(57)【要約】【課題】ワイドレンジ対応コンバータの効率を高める装置及び方法を提供する。【解決手段】本発明は、高圧モードと低圧モードとの間でモード切替を行うワイドレンジ対応コンバータにおけるモード切替用の入力電圧のしきい値を制御するワイドレンジ対応コンバータの制御装置であって、ワイドレンジ対応コンバータの入力電圧の時間的変化のデータから、ワイドレンジ対応コンバータのモード切替における切替損失を算出する切替損失評価部と、高圧モードにおける変換損失のデータと、低圧モードにおける変換損失のデータとから、ワイドレンジ対応コンバータの変換損失を算出する変換損失評価部と、切替損失のデータと、変換損失のデータとから、ワイドレンジ対応コンバータの合計の電力損失を算出し、合計の電力損失が最小となる高圧モードと低圧モードとの切替を行うためのモード切替用のしきい値を決定する統計処理部とを備える。【選択図】図５
2016149830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧モードと低圧モードとの間でモード切替を行うワイドレンジ対応コンバータにおけるモード切替用の入力電圧のしきい値を制御するワイドレンジ対応コンバータの制御装置であって、
前記ワイドレンジ対応コンバータの入力電圧の時間的変化のデータが入力され、前記入力電圧の時間的変化のデータから、前記ワイドレンジ対応コンバータのモード切替における切替損失を算出する切替損失評価部と、
前記高圧モードにおける変換損失のデータと、前記低圧モードにおける変換損失のデータとが入力され、前記高圧モード及び前記低圧モードにおける変換損失のデータから、前記ワイドレンジ対応コンバータの変換損失を算出する変換損失評価部と、
前記切替損失評価部から入力された前記切替損失のデータと、前記変換損失評価部から入力された前記変換損失のデータとから、前記ワイドレンジ対応コンバータの合計の電力損失を算出し、前記合計の電力損失が最小となるモード切替用のしきい値を決定する統計処理部と
を備えることを特徴とするワイドレンジ対応コンバータの制御装置。
【請求項２】
前記モード切替用のしきい値は、低圧モードから高圧モードに切り替える高圧切替用しきい値、及び高圧モードから低圧モードに切り替える低圧切替用しきい値の２つのしきい値であり、前記高圧切替用しきい値は、前記低圧用しきい値よりも低いことを特徴とする請求項１に記載のワイドレンジ対応コンバータの制御装置。
【請求項３】
前記切替損失は、前記入力電圧の時間的変化の波形を入力電圧の時間的変化のヒストグラムに変換することにより求め、
前記合計の電力損失が最小となるモード切替用の前記しきい値は、前記入力電圧に対する前記合計の電力損失の変化が極小となる入力電圧値であることを特徴とする請求項２に記載のワイドレンジ対応コンバータの制御装置。
【請求項４】
高圧モードと低圧モードとの間でモード切替を行うワイドレンジ対応コンバータにおけるモード切替用の入力電圧のしきい値を制御するワイドレンジ対応コンバータの制御方法であって、
切替損失評価部において、前記ワイドレンジ対応コンバータの入力電圧の時間的変化のデータを受信し、前記入力電圧の時間的変化のデータから、前記ワイドレンジ対応コンバータのモード切替における切替損失を算出するステップと、
変換損失評価部において、前記高圧モードにおける変換損失のデータと、前記低圧モードにおける変換損失のデータとを受信し、前記高圧モード及び前記低圧モードにおける変換損失のデータから、前記ワイドレンジ対応コンバータの変換損失を算出するステップと、
統計処理部において、前記切替損失評価部から入力された前記切替損失のデータと、前記変換損失評価部から入力された前記変換損失のデータとから、前記ワイドレンジ対応コンバータの合計の電力損失を算出し、前記合計の電力損失が最小となるモード切替用のしきい値を決定するステップと
を備えることを特徴とするワイドレンジ対応コンバータの制御方法。
【請求項５】
前記モード切替用のしきい値は、低圧モードから高圧モードに切り替える高圧切替用しきい値、及び高圧モードから低圧モードに切り替える低圧切替用しきい値の２つのしきい値であり、前記高圧切替用しきい値は、前記低圧用しきい値よりも低いことを特徴とする請求項４に記載のワイドレンジ対応コンバータの制御方法。
