(57)【要約】【課題】  信頼性の高い発電システムを提供する。【解決手段】  太陽電池モジュールと、該モジュールに接続され直流電力を交流電力に変換するインバータとの組を複数含み、各インバータが並列に接続されて系統電源に交流電力を供給する太陽光発電システムにおいて、システム内の複数のインバータから、系統電源からの電力の供給が停止された状態である単独運転状態の検出を行うマスター機として一つのインバータを設定し、それ以外のインバータを単独運転状態の検出を行わないスレーブ機に設定すると共に、動作中のインバータにマスター機が存在しない場合、起動順序に従ってマスター機を設定する。【選択図】  図１
2005278257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、該直流電源に接続され直流電力を交流電力に変換する電力変換装置との組を複数含み、各電力変換装置が並列に接続されて系統電源に交流電力を供給する発電システムであって、
前記電力変換装置から、前記系統電源からの電力の供給が停止された状態である単独運転状態の検出を行うマスター機として一つの電力変換装置を設定し、それ以外の電力変換装置では前記単独運転状態の検出を行わないように設定する運転状態設定手段を備え、
前記運転状態設定手段は、動作中の電力変換装置に前記マスター機が存在しない場合、所定の条件に従って動作中の電力変換装置から前記マスター機を選択することを特徴とする発電システム。
【請求項２】
各電力変換装置は通信手段を備えており、前記マスター機として設定された電力変換装置は、前記通信手段によりマスター機として設定されたことを示す所定の信号を他の電力変換装置に送信することを特徴とする請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
前記運転状態設定手段が、各電力変換装置に備えられており、マスター機以外の電力変換装置の少なくとも１つが、前記マスター機の状態を監視することを特徴とする請求項１に記載の発電システム。
【請求項４】
前記所定の条件は、動作の開始順序であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載された発電システム。
【請求項５】
前記所定の条件は、出力電力の大きさであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の発電システム。
【請求項６】
前記運転状態設定手段は、前記マスター機が動作を停止したときにマスター機として動作する予備マスター機を予め設定することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の発電システム。
【請求項７】
前記運転状態設定手段が、各電力変換装置に備えられており、前記マスター機と前記予備マスター機とが互いの状態を監視することを特徴とする請求項６に記載の発電システム。
【請求項８】
前記電力変換装置は、少なくとも最大電力制御運転モードと定電圧運転モードとの２つの動作モードを有しており、前記運転状態設定手段は、前記マスター機が前記最大電力制御運転モードから定電圧運転モードになったときに、マスター機として動作する電力変換装置を設定することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載された発電システム。
【請求項９】
前記単独運転状態の検出を能動的方式で行うことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の発電システム。
【請求項１０】
前記直流電源が、太陽電池を含むことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の発電システム。
【請求項１１】
直流電源と、該直流電源に接続され直流電力を交流電力に変換する電力変換装置との組を複数含み、各電力変換装置が並列に接続されて系統電源に交流電力を供給する発電システムの管理装置であって、
前記電力変換装置から、前記系統電源からの電力の供給が停止された状態である単独運転状態の検出を行うマスター機として一つの電力変換装置を設定し、それ以外の電力変換装置では前記単独運転状態の検出を行わないように設定すると共に、
動作中の電力変換装置に前記マスター機が存在しない場合、所定の条件に従って動作中の電力変換装置から前記マスター機を選択することを特徴とする管理装置。
【請求項１２】
直流電源と、該直流電源に接続され直流電力を交流電力に変換する電力変換装置との組を複数含み、各電力変換装置が並列に接続されて系統電源に交流電力を供給する発電システムの管理方法であって、
前記電力変換装置から、前記系統電源からの電力の供給が停止された状態である単独運転状態の検出を行うマスター機として一つの電力変換装置を設定し、それ以外の電力変換装置では前記単独運転状態の検出を行わないように設定する設定工程と、
