(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池回路と、
前記複数の太陽電池回路のそれぞれが出力する直流電圧を昇圧可能な複数の昇圧回路を備える昇圧ユニットと、
前記昇圧ユニットから出力される直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナと、
を備え、
前記昇圧回路は、前記太陽電池回路出力の昇圧前出力の電圧値と昇圧後出力の電圧値とに基づいて昇圧比を制御する制御回路を備え、
前記制御回路は、前記昇圧回路に接続された太陽電池回路における入力電圧（Ｖｓ）の微小変化量と、入力電力（Ｐｓ）の微小変化量（ｄＰｓ／ｄＶｓ）と、に基づいて、該太陽電池回路の入力電圧−電力特性曲線上の最大出力動作点を与える最大出力動作電圧値を算出し、
複数の前記制御回路から出力された最大出力動作電圧値（Ｖｓ１ｐｍａｘ，Ｖｓ２ｐｍａｘ，・・・）の中で最も高い電圧値である最大出力動作電圧値の最大値（Ｖｓｐｍａｘ）が前記各制御回路の全てに設定されるように構成されていることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項２】
前記制御回路は、前記最大出力動作電圧値の最大値（Ｖｓｐｍａｘ）が前記パワーコンディショナの定格出力可能な最低電圧（Ｖ２）よりも低い場合には、該最低電圧を目標値として昇圧することを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電システム。
【請求項３】
前記制御回路は、前記最大出力動作電圧値の最大値（Ｖｓｐｍａｘ）が前記パワーコンディショナの定格出力可能な最低電圧（Ｖ２）よりも高く、かつ、自己の回路内の最大出力動作電圧値（Ｖｓ１ｐｍａｘ）と前記最大出力動作電圧値の最大値（Ｖｓｐｍａｘ）とが異なる場合には、該最大出力動作電圧値の最大値（Ｖｓｐｍａｘ）を目標値として昇圧することを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電システム。
【請求項４】
前記制御回路は、前記最大出力動作電圧値の最大値（Ｖｓｐｍａｘ）が前記パワーコンディショナの定格出力可能な最低電圧（Ｖ２）よりも高く、かつ、自己の回路内の最大出力動作電圧値（Ｖｓ１ｐｍａｘ）と前記最大出力動作電圧値の最大値（Ｖｓｐｍａｘ）とが略同一の場合には、昇圧動作を行わないことを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電システム。
【請求項５】
前記制御回路は、前記昇圧回路に接続される太陽電池回路が、該太陽電池回路の入力電圧−電力特性曲線上の最大出力動作点で動作しているときには、該太陽電池回路を接続している昇圧回路の出力電圧を僅かに昇圧することを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電システム。
【請求項６】
前記制御回路は、前記昇圧回路に接続される太陽電池回路が、一定時間経過しても該太陽電池回路の入力電圧−電力特性曲線上の最大出力動作点で動作していないときには、当該動作している動作点における入力電圧値が該昇圧回路以外の昇圧回路に伝達されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電システム。
【請求項７】
前記制御回路は、前記太陽電池回路を接続している昇圧回路の出力電圧を僅かに昇圧することを特徴とする請求項６に記載の太陽光発電システム。
【請求項８】
前記昇圧回路の昇圧比が、前記パワーコンディショナの入力動作電圧範囲に基づいて決定されることを特徴する請求項１に記載の太陽光発電システム。
【請求項９】
前記昇圧回路の昇圧比が、前記太陽電池回路の出力電圧に応じて自動的に設定されることを特徴する請求項８に記載の太陽光発電システム。
【請求項１０】
前記制御回路は、前記太陽電池回路における入力電圧（Ｖｓ）の微小変化量に対する入力電力（Ｐｓ）の微小変化量（ｄＰｓ／ｄＶｓ）が略ゼロとなる電圧値を前記最大出力動作電圧値として用いることを特徴する請求項１に記載の太陽光発電システム。
【請求項１１】
前記制御回路は、前記太陽電池回路における一定電圧以上の入力電圧（Ｖｓ）の変化に対して、入力電力（Ｐｓ）の変化が略ゼロとなる電圧値を前記最大出力動作電圧値として用いることを特徴する請求項１に記載の太陽光発電システム。
【請求項１２】
太陽電池回路から出力される直流電圧を所定のレベルまで昇圧する太陽光発電システムの昇圧ユニットにおいて、
複数の太陽電池回路のそれぞれが出力する直流電圧を昇圧可能な複数の昇圧回路を備え、
前記昇圧回路は、前記太陽電池回路出力の昇圧前出力の電圧値と昇圧後出力の電圧値とに基づいて昇圧比を制御する制御回路を備え、
前記制御回路は、前記昇圧回路に接続された太陽電池回路における入力電圧（Ｖｓ）の微小変化量と、入力電力（Ｐｓ）の微小変化量（ｄＰｓ／ｄＶｓ）と、に基づいて、該太陽電池回路の入力電圧−電力特性曲線上の最大出力動作点を与える最大出力動作電圧値を算出し、
複数の前記制御回路から出力された最大出力動作電圧値（Ｖｓ１ｐｍａｘ，Ｖｓ２ｐｍａｘ，・・・）の中で最も高い電圧値である最大出力動作電圧値の最大値（Ｖｓｐｍａｘ）が前記各制御回路の全てに設定されるように構成されていることを特徴とする太陽光発電システムの昇圧ユニット。
【請求項１３】
前記昇圧回路の昇圧比が、外部出力条件として要求される出力電圧範囲に基づいて決定されることを特徴する請求項１２に記載の太陽光発電システムの昇圧ユニット。
【請求項１４】
前記昇圧回路の昇圧比が、前記太陽電池回路の出力電圧に応じて自動的に設定されることを特徴する請求項１３に記載の太陽光発電システムの昇圧ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電システムおよびその昇圧ユニットに関するものであり、特に、太陽電池の発電電圧をパワーコンディショナの入力動作範囲内に上昇させ、太陽電池の直流電力を交流電力に変換して商用電力と系統連系する太陽光発電システムおよびその昇圧ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムは、太陽電池によって発電された直流電力をパワーコンディショナによって交流電力に変換するとともに、電力会社から供給される一般の商用電源と連系することで、余剰電力は系統側へ回生し、不足電力は系統側から供給されるようにした発電システムである。従来、この種の太陽光発電システムの一般的な構成として、例えば下記特許文献１に示されるようなものがある。図１３は、特許文献１に示される太陽光発電システムの昇圧ユニットの一例を示す図である。