【請求項６】
前記切替損失は、前記入力電圧の時間的変化の波形を入力電圧の時間的変化のヒストグラムに変換することにより求め、
前記合計の電力損失が最小となるモード切替用の前記しきい値は、前記入力電圧に対する前記合計の電力損失の変化が極小となる入力電圧値であることを特徴とする請求項５に記載のワイドレンジ対応コンバータの制御方法。
【請求項７】
コンピュータにより実行されたときに、請求項４乃至６のいずれか１項に記載のワイドレンジ対応コンバータの制御方法をコンピュータに実行させる命令を格納することを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【請求項８】
コンピュータにより実行されたときに、請求項４乃至６のいずれか１項に記載のワイドレンジ対応コンバータの制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイドレンジ対応コンバータを制御する装置及び方法であって、高圧の入力電圧と低圧の入力電圧に対応する２つの動作モードを有するワイドレンジ対応コンバータにおいて、動作モードを切り替えるためのしきい値を制御することにより、ワイドレンジ対応コンバータの効率を更に高めるための制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境への意識の高まりにつれ、太陽光発電システム等の自然エネルギーを利用した発電システムへの注目が集まっている。同時に、機器の省エネに大きく貢献しうるパワーエレクトロニクス技術への要求が高まってきている。太陽光発電システムは、システムコストが高く、太陽電池からの電力を変換するコンバータ（コンディショナー）については、変換効率及び信頼性等が太陽光発電システム全体に与える影響は大きい。
【０００３】
太陽光発電は、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking：最大電力点追従）制御により入力電圧が大きく変動するため、大きく変動する入力電圧に対応することができるワイドレンジ対応コンバータが用いられる（例えば非特許文献１）。ワイドレンジ対応コンバータは、高圧モードと低圧モードの二つのモードを自動で切り替えている。具体的には、高圧モードと低圧モードとの切替は、モード切替用のしきい値を設定し、コンバータへの入力電圧がしきい値より高いときには高圧モードに切り替え、高圧用回路を使用して入力電圧に比して低い電圧を出力することができる。一方、入力電圧がしきい値より低いときには低圧モードに切り替え、低圧用回路を使用して入力電圧に比して高い電圧を出力することができる。従って、幅広い入力電圧値に対して高い変換効率を維持でき、安定した出力電圧を得ることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】山下知己、江口政樹、清水隆之、米山千速、武田和貴著、「ワイドレンジ入力に対応した高効率絶縁型パワーコンディショナー」シャープ技報  第107号・2014年7月、［online］、［平成２５年１月８日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.sharp.co.jp/corporate/rd/n39/pdf/107_05.pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、ワイドレンジ対応コンバータの入力電圧が短時間にしきい値付近において変動する場合、頻繁に高圧モードと低圧モードとの切替えが行われる。図１は、ワイドレンジ対応コンバータにおいて、モード切替用のしきい値付近で入力電圧が変動する場合のしきい値と電圧波形との関係を示す図である。入力電圧がしきい値１１１より大きい場合は高圧モードとして高圧用の回路を使用し、入力電圧がしきい値１１１より小さい場合は低圧モードとして低圧用の回路を使用する。図１において、高圧モードと低圧モードが切り替わる点、すなわち入力電圧がしきい値を通過する点をモード切替点として○印１０１−１〜１０１−ｎにより示す。
【０００６】