動作中の電力変換装置に前記マスター機が存在しない場合、所定の条件に従って動作中の電力変換装置から前記マスター機を選択する選択工程とを備えることを特徴とする管理方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の発電システムの管理方法を、コンピュータ装置で実現するコンピュータプログラム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発電システム、発電システムの管理装置及び管理方法に関し、より詳細には、直流電源と、該直流電源に接続され直流電力を交流電力に変換する電力変換装置との組を複数含み、各電力変換装置が並列に接続されて系統電源に交流電力を供給する発電システムにおける電力変換装置の状態管理に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、地熱を利用する地熱発電、風力を利用する風力発電等が世界中で実用化されている。
【０００３】
このうち、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、複数の太陽電池モジュールを直並列接続して構成される太陽電池アレイによって発電された直流電力を集電し、インバータ等の電力変換装置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交流電力系統（以下、単に「系統」とも呼ぶ）に供給する太陽光発電システムがある。
【０００４】
このような太陽光発電システムに使用されるインバータは、通常、容量が３〜５ｋＷ程度であり、主に住宅の外壁や玄関等に取り付けられる。また、太陽電池アレイの容量が大きい場合や、複数の太陽電池アレイの設置場所が異なるような場合、例えば３ｋＷの太陽電池アレイを住宅の屋根の南側に設置し、同じ容量の太陽電池アレイを北側に設置するような場合には、複数のインバータを並列に接続して用いられることがある。
【０００５】
また近年、１つの太陽電池モジュール毎に、対応する容量（約１００Ｗ程度）のインバータを設けて、交流電力を出力するインバータ一体型太陽電池モジュール（ＡＣモジュールとも称する）の開発が進められており、このＡＣモジュールを数十枚並列に接続して太陽電池アレイを構成し、太陽光発電システムを構築する例が今後予想される。このような構成でも、インバータは並列に接続される。
【０００６】
一般に、太陽光発電等の自然エネルギによる発電システムを既存の電力系統と接続して系統連系運転を行う場合には、事故等で電力系統が停電した場合に、インバータが単独で運転する状態（単独運転）を回避するため、発電システム側で速やかにこれを検出して、発電装置の動作を停止させる必要がある。
【０００７】
その方法としては、停電時にインバータ内で系統の電気的パラメータを監視し、パラメータ値の変化により単独運転を検出する受動的方式と、インバータの出力に常時電圧や周波数に変動（外乱信号）を与えておき、停電時に顕著にあらわれるインバータの出力変動を検出することで単独運転を検出する能動的方式がある。
【０００８】
しかしながら、同様の能動的検出方式を有したインバータが多数並列に接続され、系統連系する場合は、外乱信号が相互干渉を起こすことから単独運転検出の感度が低下してしまい、単独運転状態を検出できない恐れが生じる。
【０００９】
この問題を解決するために、特開２０００−２７０４８２（特許文献１）では、並列に接続された各パワーコンディショナにマスタ／スレーブ切り替えスイッチを設けている。該文献に記載された例では、このスイッチをインバータの設置時に操作することによって、各インバータをマスター機として使用するか、スレーブ機として使用するかを決定し、マスター機のみで単独運転能動検出方式を動作させ、これにより単独運転検出の感度が低下するのを防いでいる。
【特許文献１】特開２０００−２７０４８２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記のような方法では次の問題点が生じる。
【００１１】
事前にスイッチによりマスター機が設定されている場合、マスター機に故障が生じると、マスター機に設定されたインバータが起動せず、マスター機によって分担すべき制御が行われないことになる。つまり単独運転検出機能が動作しなくなり、安全性が低下する。
【００１２】
また、太陽電池の容量３〜５ｋＷごとに一台のインバータが接続されているシステムではほとんど起こらないが、１つの太陽電池モジュール毎に１台のインバータが接続されているＡＣモジュールを用いたシステムでは、１つの太陽電池モジュールが故障する、あるいは影がかかることによって、起動しないインバータが存在するケースが起こりやすくなる。
【００１３】
ＡＣモジュールを用いたシステムのように多数のインバータを並列接続する場合、一つのインバータが故障して停止しても故障を認識することが難しく、もし、マスター機が故障したとすると、単独運転検出を長時間行わずに運転を続けることになる。
【００１４】
このような問題は、太陽光発電システムに限ったものではなく、他の直流電源を用いた発電システムに共通の問題である。
【００１５】
本発明は、以上のような問題に鑑みてなされたものであり、信頼性の高い発電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するために、本発明の一態様による発電システムは、直流電源と、該直流電源に接続され直流電力を交流電力に変換する電力変換装置との組を複数含み、各電力変換装置が並列に接続されて系統電源に交流電力を供給する発電システムであって、
前記電力変換装置から、前記系統電源からの電力の供給が停止された状態である単独運転状態の検出を行うマスター機として一つの電力変換装置を設定し、それ以外の電力変換装置では前記単独運転状態の検出を行わないように設定する運転状態設定手段を備え、
