(57)【要約】【課題】太陽電池の最大電力点を短時間で検出し、太陽光発電の発電量を向上させる。【解決手段】太陽電池と、前記太陽電池に接続される電力変換器を有する太陽光発電システムにおいて、前記電力変換器は、前記太陽電池の直流電力の電圧を変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、前記直流電力を交流に変換する系統連系インバータで構成され、  前記太陽電池の電圧が所定の電圧以上の場合、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを停止し通過した太陽電池の直流電力を系統連系インバータで交流に変換する定常モードを備えるとともに、前記定常モードの後に、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを起動して、前記系統連系インバータの入力電圧を前記所定の電圧よりも高い電圧に維持し、前記太陽電池の動作点電圧を前記ＤＣ−ＤＣコンバータで変化させ、前記太陽電池の電力特性を測定するスキャンモードを実行することを特徴とする。【選択図】  図４
2016110524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池と、前記太陽電池に接続される電力変換器を有する太陽光発電システムにおいて、
前記電力変換器は、前記太陽電池の直流電力の電圧を変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、前記直流電力を交流に変換する系統連系インバータで構成され、
前記太陽電池の電圧が所定の電圧以上の場合、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを停止し通過した太陽電池の直流電力を系統連系インバータで交流に変換する定常モードを備えるとともに、
前記定常モードの後に、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを起動して、前記系統連系インバータの入力電圧を前記所定の電圧よりも高い電圧とし、
前記太陽電池の動作点電圧を前記ＤＣ−ＤＣコンバータで変化させ、前記太陽電池の電力特性を測定するスキャンモードを実行す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において、
前記スキャンモードにおいては、
前記太陽電池の最大電力点電圧を含みかつ前記太陽電池の開放電圧よりも低い第２の所定の電圧まで前記太陽電池の動作点電圧を上昇させ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１または２において、
前記スキャンモードにおいては、
前記定常モードにおける前記太陽電池の動作点電圧が前記第２の所定の電圧以上の場合、
前記スキャンモードの開始直後に前記ＤＣ−ＤＣコンバータを起動して、
前記太陽電池の動作点電圧を前記ＤＣ−ＤＣコンバータで変化させ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、太陽光発電システムに関し、特に、パワーコンディショナを制御して太陽電池の電力の最大点を検出し、検出した最大電力点でパワーコンディショナを動作させる最大電力追従法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムに関する技術が特許文献１と２に記載されている。
【０００３】
特許文献１には、「太陽光パネル電圧を、変換器のインバータ回路の交流出力電圧から決まるインバータ回路の最低入力直流電圧より高くする場合には、昇圧チョッパ回路のスイッチングを停止してインバータ回路による運転を行い、太陽光パネル電圧を、インバータ回路の交流出力電圧から決まるインバータ回路の最低入力直流電圧よりも低くする場合には、インバータ回路と昇圧チョッパ回路により運転する」と記載されている。
【０００４】
特許文献２には、「太陽光発電システムにおいて、スイッチング素子を制御して太陽電池の電流を電流目標値とほぼ等しい値に制御する電流制御手段と、電流目標値を可変する目標値可変手段を具備し、電流目標値をゼロから徐々に増加させながらその都度電力を演算して電力が最大となる点の電流目標値を求める検出モードと、求めた電流目標値で動作する定常モードを持つシステムにおいて、目標値可変手段における電流増加量を適宜選択し、最適な増加量を最短時間で求める。」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２２５１９１