ワイドレンジ対応コンバータにおいて、低圧モードと高圧モードとが切替わると、低圧用回路と高圧用回路の切替えが起き、主回路から切り離された側の回路内のコンデンサに充電された電荷は、行き場を失い回路内の配線、ダイオード及びスイッチなどの抵抗により熱に変換され、コンバータ自体の電力損失となる。この、コンバータ自体の電力損失を、切替損失という。頻繁に高圧モードと低圧モードとの切替えが行われると、発生する熱量が多くなり、切替損失が増加する。
【０００７】
このような電力損失の発生を回避するために、しきい値を二重に設定して、高圧モードと低圧モードとの切替の回数を削減する方法が提案されている。図２は、ワイドレンジ対応コンバータのしきい値を二重に設定した場合のしきい値と入力電圧の電圧波形との関係を示す図である。図２において、しきい値は、低圧モードから高圧モードに切り替えるときのしきい値（高圧切替用しきい値２１１）と、高圧モードから低圧モードに切り替えるときのしきい値（低圧切替用しきい値２１２）が設定される。ここで、高圧切替用しきい値２１１は、低圧切替用しきい値２１２よりも大きく設定される。ワイドレンジ対応コンバータの低圧モードにおいて入力電圧が上昇し、しきい値２１１を超えると高圧モードに切替わり、高圧モードにおいて入力電圧が下降し、しきい値２１２を下回ると低圧モードに切替わる。ここで、しきい値２１１としきい値２１２との間の区間をヒステリシス区間と呼ぶ。ヒステリシス区間を設けることにより、しきい値が１つのみ設定されている場合よりもモード切替点（○印２０１−１〜２０１−ｍ）の数ｍは、図１のモード切替点（○印１０１−１〜１０１−ｎ）の数ｎよりも少なくなる。従って、図１に示すしきい値が１つの場合よりも切替損失を削減できる。
【０００８】
ここで、ワイドレンジ対応コンバータにおいてモード切替用のしきい値を二重に設定する方法について説明する。図３は、このようなしきい値の設定方法について説明する図であり、図３（ａ）はワイドレンジ対応コンバータにおける入力電圧の時間的変化を示し、図３（ｂ）は図３（ａ）の入力電圧の時間的変化の波形について横軸に入力電圧をとった場合のヒストグラム（入力電圧分布）を示し、図３（ｃ）は入力電圧と切替損失との関係を示す。図３（ａ）〜（ｃ）において、しきい値３１１、３１３及び３１５は、高圧切替用しきい値であり、しきい値３１２、３１４及び３１６は、低圧切替用しきい値である。また、図３（ａ）において、実線３０１はある一定の期間の入力電圧波形を示し、破線３０２は、実線３０１とは別の期間の入力電圧波形を示す。図３（ｂ）において、実線３０３は実線３０１の入力電圧波形を入力電圧分布に変換して表したものであり、破線３０４は破線３０２の入力電圧波形を入力電圧分布に変換して表したものである。図３（ｃ）において、実線３０５は実線３０３の入力電圧分布を切替損失に変換して表したものであり、破線３０６は破線３０４の入力電圧分布を切替損失に変換して表したものである。切替損失は、切替一回あたりの電力損失と計測点数との積で表せるため、図３（ｃ）の切替損失は図３（ｂ）の入力電圧分布と同じ分布になる。
【０００９】
切替損失は、入力電圧がしきい値を超えるモードの切替点で発生するため、切替点の数が増大すればするほど増加する。ここで、図３（ｂ）において、計測点数が高い入力電圧値にしきい値を設定してしまうと、頻繁に切替が行われることにより切替点の数が増大し電力損失が大きくなる。従って、しきい値は、図３（ｂ）のしきい値３１３及び３１４のように（及び図３（ｃ）のしきい値３１５及び３１６のように）入力電圧分布内の計測点数の低い入力電圧値に設定する必要がある。
【００１０】
ここで、図３（ａ）に示す電圧波形が実線３０１から破線３０２に変化すると、図３（ｂ）の入力電圧分布が実線３０３から破線３０４へと変化する（図３（ｃ）の切替損失が実線３０５から破線３０６へと変化する）。この変化によって、しきい値に対応する計測点数（図３（ｂ））が増加し、結果として切替損失（図３（ｃ））が増大してしまう。従って、切替の回数を少なくして切替損失を抑えるために、２つのしきい値の間の区間（ヒステリシス区間）を広くする必要がある。
【００１１】
しかし、ヒステリシス区間を広く設定すると、以下のような問題が発生する。
【００１２】
