(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電セル（３）に対する電子管理システム（５）であって、
−  ｎを正の整数として、関連するｎ個の発電セル（３）に接続されるセル接続端子と、
−  ｍを、最小値をｍ＝２とする正の整数として、関連するｍ個の静的変換器（９）に接続される出力端子と、
−  前記セル接続端子から前記出力端子に向かっての行路上で、エネルギーの流れをルーティングするようになっているエネルギールーティングモジュール（１３）と、
−  前記エネルギールーティングモジュール（１３）を動的に制御するようになっている電子制御ユニット（１５）とを備え、
前記各静的変換器（９）は、出力用の出力端子を備えており、
前記エネルギールーティングモジュール（１３）は、ｐを正の整数、従って、ｐ≧１として、少なくともｐ個の出力端子を更に備え、前記少なくともｐ個の出力端子は、前記エネルギールーティングモジュール（１３）の、対応するｐ個の入力端子に接続され、これにより、前記ｐ個の出力端子と前記ｐ個の入力端子との間に環状接続（４０）を備えており、前記環状接続（４０）を介して、前記出力端子から前記入力端子へ、及び、前記出力端子から他の前記出力端子へのエネルギー流を再ルーティング可能に構成されていることを特徴とする電子管理システム。
【請求項２】
前記電子制御ユニット（１５）は、
−  前記セル接続端子における電圧および／または電流センサを備えるグループの中の第１のセンサ（２１）と、
−  前記静的変換器の出力端子における電圧および／または電流センサを備える第２のセンサ（２２）とを備え、
前記電子制御ユニット（１５）は、前記第１および第２のセンサ（２１、２２）の出力に従って、前記エネルギールーティングモジュール（１３）のスイッチ（Ｓ）を動的に再設定するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電子管理システム。
【請求項３】
前記電子制御ユニット（１５）は、前記エネルギールーティングモジュール（１３）のスイッチ（Ｓ）を動的に再設定するように構成され、これにより、（ｉ）前記変換器の前記出力における瞬時電力、または（ｉｉ）前記変換器の経時変化のグループの中の、少なくとも１つのパラメータを最適化することを特徴とする、請求項１または２に記載の電子管理システム。
【請求項４】
ｍはｎより小さい正の整数であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子管理システム。
【請求項５】
前記少なくとも２ｎ個のセル接続端子と、前記少なくとも２ｍ個の出力端子とを備えていることを特徴とする、請求項４に記載の電子管理システム。
【請求項６】
前記エネルギールーティングモジュール（１３）は、前記セル接続端子と前記出力端子との間の電気接続マップ（１７）と前記電気接続マップの中に配置されたスイッチ（Ｓ）とを備え、前記セル接続端子の少なくとも１つから前記出力端子の少なくとも１つに向かっての行路上で、エネルギーをルーティングすることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子管理システム。
【請求項７】
前記電気接続マップ（１７）と前記スイッチ（Ｓ）とは、前記出力端子において、前記セル接続端子の、複数の直列および／または並列接続を提供するように構成されていることを特徴とする、請求項６に記載の電子管理システム。
【請求項８】
前記電子制御ユニット（１５）は、制御パラメータの変化に応答して、前記エネルギールーティングモジュール（１３）のスイッチ（Ｓ）を動的に再設定するように構成されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電子管理システム。
【請求項９】
前記電子制御ユニット（１５）は、前記エネルギールーティングモジュール（１３）のスイッチ（Ｓ）を、定期的に行うことを基本として、動的に再設定するように構成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子管理システム。
【請求項１０】
前記電子制御ユニット（１５）は、過去のエネルギールーティング設定に基づいて推定した最適電力出力に従って、前記エネルギールーティングモジュール（１３）のスイッチ（Ｓ）を動的に再設定するように構成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子管理システム。
【請求項１１】
前記電子制御ユニット（１５）は、電力コスト関数の最適化に従って、前記エネルギールーティングモジュール（１３）のスイッチ（Ｓ）を動的に再設定するように構成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子管理システム。
【請求項１２】
前記電子制御ユニット（１５）は、前記変換器の出力の操作の周期を変更するように構成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子管理システム。
【請求項１３】
前記環状接続（４０）の少なくとも１つは、前記静的変換器（９）を備えていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電子管理システム。
【請求項１４】
発電システム（１）であって、
−  ｎを正の整数として、少なくともｎ個の発電セル（３）と、
−  ｍを正の整数とし、ｍの最小値をｍ＝２として、少なくともｍ個の静的変換器（９）と、
−  請求項１〜１３のいずれか１項に記載の前記電子管理システム（５）であって、
−  関連する前記ｎ個の発電セル（３）に接続されたセル接続端子と、
−  関連する前記ｍ個の静的変換器（９）に接続された出力端子と、
−  前記セル接続端子から前記出力端子に向かっての行路上でエネルギー流をルーティングするようになっている前記エネルギールーティングモジュール（１３）と、
−  前記エネルギールーティングモジュールを動的に制御するようになっている電子制御ユニット（１５）とを備える電子管理システム（５）とを備えており、
前記各静的変換器（９）は、出力用の出力端子を備えており、
前記エネルギールーティングモジュール（１３）は、ｐを正の整数、従って、ｐ≧１として、少なくともｐ個の出力端子を更に備え、前記少なくともｐ個の出力端子は、前記エネルギールーティングモジュール（１３）の、対応するｐ個の入力端子に接続され、これにより、前記ｐ個の出力端子と前記ｐ個の入力端子との間に環状接続（４０）を備えており、前記環状接続（４０）を介して、前記出力端子から前記入力端子へ、及び、前記出力端子から他の前記出力端子へのエネルギー流を再ルーティング可能に構成されていることを特徴とする発電システム。
【請求項１５】
前記電子制御ユニット（１５）は、
−  セル接続端子における電圧および／または電流センサを備えるグループの中の第１のセンサ（２１）と、
−  前記静的変換器の出力における電圧および／または電流センサを備える第２のセンサ（２２）とを備え、
電子制御ユニット（１５）は、前記第１および第２のセンサ（２１、２２）の出力に従って、前記エネルギールーティングモジュール（１３）のスイッチ（Ｓ）を動的に再設定するように構成されていることを特徴とする、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