前記運転状態設定手段は、動作中の電力変換装置に前記マスター機が存在しない場合、所定の条件に従って動作中の電力変換装置から前記マスター機を設定する。
【００１７】
すなわち、本発明によれば、直流電源と、該直流電源に接続され直流電力を交流電力に変換する電力変換装置との組を複数含み、各電力変換装置が並列に接続されて系統電源に交流電力を供給する発電システムにおいて、システム内の複数の電力変換装置から、系統電源からの電力の供給が停止された状態である単独運転状態の検出を行うマスター機として一つの電力変換装置を設定し、それ以外の電力変換装置では単独運転状態の検出を行わないように設定すると共に、動作中の電力変換装置に前記マスター機が存在しない場合、所定の条件に従って動作中の電力変換装置からマスター機を選択する。
【００１８】
このようにすると、システム内の複数の電力変換装置から選択されたマスター機だけが単独運転の検出を行い、それ以外の電力変換装置では単独運転の検出を行わないので、単独運転の検出が効率的に行われる。また、動作中の電力変換装置に前記マスター機が存在しない場合には、所定の条件に従って動作中の電力変換装置からマスター機が設定されるので、システム内で単独運転状態の検出が行われない状態となるのを回避でき、安定した発電システムとすることができる。
【００１９】
なお、各電力変換装置が通信手段を備えており、マスター機として設定された電力変換装置は、通信手段によりマスター機として設定されたことを示す所定の信号を他の電力変換装置に送信するのがよい。
【００２０】
運転状態設定手段を、各電力変換装置に備え、マスター機以外の電力変換装置の少なくとも１つが、マスター機の状態を監視するようにしてもよい。
【００２１】
所定の条件としては、動作の開始順序（起動順序）や出力電力の大きさなどが考えられる。
【００２２】
運転状態設定手段は、マスター機が動作を停止したときにマスター機として動作する予備マスター機を予め設定してもよい。
【００２３】
この場合、運転状態設定手段が、各電力変換装置に備えられており、マスター機と予備マスター機とが互いの状態を監視するのがよい。
【００２４】
電力変換装置が、少なくとも最大電力制御運転モードと定電圧運転モードとの２つの動作モードを有しているとき、運転状態設定手段は、マスター機が最大電力制御運転モードから定電圧運転モードになったときに、マスター機として動作する電力変換装置を設定するのがよい。
【００２５】
単独運転状態の検出方式としては能動的方式が好ましく、直流電源としては、太陽電池を用いるのがよい。
【００２６】
また、上記目的は、上述の発電システムの運転状態設定手段に対応した管理装置、発電システムの管理方法、該管理方法をコンピュータ装置で実現するコンピュータプログラム、該コンピュータプログラムを記憶した記憶媒体によっても達成される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、システム内の複数の電力変換装置から選択されたマスター機だけが単独運転の検出を行い、それ以外の電力変換装置では単独運転の検出を行わないので、単独運転の検出が効率的に行われる。また、動作中の電力変換装置に前記マスター機が存在しない場合には、所定の条件に従って動作中の電力変換装置からマスター機が設定されるので、システム内で単独運転状態の検出が行われない状態となるのを回避でき、安定した発電システムとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２９】
［第１の実施の形態］
以下、本発明に係る発電システムの第１の実施形態について図を参照して説明する。以下で説明する発電システムは、発電装置として太陽電池モジュールを用いた太陽光発電システムを例に挙げて説明するが、太陽電池モジュールだけではなく、燃料電池、蓄電池等の直流電力を供給することができる手段であれば、あらゆる手段を本発明の発電システムに用いることができる。
【００３０】
（太陽光発電システム）
図３は、本実施形態の太陽光発電システムの全体構成を示すブロック図である。本実施形態では１０Ａ〜１０Ｅで示すように発電装置として太陽電池モジュールを５つ使用し、１つの太陽電池モジュールに対して１台のインバータ（電力変換装置）２０が接続されたＡＣモジュール型の構成である。５台のインバータ２０Ａ〜２０Ｅの交流出力は、図示されたように電力線４０で並列接続されて、商用系統３０に連系されている。また、各インバータ２０Ａ〜２０Ｅは通信線５０によって接続されており、相互に通信を行うことにより、１台のマスター機と、その他４台のスレーブ機を設定し、マスター機だけが能動方式の単独運転検出動作を行っている。
【００３１】
（発電装置）
本発明に係る発電システムにおける発電装置としては、キヤノン製のアモルファスシリコン太陽電池セル（出力６．４Ｗ）を１２枚直列に接続して作製した太陽電池モジュールＳＲ−０４（Ｖｏｃ＝２４Ｖ、Ｉｓｃ＝５．６Ａ、Ｖｐｍ＝１７Ｖ、Ｉｐｍ＝４．６Ａ、Ｐｍ＝７７Ｗ）を使用している。
【００３２】
なお、Ｖｏｃは、標準試験条件（スペクトルＡＭ１．５、強度１ｋＷ／ｍ2、太陽電池温度２５℃、以下ＳＴＣと記載）下で測定された開放電圧、Ｉｓｃは、ＳＴＣ下で測定された短絡電流、Ｐｍは、ＳＴＣ下で測定された最大電力、Ｖｐｍは、最適動作電圧：出力電力がＰｍのときの動作電圧、Ｉｐｍは、最適動作電流、すなわち、出力電力がＰｍのときの動作電流をそれぞれ示しており、いずれもＪＩＳ  Ｃ８６８０で定められている。