ワイドレンジ対応コンバータは、一般に低圧モード時に高い入力電圧を入力すると電力損失が増加し、高圧モード時に低い入力電圧を入力すると電力損失が増加する。このような電力損失は、コンバータの特性による電力損失で、変換損失と呼ばれる。図４は、ワイドレンジ対応コンバータの変換損失の損失特性を示す図である。図４において、破線４０１は、高圧モードにおける変換損失であり、破線４０２は低圧モードにおける変換損失を示している。ワイドレンジ対応コンバータにおいて、高圧モードと低圧モードとを切替えて使用すると、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ａの順に切替損失が変動する。まず、低圧モードにおけるＡの状態で入力電圧が増加すると、変換損失（４０２）も増大し、Ｂの状態になる。ここで高圧モードに切替えるとＣの状態になり変換損失が減少する。続いて入力電圧が減少すると、変換損失（４０１）が増加し、Ｄの状態になる。ここで低圧モードに切替えるとＡの状態に戻り変換損失が減少する。以降、電圧が変動すると変換損失がＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄの順を繰り返すことになる。Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄの電力損失は、平均の変換損失として実線４０３の様に表される。この実線４０３から、ヒステリシス区間が大きくなるほど、変換損失が大きくなることがわかる。従って、２つのしきい値（４１１及び４１２）の設定の際に、ある程度ヒステリシス区間を小さくする必要がある。
【００１３】
以上から、切替損失を減少させるためにはヒステリシス区間を大きくすることが有効だが、ヒステリシス区間を大きくすると、変換損失が増大してしまう。切替損失と変換損失とは、切替損失を減少すると変換損失が増加し、変換損失を減少すると切替損失が増加するというトレードオフの関係にある。
【００１４】
そこで、本発明は、ワイドレンジ対応コンバータの入力電圧の変化に対応させて２つのしきい値を制御することで、電力損失を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、このような目的を達成するために、本発明の第１の態様は、高圧モードと低圧モードとの間でモード切替を行うワイドレンジ対応コンバータにおけるモード切替用の入力電圧のしきい値を制御するワイドレンジ対応コンバータの制御装置であって、前記ワイドレンジ対応コンバータの入力電圧の時間的変化のデータが入力され、前記入力電圧の時間的変化のデータから、前記ワイドレンジ対応コンバータのモード切替における切替損失を算出する切替損失評価部と、前記高圧モードにおける変換損失のデータと、前記低圧モードにおける変換損失のデータとが入力され、前記高圧モード及び前記低圧モードにおける変換損失のデータから、前記ワイドレンジ対応コンバータの変換損失を算出する変換損失評価部と、前記切替損失評価部から入力された前記切替損失のデータと、前記変換損失評価部から入力された前記変換損失のデータとから、前記ワイドレンジ対応コンバータの合計の電力損失を算出し、前記合計の電力損失が最小となるモード切替用のしきい値を決定する統計処理部とを備えることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の第２の態様は、第１の態様のワイドレンジ対応コンバータの制御装置であって、前記モード切替用のしきい値は、低圧モードから高圧モードに切り替える高圧切替用しきい値、及び高圧モードから低圧モードに切り替える低圧切替用しきい値の２つのしきい値であり、前記高圧切替用しきい値は、前記低圧用しきい値よりも低いことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の第３の態様は、第２の態様のワイドレンジ対応コンバータの制御装置であって、前記切替損失は、前記入力電圧の時間的変化の波形を入力電圧の時間的変化のヒストグラムに変換することにより求め、前記合計の電力損失が最小となるモード切替用の前記しきい値は、前記入力電圧に対する前記合計の電力損失の変化が極小となる入力電圧値であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の第４の態様