える。矢印は電流の流れを示している。
【００９８】
スイッチ１７ａ〜１７ｄは、太陽電池モジュール１ａ〜１ｃおよびチョッパ回路６ａ〜６ｃの接続関係を切り替えて、太陽電池モジュール１ａ〜１ｃの全部または一部からの直流電力をチョッパ回路経由で直列にインバータ部９へ出力することができる。より詳細には、スイッチ１７ａ〜１７ｄは、太陽電池モジュール１ａ〜１ｃから直流電力が並列にチョッパ回路６ａ〜６ｃへ出力されている接続関係と、太陽電池モジュール１ａ〜１ｃからの直流電力の全部または一部が、チョッパ回路６ａ〜６ｃのうちのいずれかに直列に出力される接続関係とを切り替える。
【００９９】
制御部１１は、第１の実施の形態に係るインバータ装置と同様に、太陽電池モジュール１ａ〜１ｃの出力特性に基づいて太陽電池モジュール１ａ〜１ｃおよびチョッパ回路６ａ〜６ｃの接続関係を決定する。そして、制御部１１はスイッチ１７ａ〜１７ｄを制御して、決定した接続関係に切り替える。
【０１００】
同図において、制御部１１は、スイッチ１７ａ〜１７ｄを制御して太陽電池モジュール１ａ〜１ｂを直列に接続することにより、太陽電池モジュール１ａ〜１ｂの直流電力を合成してチョッパ回路６ａへ出力し、また、太陽電池モジュール１ｃからの直流電力は通常どおりチョッパ回路６ｃへ出力している。
【０１０１】
図６は、制御部１１が行なうスイッチ制御の他の例を示す図である。
同図において、制御部１１は、スイッチ１７ａ〜１７ｄを制御して太陽電池モジュール１ａおよび太陽電池モジュール１ｃを直列に接続することにより、太陽電池モジュール１ａ〜１ｂの直流電力を合成してチョッパ回路６ａへ出力し、また、太陽電池モジュール１ｂからの直流電力は通常どおりチョッパ回路６ｂへ出力している。
【０１０２】
その他の構成および動作は第１の実施の形態に係るインバータ装置と同様である。
したがって、本実施の形態に係るインバータ装置では、第１の実施の形態に係るインバータ装置と同様に、インバータ装置と直流電源とを含む電力供給システムを適切に構築することできる。
【０１０３】
さらに、本実施の形態に係るインバータ装置では、スイッチ１７ａ〜１７ｄが太陽電池モジュール１ａ〜１ｃおよびチョッパ回路６ａ〜６ｃの接続関係を切り替えることにより、インバータ装置内部で各太陽電池モジュールの直列接続が可能となり、インバータ装置外部で太陽電池モジュールの接続作業を行なう必要がなくなり、ユーザが容易に電力供給システムの構築を行なうことができる。
【０１０４】
また、スイッチ１７ａ〜１７ｄを手動で切り替える構成ではなく、リレー等の電磁駆動で切り替える構成とすることにより、インバータ装置２における制御部１１が決定した接続関係をインバータ装置２側で自動的に構成することができ、電力供給システムの構築が極めて容易となる。
【０１０５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るインバータ装置を備える太陽光発電システムを示す図である。
【図２】太陽電池モジュールの設置例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るインバータ装置２の構成を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るインバータ装置２が太陽電池モジュールの入力形態の判定機能を実行する際の動作手順を定めたフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るインバータ装置の構成を示す図である。
【図６】制御部１１が行なうスイッチ制御の他の例を示す図である。
【図７】直流電力源をたとえば太陽電池とした太陽光発電装置における従来のインバータ装置を示す図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１ａ〜１ｃ，１０１  太陽電池モジュール（直流電源）、２，１０２  インバータ装置、３ａ〜３ｃ  リアクトル、４ａ〜４ｃ  スイッチング素子、５ａ〜５ｃ  ダイオード、６ａ〜６ｃ  チョッパ回路、７  コンデンサ、８  分圧抵抗、９，１０４  インバータ部、１０ａ〜１０ｃ  検出部、１１，１０６  制御部、１２  プラグ、１４，１０９  表示部、１５，１１０  商用電力系統、１６  記憶部、１７ａ〜１７ｄ  スイッチ、１０３  直流-直流変換器、１０５  フィルタ、１０７  保護リレー、１０８  連系リレー、１１１  自立リレー、１１２  コンセント。
【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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