(57)【要約】【課題】太陽光発電システムにおいて、ＭＰＰＴ効率の向上が課題となっている。従来の山登り法は部分陰発生時に最大電力点検出が困難。一方、最大電力点をごく短時間に検出する検出モードは部分陰に有効だが昇圧ユニットを使用するケースでは昇圧ユニットの回路が邪魔して最大電力点を正確に検出できない。【解決手段】太陽光発電システムにおいて、起動時や日照急変時など、パワーコンディショナから最大電力点をごく短時間に検出する検出モードを持ち、検出モードを実行する際に昇圧ユニットを切り離すスイッチを設ける。また検出モード終了後、スイッチをＯＮして、昇圧ユニットが最大電力点をごく短時間に検出する検出モードを実行する。この間はパワーコンディショナは電圧一定制御で動作させ、昇圧ユニットの検出モード終了後にパワーコンディショナ、昇圧ユニットとも山登り法に移行する。【選択図】  図１
2013218503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
規定の枚数の太陽光パネルを直列接続した規定ストリングと、
規定に満たない枚数の太陽光パネルを直列接続した端数ストリングと、
該端数ストリングの出力電圧を昇圧する昇圧コンバータと、
前記規定ストリングおよび前記昇圧コンバータが接続されるパワーコンディショナと、
前記昇圧コンバータと前記パワーコンディショナの間の電気接続を開閉する開閉手段と、
前記パワーコンディショナを制御する第１の制御回路と、
前記昇圧コンバータを制御する第２の制御回路と、
を具備し、前記開閉手段は前記第１の制御回路または前記第２の制御回路により制御されることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽光発電システムにおいて、
前記第１の制御回路は、前記規定ストリングの電圧または電流を変化させて、前記規定ストリングの電圧−電流特性を求め、前記規定ストリングの発電量が最大となる電圧を検出する第１の検出モードを備え、
該第１の検出モードが行われるときには、前記開閉手段がＯＦＦ状態であることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項３】
請求項２に記載の太陽光発電システムにおいて、
前記第２の制御回路は、前記端数ストリングの電圧または電流を変化させて、前記端数ストリングの電圧−電流特性を求め、前記端数ストリングの発電量が最大となる電圧を検出する第２の検出モードを備え、
該第２の検出モードが行われるときには、前記規定ストリングの出力電圧は一定であり、前記開閉手段がＯＮ状態であることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項４】
請求項３に記載の太陽光発電システムにおいて、
前記第１の検出モードの実行後に前記第２の検出モードが実行され、前記第２の検出回路による前記昇圧コンバータの制御が山登り法モードとなった後、前記第１の制御回路による前記パワーコンディショナの制御が山登り法モードとなることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項５】
請求項２に記載の太陽光発電システムにおいて、
さらに、前記パワーコンディショナが停止したことを検出する検出回路を備えており、該検出回路が前記パワーコンディショナの停止を検出したときに、前記開閉手段をＯＦＦすることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項６】
請求項２に記載の太陽光発電システムにおいて、
さらに、前記第１の制御回路と前記第２の制御回路を接続する通信手段を有しており、前記第２の制御回路が前記第１の制御回路に前記パワーコンディショナの停止を通信したときに、前記開閉手段をＯＦＦすることを特徴とする太陽光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光パネルの発電電力を、電力変換装置を用いて変換して所望の電力を得る太陽光発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムは、太陽光パネルで発電した電力をパワーコンディショナ（ＰＣＳ）で商用交流に変換し、家庭内で消費したり、商用系統に逆潮流させたりするシステムである。太陽光発電システムでは、通常、規定の枚数の太陽光パネルを直列接続したストリングと呼ばれる系列を複数構成し、各ストリングをパワーコンディショナに並列に接続する。
【０００３】
しかし、太陽光発電システム全体で用いられる太陽光パネルの枚数が、規定のストリングで用いられる太陽光パネルの枚数の整数倍ではない場合、規定に満たない枚数の太陽光パネルを直列接続した端数ストリングが構成される。そして、端数ストリングの端子間電圧は、規定ストリングの端子間電圧よりも低いため、そのままでは端数ストリングの発電電力をパワーコンディショナに伝送することができない。
【０００４】
この問題を解決するものとして、特許文献１の太陽光発電システムが知られている。特許文献１の太陽光発電システムでは、図８に示すように、規定の枚数（ここでは４枚）の太陽光パネルを直列接続した規定ストリング１００ａと、規定に満たない枚数（ここでは３枚）の太陽光パネルを直列接続した端数ストリング１００ｂは、ともに昇圧ユニット１０１に接続される。そして、この昇圧ユニット１０１がパワーコンディショナ１０２を介して商用系統１０４に接続される。
【０００５】
ここに示すように、規定ストリング１００ａは、逆流防止ダイオード１０８ａ、ブレーカ１０６ａを介して、パワーコンディショナ１０２に接続される。一方、端数ストリング１００ｂは、逆流防止ダイオード１０８ｂ、ブレーカ１０６ｂ、端数ストリング１００ｂの出力電圧を規定ストリング１００ａの出力電圧と同等まで昇圧する昇圧コンバータ１１０を介して、パワーコンディショナ１０２に接続される。
【０００６】
太陽光パネルの最大電力点追従制御（ＭＰＰＴ制御、Maximum Power Point Tracking制御）は山登り法と呼ばれる方法により行うのが一般的である。山登り法は、パワーコンディショナの入力電圧指令値の微小変更によるストリングの出力電力の増減を判定し、この判定結果に応じて次の入力電圧指令値を微小増加または微小減少させ、これを繰り返すことでストリングの出力電力が最大となる入力電圧指令値を決定する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４４６８３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