【０００３】
図１３において、昇圧ユニット１０１は、複数の太陽電池モジュールの直列接続で構成される１単位（以下「太陽電池回路」と呼称）である太陽電池回路１００ａが接続される標準入力部１１０と、太陽電池回路１００ｂが接続される昇圧入力部１１２と、を備えている。標準入力部１１０は、昇圧回路を具備しない入力部であり、パワーコンディショナ１０２の入力動作範囲内の電圧を昇圧することなく供給可能な太陽電池モジュールの直列接続数を必要とする入力部である。一方、昇圧入力部１１２は、昇圧回路を具備する入力部であり、昇圧回路により太陽電池回路の電圧をパワーコンディショナの動作範囲まで昇圧する入力部である。標準入力部１１０および昇圧入力部１１２には、それぞれの入力段に開閉器が設けられ、各出力は昇圧ユニット１０１内で接続されて一系列にまとめられ、パワーコンディショナ１０２に出力される。パワーコンディショナ１０２は、昇圧ユニット１０１から出力された太陽電池回路の直流電力を交流電力に変換して、商用電力系統１０４と接続されて系統連系を行なう。なお、同図に示す昇圧ユニットでは、図面簡略化のため２つの太陽電池回路（１００ａ，１００ｂ）のみを示しているが、通常はさらに多くの太陽電池回路が入力されることもある。また、太陽光発電システムの系統連系に関しては、既存の技術であるため詳細な説明は省略する。
【０００４】
太陽電池回路１００ｂが接続される昇圧入力部１１２には、リアクトル、スイッチング素子、ダイオード、コンデンサ等からなる主回路と、入力電圧Ｖｓ２および出力電圧Ｖｏ２に基づいて主回路のスイッチング素子に制御信号Ｓｇ２を供給する制御回路１１４と、出力電圧Ｖｏ２および温度センサが検知したスイッチング素子の温度Ｔ２に基づいて異常時に入力部の開閉器をトリップするためのトリップ信号を生成出力するトリップ信号発生部１１６と、が設けられている。
【０００５】
昇圧入力部１１２の昇圧回路は、昇圧回路を必要としない太陽電池回路１００ａの直列接続数（ｎ１）と昇圧回路を必要とする太陽電池回路１００ｂの直列接続数（ｎ２）との比を目標昇圧比α*（α*＝ｎ１／ｎ２）として設定し、昇圧比一定制御を行う。昇圧入力部１１２の制御回路１１４は、実際の出力電圧Ｖｏ２と入力電圧Ｖｓ２との比である実昇圧比α（α＝Ｖｏ２／Ｖｓ２）と目標昇圧比α*とを比較し、その誤差が小さくなるようにスイッチング素子へ伝送する信号Ｓｇ２のオン・オフ時間を最適化するように制御する。
【０００６】
図１４は、直列接続数の異なる太陽電池回路の電圧−電力特性（以下単に「Ｖ−Ｐ特性」という）を示す図である。同図（ａ）には標準入力部１１０に接続される太陽電池回路１００ａのＶ−Ｐ特性を実線（Ｌ１）で示し、昇圧入力部１１２に接続される太陽電池回路１００ｂのＶ−Ｐ特性を破線（Ｌ２）で示している。同図（ａ）において、太陽電池回路の直列接続数の比で表される目標昇圧比α*は、各入力部の開放電圧の比（Ｖｏ１／Ｖｏ２）と等しくなる。また、各太陽電池回路が最大出力となる電圧の比（Ｖｐ１／Ｖｐ２）も目標昇圧比α*と略等しくなる。したがって、昇圧比一定制御により昇圧入力部１１２に接続される太陽電池回路１００ｂのＶ−Ｐ特性は同図（ｂ）の破線（Ｌ４）で示すようになり、昇圧入力部１１２の最大電力点Ｐ２ｍａｘが昇圧後にはＰ２ｍａｘ’に移動する。このとき、パワーコンディショナ１０２は、太線（Ｌ５）で示す標準入力部１１０と昇圧入力部１１２の合成出力特性のＰｍａｘ点で動作することになり、入力電力の最大電力を引き出すことができる。結果として、標準入力部１１０の太陽電池回路１００ａと、昇圧入力部１１２の太陽電池回路１００ｂとは、それぞれの出力電力が最大となる点で動作させることができる。
【０００７】
このように、昇圧ユニット１０１の出力に接続されるパワーコンディショナ１０２が運転状態にあるとき、昇圧入力部１１２は、目標昇圧比α*が一定となるような目標昇圧比一定制御を行う。一方、昇圧ユニットの出力に接続されたパワーコンディショナ１０２が運転状態にないときは、昇圧ユニット１０１は無負荷状態に置かれていることになり、昇圧入力部１１２の昇圧回路が昇圧動作を行なうと出力電圧が上昇し、パワーコンディショナ１０２の入力電圧が許容入力電圧範囲を超えることになる。そこで、昇圧ユニット１０１の出力電圧がパワーコンディショナ１０２の許容入力電圧範囲を超えそうになる場合には、昇圧入力部１１２は、目標昇圧比α*を小さくなるように変化させ昇圧ユニット１０１の出力電圧がパワーコンディショナ１０２の許容入力電圧範囲内に納まるような定電圧制御を行う。
【０００８】
他方、定電圧制御を行っていても、昇圧ユニット１０１の出力電圧がパワーコンディショナ１０２の許容入力電圧範囲を超える場合には、昇圧入力部１１２のトリップ信号発生部１１６が出力電圧Ｖｏ２の過電圧を検出し、入力段のブレーカ１２１をトリップして太陽電池回路との線路を開放することで、昇圧ユニット１０１とパワーコンディショナ１０２とが破損することを防止している。
【０００９】
また、昇圧入力部１１２のスイッチング素子１２２が短絡故障などを起こし、太陽電池回路１００ｂの短絡電流が継続して流れ続けるような場合には、スイッチング素子１２２の周辺に設置された温度センサ１２４により異常な温度上昇値がトリップ信号発生部１１６で検出され、入力段のブレーカ１２１をトリップして太陽電池回路１００ｂとの線路を開放して太陽電池回路１００ｂの短絡電流が継続して流れることを防止している。
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−５１５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来の昇圧ユニットは、図１３に示した標準入力部に接続される太陽電池回路１００ａのように、太陽電池の電圧がパワーコンディショナの入力動作範囲となるための直列接続数（標準接続数）を必要としていた。そのため、屋根の一面（通常、日射量の多い南面）には必ずパワーコンディショナの入力動作範囲となる電圧を確保できるだけの直列枚数を配置する必要があった。しかしながら、現代住宅によく見られる寄棟屋根のように一つの屋根面に太陽電池を何枚も設置できないような住宅には、必要な直列枚数（標準接続数）が設置できず、昇圧ユニットが使用できないという問題点があった。
【００１２】