ｍはｎより小さい正の整数であることを特徴とする、請求項１４または１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記ｍ個の静的変換器（９）は、異なる電力範囲および／または変換技術を有する変換器の、少なくとも２つのグループに分割されることを特徴とする、請求項１４または１５に記載のシステム。
【請求項１８】
発電セル（３）に対する電子管理システム（５）を備えたシステムにおいて、ｎを正の整数として、少なくともｎ個の前記発電セル（３）と、ｍを正の整数とし、ｍの最小値をｍ＝２として、少なくともｍ個の静的変換器（９）との間のエネルギーの流れを電子的に管理する方法であって、
前記各静的変換器（９）は、出力用の出力端子を備えており、
前記電子管理システム（５）は、エネルギールーティングモジュール（１３）を備えており、
前記エネルギールーティングモジュール（１３）は、ｐを正の整数、従って、ｐ≧１として、少なくともｐ個の出力端子を更に備え、前記少なくともｐ個の出力端子は、前記エネルギールーティングモジュール（１３）の、対応するｐ個の入力端子に接続され、これにより、前記ｐ個の出力端子と前記ｐ個の入力端子との間に環状接続（４０）を備えており、前記環状接続（４０）を介して、前記出力端子から前記入力端子へ、及び、前記出力端子から他の前記出力端子へのエネルギー流を再ルーティング可能に構成されているものにおいて、
前記発電セル（３）に接続されたセル接続端子から、前記出力端子であって少なくともいくつかが前記少なくともｍ個の静的変換器に接続されている出力端子に向かっての行路上で、エネルギーの流れを動的にルーティングするステップと、前記環状接続（４０）を介して、前記出力端子から前記入力端子へ、及び、前記出力端子から他の前記出力端子へのエネルギー流を再ルーティングするステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
−  前記セル接続端子における電圧値および／または電流値を備えるセル値を検出するステップと、
−  前記静的変換器の出力における電圧値および／または電流値を備える変換器値を検出するステップと、
−  前記発電セル（３）に接続されたセル接続端子から、前記出力端子であって、前記出力端子の少なくともいくつかが前記少なくともｍ個の静的変換器に接続された出力端子に向かっての行路上で、前記セル値および前記変換器値に従ってエネルギーの流れを動的にルーティングするステップとを更に備えていることを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
ｍはｎよりも小さいことを特徴とする、請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
−  稼働している変換器と障害が原因で稼働していない変換器（９）との間の変換器（９）の稼働状態を検出するステップと、
−  前記発電セル（３）に接続されたセル接続端子から前記稼働している変換器（９）に向かっての行路上でエネルギーの流れを動的にルーティングするステップとを備えていることを特徴とする、請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記変換器（９）の稼働状態の前記検出は、前記変換器の出力の電圧値および／または電流値を備える変換器値の検出に基づくことを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記発電セル（３）は、光起電力セルであり、
−  前記光起電力セルに関して、特に、遮光ＰＶセル（３）および非遮光ＰＶセル（３）の少なくとも２つのクラスの、ＰＶセル（３）の日射照度状態を検出するステップと、
−  前記発電セル（３）に接続されたセル接続端子から、前記変換器（９）に直列に接続されたＰＶセル（３）で、同じクラスの日射照度状態にあるＰＶセル（３）だけが接続されている前記変換器（９）に向かっての行路上で、エネルギーの流れを動的にルーティングするステップとを備えていることを特徴とする、請求項１８〜２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記変換器の出力を操作する周期は、回転させる要領で実行し、前記各変換器（９）による操作時間および／またはエネルギー処理を均等化することを特徴とする、請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光起電力セル等の発電セルの分野に関し、より具体的には、発電セルに対する電子管理システム、発電システム、およびエネルギーの流れを電子的に管理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
標準的な光起電力発電設備は、一般に、集中型変換器を備えている。この集中型変換器は、典型的に、個々の最大電力点追尾（ＭＰＰＴ：Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｏｉｎｔ  Ｔｒｃｋｉｎｇ）を実行することができる唯一の入力チャネルを有している。
【０００３】
光起電力モジュールは、複数のセルストリング列（例えば、１つのパネル内に３列）で構成されている。１つのセルストリングは、複数の光起電力セルを直列接続したもの（例えば、１つのパネルには、ストリング毎に３２個のセルが接続されている。）である。これらのセルストリングは、光起電力接合ボックスの中で、直列に接続されている。
【０００４】
これらのストリングのそれぞれには、光起電力接合ボックスの中で、バイパスダイオードを関連づけることができる。これらのバイパスダイオードは、部分的に日陰が起こった場合（ホットスポット）に、光起電力セルが損傷されるのを防ぐことを目的としている。そして、光起電力モジュールは、直列に接続され、電圧が上昇されて、集中型変換器の定格電圧に適合させられる。
【０００５】
最終的には、モジュールの複数のストリングは、並列に接続されて、集中型変換器の定格電力に適合される。
【０００６】
この構造によると、煙突、樹木、電力線、埃、塵、および鳥の落下物等による遮光によって、更に、製造のばらつき、経時変化等によるパネル不整合によって、遮光モジュール、および非遮光モジュールの双方に、重大な電力損失が生ずる可能性がある。
【０００７】
更に、家屋用および市販用設備は、本来的に必要な大きさよりも、平均して２５％程小さいという事実が、一般に報告されている。これは、家屋用および市販用設備が、遮光問題、および非正規な屋根形状を考慮して設計されているからである。
【０００８】
この問題に対する解決策として、分散型の光起電力発電システムの構造を使用することができる。分散型の光起電力システムの考え方は、マイクロ変換器またはマイクロインバータ技術が開発されて可能になったものである。マイクロ変換器またはマイクロインバータは、光起電力セルモジュールのスケール（または、更には、光起電力セルモジュールのストリングのスケール）でＭＰＰＴを実行することができるからである。
【０００９】
しかしながら、複数のマイクロ変換器、またはマイクロインバータを使用するこの構成は、部分的遮光、および光起電力モジュールの異なる傾きや向き角度に関連する問題の一部しか解決することはできない。
【００１０】
更に、マイクロ変換器の数が増加すれば、このような光起電力セルパネルの費用が上昇することになる。
【００１１】