山登り法による最大電力点追従方式は、入力電圧指令値の微小変更を繰り返すことでストリングの出力電力が最大となる入力電圧指令値に辿り着くものであるため、日照変動に対する応答性が悪いという問題があり、また、ストリングの出力電力が極大となる入力電圧指令値に収束するため、太陽光パネルに部分影が発生した場合に生じる二山特性に対応できないという問題もあった。
【０００９】
これらの問題を改善するには、ごく短時間で太陽光パネルの電圧−電流特性を採取し、これに基づいて太陽光パネルの最大電力点を求めることが必要となる。
【００１０】
しかし、図８のように規定ストリング１００ａと端数ストリング１００ｂが混在し、昇圧コンバータ１１０が存在する環境では、規定ストリング１００ａと、昇圧コンバータ１１０内の電解コンデンサ１０３が、パワーコンディショナ１０２に並列に接続される構成となるため、パワーコンディショナ１０２は、規定ストリング１００ａと電解コンデンサ１０３の合成回路の電圧−電流特性を観測することになる。そして、ごく短時間で規定ストリング１００ａの特性を検出しようとすると、電解コンデンサ１０３の電圧の影響を強く受けてしまい、規定ストリング１００ａの電圧−電流特性を正確に検出することが困難であった。
【００１１】
本発明の目的は、太陽光発電システムにおける、最大電力点追従方式の応答性を高めることである。また、太陽光パネルストリング上に部分影が生じた場合であっても、最大電力点を正確に求めることである。さらに、ある太陽光パネルストリングの特性検出時に、他の太陽光パネルストリングの影響を受けることを避け、太陽光パネルストリングの特性検出および最大電力点検出の精度を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題は、規定の枚数の太陽光パネルを直列接続した規定ストリングと、規定に満たない枚数の太陽光パネルを直列接続した端数ストリングと、該端数ストリングの出力電圧を昇圧する昇圧コンバータと、前記規定ストリングおよび前記昇圧コンバータが接続されるパワーコンディショナと、前記昇圧コンバータと前記パワーコンディショナの間の電気接続を開閉する開閉手段と、前記パワーコンディショナを制御する第１の制御回路と、前記昇圧コンバータを制御する第２の制御回路と、を具備し、前記開閉手段は前記第１の制御回路または前記第２の制御回路により制御される太陽光発電システムによって解決される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、太陽光発電システムにおける、最大電力点追従方式の応答性を高めることができる。また、太陽光パネルストリング上に部分影が生じた場合であっても、最大電力点を正確に求めることができる。さらに、ある太陽光パネルストリングの特性検出時に、昇圧コンバータの影響を受けることを避け、太陽光パネルストリングの特性検出および最大電力点検出の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１の回路構成を示す図。
【図２】実施例１のＤＣ−ＤＣコンバータの回路構成を示す図。
【図３】実施例１の起動時の動作を示す各部波形。
【図４】実施例１の日照急変時の動作を示す各部波形。
【図５】実施例２の回路構成を示す図。
【図６】実施例３の回路構成を示す図。
【図７】実施例４の回路構成を示す図。
【図８】従来の回路構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１から図８を用いて、本発明の太陽光発電システムの実施例を説明する。
【実施例１】
【００１６】
本発明の実施例１を図１から図４を用いて説明する。  
図１は、実施例１の太陽光発電システムの回路構成を示す図であり、１ａは規定ストリング、１ｂは端数ストリング、２はフィルタコンデンサ、３は昇圧ユニット、４はパワーコンディショナ（ＰＣＳ）、５は商用系統、１０は電流検出器、３０は電解コンデンサ、３１は昇圧コンバータ、３２ａ、３２ｂは逆流防止ダイオード、３３は制御回路、３４は検出回路、３５はスイッチ（開閉手段）、３６ａ、３６ｂはブレーカ、３７はパワーＭＯＳＦＥＴ、３８はリアクトル、３９は昇圧ダイオード、４１はＤＣ−ＤＣコンバータ、４２は系統連系インバータ、４３は制御回路である。
【００１７】
図１に示すように、規定の枚数（ここでは４枚）の太陽光パネルを直列接続した規定ストリング１ａと、規定に満たない枚数（ここでは３枚）の太陽光パネルを直列接続した端数ストリング１ｂは、ともに昇圧ユニット３の入力端子に接続される。そして、この昇圧ユニット３の出力端子はパワーコンディショナ４を介して商用系統５に接続される。
【００１８】
規定ストリング１ａは、昇圧ユニット３の入力端子を介して、ブレーカ３６ａに接続されている。ブレーカ３６ａの正極側には逆流防止ダイオード３２ａのアノードが接続され、カソードが昇圧ユニット３の出力正極端子に接続される。また、ブレーカ３６ａの負極側は昇圧ユニット３の出力負極端子に接続される。
【００１９】
一方、端数ストリング１ｂは、昇圧ユニット３の入力端子、ブレーカ３６ｂを介して、昇圧コンバータ３１に接続されている。昇圧コンバータ３１の正極出力には逆流防止ダイオード３２ｂのアノードが接続され、カソードが昇圧ユニット３の出力正極端子に接続される。つまり、逆流防止ダイオード３２ａのカソード、逆流防止ダイオード３２ｂのカソードがともに昇圧ユニット３の出力正極端子に接続される。また、昇圧コンバータ３１の負極出力にはスイッチ３５が配置され、昇圧コンバータ３１を昇圧ユニット３の出力負極端子から切り離すことができる。さらに、逆流防止ダイオード３２ｂのカソードとスイッチ３５の間に電圧変化を検出する検出回路３４が接続される。
【００２０】
なお、スイッチ３５は逆流防止ダイオード３２ｂに隣接して設けても良いし、逆流防止ダイオード３２ｂにスイッチの機能を持たせても良い。また、スイッチ３５はパワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなど半導体スイッチングデバイスを用いることが好適であるが、リレー等の機械スイッチでも良い。
【００２１】