また、昇圧入力部の制御回路が目標とする目標昇圧比α*は、昇圧回路を必要としない標準入力部に接続される太陽電池回路の直列接続数（ｎ１）と昇圧回路を必要とする昇圧入力部に接続される太陽電池回路の直列接続数（ｎ２）との比で決定されるが、この目標昇圧比α*の設定は、通常、施工時にダイヤルスイッチなどにより手動で設定される。したがって、施工時に昇圧ユニットの目標昇圧比α*を設定するという余分な作業が発生するとともに、誤った昇圧比が設定される可能性も生じる。もし、目標昇圧比α*が誤った値に設定されると、昇圧ユニットに接続される太陽電池回路から最大電力を取り出すことができないという問題点があった。
【００１３】
つぎに、このような問題が生ずる場合の一例を、図１５を用いて説明する。図１５は、昇圧ユニットから最大電力を取り出すことができない場合の一例を示すＶ−Ｐ特性図である。同図（ａ）に示すように、本来なら昇圧比が（Ｖｏ１／Ｖｏ２）と設定されるところが、誤って小さい値に設定されてしまうと、同図（ｂ）のように、昇圧入力部の出力特性が破線（Ｍ１）のようになり、標準入力部と昇圧入力部との合成出力のＶ−Ｐ特性は太線（Ｍ２）で示す特性となる。したがって、パワーコンディショナによる動作点はＰｍａｘ’点となり、本来なら標準入力部に接続されている太陽電池回路の最大出力動作電圧Ｖｐ１で動作すべきところが、昇圧入力部に接続されている太陽電池回路の昇圧後の最大出力動作電圧Ｖｐ２’で動作してしまうので、標準入力部に接続されている太陽電池回路は最大電力を出力することができない。
【００１４】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、昇圧ユニットに接続される全ての太陽電池回路が、パワーコンディショナの入力動作範囲となるための直列接続数（標準接続数）に満たない場合であっても、全ての太陽電池回路を最大電力点で動作させることができる太陽光発電システムおよびその昇圧ユニット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】
【００１５】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる太陽光発電システムは、太陽電池回路の直流出力を交流に変換して商用電力系統と連系する太陽光発電システムにおいて、複数の太陽電池回路と、前記複数の太陽電池回路のそれぞれに接続され、該接続された太陽電池回路から出力される直流電圧を昇圧する昇圧回路を具備してなる昇圧ユニットと、前記昇圧ユニットから出力される直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナと、を備え、前記複数の太陽電池回路の全てが前記昇圧回路に接続されていることを特徴する。
【００１６】
この発明によれば、昇圧ユニットには、複数の太陽電池回路のそれぞれに接続される昇圧回路が備えられ、全ての太陽電池回路が昇圧回路に接続されるので、全ての太陽電池回路の昇圧比が制御される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかる太陽光発電システムによれば、全ての太陽電池回路が昇圧回路に接続されるので、全ての太陽電池回路を最大電力点で動作させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明にかかる太陽光発電システムおよびその昇圧ユニットの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１９】
図１は、本発明にかかる昇圧ユニットを含む太陽光発電システムの構成を示す図である。なお、同図に示す昇圧ユニットでは、図面簡略化のため２つの太陽電池回路１０ａ，１０ｂのみを示しているが、太陽電池回路の入力数や、昇圧回路の数が拡張できることは言うまでもない。
【００２０】
図１において、例えば、寄棟屋根などの小スペースの屋根面にそれぞれ設置された太陽電池回路１０ａ，１０ｂが昇圧ユニット１１にそれぞれ接続されている。昇圧ユニット１１には、太陽電池回路１０ａ，１０ｂのそれぞれに接続される昇圧回路２０ａ，２０ｂが搭載されており、これらの昇圧回路２０ａ，２０ｂの出力が昇圧ユニット１１内で接続されて一系列にまとめられ、パワーコンディショナ１２に出力される。パワーコンディショナ１２は、商用系統電圧を生成するための昇圧回路、太陽電池回路の直流電力を交流電力に変換するインバータ回路、系統連系するための保護装置等（いずれも図示省略）を備え、最大出力動作点で動作するように各太陽電池回路の出力を制御（最大電力点追従制御）するとともに、商用電力系統１４と連系するための各種処理を行う。
【００２１】
つぎに、昇圧回路２０ａを用いて本発明の昇圧ユニットにかかる昇圧回路の構成を説明する。図１において、昇圧回路２０ａは、リアクトル２３、スイッチング素子２４、ダイオード２５、コンデンサ２６，２７、温度センサ２８などから構成される主回路と、制御回路２１ａと、を備えている。制御回路２１ａには、太陽電池回路１０ａの出力電圧であり昇圧回路２０ａへの入力電圧Ｖｓ１と、昇圧回路２０ａの出力電圧Ｖｏ１、電流センサ２９によって検出されたスイッチング素子のオン時のリアクトル２３の電流ＩＬ１、および温度センサ２８による昇圧ユニット内部の雰囲気温度Ｔ１の各信号が入力される。制御回路２１ａは、これらの各信号が入力されるセンサ回路や、制御の中心となるマイクロコンピュータ（以下「マイコン」と呼称）（いずれも図示省略）などを備えている。マイコンからは主回路のスイッチング素子をオン／オフするためのゲート信号Ｓｇ１の指令値が出力され、目標とする電圧値に昇圧された昇圧出力が生成される。また、各昇圧回路の制御回路同士は、出力過電圧保護信号Ｖｏｅｒｒと、制御回路のマイコンにより外部への出力を許可されたときの入力電圧値Ｖｓｐｍａｘとが、それぞれ電気的に接続されている。
【００２２】
図２は、昇圧ユニットに接続されたパワーコンディショナにおける入力電圧に対する出力電力特性を示す図である。同図において、Ｄ１は入力動作電圧範囲の下限Ｖ１から所定電圧Ｖ２までの領域であり、出力電力が入力電圧に略比例して増加する領域である。この領域は、パワーコンディショナ１２への入力電圧が低い状態にあることを意味している。なお、パワーコンディショナ１２への入力電圧が低い状態とは、具体的には、日射量が少ない場合や、直列接続数の少ない太陽電池回路からの発電が主流の場合、あるいは太陽電池モジュールの何枚かが影になって所定の発電電圧が得られない場合などを想定している。したがって、この領域では、パワーコンディショナ１２への入力電圧が低く、所定の定格出力を得ることができないため、同図に示すような入力電圧に略比例して徐々に上昇するような出力特性に設定される。一方、Ｄ２は所定電圧Ｖ２を超えて入力動作電圧範囲の上限Ｖ３までの領域であり、入力電圧に関わらず略一定の出力電力が出力される領域である。この領域は、パワーコンディショナ１２への入力電圧が十分に高いときであり、パワーコンディショナ１２は、商用電力系統１４と系統連系するために略一定の出力電力（定格出力）が出力されるような出力特性に設定される。
