(57)【要約】【課題】コンバータが起動と停止とを繰返す現象を軽減し、かつ太陽光を有効利用する。【解決手段】コンバータ２０は、ＤＣ電圧検出回路５０と、生成回路５２とを含む。ＤＣ電圧検出回路５０は、電圧の絶対値が第１レベル以上になった場合は「Ｈ」レベルの信号を、絶対値が第２レベル以下になった場合は「Ｌ」レベルの信号を生成する。生成回路５２は、絶対値が第１レベル以上になった時から絶対値が第２のレベル以下になった時までの期間のうち絶対値が第１レベル以上になった時の間隔が最初に閾値を越えた時以降の期間、電圧の変換を指令する信号である変換信号を生成し、変換信号を出力する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力の電圧の絶対値が第１の閾値以上になった場合は第１の状態を表わす信号を、前記絶対値が前記第１の閾値を下回る第２の閾値以下になった場合は第２の状態を表わす信号を生成するための第１の生成手段と、
前記絶対値が前記第１の閾値以上になった時から前記絶対値が前記第２の閾値以下になった時までの期間のうち前記絶対値が前記第１の閾値以上になった時の間隔が最初に第３の閾値を越えた時以降の期間、前記電圧の変換を指令する信号である変換信号を生成するための第２の生成手段と、
前記変換信号を出力するための出力手段とを含む、電力変換用制御回路。
【請求項２】
前記第２の生成手段は、
前記間隔が最初に前記第３の閾値を越えた時を表わす信号である閾値信号を生成するための手段と、
前記閾値信号を生成するための手段が前記閾値信号を生成した時から、前記第１の生成手段が前記第２の状態を表わす信号を生成する時まで、前記変換信号を生成するための手段とを含む、請求項１に記載の電力変換用制御回路。
【請求項３】
前記閾値信号を生成するための手段は、前記第１の状態を表わす信号をトリガとして前記閾値信号を出力するワンショットマルチバイブレータを含み、
前記変換信号を生成するための手段は、前記ワンショットマルチバイブレータが出力した前記閾値信号を同期信号とし、前記第１の生成手段が生成した信号を入力信号およびリセット信号とするＤ型フリップフロップ回路を含む、請求項２に記載の電力変換用制御回路。
【請求項４】
直流電力の電圧を変換する複数のコンバータと、
前記複数のコンバータが変換した電力を交流電力に変換するインバータとを含む電力変換システムであって、
前記コンバータは、
前記電圧を変換するための変換手段と、
前記直流電力の電圧の絶対値が第１の閾値以上になった場合は第１の状態を表わす信号を、前記絶対値が前記第１の閾値を下回る第２の閾値以下になった場合は第２の状態を表わす信号を生成するための第１の生成手段と、
前記絶対値が前記第１の閾値以上になった時から前記絶対値が前記第２の閾値以下になった時までの期間のうち前記絶対値が前記第１の閾値以上になった時の間隔が最初に第３の閾値を越える時以降の期間、前記電圧の変換を指令する信号である変換信号を生成するための第２の生成手段と、
前記変換信号に基づいて、前記変換手段を制御するための制御手段とを含む、電力変換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換用制御回路および電力変換システムに関し、特に、電力変換を開始する際などに発生する運転開始と停止とを繰返す現象の抑制に利用する電力変換用制御回路および電力変換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、入力される直流電力を変換するコンバータ装置（以下コンバータ）は、入力される直流電力の電圧が予め設定した１つの閾値電圧以上ならば起動し、その電圧が閾値電圧以下ならば停止するように制御されていた。
【０００３】
コンバータの用途には、電力変換装置としての用途が含まれる。前述した「電力変換装置」は、太陽電池からの直流電力を変換する装置を意味する。コンバータを電力変換装置として利用する場合、コンバータは、その入力側に太陽電池の電圧を検出する回路を必要とする。電力変換の起動および停止のための制御信号としてその回路の出力を用いるためである。コンバータの入力側にそのような回路があり、かつ太陽電池が日射を受けた場合、太陽電池が出力する電力の電圧が上述した閾値電圧以上になった時、コンバータは電力の変換を開始する。電力の変換が開始されると、インバータは運転を開始する。「インバータ」は、直流電力を交流電力に変換し電力系統に出力する装置のことである。太陽電池、コンバータ、およびインバータを含む太陽光発電システムにおいて、インバータは、コンバータが出力した電力を変換する。
【０００４】