次に、昇圧コンバータ３１の構成を詳細に説明する。昇圧コンバータ３１は、端数ストリング１ｂの出力電圧を規定ストリング１ａの出力電圧まで昇圧するものである。昇圧コンバータ３１の入力側には、ブレーカ３６ｂの正極、負極に接続されたフィルタコンデンサ２が配置される。そして、フィルタコンデンサ２と並列になるようにリアクトル３８とパワーＭＯＳＦＥＴ３７の直列回路が接続される。ここで、パワーＭＯＳＦＥＴ３７のドレインはリアクトル３８に接続され、ソースはフィルタコンデンサ２の負極側に接続される。さらに、パワーＭＯＳＦＥＴ３７と並列になるように、昇圧ダイオード３９と電解コンデンサ３０の直列回路が接続される。ここで、昇圧ダイオード３９のアノードはパワーＭＯＳＦＥＴ３７のドレインに接続され、カソードは電解コンデンサ３０の正極に接続される。そして、電解コンデンサ３０の両端の電圧が昇圧コンバータ３１の出力電圧となる。なお、パワーＭＯＳＦＥＴ３７のソースとフィルタコンデンサ２の負極の間には電流検出器１０が接続される。
【００２２】
さらに、昇圧ユニット３は、パワーＭＯＳＦＥＴ３７、スイッチ３５を制御する制御回路３３を備えている。この制御回路３３は、フィルタコンデンサ２の正極、電流検出器１０、電解コンデンサ３０の正極に接続されており、フィルタコンデンサ２の電圧、電流検出器１０の出力、電解コンデンサ３０の電圧を検出できる。
【００２３】
次にパワーコンディショナ４の構成を詳細に説明する。パワーコンディショナ４の内部にはＤＣ−ＤＣコンバータ４１、系統連系インバータ４２、制御回路４３があり、パワーコンディショナ４の入力正極端子と入力負極端子はＤＣ−ＤＣコンバータ４１に接続される。ＤＣ−ＤＣコンバータ４１の出力は系統連系インバータ４２に接続され、系統連系インバータ４２の出力はパワーコンディショナ４の外部の商用系統５に接続される。ＤＣ−ＤＣコンバータ４１、系統連系インバータ４２はそれぞれ制御回路４３に接続される。
【００２４】
次に、図２を用いて、ＤＣ−ＤＣコンバータ４１の回路構成の一例を詳細に説明する。図２において、４４はフィルタコンデンサ、４５はリアクトル、４６は昇圧ダイオード、４７はパワーＭＯＳＦＥＴ、４８は電解コンデンサである。
【００２５】
ここに示すように、フィルタコンデンサ４４はパワーコンディショナ４の入力正極端子と入力負極端子に接続される。そして、フィルタコンデンサ４４と並列になるように、リアクトル４５とパワーＭＯＳＦＥＴ４７の直列回路が接続される。ここで、パワーＭＯＳＦＥＴ４７のドレインはリアクトル４５に接続され、ソースはフィルタコンデンサ４４の負極側に接続される。さらに、パワーＭＯＳＦＥＴ４７と並列になるように、昇圧ダイオード４６と電解コンデンサ４８の直列回路が接続される。ここで、昇圧ダイオード４６のアノードはパワーＭＯＳＦＥＴ４７のドレインに接続され、カソードは電解コンデンサ４８の正極に接続される。そして、電解コンデンサ４８の両端の電圧がＤＣ−ＤＣコンバータ４１の出力電圧となる。なお、パワーＭＯＳＦＥＴ４７のソースとフィルタコンデンサ４４の負極の間には電流検出器４９が接続される。
【００２６】
また、図２に示すように、制御回路４３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４１内のパワーＭＯＳＦＥＴ４７を制御するものであり、フィルタコンデンサ４４の正極、電流検出器４９、電解コンデンサ４８の正極、系統連系インバータ４２に接続され、フィルタコンデンサ４４の電圧、電流検出器４９の出力、電解コンデンサ４８の電圧を検出できる。また、系統連系インバータ４２の動作に応じてＤＣ−ＤＣコンバータ４１の運転・停止を制御することができる。
【００２７】
次に、図３を用いて太陽光発電システムの起動時の動作を説明する。まず、図３（ｃ）（ｄ）（ｇ）に示すように、太陽光発電システムの起動時には、スイッチ３５、昇圧コンバータ３１、ＤＣ−ＤＣコンバータ４１はＯＦＦ状態にある。太陽光パネルに日光が当たると、図３（ａ）（ｂ）に示すように、規定ストリング１ａ、端数ストリング１ｂの電圧が上昇するが、スイッチ３５、昇圧コンバータ３１、ＤＣ−ＤＣコンバータ４１がＯＦＦであるため、何れのストリングからも電流は出力されない。
【００２８】
ここで、図１に示したように、規定ストリング１ａの出力電圧は、ブレーカ３６ａ、逆流防止ダイオード３２ａを介してパワーコンディショナ４に入力される。また、図２に示したように、パワーコンディショナ４の入力電圧（フィルタコンデンサ４４の電圧）は制御回路４３で検出することができる。従って、このとき制御回路４３で観測されるパワーコンディショナ４入力電圧（図３（ｅ））は、規定ストリング１ａの出力電圧（図３（ａ））と等しくなる。
【００２９】
制御回路４３は、ＰＣＳ_ＯＮとＰＣＳ_ＯＦＦの２つの電圧レベル値を記憶しており、これらとパワーコンディショナ４入力電圧の比較結果に基づいて、ＤＣ−ＤＣコンバータ４１を制御する。具体的には、規定ストリング１ａの電圧（図３（ａ））が上昇し、パワーコンディショナ４入力電圧（図３（ｅ））がＰＣＳ_ＯＮレベルを超えると、制御回路４３は、所定時間Δｔ１経過後に、ＤＣ−ＤＣコンバータ４１を検出モードａで動作させる。この検出モードａは、規定ストリング１ａの最大電力点でＤＣ−ＤＣコンバータ４１を動作させるための条件（入力電圧指令値ａ）を検出するモードであり、以下で詳細を説明する。
【００３０】
まず、パワーＭＯＳＦＥＴ４７がＯＮのときには、規定ストリング１ａ−ブレーカ３６ａ−逆流防止ダイオード３２ａ−リアクトル４５−パワーＭＯＳＦＥＴ４７−電流検出器４９−ブレーカ３６ａ−規定ストリング１ａの回路が構成され、規定ストリング１ａからリアクトル４５に電流が流れる。また、規定ストリング１ａの電圧はフィルタコンデンサ４４に印加される。
【００３１】
一方、パワーＭＯＳＦＥＴ４７がＯＦＦのときには、規定ストリング１ａ−ブレーカ３６ａ−逆流防止ダイオード３２ａ−リアクトル４５−昇圧ダイオード４６−電解コンデンサ４８−電流検出器４９−ブレーカ３６ａ−規定ストリング１ａの回路が構成され、それまでリアクトル４５に流れていた電流が励磁エネルギーとして昇圧ダイオード４６を介して放出され、電解コンデンサ４８に蓄えられる。
【００３２】
このようにして、制御回路４３でパワーＭＯＳＦＥＴ４７のＯＮ／ＯＦＦをスイッチングさせることでＤＣ−ＤＣコンバータ４１を駆動させることができる。そして、パワーＭＯＳＦＥＴ４７のＯＮ時間とＯＦＦ時間の比を適切に設定することで、規定ストリング１ａの電圧および電流を変化させることができる。なお、パワーＭＯＳＦＥＴ４７は、不快な可聴音を避け、またリアクトル４５の体積をできるだけ低減するためにも可聴周波数を超えた周波数でスイッチングさせることが望ましい。
【００３３】
なお、ＰＣＳ_ＯＦＦレベルはＰＣＳ_ＯＮレベルより低い電圧値に設定されており、パワーコンディショナ４のＤＣ−ＤＣコンバータ４１が動作している間に、所定時間以上パワーコンディショナ４入力電圧がＰＣＳ_ＯＦＦレベルを下回った場合、パワーコンディショナ４の動作を停止させる。