【特許文献２】特開２０１４−１６６９０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
太陽光発電システムの課題の一つに、発電電力の向上がある。前記特許文献１の技術は、太陽電池の電圧がインバータ回路の最低入力直流電圧よりも高い場合に、昇圧チョッパ回路のスイッチングを停止して半導体のスイッチング動作による損失を低減し、変換器であるパワーコンディショナの変換効率を向上させ、太陽光発電システムの発電電力の向上に寄与する。
【０００７】
一方、発電電力の向上には、太陽電池の最大電力点を検出する最大電力追従法も重要である。一般によく知られる最大電力追従法に山登り法がある。
【０００８】
ここで山登り法の原理について簡単に触れる。図８は、山登り法の説明図である。太陽光発電システムでは、複数の太陽電池パネルを直列あるいは並列に接続し、太陽電池パネルアレイを形成する。説明の便宜上、以降では太陽電池パネルアレイのことを単に太陽電池パネルと呼ぶことにする。図８の横軸は、太陽電池パネルの電圧である。縦軸は、太陽電池パネルからパワーコンディショナへ流れる電流、および太陽電池パネルから供給される電力（発電電力の総和）である。図８の破線で示す通り、太陽電池パネルのＶ−Ｉ特性は、曲線状になっている。また、太陽電池モジュールのＶ−Ｐ特性は、上に凸の曲線状になっている。山登り法とは、パワーコンディショナを制御して、太陽電池パネルの動作点を微小電圧分あるいは微小電流分移動させ、その移動前後における電力値の比較結果に基づいて次の動作点を決定する方法である。これにより、太陽電池の動作点を最大電力点Ｇ１の付近に留めることができる。
【０００９】
前述の最大電力点Ｇ１とは、太陽電池パネルの発電電力の総和が最大となる動作点を意味している。図８では、Ｖ‐Ｐ特性の極大値を与える動作点（以下、極大点という）が一つであり、この極大点が最大電力点Ｇ１に一致している。しかし、太陽電池パネルの日射量に偏りが生じ、太陽電池パネルのＶ−Ｐ特性において複数の極大点が存在するときもある（図９参照）。このとき、山登り法では最大の極大点を検出できない場合があり、この問題を解決する最大電力追従法としてスキャン法が提案されている。
【００１０】
図９は、スキャン法の説明図である。図９では、Ｖ‐Ｐ特性の極大値を与える点Ｇ２、Ｇ３のうち、点Ｇ２が最大電力点に一致している。なお、時間の経過とともに太陽電池パネルの日射条件が変化すると、点Ｇ２、Ｈ３における電力値の大小が入れ替わったり、極大点の位置が変化したりする場合がある。このような状況下において、仮に山登り法のみを継続して行った場合、太陽電池パネルの動作点が最大電力点ではない極大点Ｇ３付近に留まる可能性がある。太陽電池パネルから最大限の発電電力を取り出すためには、その動作点を最大電力点Ｇ２に移動させることが望ましい。スキャン法とは、太陽電池パネルの動作点を所定の電圧あるいは電流の範囲内で移動させ（図９の実践矢印を参照）、これらの範囲内における動作点のうち最大電力を与える動作点（つまり、最大電力点Ｇ２：図９参照）を特定する方法である。
【００１１】
ここで太陽光発電システムの課題に話題を戻す。発電電力を向上させるためには、日射条件によって変化した太陽電池パネルの最大電力点を短時間で検出することが望ましい。前記特許文献２は、前述のスキャン法の改良に関するものであり、太陽電池の最大電力点を短時間で検出することに寄与する。
【００１２】
そこで前記特許文献１の技術に、前記特許文献２の最大電力追従法を用いれば、システムの発電電力のさらなる向上が見込まれると思われる。しかし、特許文献１の技術では、太陽電池の電圧がインバータ回路の最低入力電圧よりも高い場合は、昇圧チョッパ回路を停止することから、太陽電池の電圧をインバータで制御する必要が生じる。一般にインバータの前段には、半導体のスイッチング動作で生じるパルス状の電流を平滑する目的で大容量のコンデンサが実装されることから、太陽電池の電圧をインバータで変化させるには相応の時間がかかり、短時間に最大電力点を検出することは難しい。
【００１３】
本発明の目的は、パワーコンディショナの変換効率を向上させ、かつ短時間に太陽電池の最大電力点を検出し、発電量を向上した太陽光発電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】
【００１４】