【００３３】
本発明の発電システムで使用することができる太陽電池モジュールは、アモルファスシリコン太陽電池に限定されず、結晶シリコンやＣｕＩｎＳｅ２のような化合物半導体によって作製された太陽電池モジュールでも可能である。
【００３４】
（電力変換装置の内部構造）
図２は、本実施形態に用いるインバータ２０の内部構造を示すブロック図である。２１１は上述の太陽電池モジュール１０から出力される直流電力を入力する入力端子であり、２１２は交流に変換された電力を系統や交流負荷に出力する出力端子である。２４は平滑コンデンサ、リアクトル、ダイオード、スイッチング素子等により構成される直流／交流変換回路である。２５は交流出力の開閉を行う連系リレー、２３２は入力端子から入力された電圧を検出する入力電圧検出器、２３１は入力された電流を検出する入力電流検出器、２３４は直流／交流変換回路によって直交変換され出力される電圧を検出する出力電圧検出器、２３３は出力される電流を検出する出力電流検出器、２３５は出力端子に接続される系統３０の電圧を検出する系統電圧検出器である。２６はマイクロプロセッサなどからなる制御回路である。
【００３５】
この制御回路２６では、直流電圧検出器２３２や直流電流検出器２３１により検出された電圧及び電流の値に応じて、太陽電池アレイから最大電力を取り出す制御（最大電力追従制御）や、直流／交流変換回路のスイッチング素子の制御や、ＯＶ（Over Voltage）、ＯＦ（Over Frequency）や単独運転検出といった連系保護などを行っている。また、制御回路を動作させるための制御電源は、入力端子から入力される太陽電池モジュールの出力電力を、制御電源生成回路２８によって所定の電圧に変換して供給している。
【００３６】
（制御回路）
制御回路２６としては、ワンチップマイコンを用いている。このマイコンは、ＣＰＵ、メモリ、Ａ／Ｄコンバータ、１６ビットタイマ、Ｉ／Ｏポート等の機能をワンチップに収めたものであり、水晶発振器やコンデンサ等の外付け部品を接続することによって、電力変換装置の制御に必要な各種の制御を行うことができる。
【００３７】
更に、本実施形態の制御回路２６は、システム内の並列接続された複数のインバータと相互に通信するために２本の通信用端子２９を有しており、複数のインバータのうち、単独運転検出を行うマスター機を設定する端子としてマスター機設定端子と、信号のＧＮＤとしてＧＮＤ端子が割り当てられている。このマスター機設定端子は、マイコンの所定のＩ／Ｏポートに接続されており、マイコンに電源が投入された後、マイコンに内臓されたプログラムの初期設定動作により、読み込み端子（Read）として設定される。また、ＧＮＤ端子はマイコンのディジタル信号用ＧＮＤ端子に接続されている。
【００３８】
ここで、制御回路２６としてワンチップマイコンを使用した形態について説明したが、もちろんワンチップマイコンを用いた形態だけではなく、ディスクリート部品、ＩＣ、受動部品等を組み合わせた回路を用いることも可能である。
【００３９】
（インバータ動作）
続いて、インバータの動作を説明する。夜中の太陽が出ていない時には、太陽電池は発電していないので、全てのインバータは起動していない状態である。この状態では、マスター機はまだ設定されていない。夜が明けて太陽が出てくると、太陽光が照射されて太陽電池モジュールの出力電圧が上昇する。そして太陽電池モジュールの出力電圧が所定値以上になった時に、その太陽電池モジュールに接続されているインバータの制御電源がＯＮとなる。
【００４０】
以降の動作を図１のフローチャートを参照して説明する。制御電源がＯＮとなると、制御回路２６のマイコンが起動し、予めＲＯＭに格納されたプログラムを読み込んで、初期設定を行う。この初期設定動作で、前述したようにマスター機設定端子を読み込み端子（Read）として設定する。その後、太陽電池モジュールの出力電圧を監視し、インバータの運転開始電圧（起動電圧）を超えるまで待機する（ステップＳ１０１）。
【００４１】
その後、太陽電池モジュールの出力電圧が起動電圧を超えた後、まず最初にマスター機設定用端子の状態がＬｏｗであるか否かを確認する（ステップＳ１０３）。どのインバータもマスター機として設定されていない場合は、いずれのマスター機設定用端子もＬｏｗ状態となっている。このマスター機設定用端子がＬｏｗ状態である場合、そのインバータは接続されているマイコンのＩ／Ｏ端子を書き込み用の端子（Write）として設定し（ステップＳ１０４）、マスター機設定端子の出力をＨｉｇｈに設定する（ステップＳ１０５）。
【００４２】
その結果、最も早く太陽電池モジュールが動作開始電圧に達したインバータ（以降、インバータＡとする）のみがマスター機として設定される。一旦マスター機が設定されると、マスター機設定用端子は常にＨｉｇｈ状態に保たれるため、接続されている他のインバータはマスター機設定用端子が既にＨｉｇｈ状態となっていることから、マスター機として設定されているインバータが他にあることがわかる。
【００４３】
その後インバータＡは、制御プログラム内でマスターフラグを１に設定し（ステップＳ１０６）、単独運転検出能動方式を行うマスター機として動作することを設定し、インバータの動作を開始する。
【００４４】