【００３４】
検出モードａでは、パワーＭＯＳＦＥＴ４７のＯＮ時比率が徐々に大きくなるように制御する。これには、ＯＦＦ時間一定でＯＮ時間を徐々に長くする制御を用いても良いし、ＯＮ時間一定でＯＦＦ時間を徐々に短くする制御を用いてもよい。また、電流検出器４９で得られた電流はリアクトル４５に流れる電流と等価であるため、この検出電流が徐々に増加するよう電流制御アルゴリズムを構築し、その制御系から出力される時比率によりパワーＭＯＳＦＥＴ４７を駆動してもよい。
【００３５】
検出モードａにおける規定ストリング１ａの電圧および電流の時間変化を、図３（ａ）に示す。一般的な太陽光パネルの特性として、電流が増加すると電圧が低下する特性があるため、本実施例の検出モードａでも、規定ストリング１ａの電流が増加すると、規定ストリング１ａの電圧が低下する。制御回路４３は、パワーコンディショナ４入力電圧（図３（ｅ））がほぼゼロまで低下してから所定時間経過後、検出モードａを終了する。
【００３６】
検出モードａ時には、スイッチ３５がＯＦＦであり、昇圧コンバータ３１も停止しているので、端数ストリング１ｂからパワーコンディショナ４に電流が流れることがない。従って、検出モードａ時には、制御回路４３は端数ストリング１ｂの特性の影響や、電解コンデンサ３０の影響を受けることなく、規定ストリング１ａの特性を検出することができる。つまり、制御回路４３が検出したフィルタコンデンサ４４の電圧は規定ストリング１ａの電圧に相当し、また、制御回路４３が電流検出器４９で検出したリアクトル４５の電流は規定ストリング１ａの電流に相当する。そして、パワーＭＯＳＦＥＴ４７のＯＮ時比率を変化させることで規定ストリング１ａの電圧、電流を変化させることができ、制御回路４３が検出した電圧と電流を積算することで、規定ストリング１ａの発電電力に相当する電力を求めることができ、これが最大となるときの電圧を入力電圧指令値ａとして制御回路４３に記憶する。この検出モードａでは、規定ストリング１ａの電流がゼロから最大の範囲で電圧−電流特性を得ることができるので、二山特性が生じる場合であっても、電力が最大となる入力電圧指令値ａを正確に求めることができる。
【００３７】
なお、通常の発電を行うためには検出モードａをできるだけ早く終了させるべきであるが、規定ストリング１ａの電圧―電流特性を正確に採取するためには電圧・電流データのサンプル数をできるだけ多く採取する必要がある。また、太陽光パネルの特性変化の遅れやＤＣ−ＤＣコンバータ４１の制御の整定時間も考慮する必要がある。これらの制約を加味し、検出モードａは、数ms〜数１００ms程度で完了させることが望ましい。
【００３８】
検出モードａが完了すると、規定ストリング１ａの電圧が一定になるようにＤＣ−ＤＣコンバータ４１を制御する電圧一定制御モードに移行する。電圧一定制御モードに移行すると、規定ストリング１ａの電圧は、図３（ａ）に示すように、ゼロ近傍から入力電圧指令値ａに相当する電圧に上昇する。図１からも明らかなように、昇圧ユニット３内の検出回路３４は、スイッチ３５の状態に拘わらず、規定ストリング１ａの出力電圧を検出できるので、制御回路３３は、検出回路３４が検出する電圧上昇に基づき、パワーコンディショナ４が検出モードａから電圧一定制御モードへ移行したと判断する。
【００３９】
制御回路３３は、パワーコンディショナ４が電圧一定制御モードに移行してから所定時間Δｔ２経過後、スイッチ３５をＯＮするとともに、パワーＭＯＳＦＥＴ３７を検出モードｂで動作させる。この検出モードｂは、端数ストリング１ｂの最大電力点で昇圧コンバータ３１を動作させるための条件（入力電圧指令値ｂ）を検出するモードであり、以下で詳細を説明する。なお、このとき、パワーコンディショナ４の入力電流は、規定ストリング１ａ電流（図３（ａ））に、端数ストリング１ｂ電流（図３（ｂ））が重畳したものになるので、図３（ｆ）に示すような波形となる。
【００４０】
まず、パワーＭＯＳＦＥＴ３７がＯＮのときには、端数ストリング１ｂ−ブレーカ３６ｂ−リアクトル３８−パワーＭＯＳＦＥＴ３７−電流検出器１０−ブレーカ３６ｂ−端数ストリング１ｂの回路が構成され、端数ストリング１ｂからリアクトル３８に電流が流れる。また、端数ストリング１ｂの電圧はフィルタコンデンサ２に印加される。
【００４１】
一方、パワーＭＯＳＦＥＴ３７がＯＦＦのときには、端数ストリング１ｂ−ブレーカ３６ｂ−リアクトル３８−昇圧ダイオード３９−電解コンデンサ３０−電流検出器１０−ブレーカ３６ｂ−端数ストリング１ｂの回路が構成され、それまでリアクトル３８に流れていた電流が励磁エネルギーとして昇圧ダイオード３９を介して放出され、電解コンデンサ３０に蓄えられる。
【００４２】
このようにして、制御回路３３でパワーＭＯＳＦＥＴ３７のＯＮ／ＯＦＦをスイッチングさせることで昇圧コンバータ３１を駆動させることができる。そして、パワーＭＯＳＦＥＴ３７のＯＮ時間とＯＦＦ時間の比を適切に設定することで、端数ストリング１ｂの電圧および電流を変化させることができる。なお、パワーＭＯＳＦＥＴ３７は、不快な可聴音を避け、またリアクトル３８の体積をできるだけ低減し昇圧ユニット３を小型化するために、可聴周波数を超えた周波数でスイッチングさせることが望ましい。
【００４３】
この検出モードｂにおいても、パワーＭＯＳＦＥＴ３７のＯＮ時比率を徐々に大きくするように制御する。これには、ＯＦＦ時間一定でＯＮ時間を徐々に長くする制御を用いても良いし、ＯＮ時間一定でＯＦＦ時間を徐々に短くする制御を用いてもよい。また、電流検出器１０で得られた電流はリアクトル３８に流れる電流と等価であるため、この検出電流が徐々に増加するよう電流制御アルゴリズムを構築し、その制御系から出力される時比率によりパワーＭＯＳＦＥＴ３７を駆動してもよい。
【００４４】
検出モードｂにおける端数ストリング１ｂの電圧および電流の時間変化を、図３（ｂ）に示す。一般的な太陽光パネルの特性として、電流が増加すると電圧が低下する特性があるため、本実施例の検出モードｂでも、端数ストリング１ｂの電流が増加すると、規定ストリング１ａの電圧が低下する。制御回路３３は、端数ストリング１ｂ電圧（図３（ｂ））がほぼゼロまで低下してから所定時間経過後、検出モードｂを終了する。
【００４５】