なお、以上本発明についての従来の技術を、出願人の知得した一般的技術情報に基づいて説明したが、出願人の記憶する範囲において、出願前までに先行技術文献情報として開示すべき情報を出願人は有していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述した太陽光発電システムは、コンバータが起動と停止とを繰返すという不具合を生じていた。コンバータが起動と停止とを繰返すという不具合は、次のような原因により発生する。原因の第１の例は、日の出時、日没時、あるいは曇天時その他日射が弱い状況の下では、太陽電池の出力電圧が急激に変化することである。原因の第２の例は、コンバータとインバータとが次の動作を繰返すことである。その第１の動作は、コンバータが起動した後にインバータが起動すると、太陽電池が出力する電力の電圧が低下することである。その第２の動作は、コンバータもインバータも停止することにより再びその電圧が上昇すると、コンバータが起動することである。これらの動作が繰返される原因は、太陽電池の設置条件や日射の急変などによっては、太陽電池の出力側の端子電圧がある程度高いにも関わらず、太陽電池が電力を供給できないことがある点にある。このような現象は、太陽電池の特性により生じる現象である。
【０００６】
上述した不具合を防止するための対策は、コンバータが起動する電圧の閾値を充分大きな値とすることである。しかしながら、この対策を講じた場合、日射量が少なければ発電の機会を逃してしまう可能性がある。
【０００７】
本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、コンバータが起動と停止とを繰返す現象を軽減し、かつ太陽光を有効利用できる電力変換用制御回路および電力変換システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、電力変換用制御回路は、第１の生成手段と、第２の生成手段と、出力手段とを含む。第１の生成手段は、直流電力の電圧の絶対値が第１の閾値以上になった場合は第１の状態を表わす信号を、絶対値が第１の閾値を下回る第２の閾値以下になった場合は第２の状態を表わす信号を生成する。第２の生成手段は、絶対値が第１の閾値以上になった時から絶対値が第２の閾値以下になった時までの期間のうち絶対値が第１の閾値以上になった時の間隔が最初に第３の閾値を越えた時以降の期間、電圧の変換を指令する信号である変換信号を生成する。出力手段は、変換信号を出力する。
【０００９】
また、上述の第２の生成手段は、閾値信号を生成するための手段と、変換信号を生成するための手段とを含むことが望ましい。閾値信号を生成するための手段は、間隔が最初に第３の閾値を越えた時を表わす信号である閾値信号を生成する。変換信号を生成するための手段は、閾値信号を生成するための手段が閾値信号を生成した時から、第１の生成手段が第２の状態を表わす信号を生成する時まで、変換信号を生成する。
【００１０】
もしくは、上述の閾値信号を生成するための手段は、第１の状態を表わす信号をトリガとして閾値信号を出力するワンショットマルチバイブレータを含むことが望ましい。併せて、変換信号を生成するための手段は、ワンショットマルチバイブレータが出力した閾値信号を同期信号とし、第１の生成手段が生成した信号を入力信号およびリセット信号とするＤ型フリップフロップ回路を含むことが望ましい。
【００１１】
本発明の他の局面にしたがうと、電力変換システムは、直流電力の電圧を変換する複数のコンバータと、複数のコンバータが変換した電力を交流電力に変換するインバータとを含む。コンバータは、変換手段と、第１の生成手段と、第２の生成手段と、制御手段とを含む。変換手段は、電圧を変換する。第１の生成手段は、直流電力の電圧の絶対値が第１の閾値以上になった場合は第１の状態を表わす信号を、絶対値が第１の閾値を下回る第２の閾値以下になった場合は第２の状態を表わす信号を生成する。第２の生成手段は、絶対値が第１の閾値以上になった時から絶対値が第２の閾値以下になった時までの期間のうち絶対値が第１の閾値以上になった時の間隔が最初に第３の閾値を越える時以降の期間、電圧の変換を指令する信号である変換信号を生成する。制御手段は、変換信号に基づいて、変換手段を制御する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る電力変換用制御回路および電力変換システムは、コンバータが起動と停止とを繰返す現象を軽減し、かつ太陽光を有効利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１４】
＜第１の実施の形態＞
以下、本発明の第１の実施の形態にかかる電力変換システムについて説明する。
【００１５】
図１は、本実施の形態に係る電力変換システム（パワーコンディショナ）１２のブロック図である。電力変換システム１２は、太陽電池ストリング１０が発電した電力を交流電力として出力するシステムである。なお、「太陽電池ストリング」とは、複数の太陽電池モジュールを直列に接続したものである。本実施の形態に係る電力変換システム１２は、直流電力を発生する複数（本実施例では４個）の太陽電池ストリング１０と、トリップスイッチ２２を経由して接続されることにより、交流商用系統に連系する系統連系システムを構成している。
【００１６】