は、高圧モードと低圧モードとの間でモード切替を行うワイドレンジ対応コンバータのモード切替用の入力電圧のしきい値を制御するワイドレンジ対応コンバータの制御方法であって、切替損失評価部において、前記ワイドレンジ対応コンバータの入力電圧の時間的変化のデータを受信し、前記入力電圧の時間的変化のデータから、前記ワイドレンジ対応コンバータのモード切替における切替損失を算出するステップと、変換損失評価部において、前記高圧モードにおける変換損失のデータと、前記低圧モードにおける変換損失のデータとを受信し、前記高圧モード及び前記低圧モードにおける変換損失のデータから、前記ワイドレンジ対応コンバータの変換損失を算出するステップと、統計処理部において、前記切替損失評価部から入力された前記切替損失のデータと、前記変換損失評価部から入力された前記変換損失のデータとから、前記ワイドレンジ対応コンバータの合計の電力損失を算出し、前記合計の電力損失が最小となるモード切替用のしきい値を決定するステップとを備えることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の第５の態様は、第４の態様のワイドレンジ対応コンバータの制御方法であって、前記モード切替用のしきい値は、低圧モードから高圧モードに切り替える高圧切替用しきい値、及び高圧モードから低圧モードに切り替える低圧切替用しきい値の２つのしきい値であり、前記高圧切替用しきい値は、前記低圧用しきい値よりも低いことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の第６の態様は、第５の態様のワイドレンジ対応コンバータの制御方法であって、前記切替損失は、前記入力電圧の時間的変化の波形を入力電圧の時間的変化のヒストグラムに変換することにより求め、前記合計の電力損失が最小となるモード切替用の前記しきい値は、前記入力電圧に対する前記合計の電力損失の変化が極小となる入力電圧値であることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の第７の態様は、コンピュータにより実行されたときに、第４乃至６のいずれか１つの態様に記載のワイドレンジ対応コンバータの制御方法をコンピュータに実行させる命令を格納することを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体である。
【００２２】
また、本発明の第９の態様は、コンピュータにより実行されたときに、第４乃至６のいずれか１つの態様に記載のワイドレンジ対応コンバータの制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ワイドレンジ対応コンバータにおける動作モードを切り替えるためのしきい値を制御することにより、電力損失を低減することができ、結果として、長期的な視点においてワイドレンジ対応コンバータの効率を更に高め、高効率運転を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ワイドレンジ対応コンバータにおいて、モード切替用のしきい値付近で入力電圧が変動する場合のしきい値と電圧波形との関係を示す図である。
【図２】ワイドレンジ対応コンバータのしきい値を二重に設定した場合のしきい値と電圧波形との関係を示す図である。
【図３】ワイドレンジ対応コンバータのモード切替用のしきい値の設定方法について説明する図であり、（ａ）はワイドレンジ対応コンバータにおける入力電圧の時間的変化を示し、（ｂ）は（ａ）の入力電圧の時間的変化の波形について、横軸に入力電圧をとった場合のヒストグラム（入力電圧分布）を示し、（ｃ）は入力電圧と切替損失との関係を示す。
【図４】ワイドレンジ対応コンバータの変換損失の損失特性を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るワイドレンジ対応コンバータ制御システムを示す図である。
【図６】図５のワイドレンジ対応コンバータ制御システムのヒステリシス区間決定装置におけるモード切替用のしきい値制御方法の動作フローを示す図である。