【００２３】
つぎに、昇圧ユニット１１の動作について説明する。昇圧ユニット１１は、接続される太陽電池回路から出力される直流電圧レベルに応じて自身の出力電圧をパワーコンディショナ１２が所定の定格出力を効率的に出力可能な電圧範囲まで上昇させる。この場合、複数の太陽電池回路の個々の最大出力動作電圧如何によって目標電圧が異なり、また昇圧回路ごとの昇圧比も異なる。そこで、以下に示す場合分けを行った後、その動作について詳述する。
【００２４】
（１）  太陽電池回路の最大出力動作電圧の全てがパワーコンディショナの定格出力可能な最低入力電圧値Ｖ２に満たない場合
この場合、全ての昇圧回路は、最低入力電圧値Ｖ２を目標電圧として昇圧比を設定して昇圧する。つぎに、この場合の動作について図３−１を用いて説明する。なお、図３−１は、昇圧回路に接続される太陽電池回路の最大出力動作電圧Ｖｓがパワーコンディショナの定格出力可能となる最低入力電圧Ｖ２より小さい場合の昇圧ユニットの動作を説明するための図である。同図（ａ）に示すように、例えば、太陽電池回路１０ａの最大出力動作電圧Ｖｓがパワーコンディショナ１２の定格出力可能となる最低入力電圧Ｖ２より小さい場合を想定する。この場合、昇圧ユニット１１は、最低入力電圧値Ｖ２を目標電圧として昇圧回路２０ａの電圧を昇圧比（Ｖ２／Ｖｓ）で昇圧する。このとき、同図（ｂ）に示すように、太陽電池回路１０ａの昇圧後の最大出力動作電圧がパワーコンディショナ１２の動作入力電圧範囲に含まれるので、太陽電池回路１０ａを出力のＶ−Ｐ特性の最大電力点Ｐｍａｘ’で動作させることができる。また、太陽電池回路１０ｂに接続される昇圧回路２０ｂも、最低入力電圧値Ｖ２を目標電圧として昇圧されるので、太陽電池回路１０ｂも出力のＶ−Ｐ特性の最大電力点で動作させることができる。したがって、太陽電池回路１０ａ，１０ｂの両者の昇圧後の最大出力動作電圧が一致し、これらの最大出力動作電圧がパワーコンディショナ１２の動作入力電圧範囲に含まれるので、図１５（ｂ）図に示したような昇圧ユニットから最大電力を取り出すことができないような状態に陥ることなく、パワーコンディショナ１２から所定の出力を効率的に取り出すことができる。
【００２５】
（２）  複数の太陽電池回路の中で、最大出力動作電圧がパワーコンディショナの定格出力可能な最低入力電圧値Ｖ２を満足している太陽電池回路が１以上存在する場合
この場合、最大出力動作電圧が最も高い電圧をＶｓ’とし、この電圧Ｖｓ’を目標電圧として昇圧比を設定して昇圧する。つぎに、この場合の動作について図３−２を用いて説明する。なお、図３−２は、昇圧回路に接続される太陽電池回路の最大出力動作電圧Ｖｓおよび他の太陽電池回路の最大出力動作電圧Ｖｓ’の両者がパワーコンディショナの定格出力可能となる最低入力電圧Ｖ２より大きく、かつ、Ｖｓ＜Ｖｓ’の関係にある場合の昇圧ユニットの動作を説明するための図である。同図（ａ）に示すように、例えば、太陽電池回路１０ａの最大出力動作電圧をＶｓとし、太陽電池回路１０ｂの最大出力動作電圧をＶｓ’とする。この場合、昇圧ユニット１１は、太陽電池回路１０ｂの最大出力動作電圧Ｖｓ’を目標電圧として昇圧回路２０ａの電圧を昇圧比（Ｖｓ’／Ｖｓ）で昇圧する。一方、昇圧回路２０ｂは昇圧動作を行わない。このような昇圧動作が行われる結果、太陽電池回路１０ａ，１０ｂの両者の昇圧後の最大出力動作電圧が一致し、これらの最大出力動作電圧がパワーコンディショナ１２の動作入力電圧範囲に含まれるとともに、太陽電池回路１０ｂの発電能力を最大限に引き出すようにしているので、パワーコンディショナ１２から所定の出力を効率的に取り出すことができる。
【００２６】
つぎに、それぞれの昇圧回路に最大出力動作電圧（目標電圧）が設定される処理概念および手段について図４および図５を用いて説明する。なお、図４は、太陽電池回路の最大出力動作点を検出する処理概念を示す図であり、図５は、制御回路の細部構成を示すブロック図である。各昇圧回路の制御回路内のマイコンは、接続されている太陽電池回路の電圧−電力特性上の現在の動作点を常時検出するとともに、入力電圧Ｖｓの微小変化量に対する入力電力Ｐｓの微小変化量（ｄＰｓ／ｄＶｓ）を演算する。この微小変化量は、図４に示す太陽電池回路の入力のＶ−Ｐ特性図において、同図中のａ点が含まれる領域では正の値となり、ｃ点が含まれる領域では負の値となる。また、電力が最大となるｂ点が含まれる領域では、ほぼ０に近い値となる。したがって、このｄＰｓ／ｄＶｓを演算することにより、各昇圧回路ごとに最大出力動作点を検出することができる。
【００２７】
各制御回路内のマイコンは、最大出力動作での動作、すなわちｂ点での動作を確定した後、入力電圧検出回路に対して電圧出力許可信号を出力する。例えば、図５において、昇圧回路２０ａに接続されている太陽電池回路１０ａの最大出力動作点での動作が確認できると、制御回路２１ａのマイコン３３ａは、入力電圧検出回路３１ａに電圧出力許可信号を出力する。入力電圧検出回路３１ａは、この電圧出力許可信号に基づいて太陽電池回路１０ａの最大出力動作電圧値Ｖｓ１ｐｍａｘを生成して出力する。同様に、制御回路２１ｂのマイコン３３ｂからも電圧出力許可信号が出力され、入力電圧検出回路３１ｂは、太陽電池回路１０ｂの最大出力動作電圧値Ｖｓ２ｐｍａｘを生成して出力する。これらの最大出力動作電圧値（Ｖｓ１ｐｍａｘ，Ｖｓ２ｐｍａｘ，・・・）が接続される接続ライン３５は、図５に示すように、ダイオードを介して全ての出力が一つに結合されている。したがって、ダイオードの作用により各ダイオードのカソード側の接続ライン３５上には、各制御回路から出力された最大出力動作電圧値（Ｖｓ１ｐｍａｘ，Ｖｓ２ｐｍａｘ，・・・）の中で最も高い電圧値（Ｖｓｐｍａｘ：以下「最大出力動作電圧値の最大値」と呼称）が設定されることになる。また、この電圧値は、制御回路内の各マイコンに入力される。
【００２８】
上述のような動作が行われる結果、昇圧ユニットに具備される各昇圧回路では、自身の制御回路内のマイコンに入力された最大出力動作電圧値の最大値（Ｖｓｐｍａｘ）に基づいて、以下に示すような動作が行われる。
（１）  最大出力動作電圧値の最大値（Ｖｓｐｍａｘ）がパワーコンディショナの定格出力可能な最低電圧（Ｖ２）よりも低い場合には、この最低電圧（Ｖ２）を目標値として昇圧する。