検出モードｂ時には、スイッチ３５がＯＮであるので、電解コンデンサ３０の電圧は制御回路４３が規定ストリング１ａに与える入力電圧指令値ａと等しくなっている。検出モードｂ時には、制御回路３３は端数ストリング１ｂの特性を検出する。つまり、制御回路３３が検出したフィルタコンデンサ２の電圧は端数ストリング１ｂの電圧に相当し、また、制御回路３３が電流検出器１０で検出したリアクトル３８の電流は端数ストリング１ｂの電流に相当する。そして、パワーＭＯＳＦＥＴ３７のＯＮ時比率を変化させることで、端数ストリング１ｂの電圧、電流を変化させることができ、制御回路３３が検出した電圧と電流を積算することで、端数ストリング１ｂの発電電力に相当する電力を求めることができ、これが最大となるときの電圧を入力電圧指令値ｂとして制御回路３３に記憶する。この検出モードｂでは、端数ストリング１ｂの電流がゼロから最大の範囲で電圧−電流特性を得ることができるので、二山特性が生じる場合であっても、電力が最大となる入力電圧指令値ｂを正確に求めることができる。
【００４６】
検出モードｂの実行により、昇圧コンバータ３１からは端数ストリング１ｂで発電した電力が時間変化しながらパワーコンディショナ４側に出力される。このとき、スイッチ３５がＯＮであり、かつ、ＤＣ−ＤＣコンバータ４１が電圧一定制御モードで動作していることが重要となる。すなわち、パワーコンディショナ４は山登り法による最大電力追従制御をおこなっていないため、昇圧コンバータ３１側から時間変化する電力が入力されても入力電圧指令値を不用意に変更して規定ストリング１ａの最大電力点から逸脱してしまう恐れがない。
【００４７】
なお、通常の発電を行うためには検出モードｂをできるだけ早く終了させるべきであるが、端数ストリング１ｂの電圧―電流特性を正確に採取するためには電圧・電流データのサンプル数をできるだけ多く採取する必要がある。また、太陽光パネルの特性変化の遅れや昇圧コンバータ３１の制御の整定時間も考慮する必要がある。これらの制約を加味し、検出モードｂは、数ms〜数１００ms程度で完了させることが望ましい。
【００４８】
検出モードｂが完了すると、昇圧コンバータ３１の制御が、制御回路３３に記憶した入力電圧指令値ｂを初期値とした山登り法モードに移行する。なお、このとき、ＤＣ−ＤＣコンバータ４１は未だ電圧一定制御モードで制御されている。さらに所定時間経過すると、ＤＣ−ＤＣコンバータ４１の制御も、制御回路４３に記憶した入力電圧指令値ａを初期値とした山登り法モードに移行する。
【００４９】
なお、図３（ａ）（ｂ）（ｅ）において、山登り法を実行している期間の電圧波形は太線で表現した。
【００５０】
このように、ＤＣ−ＤＣコンバータ４１の制御を検出モードａから電圧一定制御モードに切り替え、さらに、昇圧コンバータ３１の制御を検出モードｂから山登り法モードに切り替えた後、ＤＣ−ＤＣコンバータ４１の制御を山登り法モードに切り替えることで、山登り法モードを単独に用いた場合よりも各ストリングの最大電力点を短時間で正確に求め、それを基準としたＭＰＰＴ制御を行うことができる。
【００５１】
次に、図４を用いて、本実施例の太陽光発電システムにおける日照急変時の動作を、規定ストリング１ａへの日照が急低下する場合を例に説明する。
【００５２】
図４（ｄ）（ｇ）に示すように、当初は、パワーコンディショナ４内のＤＣ−ＤＣコンバータ４１、昇圧ユニット３内の昇圧コンバータ３１ともに、山登り法モードで動作している。ここで、規定ストリング１ａへの日照が急低下すると、図４（ａ）に示すように、規定ストリング１ａの電流が急減し、図４（ｆ）「ア」に示すように、パワーコンディショナ４の入力電流も減少する。パワーコンディショナ４の入力電流が所定以上変化すると、制御回路４３は、図４（ｇ）「イ」に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ４１を停止させる。そうすると、図４（ａ）「ウ」に示すように、規定ストリング１ａの出力電流がゼロになり、電圧が上昇する。検出回路３４を介してこの電圧の急変を捉えた制御回路３３は、図４（ｃ）（ｄ）に示すようにスイッチ３５をＯＦＦするとともに、パワーＭＯＳＦＥＴ３７のスイッチングを停止して昇圧コンバータ３１の動作を停止させる。
【００５３】
次に、パワーコンディショナ４で検出モードａを実施する。図４（ａ）「エ」に示すように、検出モードａ時には規定ストリング１ａの電圧は徐々に低下し最後にはほぼゼロとなる。パワーコンディショナ４では、検出モードａで取得した電圧と電流から規定ストリング１ａの新しい最大電力点と入力電圧指令値ａを把握し、図４（ｇ）「オ」に示すように、新しい入力電圧指令値ａに基づいて所定の時間だけＤＣ−ＤＣコンバータ４１を電圧一定制御モードで動作させる。
【００５４】
次に、昇圧ユニット３の制御回路３３は、電圧一定制御モードが始まった後、図４（ｃ）に示すように、スイッチ３５をＯＮするとともに、図４（ｄ）「カ」に示すように、昇圧コンバータ３１のパワーＭＯＳＦＥＴ３７を駆動して、検出モードｂを実行する。図４（ｂ）「キ」に示すように、検出モードｂ時には端数ストリング１ｂの電圧は徐々に低下し最後にはほぼゼロとなる。昇圧ユニット３では、検出モードｂで取得した電圧と電流から、端数ストリング１ｂの新しい最大電力点と入力電圧指令値ｂを把握し、図４（ｄ）「ク」に示すように、新しい入力電圧指令値ｂを初期値として用いて山登り法モードを開始する。
【００５５】
一方、パワーコンディショナ４のＤＣ−ＤＣコンバータ４１では、検出モードｂの間は電圧一定制御モードで動作しているが、図４（ｇ）「ケ」に示すように、所定の時間経過後に電圧一定制御モードの入力電圧指令値ａを初期値として山登り法モードを開始する。
【００５６】
なお、図４（ａ）（ｂ）（ｅ）において、山登り法を実行している期間の電圧波形は太線で表現した。
【００５７】
このようにして、規定ストリング１ａへの日照が急低下した場合であっても、その条件下での最大電力点をごく短時間で求め、山登り法モードによる最大電力点追従をすることができる。なお、以上では規定ストリング１ａへの日照が急低下した場合の例を説明したが、端数ストリング１ｂへの日照が急低下した場合であっても、端数ストリング１ｂから昇圧コンバータ３１を経てパワーコンディショナ４に入力される電流が減少することをパワーコンディショナ４で検出することにより、図４で説明したと同様の制御を行うことにより、その条件下での最大電力点をごく短時間で求め、山登り法モードによる最大電力点追従をすることができる。
【００５８】
このように、実施例１の太陽光発電システムでは、パワーコンディショナ４内のＤＣ−ＤＣコンバータ４１と、昇圧ユニット３内の昇圧コンバータ３１のそれぞれに、太陽光パネルストリングの電圧−電流特性および最大電力点をごく短時間に検出する検出モードと、山登り法による山登り法モードの２つの最大電力点追従モードを備え、検出モード時に短時間で山登り法モードの初期値を検出できる。これにより、検出モードの応答性と山登り法モードの安定性の両方の長所を活かす運転をすることが可能である。