【図７】図６のステップ６１１におけるしきい値電圧の決定方法を説明する図であり、（ａ）〜（ｃ）は、比較例として従来の固定されたしきい値の電圧と合計損失との関係を示す図であり、（ｄ）〜（ｆ）は、図６のステップ６１１におけるしきい値電圧と合計損失との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２６】
図５は、本発明の一実施形態に係るワイドレンジ対応コンバータ制御システム５００を示す図である。ワイドレンジ対応コンバータ制御システム５００は、ワイドレンジ対応コンバータ５１０と、ワイドレンジ対応コンバータ５１０の入力部に接続された電圧計測装置５１１及び変換損失計測装置５１２とを備える。また、ワイドレンジ対応コンバータ制御システム５００は、電圧計測装置５１１及び変換損失計測装置５１２に接続されたヒステリシス区間決定装置５２０と、ヒステリシス区間決定装置５２０に接続された処理条件入力装置５１４とを備える。
【００２７】
ワイドレンジ対応コンバータ５１０は、ヒステリシス区間決定装置５２０に接続された制御部５１３を備えている。ヒステリシス区間決定装置５２０は、電圧計測装置５１１に接続された切替損失評価部５２１と、変換損失計測装置５１２に接続された変換損失評価部５２２と、切替損失評価部５２１及び変換損失評価部５２２に接続された統計処理部５２３とを備える。統計処理部５２３は、ワイドレンジ対応コンバータ５１０の制御部５１３及び処理条件入力装置５１４に接続されている。
【００２８】
ワイドレンジ対応コンバータ５１０は、例えば太陽電池に接続されるＤＣ−ＤＣコンバータであり、変動の大きな太陽電池の出力電圧に対応するために、高圧モードと低圧モードの二つのモードで動作する。高圧モードでは、高圧用回路を使用して入力電圧に比して低い電圧を出力することができ、低圧モードでは、低圧用回路を使用して入力電圧に比して高い電圧を出力することができる。高圧モードと低圧モードとの切替は、モード切替用のしきい値によって自動で行われるが、しきい値は、低圧モードから高圧モードに切り替えるときのしきい値（高圧切替用しきい値）と、高圧モードから低圧モードに切り替えるときのしきい値（低圧切替用しきい値）が設定される。ここで、高圧切替用しきい値は、低圧切替用しきい値よりも大きく設定される。ワイドレンジ対応コンバータの低圧モードにおいて入力電圧が上昇し、高圧切替用しきい値を超えると高圧モードに切替わり、高圧モードにおいて入力電圧が下降し、低圧切替用しきい値を下回ると低圧モードに切替わる。
【００２９】
電圧計測装置５１１は、ワイドレンジ対応コンバータ５１０の入力電圧を一定時間計測し、計測した電圧情報をヒステリシス区間決定装置５２０の切替損失評価部５２１に入力する。切替損失評価部５２１は、電圧計測装置５１１からの電圧情報を基に、入力電圧に対する切替損失を算出し、統計処理部５２３に入力する。変換損失計測装置５１２は、ワイドレンジ対応コンバータ５１０の入力電圧を一定時間計測し、計測した電圧情報から低圧モードの変換損失及び高圧モードの変換損失を算出し、算出した変換損失をヒステリシス区間決定装置５２０の変換損失評価部５２２に入力する。変換損失評価部５２２は、変換損失計測装置５１２からの低圧用回路における変換損失及び高圧用回路における変換損失を基に、低圧用回路における変換損失と高圧用回路における変換損失との平均の変換損失を算出し、統計処理部５２３に入力する。統計処理部５２３は、切替損失評価部５２１からの切替損失及び変換損失評価部５２２からの変換損失を基に、合計の電力損失を算出する。さらに、合計の電力損失が最小となるように、低圧モードから高圧モードに切り替えるしきい値（高圧切替用しきい値）、及び高圧モードから低圧モードに切り替えるしきい値（低圧切替用しきい値）を決定する。決定したしきい値（高圧切替用しきい値及び低圧切替用しきい値）は、制御部５１３に送信される。制御部５１３は、決定したしきい値に従って、低圧モードと高圧モードとの切替を行う。
【００３０】