上記課題を解決するために、太陽電池と、前記太陽電池に接続される電力変換器を有する太陽光発電システムにおいて、前記電力変換器は、前記太陽電池の直流電力の電圧を変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、前記直流電力を交流に変換する系統連系インバータで構成され、前記太陽電池の電圧が所定の電圧以上の場合、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを停止し通過した太陽電池の直流電力を系統連系インバータで交流に変換する定常モードを備えるとともに、前記定常モードの後に、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを起動して、前記系統連系インバータの入力電圧を前記所定の電圧よりも高い電圧に維持し、前記太陽電池の動作点電圧を前記ＤＣ−ＤＣコンバータで変化させ、前記太陽電池の電力特性を測定するスキャンモードを実行することにより達成される。
【発明の効果】
【００１５】
太陽電池パネルの最大電力点を短時間に検出し、太陽光発電システムの発電量の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例の太陽光発電システムの構成図
【図２】実施例の入力フィルタの一例を示す図
【図３】実施例のフローチャート
【図４】実施例のスキャンモードによるパワーコンディショナ１の動作図
【図５】実施例のスキャンモードによるパワーコンディショナ１の動作図（高動作点電圧）
【図６】実施例の比較対象となるスキャンモードのフローチャート
【図７】実施例の比較対象となるスキャンモードによるパワーコンディショナ１の動作図
【図８】山登り法の説明図
【図９】スキャン法の説明図
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１７】
＜太陽光発電システムの構成＞
以下発明の一実施例について、図１から７を用いて説明する。
【００１８】
図１は本実施例における太陽光発電システムの構成図である。図１において、１０は太陽電池パネル、１はパワーコンディショナ、８０はＤＣ−ＤＣコンバータ、９０は系統連系インバータ、１１は商用系統である。２０はスイッチング素子、２１はダイオード、３０は平滑コンデンサ、４０はインダクタ、５０は入力フィルタ、６０は電流センサ、１００は制御手段である。なお本実施例では、スイッチング素子２０にＭＯＳＦＥＴを用いているが、それに限定するものではない。
【００１９】
ＤＣ−ＤＣコンバータ８０の回路の接続を説明する。太陽電池パネル１０の両端には、入力フィルタ５０、電流センサ６０を介して、インダクタ４０とスイッチング素子２０の直列接続体が接続される。スイッチング素子２０の両端には、ダイオード２１と平滑コンデンサ３０の直列接続体が接続される。スイッチング素子２０の制御端子であるゲート端子およびソース端子は、制御手段１００に接続される。
【００２０】
ＤＣ−ＤＣコンバータ８０の入力は太陽電池パネル１０と接続される側であり、出力は平滑コンデンサ３０の両端である。太陽電池１０の電圧Ｖｐｖは入力フィルタ５０を介して制御手段１００に伝達される。太陽電池パネル１０の電流量の情報は電流センサ６０によって制御手段１００に伝達される。平滑コンデンサ３０の電圧ＶPNも制御手段１００に伝達される。
【００２１】
平滑コンデンサ３０の両端には、系統連系インバータ９０の入力が接続される。系統連系インバータ９０の出力には、商用系統１１が接続される。なお図表は省略するが、系統連系インバータ９０の内部にあるセンサやスイッチング素子の各端子は制御手段１００に接続されている。制御手段１００はＤＣ−ＤＣコンバータ８０と系統連系インバータ９０を制御する。
【００２２】
図２は、図１の入力フィルタ５０内部の一例を示した図である。４５、４６はコモンモードチョーク、３１、３２、３３、３４、３５はフィルタコンデンサ、４１はノーマルモードチョークである。図２において、入力フィルタ５０の入力側端子の両端にはフィルタコンデンサ３１が接続され、フィルタコンデンサ３１の両端にはコモンモードチョーク４５の入力側端子が接続される。コモンモードチョーク４５の出力側端子はフィルタコンデンサ３２と３３の直列体に接続される。フィルタコンデンサ３２と３３の中点はフレームグランドに接続される。フィルタコンデンサ３２と３３の直列体の両端にはフィルタコンデンサ３４の両端が接続される。フィルタコンデンサ３４の両端はコモンモードチョーク４６の入力側端子が接続される。コモンモードチョーク４６の出力側端子の一方にはノーマルモードチョーク４１が接続され、ノーマルモードチョーク４１とコモンモードチョーク４６の他方の端子の間にフィルタコンデンサ３５が接続される。そして、フィルタコンデンサ３５の両端子はコンバータ側端子となり入力フィルタ５０の外部に引き出される。