特許文献１は、再構成可能なタイルを有する太陽光モジュールを開示している。また、一体化した太陽光発電セルのシステムを有する再構成可能太陽光セルパネルについても述べている。太陽光発電セルは、モジュール式の配列であり、その中に、監視、制御、再構成回路が一体化されている。複数の太陽光セルが、１枚のプリント基板の上にパッケージされて、太陽光モジュールが形成されている。このモジュールは、太陽光モジュール配列再構成可能タイル（ＳＭＡＲＴ：ｓｏｌａｒ  ｍｏｄｕｌｅ  ａｒｒａｙ  ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ  ｔｉｌｅ）としても知られている。太陽光パネルは、複数のモジュールで構成され、これらのモジュールは、ともに電気的に接続されている。プリント基板は、太陽光セルの配列の物理支持体であり、太陽光セルモジュールを備える太陽光セル間の電気接続パスを提供している。モジュール上のそれぞれの太陽光セルは、太陽光セルマトリクスの一部分である。複数のモジュールがアセンブルされて、１つの太陽光パネルが構成される。
【００１２】
しかし、特許文献１に記載されている解決策は、面倒、かつ高価である。これは、太陽光セル間のルーティングおよび切り替えの両方が、基板上で行われるからである。更に、エネルギーの流れに対するルーティング線と、トランジスタを制御するための制御線との両方を、前もって知る必要があり、そのため太陽光パネルは、更に高価なものになる。特許文献１は、太陽光パネルを変換器に接続することに関しては、言及していない。
【００１３】
特許文献２は、再構成のためのフレックス回路を使用した光起電力モジュールを開示している。
【００１４】
特許文献２では、光起電力セルが、環境条件に応じて、直列か、または並列に接続される場合でも、または単独で使用される場合でも、１つだけの変換器が使用されている。そのため、この場合、再構成は、最適には行われておらず、従って、変換器容量は、最適に使用されてはいない。
【００１５】
特許文献３は、光起電力モジュールおよびインバータを備えるエネルギー設備を制御するための操作方法、およびデバイスに関して述べている。また、光起電力モジュールの接続を組み合わせて、選択した組み合わせを確立するべく切り替えユニットを制御する方法を述べている。
【００１６】
特許文献３には、直列／並列接続によって、変換器に対する電流としてその動作範囲内の入力を供給することを述べているが、ＰＶセルから変換器出力までの全体チェーンの効率に関しては、考慮に入れていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】米国特許第６３５０９４４号明細書
【特許文献２】国際公開第２００８／０７６３０１号
【特許文献３】国際公開第２００９／０６０２７３号
【特許文献４】国際公開第２０１０／０７０６２１号
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】“Ｄｉｒｅｃｔ  ｐｏｗｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  ｇｒｉｄ  ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ  ＰＶ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ｗｉｔｈ  ｔｈｒｅｅ  ｌｅｖｅｌ  ＮＰＣ  ｉｎｖｅｒｔｅｒ（３レベルＮＰＣインバータを有するグリッド結合ＰＶシステムの直接電力制御）” ，  ＳｃｉｅｎｃｅＤｉｒｅｃｔ  Ｓｏｌａｒ  Ｅｎｅｒｇｙ  ８４（２０１０）１１７５−１１８６。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、上に述べた欠点を、少なくとも部分的に緩和し、特に、電力変換効率を向上させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この目的のために、本発明は、発電セルに対する電子管理システムを提供するもので、この電子管理システムは、
−  ｎを正の整数として、関連するｎ個の発電セルに接続されるセル接続端子と、
−  ｍを正の整数とし、ｍの最小値をｍ＝２として、関連するｍ個の静的変換器に接続される出力端子と、
−  前記セル接続端子から前記出力端子に向かっての行路上で、エネルギーの流れをルーティングするようになっているエネルギールーティングモジュールと、
−  前記エネルギールーティングモジュールを、動的に制御するようになっている電子制御ユニットとを備えている。
【００２１】
変換器へ動的にエネルギーをルーティングすることによって、電力変換を最適化することができる。電子管理システムは、多くの異なる状況に対して、多様に適用することができる。電子管理システムは、発電セルの構成とは、無関係であり、発電システムの中に、簡単な要領で一体化することができる。
【００２２】
特定の一実施形態においては、電子制御ユニットは、
−  セル接続端子における、電圧および／または電流センサを備えるグループの中の第１のセンサと、
−  静的変換器の出力端子における電圧および／または電流センサを備える、第２のセンサとを備え、
電子制御ユニットは、前記第１および第２のセンサの出力に従って、前記エネルギールーティングモジュールのスイッチを動的に再設定するように構成されている。
【００２３】
従って、セル接続端子におけるセンサ測定と静的変換器の出力におけるセンサ測定の両方を考慮に入れることにより、全体チェーン（光起電力セル、エネルギールーティングモジュール、および変換器）を考慮の対象とすることができる。従って、本発明によると、（ｉ）変換器の出力における瞬時電力、および（ii）変換器の経時変化のグループの中の少なくとも１つのパラメータを最適化することができる。
【００２４】
前記パラメータが、変換器の瞬時電力出力であるとすれば、最適化は、変換器の瞬時電力出力を最大にすることを意味している。
【００２５】
前記パラメータが、変換器の経時変化であるとすれば、最適化は、例えば、より低い温度で作動させることにより、ストレスを軽減し、経時変化を低下させる運転状態で変換器を作動させること意味している。
【００２６】
別の例として、１つの変換器を選択して、その入力におけるセルレベルの出力電力が変換器の動作範囲内で最適化される場合を考えてみる。動作している際に変換器の温度が上昇し、変換効率が減少したとする。この場合には、制御ユニットは、検出器を通して、変換器の出力は低下しているが、セル接続端子における電力が変わっていないことを観測する。制御ユニットは、プログラムされており、この場合には、エネルギールーティングモジュールのスイッチは動的に再設定されるべきで、別の変換器、または並列に接続されている第２の変換器に動的に設定することを結論づける。システムの瞬時電力出力は、再び上昇し、システム全体の電力出力は最適化される。
【００２７】
他の特性を、単独か、または組み合わせて取り入れることにより、いくつかの実施形態を考えることができる。
【００２８】
１つの実施形態においては、ｍは、ｎより小さい正の整数である。
【００２９】
この構成によると、使用する変換器の数を最小にすることができ、特に、完全分散型の電力変換システムと比較して、全体的な発電コストを低減することができる。
【００３０】
別の実施形態においては、システムは、少なくとも２ｎ個のセル接続端子と、少なくとも２ｍ個の出力端子を備えている。
【００３１】