（２）  最大出力動作電圧値の最大値（Ｖｓｐｍａｘ）がパワーコンディショナの定格出力可能な最低電圧（Ｖ２）よりも高く、かつ、自己の回路内の最大出力動作電圧値（例えば、Ｖｓ１ｐｍａｘ）と最大出力動作電圧値の最大値（Ｖｓｐｍａｘ）とが異なる場合には、最大出力動作電圧値の最大値（Ｖｓｐｍａｘ）を目標値として昇圧する。
（３）  最大出力動作電圧値の最大値（Ｖｓｐｍａｘ）がパワーコンディショナの定格出力可能な最低電圧（Ｖ２）よりも高く、かつ、自己の回路内の最大出力動作電圧値（例えば、Ｖｓ１ｐｍａｘ）と最大出力動作電圧値の最大値（Ｖｓｐｍａｘ）とが略同一の場合には、昇圧動作を行わない。
【００２９】
つぎに、上述の動作の一例を図５および図６を用いて説明する。なお、図６は、最大出力動作電圧の異なる２つの太陽電池回路を最大電力点で動作させるための一例を示す図である。動作説明の前提として、昇圧ユニット１１に入力される２つの太陽電池回路（１０ａ，１０ｂ）において、太陽電池回路１０ａがパワーコンディショナ１２の動作可能な入力電圧値以上の電圧（Ｖ１）で動作し、太陽電池回路１０ｂがパワーコンディショナの動作可能な入力電圧値未満で動作している場合を想定する。いま、太陽電池回路１０ｂに太陽光が照射され、昇圧回路内の制御回路２１ｂが起動すると、すでに最大電力点Ｐ１ｍａｘで動作している太陽電池回路１０ａ（図６（ａ）参照）の制御回路２１ａから目標となる電圧値Ｖ１が出力されているので、制御回路２１ｂでは、出力電圧をこのＶ１に一致させるような昇圧動作が行われる。その結果、太陽電池回路１０ａ，１０ｂの合成出力Ｖ−Ｐ特性は、図６（ｂ）のようになり、太陽電池回路１０ａ，１０ｂを、最大電力点Ｐｍａｘで動作させることができる。
【００３０】
ところで、上述の太陽電池回路１０ｂのように、昇圧回路に接続された太陽電池回路がパワーコンディショナの動作可能な入力電圧値に満たない場合は、パワーコンディショナの制御により太陽電池回路の電力が出力されることがないので、昇圧回路が起動した時点で、パワーコンディショナにより、その入力Ｖ−Ｐ特性上の動作点が強制的に移動させられることはない。しかしながら、昇圧回路に接続された太陽電池回路がパワーコンディショナの動作可能な入力電圧範囲にあると、パワーコンディショナの制御により昇圧ユニット全体の出力特性が最大電力となる動作点に移動させられるので、昇圧回路が起動するタイミングによっては、昇圧ユニットに接続される全ての太陽電池回路を最大電力点で動作できない場合が存在する。以下に、そのような状態が生ずる場合の一例と、その対策手段について説明する。
【００３１】
図７−１は、昇圧ユニットに接続される全ての太陽電池回路を最大電力点で動作できない場合の一例を示す図であり、図７−２は、そのときの合成出力Ｖ−Ｐ特性を示す図である。まず、昇圧ユニットに入力される４つの太陽電池回路（１０ａ〜１０ｄ）が存在し、その中の３つの太陽電池回路（１０ａ〜１０ｃ）が、パワーコンディショナの動作可能な入力電圧値を満たさず、逆に、残りの太陽電池回路１０ｄはパワーコンディショナの動作可能な入力電圧範囲の電圧値を満足しているものとする。
【００３２】
また、図７−１に示すように、３つの太陽電池回路（１０ａ〜１０ｃ）がパワーコンディショナの定格出力可能な最低入力電圧値Ｖ２に昇圧されてパワーコンディショナの制御によりＰｍａｘ１２３点で安定しているとする。この状態で、太陽電池回路１０ｄが入力された場合、全ての太陽電池回路の合成出力Ｖ−Ｐ特性は図７−２のようになり、パワーコンディショナの制御により動作点はＰｍａｘ１２３４点となる。したがって太陽電池回路１０ｄの動作点は、図７−１のＰ４点に留まった状態となる。この状態では、太陽電池回路１０ｄにおける入力電圧Ｖｓの微小変化量に対する入力電力Ｐｓの微小変化量（ｄＰｓ／ｄＶｓ）がゼロにはならないので、太陽電池回路１０ｄの最大出力動作点は確定されない。また、この場合、太陽電池回路１０ｄに接続される昇圧回路の制御回路に具備されるマイコンから電圧出力許可信号が出力されないので、入力電圧検出回路から太陽電池回路１０ｄの最大出力動作電圧値が出力されることはない。したがって、太陽電池回路１０ａ〜１０ｃがそれぞれ接続されている昇圧回路の目標昇圧電圧が一向に上昇せず、太陽電池回路１０ｄが最大電力を出力できる電圧値Ｖ４まで昇圧することができない。このように、昇圧回路が起動するタイミングによって、最大出力動作電圧値の最大値を有する太陽電池回路を最大電力点で動作させることができない場合が存在する。
【００３３】
つぎに、上述の状態を回避するための処理について図８を参照して説明する。なお、図８は、昇圧ユニットに接続される全ての太陽電池回路を最大電力点で動作させるための制御処理の処理フローを示すフローチャートである。
【００３４】
図８の処理フローにおいて、制御回路内のマイコンでは、自身に接続されている太陽電池回路が最大出力動作点で動作しているか否かが判定される（ステップＳ１１）。このステップでの判定は、マイコン自身が演算したｄＰｓ／ｄＶｓの値に基づいて行われる。なお、その判定基準については前述のとおりである。太陽電池回路が最大出力動作点で動作していない場合（ステップＳ１１，Ｎｏ）には、予め設定された時間（一定時間）経過しているか否かが判定される（ステップＳ１２）。一定時間経過していない場合には（ステップＳ１２，Ｎｏ）ステップＳ１１の処理に戻り、逆に、一定時間経過している場合（ステップＳ１２，Ｙｅｓ）には、電圧出力が許可され（ステップＳ１３）、電圧出力許可信号がマイコンから入力電圧検出回路に出力される（図５参照）。ステップＳ１１の処理に戻って、太陽電池回路が最大出力動作点で動作している場合（ステップＳ１１，Ｙｅｓ）には、電圧出力が許可され（ステップＳ１４）、最大出力動作点で動作している昇圧回路を若干昇圧させるために出力電圧を僅かながら上昇させる（ステップＳ１５）。なお、これらのステップＳ１１〜ステップＳ１５の一連の処理が定期的に繰り返される。
【００３５】
上述の処理フローを要約するとつぎのようになる。
各昇圧回路では、マイコンが検出している入力電圧Ｖｓの微小変化量に対する入力電力Ｐｓの微小変化量（ｄＰｓ／ｄＶｓ）がゼロを維持するとき、すなわち、最大電力点で動作しているときは、出力電圧を定期的に多少昇圧する動作が繰り返される。一方、入力電圧Ｖｓの微小変化量に対する入力電力Ｐｓの微小変化量（ｄＰｓ／ｄＶｓ）が定められた時間内でゼロにならないとき、すなわち、一定時間経過しても最大電力を出力する動作点に移行しないときは、マイコンから電圧出力許可信号が入力電圧検出回路に出力され、現時点の動作点にある入力電圧値が他の昇圧ユニットの制御回路に伝達されるようにしている。