２番目に起動したインバータ（以降、インバータＢとする）では、ステップＳ１０１で接続されている太陽電池モジュールＢの出力電圧が起動電圧を超えたと判定されたき、まず最初にマスター機設定用端子の状態を確認する（ステップＳ１０２）。この場合、すでにインバータＡによりこの端子はＨｉｇｈ状態に設定されているため、マスター機設定用端子を読み込んだインバータＢは、Ｈｉｇｈの信号を受け取り、他にマスター機として設定されているインバータがあることを認識する。その後インバータBは、制御プログラム内でスレーブフラグを１に設定し（ステップＳ１０７）、単独運転検出能動方式を行わないスレーブ機として動作することを設定し、インバータの動作を開始する。
【００４５】
３番目以降に起動するインバータＣ〜Ｅにおいても、すでにインバータＡがマスター機として設定されているため、インバータＢと同じ制御を行う。
【００４６】
以上のように、本実施形態では、一番最初に起動したインバータをマスター機として設定することにより、発電システム内には必ず単独運転検出能動方式を動作させるマスター機が存在することになるため、故障等によりシステム内でマスター機が動作していない状態が生じるのを回避することができ、より安全な発電システムを提供することができる。
【００４７】
［第２の実施の形態］
以下、本発明に係る発電システムの第２の実施形態について説明する。第２の実施形態も上記で説明した第１の実施形態と同様な太陽光発電システムであり、以下の説明では、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。
【００４８】
（制御回路）
本実施形態におけるインバータは、並列接続された他のインバータと相互に通信するために、図４に示すように９本の通信用端子を有している。これらの通信用端子のうち、データ通信用端子、アドレス通信用端子はマイコンのシリアル通信ポートに接続され、データ送信要求用端子、データ送信許可用端子、マスター機設定用端子、予備マスター機設定用端子、全インバータ停止用端子はマイコンのＩ／Ｏポートに、信号ＧＮＤにはマイコンのＧＮＤ端子にそれぞれ接続される。
【００４９】
また、インバータの制御電源がＯＮした後、マイコン内臓のプログラムの初期設定動作により、Ｉ／Ｏポートに接続されている端子は、読み込み端子（Read）として設定される。
【００５０】
（インバータの動作）
続いて、本実施形態のインバータの動作を図５のフローチャートを参照して説明する。
【００５１】
第１の実施の形態と同様に、各インバータは、太陽電池モジュールからの出力電圧が起動電圧を超えるまで待機し（ステップＳ５０１）、出力電圧が起動電圧を超えた時点でマスター機設定用端子の状態を確認する（ステップＳ５０２）。この時マスター機設定用端子がＬｏｗ状態である場合（ステップＳ２０３でＹＥＳ）は、そのインバータはマスター権を得ることになり、接続されているマイコンのＩ／Ｏ端子を書き込み用の端子（Write）として設定し（ステップＳ５０４）、マスター機設定用端子の出力をＨｉｇｈ状態とする（ステップＳ５０５）。このようにすることで、最初に起動したインバータ（以降、インバータＡとする）がマスター機として設定される。
【００５２】
これ以降、マスター機設定用端子はＨｉｇｈ状態に保たれ、接続されている他のインバータの太陽電池モジュールが動作開始電圧に達して、マスター機設定用端子の状態を確認する時にはＨｉｇｈ状態であるため、既に他のインバータがマスター機として設定されていることを認識することができる。
【００５３】
その後、マスター機に設定されたインバータＡは、プログラム内でマスターフラグを１に設定し（ステップＳ５０６）、能動方式の単独運転検出動作を行うマスター機として動作することを設定し、インバータの動作を開始する。
【００５４】
次に、２番目に起動したインバータ（以降、インバータＢとする）の動作について説明する。
【００５５】
インバータＢもインバータＡと同様に、太陽電池モジュールの出力電圧が起動電圧を超えた時点でマスター機設定用端子を確認する（ステップＳ５０１，Ｓ５０２）。この場合、すでにインバータＡによりこの端子はＨｉｇｈ状態に設定されているため、マスター機設定用端子を読み込んだインバータＢは、Ｈｉｇｈの信号を受け取る（ステップＳ５０３でＮＯ）。
【００５６】
次にインバータＢは、予備マスター機設定用端子を確認する（ステップＳ５０７）。この時点では、予備マスター機として設定されているインバータはまだないので、この端子はＬｏｗ状態となっている（ステップＳ５０８でＹＥＳ）。インバータＢは、この予備マスター機設定用端子がＬｏｗ状態である場合は、予備マスター権を得たことになり、接続されているマイコンのＩ／Ｏ端子を書き込み用の端子（Write）として設定し（ステップＳ５０９）、予備マスター機設定用端子の出力をＨｉｇｈ状態とし（ステップＳ５１０）、インバータＢは予備マスター機として設定される。
【００５７】
これ以降、予備マスター機設定用端子はＨｉｇｈ状態に保たれ、接続されている他のインバータ（インバータＣ〜Ｅ）の太陽電池モジュールが起動電圧を超え、予備マスター機設定用端子を読み込んだ時はＨｉｇｈ状態であるため、既に他のインバータが予備マスター機として設定されていることを認識することができる。
【００５８】
その後、予備マスター機として設定されたインバータＢは、プログラム内で予備マスターフラグを１に設定し（ステップＳ５１１）、マスター機が故障したとき、あるいは影等により動作が停止した時に、マスター機に代わり能動方式の単独運転検出動作を行う予備マスター機として設定し、インバータ動作を開始する。
【００５９】