１つの実施形態においては、エネルギールーティングモジュールは、前記セル接続端子と前記出力端子との間の電気接続マップと、電気接続マップの中に配置されたスイッチとを備え、これにより、前記セル接続端子の少なくとも１つから前記出力端子の少なくとも１つに向かっての行路上で、エネルギーをルーティングすることができる。
【００３２】
電気接続マップおよびスイッチは、前記出力のところで、前記セル接続端子の、複数の直列接続および／または並列接続を形成するように構成することができる。
【００３３】
１つの実施形態においては、スイッチは、導通状態においてはオーム抵抗は低いものである。
【００３４】
このスイッチは、電気機械スイッチ、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ、またはＩＧＢＴスイッチであってもよい。
【００３５】
電子制御ユニットは、制御パラメータの変化に応答して、前記エネルギールーティングモジュールのスイッチを動的に再設定するように構成することができる。制御パラメータは、環境温度、少なくとも１つの光起電力セルの日射照度、少なくとも１つの変換器の変換器デューティーサイクル、障害フラグ、および生成電力レベルを備えるパラメータのグループの中の少なくとも１つのパラメータであるのがよい。
【００３６】
別の例においては、電子制御ユニットは、前記エネルギールーティングモジュールのスイッチを、基本的には定期的に、動的に再設定するように構成されている。
【００３７】
更なる例においては、電子制御ユニットは、過去のエネルギールーティング設定を基に推定した最適電力出力に基づいて、前記エネルギールーティングモジュールのスイッチを動的に再設定するように構成されている。
【００３８】
更に、電子制御ユニットは、電力コスト関数の最適化に基づいて、前記エネルギールーティングモジュールのスイッチを動的に再設定するように構成することができる。
【００３９】
電子制御ユニットは、前記出力の操作の周期を変更するように構成することができる。
【００４０】
別の実施形態においては、エネルギールーティングモジュールは、ｐ個（ｐは正の整数，すなわちｐ≧１）の補助出力を更に備えている。ｐ個の補助出力は、前記エネルギールーティングモジュールの、対応するｐ個の補助入力端子に接続され、これにより、前記ｐ個の出力と前記ｐ個の入力端子との間で環状接続を形成している。
【００４１】
前記環状接続の少なくとも１つの環状接続は、静的変換器を備えることができる。
【００４２】
本発明は、発電システムにも関する。この発電システムは、
−  少なくともｎ個（ｎは正の整数）の発電セルと、
−  少なくともｍ個（ｍは正の整数で、ｍの最小値はｍ＝２）の静的変換器と、
−  上記で述べた電子管理システムを備え、電子管理システムは、
−  関連するｎ個の発電セルに接続されたセル接続端子と、
−  関連するｍ個の静的変換器に接続された出力端子と、
−  前記セル接続端子から前記出力端子に向かっての行路上でエネルギーの流れをルーティングするようになっているエネルギールーティングモジュールと、
−  エネルギールーティングモジュールを動的に制御するようになっている電子制御ユニットとを備えている。
【００４３】
特定の実施形態においては、電子制御ユニットは、
−  セル接続端子における電圧および／または電流センサを備えるグループの中の第１のセンサと、
−  静的変換器の出力端子における電圧および／または電流センサを備える第２のセンサとを備え、
電子制御ユニットは、前記第１および第２のセンサの出力に従って、前記エネルギールーティングモジュールのスイッチを動的に再設定するように構成されている。
【００４４】
いくつかの実施形態においては、ｍは、ｎより小さくてよい。
【００４５】
発電セルは、いくつかの光起電力セル、複数の光起電力セルを備える光起電力ストリング、または電気化学セル、または燃料電池であってもよい。
【００４６】
１つの実施形態においては、前記変換器は、ＭＰＰＴ制御ユニットを備えている。
【００４７】
前記ｍ個の静的変換器は、異なる電力範囲および／または変換技術を有する変換器の、少なくとも２つのグループに分けることができる。
【００４８】
また、本発明は、少なくともｎ個（ｎは正の整数）の発電セルと少なくともｍ個（ｍは正の整数で、ｍの最小値はｍ＝２）の静的変換器との間のエネルギーの流れを電子的に管理する方法にも関する。この方法は、発電セルに接続されたセル接続端子から前記出力端子に向かっての行路上でエネルギーの流れを動的にルーティングするステップを備えている。
【００４９】
特定の実施形態においては、本発明の方法は、
−  セル接続端子における電圧値および／または電流値を備えるセル値を検出するステップと
−  静的変換器の出力における電圧値および／または電流値を備える変換器値を検出するステップと、
−  セル値および変換器値に従って、発電セルに接続されたセル接続端子から、前記出力端子に向かう行路上で、エネルギーの流れを動的にルーティングするステップとを、更に備えている。これらの出力端子の少なくともいくつかは、前記少なくともｍ個の静的変換器に接続されている。
【００５０】
１つの実施形態においては、ｍは、ｎより小さい値である。
【００５１】
本発明の方法のある実施形態においては、
−  稼働している変換器と、障害のために稼働していない変換器との間で、変換器の稼働状態を検出するステップと、
−  発電セルに接続された２ｎ個のセル接続端子から前記稼働変換器に向かう行路上で、エネルギーの流れを動的にルーティングするステップとを備えている。
【００５２】
１つの実施形態においては、変換器の稼働状態の検出は、静的変換器出力の電圧値および／または電流値を備える変換器値の検出に基づいて行われる。
【００５３】
前記発電セルが光起電力セルである場合の別の実施形態においては、本発明の方法は、
−  遮光ＰＶセルと非遮光ＰＶセルとの間における、少なくとも２つのクラスの日射照度状態のＰＶセルを検出するステップと、
−  発電セルに接続されたセル接続端子から、同じクラスの日射照度状態のＰＶセルだけが直列に接続された前記変換器に向かう行路上で、エネルギーの流れを動的にルーティングするステップとを備えることができる。
【００５４】
別の実施形態においては、前記出力を操作する周期を、回転させる要領で変化させ、それぞれの変換器によって処理する時間、および／またはエネルギーを均等化させることができる。
【００５５】
上記した以外の利点および特徴は、図面を参照して、以下の図面の説明を読むことにより、明らかになると思う。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明よる電子管理システムを有する発電システムの１つの例を示す図である。
【図２】図１に示す電子管理システムの電子制御ユニットの１つの例を示す図である。
【図３】３つのＰＶセルおよび２つの変換器を備える電子管理システムを有する発電システムの１つの例を示す図である。
【図４Ａ】図３に示す電子管理システムの構成の１つの例を示す図である。
【図４Ｂ】図３に示す電子管理システムの構成の別の例を示す図である。
【図４Ｃ】図３に示す電子管理システムの構成のさらに別の例を示す図である。
【図４Ｄ】図３に示す電子管理システムの構成のさらに別の例を示す図である。
【図４Ｅ】図３に示す電子管理システムの構成のさらに別の例を示す図である。
【図４Ｆ】図３に示す電子管理システムの構成のさらに別の例を示す図である。
【図４Ｇ】図３に示す電子管理システムの構成のさらに別の例を示す図である。
【図４Ｈ】図３に示す電子管理システムの構成のさらに別の例を示す図である。