【００３６】
つぎに、図８の処理フローによって制御された太陽電池回路１０ａ〜１０ｄの動作の一例を図９−１および図９−２を用いて説明する。なお、図９−１は、昇圧ユニットに接続される全ての太陽電池回路を最大電力点で動作させるための処理概念を示す図であり、図９−２は、図９−１のように制御された太陽電池回路の合成出力Ｖ−Ｐ特性を示す図である。
【００３７】
図９−１の実線で示されるように、太陽電池回路１０ａ〜１０ｃは、入力電圧Ｖｓの微小変化量に対する入力電力Ｐｓの微小変化量（ｄＰｓ／ｄＶｓ）がゼロを維持するため、太陽電池回路１０ａ〜１０ｃのそれぞれに接続される昇圧回路の出力電圧が若干昇圧される。一方、太陽電池回路１０ｄは、入力電圧の微小変化量に対する入力電力の微小変化量（ｄＰｓ／ｄＶｓ）がゼロでないため太陽電池回路１０ｄに接続される昇圧回路の出力電圧は昇圧されない。このとき、最大動作点を探索するパワーコンディショナの制御によって出力動作点がＰｍａｘ１２３からＰｍａｘ１２３’に移動する。なお、太陽電池回路１０ａ〜１０ｃの各入力動作電圧は、もともと最大電力点に位置しているため変化しない。
【００３８】
また、太陽電池回路１０ｄの出力動作点は、太陽電池回路１０ａ〜１０ｃの昇圧動作により、Ｐ４からＰ４’に移動するとともに、太陽電池回路１０ｄの動作電圧がＶ４からＶ４’に上昇する。このとき、図８に示した処理フローのステップＳ１１〜Ｓ１３の判定基準に示されるように、入力電圧Ｖｓの微小変化量に対する入力電力Ｐｓの微小変化量（ｄＰｓ／ｄＶｓ）が一定時間内でゼロにならないので、制御回路内のマイコンから電圧検出回路に対して電圧出力許可信号が出力され、現時点の動作点にある入力電圧値が他の昇圧回路に伝達される。その結果、太陽電池回路１０ａ〜１０ｃの制御回路には、昇圧制御によって動作点が移行した太陽電池回路１０ｄの入力電圧Ｖ４’が伝達され、太陽電池回路１０ａ〜１０ｃの各制御回路では、目標とする昇圧電圧をＶ４’とする昇圧動作が実行される。この一連の処理が繰り返され、太陽電池回路１０ａ〜１０ｃは、太陽電池回路１０ｄの入力電圧Ｖｓの微小変化量に対する入力電力Ｐｓの微小変化量（ｄＰｓ／ｄＶｓ）がゼロ、すなわち図９−２の一点鎖線上に示されるＰｍａｘ４の動作点まで昇圧されることになる。その結果、昇圧ユニットの出力電圧の動作点は図９−２の太線で示されるＰｍａｘ１２３４’点で安定し、太陽電池回路１０ａ〜１０ｄの全ての太陽電池回路が最大電力を出力することができるようになる。
【００３９】
上記では、昇圧ユニットに接続される全ての太陽電池回路を最大電力点で動作させるための制御処理フローについて図８、図９−１および図９−２を用いて説明してきたが、他の制御処理フローを用いることもできる。以下に、その制御処理について図１０、図１１−１および図１１−２を用いて説明する。なお、図１０は、昇圧ユニットに接続される全ての太陽電池回路を最大電力点で動作させるための処理フローを示すフローチャートであり、図８とは異なる他の制御処理の処理フローを示すものである。また、図１１−１は、図１０に示した処理フローに基づいて太陽電池回路を最大電力点で動作させるための処理概念を示す図であり、図１１−２は、図１１−１のように制御された太陽電池回路の合成出力Ｖ−Ｐ特性を示す図である。
【００４０】
図１０の処理フローにおいて、制御回路内のマイコンでは、自身の昇圧回路が昇圧動作をしているか否かが判定される（ステップＳ２１）。自己の昇圧回路が昇圧動作をしていない場合（ステップＳ２１，Ｎｏ）には、自己の昇圧回路に予め設定された電流（所定電流）が流れているか否かが判定される（ステップＳ２２）。所定の電流が流れている場合（ステップＳ２２，Ｙｅｓ）には、予め設定された時間（一定時間）経過しているか否かが判定される（ステップＳ２３）。一定時間経過している場合（ステップＳ２３，Ｙｅｓ）には、自身の太陽電池回路が最大出力動作点で動作しているか否かが判定される（ステップＳ２４）。このステップでの判定は、図８の処理フローと同様に、太陽電池回路が接続されている制御回路内のマイコンが演算した当該太陽電池回路のｄＰｓ／ｄＶｓの値に基づいて行われる。太陽電池回路が最大出力動作点で動作していない場合（ステップＳ２４，Ｎｏ）には、電圧出力が許可され（ステップＳ２５）、最大出力動作点で動作していない太陽電池回路の動作電圧が若干上昇させられる（ステップＳ２６）。これらのステップＳ２１〜ステップＳ２６の一連の処理が繰り返されることによって、全ての太陽電池回路が最大電力を出力することができるようになる。
【００４１】
なお、上記の処理フローのステップＳ２１〜ステップＳ２４の判定処理において、自己の昇圧回路が昇圧動作をしている場合（ステップＳ２１，Ｙｅｓ）、自己の昇圧回路に所定の電流が流れていない場合（ステップＳ２２，Ｎｏ）、一定時間経過していない場合（ステップＳ２３，Ｎｏ）および太陽電池回路が最大出力動作点で動作している場合（ステップＳ２４，Ｙｅｓ）には、上述のステップＳ２５，Ｓ２６の処理は行われない。
【００４２】
つぎに、図１０の処理フローによって制御された太陽電池回路１０ａ〜１０ｄの動作の一例を図１１−１および図１１−２を用いて説明する。
【００４３】
太陽電池回路１０ａ〜１０ｄに接続される各昇圧回路では、自己の昇圧回路が昇圧動作をしているか否かが確認される。例えば、図１１−１の一点鎖線で示される太陽電池回路１０ｄに接続される昇圧回路では、昇圧動作をしていないのに電流が流れているという事象が判定されるので、太陽電池回路１０ｄがパワーコンディショナの動作可能な入力電圧範囲にあってパワーコンディショナに電力が出力されている状態にあることが認識される。ここで、太陽電池回路１０ｄの入力電圧Ｖｓの微小変化量に対する入力電力Ｐｓの微小変化量（ｄＰｓ／ｄＶｓ）が一定時間経過してもゼロにならないとき、すなわち、一定時間経過しても最大電力を出力する動作点に移行しない場合には、太陽電池回路１０ｄに接続される昇圧回路の制御回路内のマイコンから電圧出力許可信号が入力電圧検出回路に出力されるとともに、太陽電池回路１０ｄの動作電圧が現時点の動作点にある入力電圧Ｖ４より若干大きい電圧Ｖ４''に上昇させられる。このとき、出力を許可された太陽電池回路１０ｄの動作電圧である電圧値Ｖ４''が太陽電池回路１０ａ〜１０ｃにそれぞれ接続される他の昇圧回路に伝達される。
【００４４】