＜パワーコンディショナの動作モードについて＞
これ以降、パワーコンディショナ１の動作を説明する。パワーコンディショナ１は、定常モード、昇圧モード、スキャンモードの３つの動作モードを具備する。それぞれの動作モードを説明していく。
【００２３】
ところで、図１の系統連系インバータ９０は、太陽電池パネル１０で発電しかつＤＣ−ＤＣコンバータ８０で電圧を変換した直流電力を交流電力に変換し、商用系統１１に逆潮流させる。系統連系インバータ９０が直流から交流に変換する動作を行うために必要な入力電圧がある。ここではその電圧を最低入力動作電圧ＶINVLOWと定義する。一般的な系統連系インバータの場合は、ＶINVLOWは商用系統１１のピーク電圧よりも高い電圧となる。例えば、商用系統１１の電圧が２０２Ｖｒｍｓのときのピーク電圧は２８６Ｖであるから、それよりも高い３００Ｖ程度がＶINVLOWとなる。系統連系インバータ９０の入力電圧にあたるＶPNがＶINVLOWを下回る状態で系統連系インバータ９０を動作させると、商用系統１１に逆潮流する交流電力の電流に高調波歪みを生じるなどの問題が起こる場合がある。
【００２４】
先に定常モードと昇圧モードについて説明する。図１の制御手段１００は、太陽電池の電圧ＶPVと平滑コンデンサ３１の電圧ＶPNを逐次監視しており、商用系統１１の電圧を監視して系統連系インバータ９０が動作可能な最低入力動作電圧INVLOWを逐次決定する。制御手段１００は、ＶPV、ＶＰＮ、そしてＶINVLOWの電圧値を比較し、パワーコンディショナ１を定常モードあるいは昇圧モードで動作させるかを決定する。
（定常モード）
ＶPV≧ＶINVLOWの場合、制御手段１００は、スイッチング素子２０のスイッチング動作を停止して、ＤＣ−ＤＣコンバータ８０を停止する。太陽電池パネル１０の直流電力はＤＣ−ＤＣコンバータ８０内のダイオード２１を通過し、系統連系インバータ９０に入力される。つまり、太陽電池パネルの電圧ＶPVは系統連系インバータの入力電圧ＶPNと等しくなる。なお、説明を簡便にするため、ダイオードで発生する順方向電圧は無視するものとする。制御手段１００は、系統連系インバータ９０を制御して、太陽電池で発生した直流電力を交流に変換して商用系統１１に逆潮流させる。これと同時に、前述の山登り法を使ってＶPNすなわちＶPVを所望の電圧に変更して太陽電池パネル１０の最大の電力点を検出し、最大電力点で運転する。定常モードにおいては、ＤＣ−ＤＣコンバータ８０を停止することにより、スイッチング素子のスイッチング動作による損失が発生せず、パワーコンディショナ１の電力変換効率を向上させる効果がある。
（昇圧モード）
ＶPV＜ＶINVLOWの場合、制御手段１００は、スイッチング素子２０をスイッチング動作させ、ＤＣ−ＤＣコンバータ８０を運転する。太陽電池パネル１０の直流電力はＤＣ−ＤＣコンバータ８０で昇圧され、系統連系インバータ９０に入力される。つまり、太陽電池パネルの電圧ＶPVよりも系統連系インバータの入力電圧ＶPNの方が高くなる。制御手段１００は、系統連系インバータ９０を制御して、太陽電池で発生した直流電力を交流に変換して商用系統１１に逆潮流させる。これと同時に、ＶPNをＶINVLOWとなるように運転する。制御手段１００は、ＤＣ−ＤＣコンバータ８０を制御し、前述の山登り法を使って太陽電池パネル１０の最大の電力点を検出し、最大電力点で運転する。
（スキャンモード）
以下、本実施例の特徴であるスキャンモードについて説明する。本実施例では、太陽電池パネルの電力特性に複数の極大値が発生した場合に対応し、短時間で最大電力点を検出するスキャンモードを具備する。
（比較対象となるスキャンモード）
先に本実施例のスキャンモードの作用と効果を明確にするため，その比較対象となるスキャンモードについて図６と７を用いて説明する。図６は、比較対象のスキャンモードに関するフローチャートであり、図７は比較対象のスキャンモードをパワーコンディショナ１で実施した場合の動作を説明する図である。
【００２５】
図７の左側は、図１における太陽電池パネル１０の電力特性グラフである。このグラフにおいて、太陽電池パネル１０の電力をＰＶ電力、電圧をＶPVとする。ＶPVの軸上にあるＶOCは太陽電池パネル１０の開放電圧、ＶLVはコンバータの動作が可能な最低入力電圧である。Ｐ１からＰ５は、太陽電池パネル１０の動作点である。図７の右側は、パワーコンディショナ１における各時刻の動作モード、太陽電池電圧ＶPV、系統連系インバータの入力電圧ＶPNの変化の様子を示すグラフである。これ以降、図６と７の両方を使って比較対象のスキャンモードを説明する。