図６は、ワイドレンジ対応コンバータ制御システム５００のヒステリシス区間決定装置５２０におけるモード切替用のしきい値制御方法の動作フローを示す図である。ステップ６０１において、切替損失評価部５２１が電圧計測装置５１１から電圧データの受信を開始する。ステップ６０２において、切替損失評価部５２１が電圧計測装置５１１から更に電圧データを定期的に一定期間受信し続ける。電圧データの計測により、図３（ａ）に記載のような電圧波形のグラフを得る。ステップ６０３において、受信した電圧データが切替損失の評価に必要なサンプル数に足りるか否かを、切替損失評価部５２１において判定し、足りる場合は、ステップ６０４において、電圧の時間波形について、切替損失評価部５２１で入力電圧に対する計測点数のヒストグラムを作成して統計処理を行う。ヒストグラムの作成により、図３（ｂ）のような入力電圧分布のグラフを得る。一方で、足りない場合は、再度ステップ６０２に戻り、電圧計測装置５１１から電圧データの受信を継続する。ステップ６０５において、切替損失評価部５２１で作成したヒストグラムの縦軸の計測点数を切替損失に変換する。切替損失への変換は、
式：（計測点数／２）×ワイドレンジ対応コンバータ回路内のコンデンサ容量
により換算される。切替損失への変換により、図３（ｃ）のような切替損失のグラフを得る。
【００３１】
一方で、ステップ６０６において、変換損失計測装置５１２から、変換損失計評価部５２２が低圧モードの変換損失測定データを受信する。ステップ６０６に平行して、ステップ６０７において、変換損失計測装置５１２から、変換損失計評価部５２２が高圧モードの変換損失測定データを受信する。ステップ６０８において、受信した低圧モード及び高圧モードの変換損失測定データが、変換損失の評価に必要なサンプル数に足りるか否かを、変換損失計評価部５２２において判定し、足りる場合は、ステップ６０９において、低圧モードの変換損失と高圧モードの変換損失との平均の変換損失を変換損失計評価部５２２において計算する。平均の変換損失の計算により、図４に記載の実線４０３のような変換損失のグラフを得る。一方で、足りない場合は、再度ステップ６０６及び６０７に戻り、変換損失計測装置５１１から変換損失測定データの受信を継続する。
【００３２】
ここで、ステップ６０３及び６０８において取得した電圧又は電力損失のデータが、それぞれの評価に必要サンプル数に足りるか否かの判断は、次の式を用いる。
ｎ＝Ｎ／［（ε／μ（α））2×｛（Ｎ−１）／ρ（１−ρ）｝＋１］
ここで、ｎは必要サンプル数であり、μ（α）は信頼度１００−αのときの正規分布の値である（信頼度が高いほど高くなり、通常は信頼度９５％の１．９６か、信頼度９９％の２．５８を使用する。）。また、Ｎは調査したい母集団の大きさ（ある時間あたりの最大計測点数）であり、εは精度であり、ρは母比率（経験的に求めるか、もっともｎが大きくなる０．５を用いる。）である。このようにして、ステップ６０１から６０５までの切替損失の評価と、ステップ６０６及び６０７から６０９までの変換損失の評価とは並行して行われる。
【００３３】
ステップ６１０において、統計処理部５２３が切替損失評価部５２１から切替損失のデータを、変換損失評価部５２２から平均の変換損失のデータを受信し、切替損失と変換損失の合計の電力損失を導出する。ステップ６１１において、統計処理部５２３が合計の電力損失が極小となる電圧値を、しきい値として決定する。ここで、しきい値の決定は、以下の通りに行う。
【００３４】
図７は、図６のステップ６１１におけるしきい値電圧の決定方法を説明する図であり、図７（ａ）〜（ｃ）は、比較例として従来の固定されたしきい値の電圧と合計の電力損失との関係を示す図であり、図７（ｄ）〜（ｆ）は、図６のステップ６１１におけるしきい値電圧と合計の電力損失との関係を示す図である。しきい値は、高圧切替用しきい値と、低圧切替用しきい値との２つを決定する。ここで、図７（ａ）〜（ｃ）の実線７０３は、変換損失を表す破線７０１及び切替損失を表す破線７０２との合計の電力損失であり、図７（ｄ）〜（ｆ）の実線７０６は、変換損失を表す破線７０４及び切替損失を表す破線７０５との合計の電力損失であり、ステップ６１０において求めたものである。
【００３５】
従来は、高圧切替用しきい値７１１と低圧切替用しきい値７１２とを固定していた。従って、図７（ａ）〜（ｃ）に示すとおり、変換損失（破線７０１）及び切替損失（破線７０２）との合計の電力損失（実線７０３）が時間的に変動しても、しきい値７１１としきい値７１２を変動させることはなかった。そのため、ヒステリシス区間の変換損失が小さすぎる場合は図７（ａ）の様に、ヒステリシス区間の変換損失が大きすぎる場合は図７（ｃ）のように、しきい値電圧として設定した電圧値における合計の電力損失が最小にならなかった。