前述の処理が行われることにより、太陽電池回路１０ａ〜１０ｃの各制御回路では、目標とする昇圧電圧をＶ４''とする昇圧動作が実行される。この一連の処理が繰り返され、太陽電池回路１０ａ〜１０ｃは、太陽電池回路１０ｄの入力電圧Ｖｓの微小変化量に対する入力電力Ｐｓの微小変化量（ｄＰｓ／ｄＶｓ）が略ゼロ、すなわち図１１−１の一点鎖線上に示されるＰｍａｘ４の動作点まで昇圧されることになる。その結果、昇圧ユニットの出力電圧の動作点は図１１−２の太線で示されるＰｍａｘ１２３４''点で安定し、太陽電池回路１０ａ〜１０ｄの全ての太陽電池回路が最大電力を出力することができるようになる。
【００４５】
ところで、上記では、各昇圧回路に接続される太陽電池回路の最大出力動作電点を検出する制御回路の処理について、例えば、図４および図５を用いて説明してきた。この処理では、制御回路内のマイコンが、太陽電池回路の入力電圧Ｖｓの微小変化量に対する入力電力Ｐｓの微小変化量（ｄＰｓ／ｄＶｓ）を演算するために、実際に入力電力Ｐｓの微小変化量（ｄＰｓ）を入力電圧Ｖｓの微小変化量（ｄＶｓ）で割り算する演算処理を行うようにしていた。しかしながら、実際に割り算を行うと演算処理時間が長くなり、他の制御処理に対して遅れを生じることになる。そこで、制御回路内の各マイコンは、（ｄＰｓ／ｄＶｓ）を演算する場合に、実際に割り算を実施するのではなく、入力電圧Ｖｓが定められた値以上変化した場合（例えば１Ｖの変化）に、入力電力Ｐｓの変化を検出して現在の動作点の位置を認識するような処理を実行させるようにする。
【００４６】
つぎに、上述の処理概念について図１２を用いて説明する。なお、図１２は、演算処理時間を考慮した太陽電池回路の最大出力動作点を検出する処理概念を示す図である。同図において、制御回路内のマイコンはある一定時間間隔（例えば０．５秒間隔）で入力電圧Ｖｓと入力電力Ｐｓの値を常時に検出する。いま、入力電圧Ｖｓの変化がある一定電圧（例えば１Ｖ）生じた場合、前回のＶｓ値、Ｐｓ値に対する現在のＶｓ値、Ｐｓ値の変化をそれぞれ検出する。
【００４７】
例えば、図１２において、Ｖｓ値がＶ０からＶ１のように増加する方向に変化した場合、Ｐｓ値はＰ０からＰ１のように増加する方向に変化する。逆に、Ｖｓ値がＶ１からＶ０のように減少する方向に変化した場合、Ｐｓ値はＰ１からＰ０のように減少する方向に変化する。すなわち、ＶｓとＰｓの変化が、ともに増加するか、ともに減少するかの同一方向に変化する領域はｄＰｓ／ｄＶｓ＞０の領域であると判定する。
【００４８】
一方、図１２に示すように、Ｖｓ値がＶ２からＶ３のように増加する方向に変化した場合、Ｐｓ値はＰ２からＰ３のように減少する方向に変化する。逆に、Ｖｓ値がＶ３からＶ２のように減少する方向に変化した場合、Ｐｓ値はＰ３からＰ２のように増加する方向に変化する。すなわち、ＶｓとＰｓとの変化の方向が逆となる領域は、ｄＰｓ／ｄＶｓ＜０の領域であると判定する。
【００４９】
また、Ｖｓ値がＶ４からＶ５、またはＶ５からＶ４の変化に対してＰｓ値の変化がほぼ０に等しい場合の領域は、ｄＰｓ／ｄＶｓ≒０の領域、すなわち最大電力点の領域にあると判定する。
【００５０】
なお、入力電圧Ｖｓと入力電力Ｐｏとを検出する一定時間間隔は、時間間隔が長すぎると、Ｖｓの変化が大きくなりすぎて誤った動作点を認識するおそれがあるので、パワーコンディショナの最大電力点への移動速度を十分考慮した時間間隔に設定する必要がある。例えば、上述のような０．５秒間隔のような時間間隔であれば、入力電圧Ｖｓが１回の時間間隔で、一定電圧以上の電圧変化が生ずる確率を小さくすることができる。この場合、何回目かの検出でＶｓ値が一定電圧以上変化したときのみ、Ｖｓ値およびＰｓ値の各変化を確認して現在の動作点を認識すればよい。
【００５１】
以上説明したように、この実施の形態の太陽光発電システムおよびその昇圧ユニットによれば、複数の太陽電池回路の全てが昇圧回路に接続されるように構成され、昇圧回路に接続される太陽電池回路の出力電圧が、パワーコンディショナの入力動作範囲内となる標準直列接続数を有していなくとも、全ての太陽電池回路が最大電力点で動作することができるので、現代住宅によく見られる寄棟屋根のように一つの屋根面に太陽電池回路を何枚も設置できないような住宅でも、全ての太陽電池回路から常に最大出力を取り出すことができ、効率よく発電することができる。
【００５２】
また、この実施の形態の太陽光発電システムおよびその昇圧ユニットによれば、接続される太陽電池回路の状態を自動的に判定し、最適となる電圧に昇圧してパワーコンディショナに電力を供給することで、従来手動で設定していた昇圧比の設定が一切不要となり、施工時の作業性が大幅に改善でき、また、昇圧比の設定誤りなどもなくなるので、全ての太陽電池回路から常時、最大出力を取り出すことができ、効率よく発電することができる。
【００５３】
また、この実施の形態の太陽光発電システムおよびその昇圧ユニットによれば、昇圧回路の出力電圧をパワーコンディショナの定格出力可能な最低入力電圧値に昇圧することにより昇圧回路の昇圧比を小さくすることができ、昇圧回路のスイッチング損失を少なくすることができる。
【００５４】
また、この実施の形態の太陽光発電システムおよびその昇圧ユニットによれば、最大出力動作電圧がパワーコンディショナの定格出力可能な最低入力電圧値以上の太陽電池回路が存在する場合は、その中で最大出力動作電圧が最も高い電圧（Ｖｐｍａｘ）を目標電圧として他の昇圧回路については昇圧動作を行わせ、一方、この最大出力動作電圧が最も高い太陽電池回路が接続される昇圧回路は昇圧動作を行わせないようにしているので、昇圧回路の昇圧比を極力抑えることができ、昇圧ユニット全体としての損失を極力少なくすることができる。
【００５５】
また、この実施の形態の太陽光発電システムおよびその昇圧ユニットによれば、太陽電池回路の最大出力動作点で動作しているときの入力電圧値を他の昇圧回路に転送することで昇圧ユニットに接続される太陽電池回路の中で最も電圧の高い太陽電池回路の出力最大電力点となる電圧に、他の昇圧回路も昇圧するようにしているので、全ての太陽電池回路が最大出力動作点で動作することができ、太陽電池回路を無駄なく発電できる。
【００５６】
また、この実施の形態の太陽光発電システムおよびその昇圧ユニットによれば、昇圧回路に接続される太陽電池回路の入力電圧−電力特性の動作点を検出し、最大出力動作点で動作している場合は、その昇圧回路の出力電圧を僅かに昇圧し、一定時間経過しても最大出力動作点で動作しない場合は、そのとき動作入力電圧を他の昇圧回路に伝送可能な構成としているので、パワーコンディショナの動作で出力が最大となる電圧で動作できない太陽電池回路を出力が最大となる電圧まで上昇させることができ、その結果、昇圧ユニットに接続される全ての太陽電池回路がそれぞれ最大電力点で動作可能とすることができるので、太陽電池回路の発電電力を有効に使用することが可能となる。