電力変換システム１２は、複数（本実施例では４個）のコンバータ２０と、ＤＣ出力バスを介してこれらのコンバータ２０に並列に接続されたインバータ２４と、ＡＣリアクトル２６と、回路ユニット２８と、液晶リモコン３０と、メイン制御回路３２と、ドライブ電源回路３４と、メイン電源回路３６と、ＡＣ電圧検出回路３８と、空冷ファン４０とを含む。
【００１７】
複数のコンバータ２０は、入力される直流電力を所定の電圧に変換して出力する。インバータ２４は、コンバータ２０が出力した直流電力を交流電力に変換して出力する。ＡＣリアクトル２６は、高調波を抑制したり、力率を改善したり、サージを抑制したりする。液晶リモコン３０は、液晶パネルを搭載したリモートコントローラである。液晶リモコン３０は、電力変換システム１２を制御するために使用者が使用する。メイン制御回路３２は、交流商用系統の電圧に基づいてドライブ電源回路３４を制御する。ドライブ電源回路３４は、インバータ２４を駆動する。メイン電源回路３６は、電力変換システム１２の各部分を動作させるための電力を供給する。ＡＣ電圧検出回路３８は、連系を維持するために交流商用系統の電圧を検出する。空冷ファン４０は、電力変換システム１２の内部の温度の上昇を抑える。
【００１８】
回路ユニット２８は、ＡＣユニット、電力波形のノイズを除去するＥＭＩフィルタ、および商用電力系統に悪影響がおよぶことを防止する連系保護回路を含む。
【００１９】
図２は、本実施の形態に係るコンバータ２０の構成を表わす図である。図２を参照して、コンバータ２０は、ＤＣ電圧検出回路５０と、ＤＣ電圧検出回路５０に接続された生成回路５２と、ドライブ電源回路５４と、スイッチ素子５６と、絶縁トランス５８とを含む。
【００２０】
ＤＣ電圧検出回路５０は、太陽電池ストリング１０が供給した電力の電圧を検出する。生成回路５２は、ドライブ電源回路５４を制御する。ドライブ電源回路５４は、スイッチ素子５６を操作する。スイッチ素子５６は、太陽電池ストリング１０と絶縁トランス５８との間の回路を開閉する。絶縁トランス５８は、１次側（太陽電池ストリング１０側）と２次側（インバータ２４側）とを絶縁し、かつＤＣ出力バスを介してインバータ２４に電力を供給する。電力の供給の際、絶縁トランス５８は、電圧を変換する。
【００２１】
図３は、ＤＣ電圧検出回路５０と生成回路５２とからなる電力変換用制御回路の構成を表わす図である。
【００２２】
図３を参照して、ＤＣ電圧検出回路５０は、抵抗器７０と、抵抗器７２と、検出ＩＣ７４とを含む。
【００２３】
抵抗器７０および抵抗器７２は、検出ＩＣ７４に供給する電力の電圧を降下させる。降下された後の電圧の値は、太陽電池ストリング１０が供給する電力の電圧値に対し、所定の割合を乗じた値となる。この「所定の割合」は、抵抗器７０および抵抗器７２の抵抗値により特定される。検出ＩＣ７４は、太陽電池ストリング１０が供給する電力の電圧値（上述した「降下された後の電圧の値」）と予め決まっている閾値との大きさの順位に応じて、「Ｈ」または「Ｌ」レベルの信号を出力する。
【００２４】
本実施の形態の場合、検出ＩＣ７４は、太陽電池ストリング１０が出力する電力の電圧の絶対値が、閾値のうち第１のレベル以上になった場合は、そのことを表わす「Ｈ」レベルの信号を生成する。本実施の形態の場合、検出ＩＣ７４は、太陽電池ストリング１０が供給する電力の電圧の絶対値が、閾値のうち第１のレベルを下回る閾値である第２のレベル以下になった場合は、そのことを表わす「Ｌ」レベルの信号を生成する。
【００２５】
これらの動作から明らかなように、検出ＩＣ７４が信号を出力する動作は、ヒステリシスとなる。検出ＩＣ７４の動作がヒステリシスとなるので、一旦検出ＩＣ７４が「Ｈ」レベルの信号を出力すると、太陽電池ストリング１０が供給する電力の電圧値が第２レベル以下とならない限り検出ＩＣ７４が出力する信号は変化しない。また、一旦検出ＩＣ７４が「Ｌ」レベルの信号を出力すると、太陽電池ストリング１０が供給する電力の電圧値が第１レベル以上とならない限り検出ＩＣ７４が出力する信号は変化しない。
【００２６】
図３を参照して、生成回路５２は、ワンショットマルチバイブレータＩＣ８０と、Ｄ型フリップフロップＩＣ８２とを含む。ワンショットマルチバイブレータＩＣ８０のトリガ端子は、検出ＩＣ７４の出力端子に接続されている。Ｄ型フリップフロップＩＣ８２のＤ端子も、検出ＩＣ７４の出力端子に接続されている。Ｄ型フリップフロップＩＣ８２のクロック端子は、ワンショットマルチバイブレータＩＣ８０のＯ端子に接続されている。Ｄ型フリップフロップＩＣ８２のリセット端子は、検出ＩＣ７４の出力端子に接続されている。Ｄ型フリップフロップＩＣ８２のＱ端子は信号を出力する。
【００２７】
ワンショットマルチバイブレータＩＣ８０は、トリガ端子に立ち上りエッジが入力されると、予め設定していた時間「Ｌ」レベルの信号をＯ端子から出力し、その時間が経過した後は、「Ｈ」レベルの信号をＯ端子から出力する。「立ち上りエッジが入力される」とは、「Ｌ」レベルの信号から「Ｈ」レベルの信号に、入力される信号が変化することである。このことは、検出ＩＣ７４が生成した「Ｈ」レベルの信号をトリガとして「Ｌ」レベルの信号を出力することを意味する。本実施の形態の場合、ワンショットマルチバイブレータＩＣ８０は、いわゆるリトリガブル方式のワンショットマルチバイブレータである。「リトリガブル方式」とは、立ち上りエッジが入力された後、上述した「予め設定していた時間」の間に再び立ち上りエッジが入力されると、その時を起点とする予め設定していた時間、「Ｌ」レベルの信号の出力を継続する方式のことである。