また、ここでインバータＢは、自身のＩＤ番号等をデータ通信用端子によりマスター機に送信し、インバータＢが予備マスター機として設定されたことをマスター機に対して通知する。
【００６０】
次に、３番目に起動したインバータ（以降、インバータＣとする）の動作について説明する。
【００６１】
インバータＣも他のインバータと同様に、太陽電池モジュールの出力電圧が起動電圧を超えた時点でマスター機設定用端子を確認する（ステップＳ５０１，Ｓ５０２）。この場合、すでにインバータAによりこの端子はＨｉｇｈ状態に設定されているため、マスター機設定用端子を読み込んだインバータＣは、Ｈｉｇｈの信号を受け取る（ステップＳ５０３でＮＯ）。次にインバータＣは、予備マスター機設定用端子を確認する（ステップＳ５０７）。この場合においても、すでにインバータＢによりこの端子はＨｉｇｈ状態に設定されているため、予備マスター機設定用端子を読み込んだインバータＣは、Ｈｉｇｈの信号を受け取る（ステップＳ５０８でＮＯ）。
【００６２】
この結果、インバータＣは、既に他のインバータがマスター機及び予備マスター機に設定されていることを認識でき、インバータＣはスレーブ機として設定されることになる。その後、インバータＣはプログラム内でスレーブフラグを１に設定し（ステップＳ５１２）、能動方式の単独運転検出動作を行わないスレーブ機として動作することを設定し、インバータの動作を開始する。
【００６３】
さらにインバータＣは、自身のＩＤ番号等をマスター機と予備マスター機にデータ通信線を用いて送信し、インバータＣがスレーブ機として動作を開始したことをマスター機と予備マスター機に対して通知する。
【００６４】
続いて、本実施形態において、マスター機（インバータＡ）が停止した場合の予備マスター機の動作について図６のフローチャートを参照して説明する。
【００６５】
上述のように、マスター機として設定されたインバータ（インバータＡ）からは、マスター機設定用端子にＨｉｇｈ信号が出力されている。本実施形態では、このマスター機設定用端子の状態を予備マスター機（インバータＢ）が常時監視してマスター機の動作状態を把握している。すなわち、マスター機が停止した場合には、マスター機設定用端子の状態がＨｉｇｈからＬｏｗ状態に変化するため、この端子の状態を監視することで、予備マスター機はマスター機が停止したことを認識することができる。
【００６６】
予備マスター機はマスター機設定用端子の状態を確認し（ステップＳ６０１）、マスター機設定用端子の出力がＬｏｗであり（ステップＳ６０２でＹＥＳ）、マスター機が停止したことを認識したとき、予備マスター機は、まず、自身が仮のマスター機として能動方式の単独運転検出動作を行い（ステップＳ６０３）、発電システムの安全性を保った後に、次のマスター機を決める動作を行う。
【００６７】
本実施形態において、予備マスター機が次のマスター機を決める動作について説明する。スレーブ機は、インバータの動作を開始する時に、前述したように自身のＩＤを予備マスター機に送信しているため、予備マスター機は、現状の発電システムにおいてスレーブ機として接続されているインバータを把握している。
【００６８】
そこで予備マスター機は、この発電システムにスレーブ着として接続されている各インバータと順番にデータ通信線を用いて通信することにより、各インバータの現在の発電電力についての情報を収集する（ステップＳ６０４）。予備マスター機は、収集した各インバータの発電電力を比較し、発電電力が最も大きいインバータと２番目に大きいインバータを特定する。この時予備マスター機自身の発電電力を比較対象に入れてもよい。
【００６９】
そして、発電電力が最も大きいインバータをマスター機に選択し、マスター機として選択されたインバータに対してマスター権信号をデータ通信線を用いて送信する８ステップＳ６０５）。また、発電電力が２番目に大きいインバータを予備マスター機として選択し、同様に予備マスター権信号をデータ通信線を用いて送信する（ステップＳ６０６）。
【００７０】
マスター機として選定されたインバータは、マスター機設定用端子が接続されているマイコンのＩ／Ｏ端子を書き込み用の端子（Write）として設定し、マスター機設定用端子の出力をＨｉｇｈにする。その後、プログラム内でマスターフラグを１に設定し、能動方式の単独運転検出動作を行うマスター機として動作することを設定し、単独運転検出動作を開始する。
【００７１】
また、予備マスター機として選定されたインバータは、予備マスター機設定用端子が接続されているマイコンのＩ／Ｏ端子を書き込み用の端子（Write）として設定し、予備マスター機設定用端子の出力をＨｉｇｈにる。その後、プログラム内で予備マスターフラグを１に設定し、マスター機が故障したときに一時的に単独運転検出能動方式を行い、また次のマスター機を決定する予備マスター機として動作することを設定し、運転を継続する。
【００７２】
一方、予備マスター機として設定されていたインバータは、自身がマスター機にも予備マスター機にも選定されなかった場合は、予備マスター機設定用端子をＬｏｗ状態とし、能動方式の単独運転検出動作を停止し（ステップＳ６０７）、予備マスター機設定用端子が接続されているマイコンのＩ／Ｏ端子を読み込みの端子（Read）として設定し、プログラム内でスレーブフラグを１に設定し（ステップＳ６０８）、単独運転検出動作を行わないスレーブ機として動作を継続する（ステップＳ６０９）。
【００７３】
次に、本実施形態において、予備マスター機が故障等により停止した場合のマスター機の動作について図７のフローチャートを参照して説明する。