【００５７】
また、この実施の形態の太陽光発電システムおよびその昇圧ユニットによれば、太陽電池回路に接続される昇圧回路において、昇圧状態にあるか否か、所定の電流が流れているか否か、一定時間経過している否か、および最大出力動作点で動作しているか否かなどを判定し、これらの判定条件に基づいて、最大出力動作点で動作していない太陽電池回路の動作入力電圧を若干上昇させ、そのときの出力電圧を他の昇圧回路に伝送可能な構成としているので、出力が最大となる電圧で動作できない太陽電池回路を出力が最大となる電圧まで上昇させることができ、その結果、昇圧ユニットに接続される全ての太陽電池回路がそれぞれ最大電力点で動作可能とすることができるので、太陽電池回路の発電電力を有効に使用することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上のように、本発明にかかる太陽光発電システムは、無尽蔵の太陽エネルギーを利用するクリーンな発電システムとして有用であり、また、その昇圧ユニットは、太陽光発電システムを実現する構成品として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】図１は、本発明にかかる昇圧ユニットを含む太陽光発電システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、昇圧ユニットに接続されたパワーコンディショナにおける入力電圧に対する出力電力特性を示す図である。
【図３−１】図３−１は、昇圧回路に接続される太陽電池回路の最大出力動作電圧Ｖｓがパワーコンディショナの定格出力可能となる最低入力電圧Ｖ２より小さい場合の昇圧ユニットの動作を説明するための図である。
【図３−２】図３−２は、昇圧回路に接続される太陽電池回路の最大出力動作電圧Ｖｓおよび他の太陽電池回路の最大出力動作電圧Ｖｓ’の両者がパワーコンディショナの定格出力可能となる最低入力電圧Ｖ２より大きく、かつ、Ｖｓ＜Ｖｓ’の関係にある場合の昇圧ユニットの動作を説明するための図である。
【図４】図４は、太陽電池回路の最大出力動作点を検出するための処理概念を示す図である。
【図５】図５は、制御回路の細部構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、最大出力動作電圧の異なる２つの太陽電池回路を最大電力点で動作させるための一例を示す図である。
【図７−１】図７−１は、昇圧ユニットに接続される全ての太陽電池回路を最大電力点で動作できない場合の一例を示す図である。
【図７−２】図７−２は、図７−１に示した状態にある太陽電池回路の合成出力Ｖ−Ｐ特性を示す図である。
【図８】図８は、昇圧ユニットに接続される全ての太陽電池回路を最大電力点で動作させるための制御処理の処理フローを示すフローチャートである。
【図９−１】図９−１は、昇圧ユニットに接続される全ての太陽電池回路を最大電力点で動作させるための処理概念を示す図である。
【図９−２】図９−２は、図９−１のように制御された太陽電池回路の合成出力Ｖ−Ｐ特性を示す図である。
【図１０】図１０は、昇圧ユニットに接続される全ての太陽電池回路を最大電力点で動作させるための他の制御処理の処理フローを示すフローチャートである。
【図１１−１】図１１−１は、図１０に示した処理フローに基づいて太陽電池回路を最大電力点で動作させるための処理概念を示す図である。
【図１１−２】図１１−２は、図１１−１のように制御された太陽電池回路の合成出力Ｖ−Ｐ特性を示す図である。
【図１２】図１２は、演算処理時間を考慮した太陽電池回路の最大出力動作点を検出する処理概念を示す図である。
【図１３】図１３は、従来技術にかかる太陽光発電システムの昇圧ユニットの一例を示す図である。
【図１４】図１４は、直列接続数の異なる太陽電池回路のＶ−Ｐ特性を示す図である。
【図１５】図１５は、昇圧ユニットから最大電力を取り出すことができない場合の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０ａ，１０ｂ  太陽電池回路
１１  昇圧ユニット
１２  パワーコンディショナ
１４  商用電力系統
２０ａ，２０ｂ  昇圧回路
２１ａ，２１ｂ  制御回路
２３  リアクトル
２４  スイッチング素子
２５  ダイオード
２６，２７  コンデンサ
２８，１２４  温度センサ
２９  電流センサ
３１ａ，３１ｂ  入力電圧検出回路
３３ａ，３３ｂ  マイコン
３５  接続ライン
１００ａ，１００ｂ  太陽電池回路
１０１  昇圧ユニット
１０２  パワーコンディショナ
１０４商用電力系統
１１０  標準入力部
１１２  昇圧入力部
１１４  制御回路
１１６  トリップ信号発生部
１２１  ブレーカ
１２２  スイッチング素子
【図１】
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【図２】
0004468371.tif 000003
【図３−１】
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【図３−２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７−１】
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【図７−２】
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【図８】
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【図９−１】
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【図９−２】
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【図１０】
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【図１１−１】
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【図１１−２】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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