【図４Ｉ】図３に示す電子管理システムの構成のさらに別の例を示す図である。
【図４Ｊ】図３に示す電子管理システムの構成のさらに別の例を示す図である。
【図４Ｋ】図３に示す電子管理システムの構成のさらに別の例を示す図である。
【図４Ｌ】図３に示す電子管理システムの構成のさらに別の例を示す図である。
【図５】ＤＣ分散ＰＶシステムのための電子管理システムの可能な実施形態を示す図である。
【図６】ＡＣ分散ＰＶシステムのための電子管理システムの可能な実施形態を示す図である。
【図７】マルチストリング変換器を有する電子管理システムの実施形態を示す図である。
【図８】本発明による電子管理システム、および変換器と出力変換器との間に接続された再設定モジュールを有する発電システムの実施形態を示す図である。
【図９】図３の例と同様の発電システムで、進化した発電システムを示す図である。
【図１０】図３の例と同様の発電システムで、進化した別の発電システムを示す図である。
【図１１】図６の例と同様の発電システムで、進化した別の発電システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
全ての図において、同じ要素には、同じ符号を付してある。
【００５８】
図１は、発電セル３（３１、３２、３３、、、、３ｎ、ｎは、正の整数）を備える発電システム１を示す。
【００５９】
この発電セル３は、複数の光起電力セル（ＰＶセル）、複数の光起電力セルを備える光起電力セルストリング、電気化学セル、燃料電池、または、モジュラー発電器のいずれかの一部であってよい。
【００６０】
以下の説明では、ＰＶセルおよびＰＶセルストリングに対してより具体的に焦点を当てているが、他の再生可能な電気エネルギーソース、または電気蓄積装置を排除するものではない。
【００６１】
無機材料の場合には、光起電力セルは、本質的に、半導体材料で構成されるダイオード（ｐｉｎ接合またはｐｎ接合）から構成されている。この材料は、光エネルギーを吸収する性質を有し、光エネルギーの主要部分は、電荷キャリア（電子と正孔）に転送することができる。Ｎ型およびＰ型にドープされた２つの領域と、必要に応じてドープのない領域（真性（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ）領域と呼ばれ、ｐｉｎ接合では「ｉ」で示される）によってそれらを分離している領域とを有するダイオード構造（ｐｉｎまたはｐｎ接合）を使用して、電荷キャリアを分離し、光起電力セルが有する電極を介して、それらを回収することができる。光起電力セルによって供給することができる電位差（開放電圧Ｖｏｃ）および最大電流（短絡電流Ｉｓｃ）は、セルアセンブリの構成材料と、このセルの周囲環境条件（照射太陽光のスペクトル強度、温度等を含む）との両方に依存する。
【００６２】
有機材料の場合には、モデルは、実質的に異なる。有機材料の場合には、接合の中で、ドナ材料およびアクセプタ材料の概念による電子正孔対（励起子と呼ばれる）が生成される。電荷キャリアを分離してそれらを回収することにより、電流を生成するという最終目的は、同じである。
【００６３】
図１に示すように、発電セル３は、電子管理システム５ に接続されている、電子管理システム５は、直接に、または静的変換器９を介して間接的に、負荷７に接続されている。
【００６４】
負荷７は、直接電力消費手段、電力貯蔵システム、または電気グリッド／ネットワークである。
【００６５】
本実施例においては、静的変換器９は、ＤＣ−ＤＣ変換器であるが、負荷７に応じて、代わりに、ＤＣ／ＡＣ変換器を使用することもできる。
【００６６】
各変換器は、最大電力点を追尾するためのＭＰＰＴ（ＭＰＰＴ：Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｏｉｎｔ  Ｔｒａｃｋｅｒ）制御ユニット１１と関連づけることにより、最大電力点を追尾してＰＶセル３によって生成される電気エネルギーを収集して、負荷７に供給することができる。
【００６７】
負荷７の要求に応じて、変換器９は、出力電圧を増加させるか、低下させるか、および／または出力電圧にリップルを与えることができる。
【００６８】
ＭＰＰＴ制御ユニット１１は、変換器９を制御して、最適電圧値Ｖｏｐｔ（電力特性の最大点に対応する）に対応する入力電圧を得ることができるように設計されている。
【００６９】
最大電力点は、時間に関する複数の可変パラメータ（特に、現在の太陽光、ＰＶセルの温度、作動状態にあるＰＶセルの数）に依存する。これに関しては、後で論述する。
【００７０】
この様式では、ＰＶセルの収率は、特定のセルの誤動作または遮光による影響を大きく受けることはない。
【００７１】
例えば、最大電力点トラッカＭＰＰＴ制御は、ＰＶセル３によって電子管理システム５の入力に供給される電力の電圧変化の影響を識別するアルゴリズムを適用し、電子管理システム５によって、電力を増加させる方向の電圧変化を駆動することができる。
【００７２】
従って、このようなアルゴリズムは、変換器９によって供給される電力に対する第１の電圧を測定し、一定の時間が経過した後、第１の電圧よりも大きい値の第２の電圧を課して、対応する電力を測定または推定する。
【００７３】
第２の電圧に対応する電力が第１の電圧に対応する電力よりも大きい場合には、アルゴリズムの次のステップは、更に大きい第３の電圧を課すことである。逆の場合には、適用する第３の電圧は、第１の電圧よりも低い。従って、システムは、変換器９の入力端子に対する電圧を、恒久的に徐々に適合させることにより、最大電力点に極力近づけることができる。ＭＰＰＴ制御に対して、他のアルゴリズムを適用することもできることは理解しうると思う。
【００７４】
具体的には、電子管理システム５は、エネルギールーティングモジュール１３と、エネルギールーティングモジュール１３を制御する電子制御ユニット１５とを備えている。
【００７５】
図１に示すように、各ＰＶセル３は、２つの端子を有し、これら２つの端子は、エネルギールーティングモジュール１３の、対応する２つのセル接続端子に接続されている。
【００７６】
別の例（図示せず）においては、２つのＰＶセルは、エネルギールーティングモジュール１３の共通のセル接続端子を共有することができる。
【００７７】
従って、本実施形態においては、エネルギールーティングモジュール１３の２ｎ個のセル接続端子は、関連するｎ個の発電セル３に接続されている。
【００７８】
エネルギールーティングモジュール１３は、関連する静的変換器９に接続されるか、または直接に負荷７に接続されるようになっている出力端子を有する。この例の場合には、ルーティングモジュールは、２ｍ個（ｍは正の整数）の出力端子を有する。
【００７９】
しかしながら、例えば、奇数の出力端子を有することもできる。これは、マルチレベル変換器を使用する場合に興味深いものである。
【００８０】
この例の場合には、ｍは、ｎよりも小さく、ｍの最小値は、ｍ＝２である。これにより、より少ない数の静的変換器を使用することができる。しかし他の実施形態では、ｍが、ｎ以上であることもある。これによって、本発明の利益は、失われることはない。
【００８１】
エネルギールーティングモジュール１３は、そのセル接続端子から、その出力に至る間のエネルギー流のルーティングを行うようになっている。
【００８２】
エネルギールーティングモジュール１３は、電子制御ユニット１５によって制御される。電子制御ユニット１５は、エネルギールーティングモジュール１３を動的に制御するようになっている。