【００７４】
上述のように、予備マスター機として設定されたインバータからは、予備マスター機設定用端子にＨｉｇｈ信号が出力されている。本実施形態では、この予備マスター機設定用端子の状態をマスター機が常時監視して予備マスター機の状態を把握している。すなわち、予備マスター機が停止した場合には、予備マスター機設定用端子の状態がＨｉｇｈからＬｏｗ状態に変化するため、この端子を監視することで、マスター機は予備マスター機が停止したことを確認することができる。
【００７５】
マスター機は予備マスター機設定用端子の状態を確認し（ステップＳ７０１）、予備マスター機設定用端子の出力がＬｏｗであり（ステップＳ７０２でＹＥＳ）、予備マスター機が停止したことを確認したとき、マスター機は次の予備マスター機を決める動作を行う。
【００７６】
本実施形態において、マスター機が次の予備マスター機を決める動作について説明する。各スレーブ機は、インバータの動作を開始する時に、前述したように自身のＩＤをマスター機に送信しているため、マスター機は、発電システムにおいて現在スレーブ機として接続されているインバータを把握している。
【００７７】
そこでマスター機は、この発電システムにスレーブ機として接続されている各インバータと順番にデータ通信線を用いて通信することにより、各インバータの現在の発電電力についての情報を収集する（ステップＳ７０３）。マスター機は、収集した各インバータの発電電力を比較し、発電電力が最も大きいインバータを特定する。その後、発電電力が最も大きいインバータを予備マスター機として選択し、予備マスター機として選択されたインバータに対して予備マスター権信号をデータ通信線を用いて送信する（ステップＳ７０４）。
【００７８】
予備マスター機として選定されたインバータは、予備マスター機設定用端子が接続されているマイコンのＩ／Ｏ端子を書き込み用の端子（Write）として設定し、予備マスター機設定用端子の出力をＨｉｇｈにする。その後、プログラム内で予備マスターフラグを１に設定し、マスター機が故障したときに一時的に単独運転検出動作を行い、また次のマスター機を決定する予備マスター機として動作するモードに移行し、運転を継続する。
【００７９】
以上のように本実施形態では、マスター機と予備マスター機とが互いの状態を監視することで、どちらかが故障や影等により停止した場合においても、発電システム内で単独運転検出動作が行われない状態を回避することができ、より安全な発電システムを提供することができる。また、発電電力が一番大きい、いわば、運転停止しにくいインバータを次のマスター機として設定することにより、安定した発電システムを提供することができる。
【００８０】
また、本実施形態では各インバータが相互に通信を行い、予備マスター機やマスター機が次のマスター機や予備マスター機を設定したが、これに限らず、パソコンなどの管理装置を別途設けて、該管理装置が各インバータの情報を収集し、次のマスター機や予備マスター機を設定するように制御することも可能である。
【００８１】
［第３の実施の形態］
以下、本発明に係る発電システムの第３の実施形態について説明する。第３の実施形態も上記で説明した第１及び第２の実施形態と同様な太陽光発電システムであり、以下の説明では、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。
【００８２】
第３の実施形態は、第２の実施形態と同様に並列接続されたインバータが互いに通信してマスター機及び予備マスター機を設定するものであるが、第２の実施形態では、マスター機が停止した後に次のマスター機を設定するのに対し、本実施形態では、マスター機の発電電力が小さくなった時、すなわちマスター機が停止する前に、次のマスター機を設定する点で異なる。
【００８３】
一般的に、インバータは、太陽電池モジュールの最大電力点を探索するＭＰＰＴ制御を行っているが、太陽電池モジュールの出力電圧が下がってきた場合は、ＭＰＰＴ制御を停止させ、所定の電圧で定電圧運転を行う。
【００８４】
例えば、交流１００Ｖを出力するインバータであれば、インバータに入力する直流電圧は最低でも１６０Ｖ程度必要であるため、太陽電池の最適動作電圧が１６０Ｖ以下となる場合は、インバータはＭＰＰＴ制御を行わず、出力電圧維持を優先する定電圧運転モードとなり、太陽電池電圧が１６０Ｖで一定となるように設定する。
【００８５】
本実施形態では、インバータがこの定電圧運転モード状態に移行した時には、インバータの発電電力が減少し、もう少しで運転を停止する状態となる可能性が高いと認識し、マスター機がこの定電圧運転モードに遷移した時に、マスター機を切り替える制御を行う。
【００８６】
以下、本実施形態における具体的なインバータの動作について説明する。
【００８７】
マスター機として設定されているインバータに接続されている太陽電池モジュールに、落ち葉等によって影が生じたり、故障が生じた場合、太陽電池モジュールの出力電圧が低下する。この時、太陽電池モジュールの最適動作電圧も同時に低下し、最適動作電圧が所定電圧以下になった場合は、インバータは太陽電池モジュールを一定電圧で動作させる定電圧運転モードに切り替わる。
【００８８】