【００２８】
Ｄ型フリップフロップＩＣ８２は、ワンショットマルチバイブレータＩＣ８０が出力した信号を同期信号とし、検出ＩＣ７４が生成した信号を入力信号およびリセット信号とする回路である。本実施の形態の場合、Ｄ型フリップフロップＩＣ８２は、非同期リセット付きＤ型フリップフロップＩＣである。Ｄ型フリップフロップＩＣ８２は、クロック端子（同期信号の入力を受付ける端子）に立ち上りエッジが入力されると、Ｄ端子（入力信号の入力を受付ける端子）から信号を取り込み、かつ記憶する。Ｄ端子から信号が取り込まれると、Ｄ型フリップフロップＩＣ８２は、取り込んだ信号をＱ端子から出力する。また、Ｄ型フリップフロップＩＣ８２は、リセット端子（リセット信号の入力を受付ける端子）に入力される信号が「Ｌ」レベルの信号になると、Ｑ端子から出力する信号を直ちに「Ｌ」レベルの信号にする。本実施の形態の場合、Ｄ型フリップフロップＩＣ８２が非同期リセット付きＤ型フリップフロップＩＣなので、Ｑ端子から出力する信号を直ちに「Ｌ」レベルの信号にする動作は、Ｄ端子へ入力される信号の内容やクロック端子へ入力される信号の内容に関わらない動作である。
【００２９】
図４を参照して、以上のような構造に基づく、電力変換システム１２の動作について説明する。図４は、本実施の形態に係る電力変換システム１２の効果を表わす図である。
【００３０】
ＤＣ電圧検出回路５０は、太陽電池ストリング１０が供給する電力の電圧値の検出を開始する。
【００３１】
電圧値の検出が開始されると、ワンショットマルチバイブレータＩＣ８０は、立ち上りエッジを検出ＩＣ７４が出力したか否かを判断する。立ち上りエッジを検出ＩＣ７４が出力するための閾値は第１レベルである。
【００３２】
図４から明らかなように、時刻Ｔ（１）において、立ち上りエッジを検出ＩＣ７４が出力するので、ワンショットマルチバイブレータＩＣ８０は、所定期間、「Ｌ」レベルの信号を出力する。本実施の形態の場合、「所定期間」とは、図４のＴＴが表わす期間のことである。「Ｌ」レベルの信号が出力されると、Ｄ型フリップフロップＩＣ８２は、クロック端子へ入力された信号が「Ｈ」レベルか否かを判断する。図３および図４から明らかなように、時刻Ｔ（１）においてクロック端子へ入力される信号（ワンショットマルチバイブレータＩＣ８０が出力する信号）は「Ｌ」レベルの信号なので、Ｄ型フリップフロップＩＣ８２は、出力を変化させない。
【００３３】
その後、ワンショットマルチバイブレータＩＣ８０は、立ち上りエッジを検出ＩＣ７４が出力したか否かを再び判断する。時刻Ｔ（１）から時刻Ｔ（２）までの期間、立ち上りエッジを検出ＩＣ７４は出力しないので、立ち上りエッジが出力されたか否かの判断、クロック端子へ入力された信号のレベルの判断、およびＱ端子から出力される信号の制御が繰返される。
【００３４】
その後、時刻がＴ（２）になると、立ち上りエッジを検出ＩＣ７４が出力する。これにより、立ち上りエッジを検出ＩＣ７４が出力したとワンショットマルチバイブレータＩＣ８０が判断するので、ワンショットマルチバイブレータＩＣ８０は、時刻Ｔ（２）からの時間ＴＴの間、「Ｌ」レベルの信号を出力する。
【００３５】
ワンショットマルチバイブレータＩＣ８０が「Ｌ」レベルの信号を出力すると、Ｄ型フリップフロップＩＣ８２は、クロック端子へ入力された信号が「Ｈ」レベルか否かを判断する。図３および図４から明らかなように、時刻Ｔ（２）においてクロック端子へ入力される信号は、「Ｌ」レベルの信号なので、Ｄ型フリップフロップＩＣ８２は、出力を変化させない。その後、立ち上りエッジが出力されたか否かの判断、クロック端子へ入力された信号のレベルの判断、およびＱ端子から出力される信号の制御が繰返される。
【００３６】
その後、時刻がＴ（３）になると、ワンショットマルチバイブレータＩＣ８０は、「Ｈ」レベルの信号を出力する。Ｄ型フリップフロップＩＣ８２は、クロック端子へ入力された信号が「Ｈ」レベルか否かを判断する。時刻がＴ（３）になった時点では、クロック端子へ入力された信号が「Ｈ」レベルなので、Ｄ型フリップフロップＩＣ８２は、リセット端子へ入力された信号が「Ｌ」レベルの信号か否かを判断する。時刻がＴ（３）になった時点では、リセット端子へ入力される信号は「Ｈ」レベルなので、Ｄ型フリップフロップＩＣ８２は、Ｄ端子からの信号の取り込みとＱ端子からの信号の出力とを実施する。この時点でＤ端子が取り込む信号は、「Ｈ」レベルの信号である。Ｑ端子が信号を出力すると、ドライブ電源回路５４は、太陽電池ストリング１０と絶縁トランス５８との間の回路を動作させるためスイッチ素子５６を制御する。これにより、Ｑ端子が出力する信号は、太陽電池ストリング１０が出力する電力の変換を指令する信号となる。ドライブ電源回路５４は、Ｑ端子が出力する信号に基づいて、絶縁トランス５８を間接的に制御することとなる。