【００３６】
一方で、本発明においては、電圧波形の変化に対応させて高圧切替用しきい値７１３と低圧切替用しきい値７１４を制御する。具体的には、変換損失（破線７０４）及び切替損失（破線７０５）との合計の電力損失（実線７０６）が極小値を取る電圧値がしきい値電圧となるようにしきい値（７１３及び７１４）を移動させる。従って、図７（ｄ）から図７（ｆ）に示す様に、切替損失（破線７０５）が変動して合計損失（実線７０６）が変動すると、しきい値７１３及びしきい値７１４も変動する。そのため、図７（ｄ）ではヒステリシス区間を小さくすることで、図６（ｆ）ではヒステリシス区間を大きくすることで、合計の電力損失を最小にできる。
【００３７】
再び図６に戻り、ステップ６１２において、決定したしきい値をワイドレンジ対応コンバータ５１０の制御部５１３に出力する。その後、ステップ６０１に戻り、ステップ６１２までの工程を繰り返し、電力損失が最小となる様に、ヒステリシス区間を柔軟に変更していく。ただし、ステップ６０６及び６０７から６０９までの変換損失の評価については、毎回平均の変換損失を求める必要はなく、初期に一度求めた値を統計処理部等に保存しておけば良い。変換損失は、使用するワイドレンジ対応コンバータが変わらない限り装置に依存して一定の値となるからである。保存した平均の変換損失を新たに取得した切替損失のデータと合計することにより、リアルタイムの平均の電力損失を算出することができる。
【００３８】
なお、図５に記載の電圧計測装置５１１、変換損失計測装置５１２、ヒステリシス区間決定装置５２０、及び処理条件入力装置５１４は、それぞれ個別の装置として電源とワイドレンジ対応コンバータ５１０との間に設置される形態としても、いずれか又はすべてがワイドレンジ対応コンバータ５１０の装置内に設置される形態としても良い。
【００３９】
また、本実施形態のヒステリシス区間決定装置５２０におけるモード切替用のしきい値制御方法は、プログラムモジュールの中に含まれ、ヒステリシス区間決定装置５２０において、目標の現実のプロセッサ上または仮想のプロセッサ上で実行されるコンピュータ実行可能命令の一般的な文脈で説明することができる。プログラムモジュールのためのコンピュータ実行可能命令は、ローカルのコンピューティング環境内で、または分散コンピューティング環境において実行することができる。
【００４０】
さらに、本実施形態のフレーム送信間隔を変更する方法は、コンピュータ可読媒体の一般的な文脈で説明することができる。コンピュータ可読媒体は、コンピューティング環境内でアクセスすることが可能な任意の可用な媒体である。例として、限定としてではなく、コンピューティング環境内で、コンピュータ可読媒体には、メモリ、ストレージ、および以上のいずれの組合せも含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明のワイドレンジ対応コンバータは、ＭＰＰＴ制御により入力電圧が大きく変動する太陽光発電用のコンバータの他、ＩＣＴ装置の入力下限電圧以下にならないように昇圧機能を設けたコンバータにも使用できる。
【符号の説明】
【００４２】
１０１−１〜１０１−ｎ、２０１−１〜２０１−ｍ  モード切替点
１１１、２１１、３１１〜３１６、４１１、４１２、７１１〜７１４  しきい値
３０１、３０２  電圧波形
３０３、３０４  電圧分布
３０５、３０６、７０２、７０５  切替損失
４０１、４０２、４０３、７０１、７０４  変換損失
５００  ワイドレンジ対応コンバータ制御システム
５１０  ワイドレンジ対応コンバータ
５１１  電圧計測装置
５１２  変換損失計測装置
５１３  制御部
５１４  処理条件入力装置
５２０  ヒステリシス区間決定装置
５２１  切替損失評価部
５２２  変換損失評価部
５２３  統計処理部
７０３、７０６  合計の電力損失
【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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