マスター機は、インバータが定電圧運転モードに切り替わった後、各スレーブ機とデータ通信線を用いて通信することにより、図６に関して説明した第２の実施形態と同様に、各スレーブ機の発電電力の情報を収集し、発電電力が最も大きいインバータを次のマスター機として設定する。その後、マスター機としての役割を終えたインバータは、自身のマスター機設定用端子をＬｏｗにして、マスター機設定用端子が接続されているマイコンのＩ／Ｏ端子を読み込みの端子（Read）として設定する。その後、プログラム内でマスターフラグを０に設定し、単独運転検出動作を停止させ、スレーブ機として運転する。
【００８９】
一方、新しくマスター機として設定されたインバータは、マスター機設定用端子が接続されているマイコンのＩ／Ｏ端子を書き込み用の端子（Write）として設定し、マスター機設定用端子の出力をＨｉｇｈにする。その後、プログラム内でマスターフラグを１に設定し、能動方式の単独運転検出動作を開始し、マスター機として運転を開始する。
【００９０】
なお、マスター機だけでなく、予備マスター機が定電圧運転モードに切り替わった場合においても、同様にスレーブ機の中から発電電力が最も大きいインバータを予備マスター機として設定するようにしてもよい。
【００９１】
以上のように本実施形態によれば、マスター機が停止する前にマスター機を切り替えることができ、システム内で単独運転検出が行われない状態を回避することができ、より安全な発電システムを提供することができる。
【００９２】
＜その他の実施形態＞
本発明は、複数の機器から構成される発電システムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置（管理装置）に適用しても良い。
【００９３】
なお、本発明は、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（本実施形態では図１、図５から図７に示すフローチャートに対応したプログラム）を、システム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。その場合、プログラムの機能を有していれば、形態は、プログラムである必要はない。
【００９４】
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明のクレームでは、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
【００９５】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。
【００９６】
プログラムを供給するための記録媒体としては、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、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などがある。
【００９７】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明の範囲に含まれるものである。
【００９８】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【００９９】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【０１００】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、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き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、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ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の第１の実施形態の各インバータの起動時の動作を説明するフローチャートである。
【図２】本発明の第１の実施形態で用いられるインバータの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態で用いられる発電システムの概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施形態で用いられるインバータの通信端子を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施形態のインバータの起動時の動作を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態の予備マスター機の動作を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態のマスター機の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０２】
２４  直流／交流変換回路
２５  連系リレー
２６  制御回路
２８  制御電源生成回路
２９  通信端子
２１１  入力端子
２１２  出力端子
２３１  入力電流検出器
２３２  入力電圧検出器
２３３  出力電流検出器
２３４  出力電圧検出器
２３５  系統電圧検出器
【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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