【００８３】
「動的」とは、制御ユニット１５は、エネルギールーティングモジュール１３の状態を常時検討し、エネルギールーティングモジュール１３の状態を変えることができる制御コマンドを適用することができることを意味している。従って、電子制御ユニットは、連続プロセスに基づいてエネルギールーティングモジュール１３を制御することにより、発電セルから静的変換器に向かってのエネルギー流を最適化することができる。
【００８４】
エネルギールーティングモジュール１３の特定の、しかし非限定的な例を図３に示す。図３は、３つのＰＶセル３（３１、３２、３３）と２つの静的変換器９（９１、９２）とを備える電子管理システム５を有する発電システム１の１つの例を示している。
【００８５】
この例においては、エネルギールーティングモジュール１３は、６つのセル接続端子（Ｉｋ、ｋは正の整数で、１≦ｋ≦６）と、４つの出力端子（Ｏｌ、ｌは正の整数で、１≦ｌ≦４）とを有する。
【００８６】
図から分かるように、ルーティングモジュール１３は、前記セル接続端子と前記出力端子との間に電気接続マップ１７を備えている。各セル接続端子Ｉｋは、電気接続を介して、各出力端子Ｏｌに接続することができるばかりではなく、別のセル接続端子Ｉｊ（ｊは整数で、ｊ≠ｋ）に接続することもできる。
【００８７】
従って、エネルギールーティングモジュール１３のセル接続端子は、エネルギー／電流が、ＰＶセル３から、エネルギールーティングモジュールに流れる場合には、入力端子であると見なすことができ、エネルギー／電流が、エネルギールーティングモジュールからＰＶセル３に流れる場合には、出力端子とみなすことができる。後者は、例えば、２つのＰＶセルが直列に接続されている場合である。
【００８８】
他の例として、上記よりも少ない数の組み合わせを考えることもできる。この場合は、セル接続端子は、エネルギールーティングモジュール１３の、他のいずれのセル接続端子または出力端子にも接続されてはいない場合である。
【００８９】
更に、エネルギールーティングモジュールは、電気接続マップ１７の中に配置されたスイッチＳ（１５個のスイッチ（Ｓｐ、ｐは正の整数であり、１≦ｐ≦１５））を備えている。これにより、電気接続マップ１７は、前記セル接続端子Ｉｋの少なくとも１つから、前記出力端子Ｏｌの少なくとも１つに向かっての行路上で、エネルギーの流れをルーティングすることができる。
【００９０】
例えば、スイッチＳ１５が閉じられると、入力Ｉ１は、出力Ｏ１に接続される。
【００９１】
しかしながら、Ｓ１５が閉じ、Ｓ１３およびＳ１４が開き、Ｓ８が閉じ、Ｓ７およびＳ９が開き、Ｓ３が閉じられると、ＰＶセル３１および３２は、直列に接続された状態で出力Ｏ１およびＯ２に接続され、静的変換器９１に接続される。
【００９２】
従って、電気接続マップ１７および前記スイッチＳは、前記出力のところで、エネルギールーティングモジュール１３の前記セル接続端子の、複数の直列、および／または並列接続を提供するように構成されている。
【００９３】
スイッチＳは、導通状態においては、低いオーム抵抗（例えば、１０ｍΩ未満）を有している。
【００９４】
スイッチＳは、電気機械スイッチ、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ，またはＩＧＢＴスイッチであってよい。
【００９５】
図２を参照して説明を行う。図２は、電子制御ユニット１５の１つの例の詳細を示している。電子制御ユニット１５は、前記エネルギールーティングモジュール１３のセル接続端子のところに、少なくとも１つの第１のセンサ２１（電圧および／または電流センサと同等のもの）を備え、セル接続端子の、例えば、電圧および／または電流値を意味するセル値を検出する。
【００９６】
いくつかのセンサ２１を使用して、例として上記で述べたパラメータとは異なるパラメータを測定することも可能であることは、言うまでもない。
【００９７】
電子制御ユニット１５は、第２のセンサ２２を更に備えることができる。第２のセンサ２２は、静的変換器９の出力のところに、電圧および／または電流センサを備え、静的変換器の出力の、例えば電圧値および／または電流値を意味する変換器値を検出する。
【００９８】
この実施形態においては、電子制御ユニット１５は、エネルギールーティングモジュール１３のスイッチＳを、セル値および変換器値に従って動的に再設定するように構成され、これにより、例えば、瞬時電力出力を最大にすることができる。
【００９９】
第１のセンサ２１および第２のセンサ２２が存在することにより、生成されるエネルギーは、静的変換器９に対して最適にルーティングされ、エネルギー生成システム１の出力のところに於ける電力出力を、最大にすることができる。
【０１００】
従来技術と比較して、例えば、セルの生成電力、および変換器の電力出力に関して、変換器の経時変化、およびそれらの特性の変化を考慮に入れることができる。
【０１０１】
別の可能な利点として、温度が上昇した場合の静的変換器９の電力変換効率の損失を挙げることができる。この場合には、制御ユニット１５は、例えば、セルレベルにおける安定電力出力とともに、静的変換器出力における電力出力の減少を検出する。制御ユニット１５は、この場合には、別の静的変換器（例えば、第１の変換器と並列に接続されているか、または第１の変換器の代替として接続されている）を動作させるように構成されている。
【０１０２】
スイッチＳの設定または再設定は、エネルギールーティングモジュール１３のスイッチＳのスイッチング状態（通過状態／遮断状態）および位置を制御することを意味している。
【０１０３】
電子制御ユニット１５は、処理ユニット２３と駆動ユニット２５とを更に備えている。処理ユニット２３は、メモリとメモリ上にインストールされたソフトウェアとを備えるマイクロプロセッサ等であり、駆動ユニット２５は、マイクロプロセッサから受信する命令に応答して、前記スイッチＳを駆動する。
【０１０４】
電子制御ユニット１５は、制御パラメータの変化に応答して、前記エネルギールーティングモジュール１３のスイッチＳの位置を動的に再設定するように構成されている。これは、典型的に、ソフトウェアおよび適合された最適化アルゴリズムを通して実行される。
【０１０５】
スイッチ位置の再設定を起動することができるパラメータは、特に、環境温度、少なくとも１つの光起電力セルの日射照度、少なくとも１つの変換器のデューティーサイクル、いずれかの障害フラグ、生成された電力の全体的なレベルとすることができる。これによって、例えば、少なくとも１つのセル３に対する遮光効果を考慮に入れることができる。
【０１０６】
別の実施形態においては、処理ユニット２３を有する電子制御ユニット１５は、前記エネルギールーティングモジュールのスイッチＳを、基本的に定期的に（例えば、５分ごとに）、動的に再設定するように構成されている。
【０１０７】
これは、スイッチ設定を定期的に更新することにより、電力出力の最適化を行うことを目的にしている。
【０１０８】
別の実施形態においては、電子制御ユニット１５は、過去のエネルギールーティング設定に基づいて推定した最適電力出力に従って、前記エネルギールーティングモジュール１３のスイッチを再設定するように構成されている。この場合には、電子制御ユニット１５は、内部メモリまたはデータベースの中に記憶されている、例えば、少なくとも１つのセンサ２１の測定値、および／または周囲環境条件の測定値、および／または供給出力電力の測定値、または進化モデルに関して過去に行ったスイッチ設定の保護を行い、これにより、今後の状況に対する最適スイッチ設定を予測している。