【００３７】
信号の取り込みと出力とが実施されると、Ｄ型フリップフロップＩＣ８２は、リセット端子へ入力される信号（検出ＩＣ７４が出力する信号）が「Ｌ」レベルの信号になったか否かを判断する。この時、時刻は図４におけるＴ（３）もしくはその直後である。この時、リセット端子へ入力される信号は「Ｈ」レベルの信号なので、リセット端子へ入力された信号のレベルの判断が繰返される。
【００３８】
その後、時刻がＴ（４）に達した直後に、リセット端子へ入力される信号が「Ｌ」レベルの信号になったか否かをＤ型フリップフロップＩＣ８２が判断したとする。この場合、太陽電池ストリング１０の出力が低下したことにより、その電圧値ＰＶは第２レベルに達している。電圧ＰＶが第２レベルに達すると、検出ＩＣ７４が出力する信号は「Ｌ」レベルの信号である。これにより、リセット端子へ入力される信号が「Ｌ」レベルの信号になったので、Ｄ型フリップフロップＩＣ８２が出力する信号は「Ｌ」レベルの信号になる。その信号が「Ｌ」を表わすので、ドライブ電源回路５４は、太陽電池ストリング１０と絶縁トランス５８との間の回路を開くようにスイッチ素子５６を制御する。
【００３９】
以上のようにして、本実施の形態に係る電力変換システムの制御回路は、ワンショットマルチバイブレータＩＣにおける設定時間（図４のＴＴ）を太陽電池ストリングからの電力の電圧値の急激な変動（特に立ち上り）時間（図４の場合ＴＲ）よりも長く設定することで、電力変換システムの起動と停止との繰返しを防止できる。併せて、太陽光のエネルギを無駄なく電力に変換できる。
【００４０】
図４を参照して、このことをより具体的に説明する。従来の電力変換システムの場合、電力変換システムの制御回路は、検出ＩＣが出力した信号をそのままコンバータに対する制御用の信号としている。これにより、図４の「検出ＩＣの出力」から明らかなように、太陽電池ストリングが出力する電力の電圧が変動すると、コンバータが起動したり停止したりする。
【００４１】
この問題に対処するため、検出ＩＣに設定される閾値を高くすることが実施される。図４の「閾値を変更した場合の出力」は、電圧値が第３レベル以上になった場合「Ｈ」レベルの信号が出力され、電圧値が第４レベル以下になった場合「Ｌ」レベルの信号が出力される場合の、検出ＩＣが出力する信号の値を表わす。「閾値を変更した場合の出力」から明らかなように、コンバータを停止させるための閾値が高くなると、十分な太陽光が得られるにも関わらずコンバータが起動しなかったり、十分な太陽光が得られるにも関わらずコンバータを停止させてしまったりする。コンバータが起動しなかったりコンバータを停止させてしまったりすると、太陽光のエネルギが無駄に失われてしまう。
【００４２】
本実施の形態に係る電力変換システムの制御回路は、検出ＩＣが「Ｈ」レベルの信号を最後に出力し、かつ設定時間（図４のＴＴ）が経過すると、太陽電池ストリングと絶縁トランスとの間の回路を動作させるためにスイッチ素子を制御する。これにより、検出ＩＣが出力した信号を直接スイッチ素子の制御に用いる場合に比べ、コンバータの起動と停止との繰り返しを防止できる。検出ＩＣに設定される閾値を高くする場合に比べ、図４におけるＴＢの分だけ、コンバータが停止する時間を遅らせることができる。検出ＩＣに設定される閾値のうちコンバータを起動させるための閾値のみを高くする場合に比べ、図４におけるＴＡの分だけ、コンバータが停止する時間を早くすることができる。コンバータが停止する時間を遅らせることができ、かつコンバータが停止する時間を早くすることができるので、太陽光を無駄にする事が無い。その結果、コンバータが起動と停止とを繰返す現象を軽減し、かつ太陽光を有効利用できる電力変換用制御回路（ひいては電力変換システム）を提供することができる。
【００４３】
なお、変形例として、ＤＣ電圧検出回路５０は、コンパレータ、基準電圧発生ＩＣ、トランジスタ、あるいは抵抗などを組み合わせることにより構成されてもよい。
【００４４】
また、変形例として、生成回路５２は、ワンショットマルチバイブレータＩＣ８０に代え、次の要件を満たす回路を含んでもよい。その要件とは、次に説明する間隔が最初に閾値を越えた時を表わす信号を生成するという要件である。その間隔とは、電圧の絶対値が上述した第１レベルを超えた時の間隔である。「電圧」とは、太陽電池ストリング１０が供給する電力の電圧を意味する。そのような回路の例には、マイクロコンピュータのカウンタや、タイマＩＣが含まれる。
【００４５】
また、変形例として、生成回路５２は、Ｄ型フリップフロップＩＣ８２に代え、次の要件を満たす回路を含んでもよい。その要件とは、ワンショットマルチバイブレータＩＣ８０もしくはこれに代わる回路が、次の期間、「Ｈ」レベルの信号を生成するという要件である。その期間とは、ワンショットマルチバイブレータＩＣ８０が「Ｈ」レベルの信号を生成した時から、検出ＩＣ７４が「Ｌ」レベルの信号を生成する時までの期間である。そのような回路の例には、ＲＳ型フリップフロップ回路が含まれる。