【００５９】
従来のシステムに対して追加部品はパワーＭＯＳＦＥＴによるスイッチとその駆動回路、昇圧ユニットのスイッチの出力側に設けてパワーコンディショナの動作を検出する検出回路にとどまり、コストアップは少ない。これに対して部分陰や日照変動時の応答性が速く、ＭＰＰＴ効率の向上が期待できる。
【００６０】
また、本実施例のパワーコンディショナの運転アルゴリズムは、昇圧ユニットを用いない場合も利用できるため、昇圧ユニットをオプション設定し、パワーコンディショナは一機種とすることができ、システムの販売、管理面で有利である。
【００６１】
また、パワーコンディショナ４で検出モードａを行う場合には、昇圧コンバータ３１の出力側に設けたスイッチ３５をＯＦＦし昇圧コンバータ３１を切り離すことで、検出モードａで求める入力電圧指令値ａの精度を高めることができる。同様に、昇圧コンバータ３１で検出モードｂを行う場合には、パワーコンディショナ４を電圧一定制御モードとすることで、パワーコンディショナ４の山登り法によるＭＰＰＴ制御に悪影響を与えることがない。
【００６２】
なお、本実施例は、商用系統と連系する家庭向け太陽光発電システムに適用しても良いし、系統との連系を行わないＤＣ給電システム等の太陽光発電システム、離島や山小屋向け太陽光パネルシステム、スマートグリッド向け太陽光パネルシステム、メガソーラシステム等の大型太陽光発電システムに適用しても良い。
【実施例２】
【００６３】
図５を用いて、実施例２の回路構成を説明する。なお、実施例１と同じ構成要素には同じ番号を付与し、説明を省略する。
【００６４】
図５で図１と異なる点は、図１の昇圧ユニット３内にあった逆流防止ダイオード３２ａ、３２ｂ、スイッチ３５、ブレーカ３６ａ、３６ｂを省略し昇圧ユニット５３を構成した点と、図１のパワーコンディショナ４にそれらを追加しパワーコンディショナ５４を構成した点と、スイッチ３５が逆流防止ダイオード３２ａのアノードとブレーカ３６ｂの間に接続される点と、スイッチ３５が制御回路４３から制御される点と、昇圧ユニット５３の後段にブレーカ３６ｂが接続される点である。
【００６５】
図５の起動時の動作を詳細に述べる。まず、スイッチ３５、昇圧コンバータ３１、ＤＣ−ＤＣコンバータ４１はすべてＯＦＦの状態にある。規定ストリング１ａ、端数ストリング１ｂに日光が当たるとそれぞれのストリングの電圧が上昇するとＤＣ−ＤＣコンバータ４１を検出モードａで動作させる。検出モードａの内容は実施例１で述べた通りである。
【００６６】
次に、パワーコンディショナ５４では検出モードａで把握した入力電圧指令値ａを用いて電圧一定制御モードでＤＣ−ＤＣコンバータ４１を動作させる。このとき、規定ストリング１ａはＤＣ−ＤＣコンバータ４１で制御される電圧−電流条件で発電し、最大電力を出力する。
【００６７】
この間に昇圧コンバータ３１を動作させて昇圧コンバータ３１の出力側にある電解コンデンサ３０の電圧、すなわち検出回路３４に印加される電圧を所定電圧にした上で停止させておく。この所定電圧は規定ストリング１ａの開放電圧よりも高い値としておく。
【００６８】
次に、制御回路４３の制御によりスイッチ３５をＯＮする。このとき、昇圧コンバータ３１の出力側にある電解コンデンサ３０の電圧はＤＣ−ＤＣコンバータ４１の電圧よりも高いため、スイッチ３５を通して昇圧コンバータ３１からＤＣ−ＤＣコンバータ４１に電流が流れ、電解コンデンサ３０の電圧がＤＣ−ＤＣコンバータの入力電圧まで一気に低下する。昇圧ユニット５３内部の検出回路３４はこの電圧変化を検出し、制御回路３３では昇圧コンバータ３１を動作させて端数ストリング１ｂの最大電力点検出を検出する検出モードｂを実行する。
【００６９】
昇圧コンバータ３１の制御回路３３では検出モードｂ終了後、把握した入力電圧指令値ｂを初期値として山登り法モードに移行する。
【００７０】
一方、パワーコンディショナ５４側においては検出モードａ終了後の一定期間は入力電圧一定モードで動作しており、この間に検出モードｂを実施するわけであるが、入力電圧一定モードを所定の時間だけ継続した後、ＤＣ−ＤＣコンバータ４１もそれまで動作していた入力電圧指令値ａを初期値とし、山登り法モードに移行する。
【００７１】
次に、日照急変時の動作を説明する。最初、パワーコンディショナ５４内のＤＣ−ＤＣコンバータ４１と昇圧コンバータ３１はともに山登り法モードで動作している。日照変化により、たとえば規定ストリング１ａあるいは端数ストリング１ｂの日照が急に低下した場合、パワーコンディショナ５４の入力電流は低下する。パワーコンディショナ５４では所定以上の変化が発生するとＤＣ−ＤＣコンバータ４１を停止させる。また、同時にスイッチ３５をＯＦＦする。これに伴って昇圧コンバータ３１の出力電圧が上昇する。検出回路３４ではこの電圧の上昇を捉え、制御回路３３は昇圧コンバータ３１の電解コンデンサ３０の電圧、すなわち検出回路３４に印加される電圧を所定電圧に設定した上で停止させる。この所定電圧は規定ストリング１ａの開放電圧よりも高い値としておく。
【００７２】
次に、パワーコンディショナ５４では検出モードａを実施する。検出モードａでは規定ストリング１ａの電圧は徐々に低下しほぼゼロに到る。パワーコンディショナ５４では制御回路４３が検出モードａで取得した電圧と電流のデータから規定ストリング１ａの新しい最大電力点を把握し、新しい入力電圧指令値ａにより所定の時間だけＤＣ−ＤＣコンバータ４１を電圧一定制御モードで動作させるとともに、スイッチ３５をＯＮする。このとき、昇圧コンバータ３１の出力側にある電解コンデンサの電圧はＤＣ−ＤＣコンバータ４１の電圧よりも高いため、昇圧コンバータ３１からスイッチ３５を通してＤＣ−ＤＣコンバータ４１に電流が流れ、電解コンデンサの電圧がＤＣ−ＤＣコンバータ４１の入力電圧まで一気に低下する。昇圧ユニット５３内部の検出回路３４はこの電圧変化を検出し、制御回路３３では昇圧コンバータ３１の動作を再開し、端数ストリング１ｂの最大電力点を検出する検出モードｂを実行する。
【００７３】
検出モードｂでは端数ストリング１ｂの電圧は徐々に低下しほぼゼロに到る。制御回路３３は検出モードｂで把握した、新しい端数ストリング１ｂの最大電力点の入力電圧指令値ｂを初期値として用いて山登り法モードを開始する。
【００７４】
一方、パワーコンディショナ５４のＤＣ−ＤＣコンバータ４１ではスイッチ３５をＯＮにしてから、検出モードｂの間は電圧一定制御モードで動作しているが、所定の時間経過後に電圧一定制御モードの入力電圧指令値ａを初期値として山登り法を開始する。
【００７５】