【０１０９】
別の実施形態においては、処理ユニット２３には、電力コスト算出ソフトウェアが実装され、電子制御ユニット１５は、この電力コスト算出ルーチンに従って、前記エネルギールーティングモジュールのスイッチを再設定するように構成されている。
【０１１０】
別の実施形態においては、電子制御ユニット１５は、例えば回転させて処理する要領で、前記出力の操作周期、従って、静的変換器９の操作時間を変化させるように構成される。これは、静的変換器９の動作時間を平滑化し、均等化することにより、特に、変換器の寿命を増加させることを目的としている。
【０１１１】
従って、容易に理解することができるように、本発明の解決策によって、発電セル間の切り替えを動的に再設定することができ、エネルギールーティングモジュール１３の出力における電流および／または電圧の最良状態のものを、変換器９の入力に印加することができ、従って変換器９に対する最適動作条件を実現することができることとなる。
【０１１２】
このような動的再設定は、ソフトウェアの中に、少なくともｎ個の発電セル３と、少なくともｍ個（ｍの最小値はｍ＝２）の静的変換器９との間のエネルギーの流れを電子的に管理する方法を搭載することにより、実現することができる。本発明の方法は、発電セルに接続されたセル接続端子から前記出力端子に向かっての行路上で、エネルギーの流れを動的にルーティングするステップを備えている。
【０１１３】
従って、発電システム１においては、変換器の数を減少させて最適化することができる。これにより、完全分散型の構成における場合と同様に、１つの変換器を１つの発電セル３に関連付けることを回避することができ、かつ、遮光効果に対して対応することもできる。
【０１１４】
上記で説明した電子管理システム５によって、ｍ個の静的変換器９を少なくとも２つのグループに分けて、それぞれを、例えば、異なる電力範囲（異なる電力変換技術を使用していてもよい）で動作させることも可能であり、このことを、考慮の対象とすることもできる。従って、１つのグループの変換器を、他のグループの変換器とは異なるものとして、特定／特殊な用途に特化させることもできる。
【０１１５】
これは、例えば図３の例で説明すれば、変換器９の１つは、もう一方の変換器の、例えば、半分の定格電力を有し、これにより、更なるコスト低減と動作性能の向上を図ることができることを意味している。
【０１１６】
別の例は、いくつかの特定用途の変換器をプールしておく場合である。例えば、ＤＣ／ＤＣ変換器のプールで考えると、一部は、バック（ｂｕｃｋ）（具体的には、電圧を低下させる）だけとし、他の一部は、ブースト（具体的には、電圧を上昇させる）だけとすることができる。または他の変換器は、バック／ブースト（電圧の上昇と低下が可能である）とすることができ、これにより、更なるコスト削減と動作性能の向上に資することができる。
【０１１７】
更に、上述した電子管理システム５によって、発電システム１を、更に堅牢なものとすることができる。これは、変換器の１つが障害を起こした場合でも、エネルギーの流れを動作している変換器に対して再ルーティングすることにより、損失を生ずることなく、電力出力を維持できるからである。
【０１１８】
実際、処理ユニット２３に実装された最適化アルゴリズムは、稼働変換器と、傷害または機能不全による非稼働変換器との間の稼働状態を検出するようにすることができ、その傷害検出に応答して、対応を取ることができる。
【０１１９】
最適化アルゴリズムは、エネルギールーティングモジュール１３のスイッチＳを動的に駆動し、発電セル３に接続された２ｎ個のセル接続端子から稼働状態にある変換器９に向かう行路上で、エネルギーの流れのルーティングを行う。従って、発電セル３によって生成される電力は、失われることはない。
【０１２０】
図４Ａ〜図４Ｌは、図３を簡略化した図であり、エネルギールーティングモジュール１３の、可能なスイッチ構成の例を示している。これらの図面によって、本発明を、よりよく理解することができる。これらの図では、発電セルの上に描かれた雲は、これらの発電セルは、遮光効果の影響を受けていることを示す。
【０１２１】
図４Ａおよび図４Ｂにおいては、全てのＰＶセル３は直列に接続されており、どちらの構成でも、唯１つの静的変換器９が使用されている。
【０１２２】
図４Ｃにおいては、全てのＰＶセル３は、直列に接続され、並列に接続された２つの変換器９が使用されている。
【０１２３】
図４Ｄ、図４Ｅ、および図４Ｆにおいては、３つのＰＶセルのうち１つが、遮光効果を受けている（図４Ｄでは３３、図４Ｅでは３２、および図４Ｆでは３１）。遮光効果を受けているＰＶセル３は、分離されて、１つの変換器９に接続されている。その他の、影響を受けていないＰＶセル３は、直列に接続されて、他の変換器９に接続されている。従って、これにより、電気出力は最適化される。
【０１２４】
図４Ｇ、図４Ｈおよび図４Ｉにおいては、３つのＰＶセル３のうちの２つが遮光効果を受けている。遮光効果を受けていないＰＶセル３は、分離されて、１つの変換器９に接続されており、他の遮光効果を受けているＰＶセル３は、直列に接続されて、他の変換器９に接続されている。この構造は、このような日射照度状況のいずれの場合においても、より効率的である。
【０１２５】
より一般的に言えば、処理ユニット２３の中に実装されている最適化アルゴリズムには、特に、遮光および非遮光の間の日射照度条件、または他の日射照度条件に関して、ＰＶセル３の日射照度状態を検出する方法を含んでいる。
【０１２６】
最適化アルゴリズムは、エネルギールーティングモジュール１３のスイッチＳを動的に駆動して、発電セル３に接続された２ｎ個のセル接続端子から、同じ日射照度状態か、同じクラスの日射照度状態に属するＰＶセル３が直列に接続された変換器に向かう行路だけに対して、エネルギーの流れを動的にルーティングする。
【０１２７】
図４Ｊ、図４Ｋおよび図４Ｌにおいては、３つのＰＶセル３の内の全てが遮光効果を受けている。
【０１２８】
図４Ｊおよび図４Ｋにおいては、全てのＰＶセル３が直列に接続されており、いずれの構成においても、唯１つの静的変換器９が使用されている。
【０１２９】
図４Ｌにおいては、全てのＰＶセル３は、直列に接続されており、並列に接続された２つの変換器９が使用されている。
【０１３０】
操作は、次のように実行される。例えば、朝方で、太陽光が最大に達していないときには、制御ユニット１５は、定期的観測（例えば、５分毎）に基づいて、図４Ａまたは図４Ｂに示す構成とする。太陽が昇り、制御ユニット１５が、センサ２１によって日射照度の立ち上がりを検出すると、制御ユニット１５は、エネルギールーティングモジュール１３を駆動して、図４Ｃに示す構成にする。
【０１３１】
引き続いて、雲がＰＶセル３１、３２、３３の中の１つを遮光すると仮定する。この場合には、制御ユニット１５のセンサ２１によってそれが検出される。制御ユニット１５は、エネルギールーティングモジュール１３を駆動して、構成を、 図４Ｆ、図４Ｅ、図４Ｄ・・・等へと順次変化させて行く。
【０１３２】
本発明によるエネルギー管理システム５の利点は、容易に理解することができる。エネルギー管理システム５によって、発電セル３の実際の発電状態に応じて、最適な範囲の電圧／電流を変換器９の入力に供給することができる。
【０１３３】
図５〜図１０は、発電システム１の具体的な例を示す。
【０１３４】