【００４６】
また、変形例として、コンバータ２０は、生成回路５２に代え、次の要件を満たす装置を含んでもよい。その要件とは、電圧の絶対値が第１レベル以上になった時から絶対値が第２レベル以下になった時までの期間のうち絶対値が第１レベル以上になった時の間隔が最初に閾値を越えた時以降の期間、電圧の変換を指令する信号である変換信号を生成するという要件である。そのような装置の例には、マイクロコンピュータが含まれる。
【００４７】
＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態にかかる電力変換システムについて説明する。
【００４８】
図５は、本実施の形態に係る電力変換用制御回路の構成を表わす図である。本実施の形態に係る電力変換用制御回路の構成を表わす図である。本実施の形態に係る電力変換用制御回路は、生成回路５２に代えて、マイクロコンピュータ５３を含む。
【００４９】
図５を参照して、マイクロコンピュータ５３は、第１インターフェイス８４と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）８６と、第２インターフェイス８８と、メモリ９０とを含む。第１インターフェイス８４は、検出ＩＣ７４と通信する装置である。ＣＰＵ８６は、マイクロコンピュータ５３の各部を制御する装置である。ＣＰＵ８６は、各種の演算を実施する装置でもある。第２インターフェイス８８は、ドライブ電源回路５４と通信する装置である。メモリ９０は、情報を記憶する装置である。記憶される情報には、クロックフラグのレベルが含まれる。「クロックフラグ」とは、検出ＩＣ７４が生成した「Ｈ」レベルの信号に基づき変換信号を生成するためにＣＰＵ８６が用いるフラグである。
【００５０】
なお、その他のハードウェア構成については前述の第１の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【００５１】
図６および図７を参照して、電力変換システムで実行されるプログラムは、電力の変換に関し、以下のような制御を実行する。
【００５２】
ステップＳ１００にて、ＣＰＵ８６は、クロックフラグを「Ｈ」レベルに設定する処理と第２インターフェイス８８が出力する信号のレベルを「Ｌ」レベルにする処理とを実施する。本実施の形態の場合、これらの処理は初期設定である。初期設定が終了すると、ＤＣ電圧検出回路５０は、太陽電池ストリング１０が供給する電力の電圧値の検出を開始する。その後、ＤＣ電圧検出回路５０は、引き続き電圧値の検出を継続する。
【００５３】
ステップＳ１０２にて、第１インターフェイス８４は、検出ＩＣ７４が出力した信号を受信する。信号が受信されると、第１インターフェイス８４は、その信号をＣＰＵ８６に出力する。ＣＰＵ８６は、出力された信号に基づき、立ち上りエッジを検出ＩＣ７４が出力したか否かを判断する。立ち上りエッジを出力したと判断した場合（ステップＳ１０２にてＹＥＳ）、処理はステップＳ１０４へと移される。もしそうでないと（ステップＳ１０２にてＮＯ）、処理はステップＳ１０５へと移される。
【００５４】
ステップＳ１０４にて、ＣＰＵ８６は、所定期間、クロックフラグを「Ｌ」レベルに変更する。
【００５５】
ステップＳ１０５にて、第１インターフェイス８４は、検出ＩＣ７４が出力した信号を受信する。信号が受信されると、第１インターフェイス８４は、その信号をＣＰＵ８６に出力する。ＣＰＵ８６は、出力された信号に基づき、立ち上りエッジを検出ＩＣ７４が出力したか否かを判断する。立ち上りエッジを出力したと判断した場合（ステップＳ１０５にてＹＥＳ）、処理はステップＳ１２０へと移される。もしそうでないと（ステップＳ１０５にてＮＯ）、処理はステップＳ１０６へと移される。
【００５６】
ステップＳ１０６にて、ＣＰＵ８６は、クロックフラグが「Ｈ」レベルか否かを判断する。「Ｈ」レベルと判断した場合には（ステップＳ１０６にてＹＥＳ）、処理はステップＳ１０７へと移される。もしそうでないと（ステップＳ１０６にてＮＯ）、処理はステップＳ１０５へと移される。
【００５７】
ステップＳ１０７にて、ＣＰＵ８６は、第１インターフェイス８４が受信中の信号が「Ｌ」レベルか否かを判断する。第１インターフェイス８４が受信中の信号が「Ｌ」レベルと判断した場合（ステップＳ１０７にてＹＥＳ）、処理はステップＳ１１２へと移される。もしそうでないと（ステップＳ１０７ＮＯ）、処理はステップＳ１０８へと移される。
【００５８】
ステップＳ１０８にて、ＣＰＵ８６は、第１インターフェイス８４が受信中の信号のレベルをメモリ９０に記憶させる。メモリ９０に記憶される信号のレベルは「Ｈ」レベルになる。レベルが記憶されると、第２インターフェイス８８は、ＣＰＵ８６の制御により、メモリ９０が記憶したレベルに対応する信号を出力する。これにより、第２インターフェイス８８は、「Ｈ」レベルの信号を出力することとなる。