このように、実施例２においては、複数系統の太陽光パネルストリングを入力する形態のパワーコンディショナにおいて、パワーコンディショナ内のＤＣ−ＤＣコンバータと、パワーコンディショナの外部の昇圧ユニットのそれぞれに、最大電力点をごく短時間に検出する検出モードと山登り法モードの２つの最大電力点追従制御を備え、パワーコンディショナから検出モードを実行する場合には、検出特性を阻害しないよう、予め昇圧ユニットが接続される端子に接続されるスイッチをＯＦＦすることが特徴である。
【００７６】
なお、本実施例においては、スイッチは負電極側に設けても良いし、ブレーカ３６ｂにその機能を持たせても良い。また、パワーコンディショナ４の入力端子を３系統以上設けて、それぞれにスイッチを設けても良い。スイッチはパワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなど半導体スイッチングデバイスを用いることが好適であるが、リレー等の機械スイッチでも良い。
【実施例３】
【００７７】
図６を用いて、実施例３の回路構成を説明する。なお、上記実施例と同じ構成要素には同じ番号を付与し、説明を省略する。
【００７８】
図６で図１と異なる点は、図１の昇圧ユニット３から逆流防止ダイオード３２ａ、３２ｂ、ブレーカ３６ａ、３６ｂを省略するとともに、昇圧コンバータ３１の負極出力にパワーＭＯＳＦＥＴ７を設けることで昇圧ユニット６３を構成した点と、それらを内部に設けた接続箱を設けた点である。
【００７９】
規定ストリング１ａの正極側は接続箱６の内部の逆流防止ダイオード３２ａのアノードに接続される。逆流防止ダイオード３２ａのカソードはブレーカ３６ａに接続される。また規定ストリング１ａの負極側はブレーカ３６ａに接続される。
【００８０】
端数ストリング１ｂは昇圧ユニット６３の内部の昇圧コンバータ３１に接続される。また、パワーＭＯＳＦＥＴ７が昇圧ユニット６３の内部の昇圧コンバータ３１と検出回路３４のそれぞれ負電極側の間に、昇圧コンバータ３１側をソース、検出回路３４側をドレインとして接続されており、パワーＭＯＳＦＥＴ７のゲートは制御回路３３に接続される。また、パワーＭＯＳＦＥＴ７のソース電位は制御回路３３に接続される。昇圧コンバータ３１の出力側の高電圧側と検出回路３４が接続される。昇圧コンバータ３１と検出回路は制御回路３３に接続される。昇圧ユニットの出力は接続箱６の内部の逆流防止ダイオード３２ｂ、ブレーカ３６ｂを経由してブレーカ３６ａの出力側と接続され、接続箱から出力され、パワーコンディショナ４に入力される。
【００８１】
次に、図６の起動時の動作を詳細に述べる。まず、パワーＭＯＳＦＥＴ７、昇圧コンバータ３１、パワーコンディショナ４はすべてＯＦＦの状態にある。規定ストリング１ａ、端数ストリング１ｂに日光が当たり、それぞれのストリングの電圧が上昇するとパワーコンディショナ４を検出モードａで動作させる。検出モードａの内容は実施例１で述べた通りである。
【００８２】
次に、パワーコンディショナ４では検出モードａで把握した入力電圧指令値ａにより、電圧一定制御モードでパワーコンディショナ４を動作させる。このとき規定ストリング１ａはパワーコンディショナ４で制御される電圧−電流条件で発電し、最大電力を出力する。
【００８３】
一方、昇圧ユニット６３ではパワーコンディショナ４による検出モードａで規定ストリング１ａの電圧がゼロ近傍にまで低下するため、この電圧低下を検出回路３４で把握し、検出モードａが実行されていることを認識する。そして、制御回路３３はパワーＭＯＳＦＥＴ７をＯＮし、昇圧コンバータ３１を動作させ、端数ストリング１ｂの最大電力点検出にあたる検出モードｂを実行する。
【００８４】
昇圧コンバータ３１の制御回路３３では検出モードｂ終了後、把握した入力電圧指令値ｂを初期値として山登り法モードに移行する。
【００８５】
一方、パワーコンディショナ４においては検出モードａ終了後の一定期間は入力電圧一定モードで動作しており、この間に検出モードｂを実施するわけであるが、入力電圧一定モードを所定の時間だけ継続した後、パワーコンディショナ４もそれまで動作していた入力電圧指令値ａを初期値とし、山登り法モードに移行する。
【００８６】
次に、日照急変時の動作を説明する。最初、パワーコンディショナ４と昇圧コンバータ３１はともに山登り法モードで動作している。日照変化により、たとえば規定ストリング１ａあるいは端数ストリング１ｂの日照が急に低下した場合、パワーコンディショナ４の入力電流は低下する。パワーコンディショナ４では所定以上の変化が発生すると動作を停止させる。パワーコンディショナ４の停止により、昇圧ユニット６３の出力側電圧が上昇するため、この変化を検出回路３４で捉え、制御回路３３は昇圧コンバータ３１を停止させるとともに、パワーＭＯＳＦＥＴ７をＯＦＦする。
【００８７】
次に、パワーコンディショナ４では検出モードａを実施する。検出モードａでは規定ストリング１ａの電圧は徐々に低下しほぼゼロに到る。パワーコンディショナ４では制御回路４３が検出モードａで取得した電圧と電流のデータから規定ストリング１ａの新しい最大電力点を把握し、新しい入力電圧指令値ａにより所定の時間だけ電圧一定制御モードで動作する。
【００８８】
一方、昇圧ユニットではパワーコンディショナ４による検出モードａで規定ストリング１ａの電圧がゼロ近傍にまで徐々に低下するため、この電圧低下を検出回路３４で把握し、検出モードａが実行されたことを認識し、パワーＭＯＳＦＥＴ７をＯＮするとともに、制御回路３３では昇圧コンバータ３１の動作を再開し、端数ストリング１ｂの最大電力点検出にあたる検出モードｂを実行する。
【００８９】
検出モードｂでは端数ストリング１ｂの電圧は徐々に低下しほぼゼロに到る。制御回路３３は検出モードｂで把握した入力電圧指令値ｂを初期値として用いて山登り法による最大電力点追従モードを開始する。
【００９０】
一方、パワーコンディショナ４は、検出モードａ終了後、昇圧ユニット６３で検出モードｂを実行している間は電圧一定制御モードで動作しているが、所定の時間経過後に電圧一定制御モードの入力電圧指令値ａを初期値として山登り法モードを開始する。
【００９１】
このように、実施例３においては、昇圧ユニット６３と別筐体の接続箱６に複数系統の太陽光パネルストリングを入力する形態のパワーコンディショナにおいて、パワーコンディショナ４と、パワーコンディショナ４の外部の昇圧ユニット６３のそれぞれに、最大電力点をごく短時間に検出する検出モードと山登り法モードの２つの最大電力点追従制御を備え、パワーコンディショナから検出モードを実行する場合には、検出特性を阻害しないよう、予め昇圧ユニットが接続される端子に接続されるパワーＭＯＳＦＥＴをＯＦＦする回路動作を行うことが特徴である。