図５は、ｎ個のＰＶセルとｍ個のＤＣ／ＤＣ変換器９とを有するＤＣ分散型ＰＶシステムを示す。ｍ個のＤＣ／ＤＣ変換器９のそれぞれは、関連するＭＰＰＴ制御ユニット１１ を有する。ＤＣ／ＤＣ変換器９の出力は、合成ボックス３０に接続され、合成ボックス３０の出力は、ＤＣ／ＡＣ変換器３２に接続されている。変換器９の、固定直列接続、または固定並列接続は、合成ボックス３０の内部にあると考えることができる。ＤＣ／ＡＣ変換器３２の出力は、負荷７に接続されている。
【０１３５】
図６は、ｎ個のＰＶセルとｍ個のＤＣ／ＡＣ変換器９とを有するＡＣ分散型ＰＶシステムを示す。ｍ個のＤＣ／ＡＣ変換器９のそれぞれは、関連するＭＰＰＴ制御ユニット１１ を有する。ＤＣ／ＡＣ変換器９の出力は、共通出力線を通して負荷７に接続されている。
【０１３６】
図７は、ｎ個のＰＶセルを有するＰＶシステムを示す。この例では、エネルギールーティングモジュール１３のｍ個の出力は、ＤＣ／ＡＣマルチストリング変換器９の、対応する入力に接続されている。ＤＣ／ＡＣマルチストリング変換器９の出力は、負荷７に接続されている。
【０１３７】
図８は、ｎ個のＰＶセルとｍ個のＤＣ／ＤＣ変換器９とを有するシステムを示す。ＤＣ／ＤＣ変換器９のそれぞれは、関連するＭＰＰＴ制御ユニット１１を有する。ＤＣ／ＤＣ変換器９の出力は、再設定モジュール３５に接続されている。これは、本出願人の特許文献４に記載されている。再設定モジュール３５の出力は、ＤＣ／ＡＣ変換器３７に接続され、ＤＣ／ＡＣ変換器３７は、負荷７に接続されている。
【０１３８】
変換器９の出力の並列および／または直列接続を動的に再設定することは、再設定モジュール３５を使用することにより可能になると考えることができる。これにより、ＤＣ／ＤＣ変換器９が障害を起こした場合の信頼性の向上につながる。例えば、保守不要システム（組み込みシステム、遠隔システム、またはアクセス不可能システム）への適用を考えた場合には、変換段を冗長化することによる信頼性および寿命の向上を達成することができる。従って、上記で述べた電子ルーティングモジュール１３を導入することにより、本発明を有利に使用することができる。電子ルーティングモジュール１３は、発電セル３と、静的変換器９との間に接続されている。静的変換器９は、再設定モジュール３５を通して出力ＤＣ／ＡＣ変換器に接続されている。これにより、変換器またはマイクロ変換器の基本数を減少させることができ、従って、少数の変換器を使用して、同レベルの信頼性を達成することができる。更に、この場合には、上記で説明したように、障害変換器９に接続された動作可能発電セルによって生成される電力は、作動状態にある変換器９にエネルギー流を再ルーティングすることにより、回収することができる。
【０１３９】
図９は別の実施形態を示す。図９に示す実施形態は、図１に示す実施形態と比較して、エネルギールーティングモジュール１３は、少なくとも２ｐ個（ｐは、正の整数、従って、ｐ≧１、この場合にはｐ＝１）の出力端子を更に備えているという点が異なっている。２ｐ個の出力端子は、エネルギールーティングモジュール１３の、対応する２ｐ個の入力端子に接続され、これにより、前記２ｐ個の出力端子と前記２ｐ個入力端子との間で環状接続４０を形成している。
【０１４０】
内部構成に関しては、ルーティングモジュール１３は、図３におけるルーティングモジュールの例と同様であり、電気接続マップ１７を有する。電気接続マップ１７は、その内部に配置されたスイッチを有し、これにより、生成されたエネルギーを、セル接続端子から前記出力端子に向かう複数の行路上でルーティング（マルチルーティング）することができるばかりではなく、出力を前記入力端子に再ルーティングすること、他の出力端子にルーティングすること、また、例えば、他のセル接続端子からのエネルギーと合成することもできる。
【０１４１】
これにより、発電セル３の合成が可能になる。特に、発電セル群のグループ化が可能になる。
【０１４２】
図１０に示す実施形態は、図１に示す実施形態と比較して、静的変換器９の出力は、負荷に接続されているのではなく、エネルギールーティングモジュール１３の対応する入力端子に接続されているという点が異なっている。換言すれば、図１０に示す実施形態においては、エネルギールーティングモジュール１３は、２つの環状接続４０を備え、それぞれの環状接続４０は、ＭＰＰＴ制御ユニット１１を有する静的変換器９を備えている。
【０１４３】
この構成によって、図８に示す実施形態に関して説明した機能と同じ機能を達成することができる。更に、動的マスタースレーブ構成を実現することができ、電力変換を最適化することができる。
【０１４４】
図１１に示す実施形態は、図６に示す実施形態と比較して、静的変換器９の１つ９９は、マルチレベル変換器であるという点が異なっている。従って、変換器９９に対しては、エネルギールーティングモジュール１３の３つの出力は、マルチレベル変換器９９のそれぞれの入力に接続されている。
【０１４５】
マルチレベル変換器の１つの例は、非特許文献１（特に図３（ｂ）に関して）に開示されている。この構成は、グリッドへ直接接続する場合に有利である可能性がある。
【０１４６】
本発明によって、発電セル３の出力におけるエネルギー／電力の、適応的かつ動的再ルーティングを通して、発電セル３から回収される電力の最適化を実現することができる。またそれと同時に、システムコストを削減し、変換器９の必要数を低減し、発電システム１の信頼性を向上させることができる。
【０１４７】
図６〜図１１においては、第２のセンサ２２は、簡略化のために省略されているが、この第２のセンサ２２は、存在してもよいし、存在しなくてもよいことは、理解しうると思う。
【符号の説明】
【０１４８】
１  発電システム
３  発電セル
３１〜３ｎ  発電セル
５  電子管理システム
７  負荷
９  静的変換器
９１、９２  静的変換器
１１  ＭＰＰＴ制御ユニット
１３  エネルギールーティングモジュール
１５  電子制御ユニット
１７  電気接続マップ
２１  第１のセンサ
２２  第２のセンサ
２３  処理ユニット
２５  駆動ユニット
３０  合成ボックス
３２  ＤＣ／ＡＣ変換器
３５  再設定モジュール
３７  ＤＣ／ＡＣ変換器
４０  環状接続
９９  静的変換器
Ｉ１〜Ｉ６  セル接続端子
Ｏ１〜Ｏ４  出力端子
Ｓ１〜Ｓ１５  スイッチ
【図１】
0006356703.tif 000002
【図２】
0006356703.tif 000003
【図３】
0006356703.tif 000004
【図４Ａ】
0006356703.tif 000005
【図４Ｂ】
0006356703.tif 000006
【図４Ｃ】
0006356703.tif 000007
【図４Ｄ】
0006356703.tif 000008
【図４Ｅ】
0006356703.tif 000009
【図４Ｆ】
0006356703.tif 000010
【図４Ｇ】
0006356703.tif 000011
【図４Ｈ】
0006356703.tif 000012
【図４Ｉ】
0006356703.tif 000013
【図４Ｊ】
0006356703.tif 000014
【図４Ｋ】
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【図４Ｌ】
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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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