【００５９】
ステップＳ１１０にて、ＣＰＵ８６は、第１インターフェイス８４が受信中の信号が「Ｌ」レベルか否かを判断する。「Ｌ」レベルと判断した場合（ステップＳ１１０にてＹＥＳ）、処理はステップＳ１１２へと移される。もしそうでないと（ステップＳ１１０にてＮＯ）、処理はステップＳ１１０へと戻される。
【００６０】
ステップＳ１１２にて、第２インターフェイス８８は、ＣＰＵ８６の制御により、「Ｌ」レベルの信号を出力する。
【００６１】
ステップ１２０にて、ＣＰＵ８６は、クロックフラグを「Ｌ」レベルにする期間の起点を初期化する。この初期化により、クロックフラグを「Ｌ」レベルにする期間の起点は、立ち上りエッジを検出ＩＣ７４が出力した時のうち最新の時になる。起点が初期化されると、ＣＰＵ８６は、その起点からの所定期間、クロックフラグを「Ｌ」レベルにする。既にクロックフラグが「Ｌ」レベルの場合、ＣＰＵ８６は、クロックフラグのレベルを維持する。
【００６２】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、電力変換システムの動作について説明する。本実施の形態の場合、太陽電池ストリング１０が供給する電力の推移は、図４に示された推移と同一であることとする。
【００６３】
初期設定の後、ＤＣ電圧検出回路５０は、太陽電池ストリング１０が供給する電力の電圧値の検出を開始する。その後、ＤＣ電圧検出回路５０は、引き続き電圧値の検出を継続する（ステップＳ１００）。
【００６４】
電圧値の検出が開始されると、ＣＰＵ８６は、立ち上りエッジを検出ＩＣ７４が出力したか否かを判断する（ステップＳ１０２）。立ち上りエッジを検出ＩＣ７４が出力するための閾値は第１の実施の形態と同様である。
【００６５】
図４から明らかなように、時刻Ｔ（１）に至る前は、立ち上りエッジが出力されていないので（ステップＳ１０２にてＮＯ）、第１インターフェイス８４は、検出ＩＣ７４が出力した信号を再度受信する。ＣＰＵ８６は、検出ＩＣ７４が出力した信号に基づき、立ち上りエッジを検出ＩＣ７４が出力したか否かを再度判断する（ステップＳ１０５）。この場合、立ち上りエッジが出力されていないので（ステップＳ１０５にてＮＯ）、ＣＰＵ８６は、クロックフラグが「Ｈ」レベルか否かを判断する（ステップＳ１０６）。この場合、クロックフラグは「Ｈ」レベルと考えられるので（ステップＳ１０６にてＹＥＳ）、ＣＰＵ８６は、第１インターフェイス８４が受信中の信号が「Ｌ」レベルか否かを判断する（ステップＳ１０７）。この場合、第１インターフェイス８４が受信中の信号は「Ｌ」レベルの信号と考えられるので（ステップＳ１０７にてＹＥＳ）、第２インターフェイス８８は、「Ｌ」レベルの信号を出力する（ステップＳ１１２）。この場合、第２インターフェイス８８から出力される信号は当初から「Ｌ」レベルだったので、実際に出力される信号は変わらない。
【００６６】
その後、時刻Ｔ（１）に至った時、ＣＰＵ８６が、立ち上りエッジを検出ＩＣ７４が出力したか否かを判断したとする（ステップＳ１０２）。図４から明らかなように、この場合、立ち上りエッジが出力されるので（ステップＳ１０２にてＹＥＳ）、ＣＰＵ８６は、所定期間、クロックフラグを「Ｌ」レベルに変更する（ステップＳ１０４）。
【００６７】
クロックフラグが「Ｌ」レベルになると、第１インターフェイス８４は、検出ＩＣ７４が出力した信号を受信する。ＣＰＵ８６は、検出ＩＣ７４が出力した信号に基づき、立ち上りエッジを検出ＩＣ７４が出力したか否かを判断する（ステップＳ１０５）。時刻Ｔ（１）において立ち上りエッジを検出ＩＣ７４が出力した直後、太陽電池ストリング１０が供給する電力の電圧値は下降するので（ステップＳ１０５にてＮＯ）、ＣＰＵ８６は、クロックフラグが「Ｈ」レベルか否かを判断する（ステップＳ１０６）。上述したように、クロックフラグは「Ｌ」レベルなので（ステップＳ１０６にてＮＯ）、ステップＳ１０５、ステップＳ１２０、およびステップＳ１０６の処理が繰返される。
【００６８】
その後、ＣＰＵ８６は、立ち上りエッジを検出ＩＣ７４が出力したか否かを判断する（ステップＳ１０５）。この時の時刻がＴ（２）とすると、立ち上りエッジが出力されているので（ステップＳ１０５にてＹＥＳ）、ＣＰＵ８６は、クロックフラグを「Ｌ」レベルにする期間の起点を初期化する（ステップＳ１２０）。起点が初期化されると、再びステップＳ１０５、ステップＳ１２０、およびステップＳ１０６の処理が繰返される。
【００６９】
その後、時刻Ｔ（３）が経過し、クロックフラグが「Ｈ」レベルか否かをＣＰＵ８６が判断したとする（ステップＳ１０６）。この時、既にクロックフラグが「Ｈ」レベルに復帰しているので（ステップＳ１０６にてＹＥＳ）、ＣＰＵ８６は、第１インターフェイス８４が受信中の信号が「Ｌ」レベルか否かを判断する（ステップＳ１０７）。図４から明らかな通り、時刻Ｔ（３）が経過した直後に検出ＩＣ７４が出力する信号は「Ｈ」レベルの信号である。第１インターフェイス８４が受信中の信号は検出ＩＣ７４からの信号である。これにより、第１インターフェイス８４が受信中の信号は「Ｈ」レベルの信号なので（ステップＳ１０７にてＮＯ）、ＣＰＵ８６は、第１インターフェイス８４が受信中の信号のレベルをメモリ９０に記憶させる。レベルが記憶されると、第２インターフェイス８８は、ＣＰＵ８６の制御により、「Ｈ」レベルの信号を出力する（ステップＳ１０８）。第２インターフェイス８８が信号を出力すると、ドライブ電源回路５４は、太陽電池ストリング１０と絶縁トランス５８との間の回路を動作させるためスイッチ素子５６を制御する。