【００９２】
なお、本実施例においては、パワーＭＯＳＦＥＴは正電極側に設けても良い。パワーＭＯＳＦＥＴはＩＧＢＴなど他の半導体スイッチングデバイスを用いてもよく、リレー等の機械スイッチでも良い。
【実施例４】
【００９３】
図７を用いて、実施例４の回路構成を説明する。なお、上記実施例と同じ構成要素には同じ番号を付与し、説明を省略する。
【００９４】
図７で図１と異なる点は、図１の昇圧ユニット３内にあった検出回路３４を省略し昇圧ユニット７３を構成した点と、昇圧ユニット７３の制御回路３３とパワーコンディショナ４の制御回路４３を結ぶ通信線を設けた点である。
【００９５】
図７の起動時の動作を詳細に説明する。まず、スイッチ３５、昇圧コンバータ３１、ＤＣ−ＤＣコンバータ４１はすべてＯＦＦの状態にある。規定ストリング１ａ、端数ストリング１ｂに日光が当たるとそれぞれのストリングの電圧が上昇するが、このとき、電流はゼロである。
【００９６】
パワーコンディショナ４に印加される規定ストリング１ａの電圧が上昇し、所定の時間だけ経過したことをもってＤＣ−ＤＣコンバータ４１を検出モードａで動作させる。検出モードａの動作は、実施例１と同じである。
【００９７】
次に、パワーコンディショナ４では検出モードａで把握した入力電圧指令値ａでＤＣ−ＤＣコンバータ４１を動作させる。これを電圧一定制御モードとする。このとき規定ストリング１ａはＤＣ−ＤＣコンバータ４１で制御される電圧−電流条件で発電し、最大電力を出力する。
【００９８】
昇圧ユニット７３内部の制御回路３３には、通信線９を介して電圧一定制御モードの開始が制御回路４３から伝達される。そして制御回路３３はスイッチ３５をＯＮするとともに、パワーＭＯＳＦＥＴ３７を駆動して端数ストリング１ｂの最大電力点検出である検出モードｂを実行する。
【００９９】
昇圧コンバータ３１の制御回路３３では検出モードｂ終了後、把握した入力電圧指令値ｂを初期値として山登り法モードに移行する。検出モードｂ終了は制御回路３３から通信線９により制御回路４３に伝達される。
【０１００】
パワーコンディショナ４では検出モードａの終了後は入力電圧一定モードで動作しており、通信線９による検出モードｂの終了信号により、ＤＣ−ＤＣコンバータ４１はそれまで動作していた入力電圧指令値ａを初期値とし、山登り法モードに移行する。
【０１０１】
次に、日照急変時の動作を説明する。最初、パワーコンディショナ４内のＤＣ−ＤＣコンバータ４１と昇圧コンバータ３１はともに山登り法モードで動作している。日照変化により、たとえば規定ストリング１ａあるいは端数ストリング１ｂの日照が急に低下した場合、パワーコンディショナ４の入力電流は低下する。パワーコンディショナ４では所定以上の変化が発生するとＤＣ−ＤＣコンバータ４１を停止させるとともに通信線９によりＤＣ−ＤＣコンバータ４１の停止を制御回路３３に伝達する。
【０１０２】
制御回路３３ではこれを受け、スイッチ３５をＯＦＦすると同時にパワーＭＯＳＦＥＴ３７のスイッチングを停止して昇圧コンバータ３１の動作を停止させる。
【０１０３】
次にパワーコンディショナ４では検出モードａを実施する。検出モードａでは規定ストリング１ａの電圧は徐々に低下しほぼゼロに到る。パワーコンディショナでは検出モードａで取得した電圧と電流のデータから規定ストリング１ａの新しい最大電力点を把握し、新しい入力電圧指令値ａにより所定の時間だけＤＣ−ＤＣコンバータ４１を電圧一定制御モードで動作させる。この間に制御回路３３はスイッチ３５をＯＮするとともに、昇圧コンバータ３１のパワーＭＯＳＦＥＴ３７を駆動して、検出モードｂを実行する。検出モードｂでは端数ストリング１ｂの電圧は徐々に低下しほぼゼロに到る。制御回路３３は検出モードｂで把握した、新しい端数ストリング１ｂの最大電力点の入力電圧指令値ｂを初期値として山登り法モードを開始する。
【０１０４】
一方、パワーコンディショナ４のＤＣ−ＤＣコンバータ４１では検出モードｂの間は電圧一定制御モードで動作しているが、検出モードｂの終了が通信線９により制御回路４３に伝達されたときに電圧一定制御モードの入力電圧指令値ａを初期値として山登り法モードを開始する。
【０１０５】
このように、実施例４においては、パワーコンディショナ４内のＤＣ−ＤＣコンバータ４１と昇圧ユニット７３のそれぞれに、最大電力点をごく短時間に検出する検出モードと山登り法モードの２つの最大電力点追従制御を備え、パワーコンディショナ４側から検出モードを行う場合にはその検出特性を阻害しないよう、予め昇圧ユニット内の昇圧コンバータの出力側に設けたスイッチをＯＦＦすることが特徴である。
【０１０６】
なお、本実施例においても、スイッチ３５は逆流防止ダイオード３２ｂに隣接して設けても良いし、逆流防止ダイオード３２ｂにその機能を持たせても良い。スイッチ３５はパワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなど半導体スイッチングデバイスを用いることが好適であるが、リレー等の機械スイッチでも良い。また、通信線９は有線通信を想定しているが、制御回路４３と制御回路３３の間で無線通信を用いても良い。
【符号の説明】
【０１０７】
１ａ、１００ａ  規定ストリング
１ｂ、１００ｂ  端数ストリング
２、４４  フィルタコンデンサ  
３、５３、６３、７３、１０１  昇圧ユニット
４、５４、１０２  パワーコンディショナ
５、１０４  商用系統
６  接続箱
７、３７、４７  パワーＭＯＳＦＥＴ
９  通信線
１０、４９  電流検出器
３０、４８、１０３  電解コンデンサ
３１  昇圧コンバータ
３２ａ、３２ｂ、１０８ａ、１０８ｂ  逆流防止ダイオード
３３、４３、１０５  制御回路
３４  検出回路
３５  スイッチ
３６ａ、３６ｂ、１０６ａ、１０６ｂ  ブレーカ
３８、４５  リアクトル
３９、４６  昇圧ダイオード
４１  ＤＣ−ＤＣコンバータ
４２  系統連系インバータ
１０７  スイッチング素子
【図１】
2013218503.tif 000003
【図２】
2013218503.tif 000004
【図３】
2013218503.tif 000005
【図４】
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【図５】
2013218503.tif 000007
【図６】
2013218503.tif 000008
【図７】
2013218503.tif 000009
【図８】
2013218503.tif 000010