【００７０】
信号の出力が実施されると、ＣＰＵ８６は、第１インターフェイス８４が受信中の信号が「Ｌ」レベルか否かを判断する（ステップＳ１１０）。この時、時刻は図４におけるＴ（３）もしくはその直後である。この時、第１インターフェイス８４が受信中の信号は「Ｈ」レベルの信号なので（ステップＳ１１０にてＮＯ）、ＣＰＵ８６は、第１インターフェイス８４が受信する信号が「Ｌ」レベルの信号になるまで待つ（ステップＳ１１０）。
【００７１】
その後、時刻がＴ（４）に達した直後に、第１インターフェイス８４が受信中の信号が「Ｌ」レベルか否かをＣＰＵ８６が判断したとする（ステップＳ１１０）。この場合、太陽電池ストリング１０の出力が低下したことにより、その電圧値ＰＶは第２レベルに達している。電圧ＰＶが第２レベルに達すると、検出ＩＣ７４が出力する信号は「Ｌ」レベルの信号になる。これにより、第１インターフェイス８４が受信中の信号が「Ｌ」レベルの信号になったので（ステップＳ１１０にてＹＥＳ）、第２インターフェイス８８は、ＣＰＵ８６の制御により、「Ｌ」レベルの信号を出力する（ステップＳ１１２）。その信号が「Ｌ」レベルの信号なので、ドライブ電源回路５４は、太陽電池ストリング１０と絶縁トランス５８との間の回路を開くようにスイッチ素子５６を制御する。これにより、ＣＰＵ８６は、電圧の変換を指令する信号を生成することとなる。その信号を生成する期間は、電圧値の絶対値が閾値のうち第１のレベル以上になった時からその絶対値が閾値のうち第２のレベル以下になった時までの期間のうちのいずれかである。また、その信号を生成する期間は、絶対値が上述した第１のレベル以上になった時の間隔が最初に閾値を越えた時以降の期間である。また、第２インターフェイス８８は、ＣＰＵ８６が生成した信号を出力することとなる。
【００７２】
以上のようにして、本実施の形態に係る電力変換システムの制御回路は、クロックフラグを「Ｌ」レベルにする期間（図４のＴＴ）を太陽電池ストリングからの電力の電圧値の急激な変動（特に立ち上り）時間（図４の場合ＴＲ）よりも長く設定することで、電力変換システムの起動と停止との繰返しを防止できる。併せて、太陽光のエネルギを無駄なく電力に変換できる。
【００７３】
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】
【００７４】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる電力変換システムのブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るコンバータの構成を表わす図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る電力変換用制御回路の構成を表わす図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る電力変換システムの効果を表わす図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る電力変換用制御回路の構成を表わす図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る電力の変換処理の制御の手順を示す第１のフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る電力の変換処理の制御の手順を示す第２のフローチャートである。
【符号の説明】
【００７５】
１０  太陽電池ストリング、１２  電力変換システム、２０  コンバータ、２２  トリップスイッチ、２４  インバータ、２６  ＡＣリアクトル、２８  回路ユニット、３０  液晶リモコン、３２  メイン制御回路、３４，５４  ドライブ電源回路、３６  メイン電源回路、３８  ＡＣ電圧検出回路、４０  空冷ファン、５０  ＤＣ電圧検出回路、５２  生成回路、５３  マイクロコンピュータ、５６  スイッチ素子、５８  絶縁トランス、７０，７２  抵抗器、７４  検出ＩＣ、８０  ワンショットマルチバイブレータＩＣ、８２  Ｄ型フリップフロップＩＣ、８４  第１インターフェイス、８６  ＣＰＵ、８８  第２インターフェイス、９０  メモリ。
【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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