【００２６】
図７の時刻ｔ０において、動作点Ｐ１の電圧は、図１の系統連系インバータ９０の最低入力動作電圧ＶINVLOWよりも高い状態である。従って、パワーコンディショナ１は、コンバータ８０を停止してインバータ９０を運転する定常モードで動作している。その後、太陽電池パネル１０の日射量が変動し、太陽電池パネル１０の動作点は電力点Ｐ２に移動した。なお、前述の定常モード、昇圧モード、ここで説明するスキャンモードにおいては，逐次太陽電池パネル１０の電圧値と電流値を測定し、その値を基に動作点の電力値が演算されている。
【００２７】
定常モードでの動作時間が一定時間経過して時刻ｔ１となり、スキャンモードに遷移する。スキャンモードが開始されると、図６に示すＳ２０１が実行され、ＶPVとＶINVLOWが比較される。時刻ｔ１時の電力点Ｐ１では、ＶPV＞ＶINVLOWであるから、そのままＳ２０３に進む。Ｓ２０３が実行され、インバータでＶPVをＶOCに上昇させる。
【００２８】
ところで、図１に示した通り、系統連系インバータ９０の入力側には平滑コンデンサ３０が接続されている。平滑コンデンサ３０は、半導体のスイッチング動作で生じるパルス状の電流を平滑する目的で設置されることから、大きな静電容量を持つ。従って、ＶPVすなわちＶPNを変化させるには、大容量の平滑コンデンサ３０の充電を行う必要があるため、相応の時間がかかる。なお、Ｓ２０１でＶPV＜ＶINVLOWあればＳ２０２が実行され、ＤＣ−ＤＣコンバータ８０が停止した後にＳ２０３が実行される。
【００２９】
時刻ｔ２で、ＶPVが開放電圧ＶOCに到達し、動作点がＰ３に移動すると、Ｓ２０４が実行されて系統連系インバータ９０でＶPVをＶINVLOWに下降させる。ＶPVからＶINVLOWへの電圧の下降は、大容量の平滑コンデンサ３０の放電を行う必要があるため、相応の時間がかかる。
【００３０】
時刻ｔ３で、ＶPVがＶINVLOWと一致すると、Ｓ２０５が実行され、ＤＣ−ＤＣコンバータ８０が起動する。そしてＳ２０６が実行され、ＤＣ−ＤＣコンバータ８０を制御してＶPVをＶLVに下降させる。これと同時に、系統連系インバータ９０を制御してＶPNとＶINVLOWを等しい状態に維持する。
【００３１】
時刻ｔ４で、ＶPVがＤＣ−ＤＣコンバータ８０の最低入力動作電圧ＶLVに達して動作点がＰ４に移ると、Ｓ２０７が実行され、スキャン開始時点から本ステップまでで最大となる動作点電圧ＶPVMAXを探索する。そして、Ｓ２０８においてＶPVMAXとＶINVLOWを比較する。図７の場合、日射変動後の太陽電池パネル１０の最大電力点はＰ５であり、ＶPVMAX＜ＶINVLOWとなる。Ｓ２１１が実行され、ＤＣ−ＤＣコンバータ８０を運転して、動作点をＰ５に移動させる。なお、ＶPVMAX≧ＶINVLOWの場合は、Ｓ２０９が実行され、ＤＣ−ＤＣコンバータ８０を停止する。そしてＳ２１０が実行され、系統連系インバータ９０を運転して動作点をＰ５に移動させる。
【００３２】
時刻ｔ５で、太陽電池１０の動作点が最大電力点であるＰ５に一致し、スキャンモードを完了する。時刻ｔ５以降は、前述の昇圧モードで動作する。
【００３３】
以上に説明した通り、パワーコンディショナ１が比較対象となるスキャンモードを実行した場合、大容量の平滑コンデンサ３０の充放電に伴い、スキャンの実施に相応の時間を要する。太陽光発電システムの発電量を向上させるには、スキャンモードの実施時間を短縮化することが望ましい。
（本実施例のスキャンモード）
図３と図４を用いて、本実施例のスキャンモードを説明する。図３は、本実施例のスキャンモードに関するフローチャートであり、図４は本実施例のスキャンモードをパワーコンディショナ１で実行した場合の動作を説明する図である。なお、前述の比較対象となるスキャンモードの説明と重複する部分については、説明を省略する。
【００３４】
図４の左側は、図１における太陽電池パネル１０の電力特性グラフであり、図７と同様
の特性である。図４の右側は、パワーコンディショナ１における各時刻の動作モード、太陽電池電圧ＶPV、系統連系インバータの入力電圧ＶPNの変化の様子を示すグラフである。図６から図３へのフローチャート上の変更点は、Ｓ３０1とＳ３０２の追加、Ｓ２０４の削除、Ｓ２０３とＳ２０６の内容変更（Ｓ３０３とＳ３０４）である。これ以降、図３と４の両方を使って説明する。
【００３５】
図４の時刻ｔ０からｔ１までは、図７の説明で触れた比較対象となるスキャンモードと同様である。
【００３６】
図４の時刻ｔ１から説明する。時刻ｔ１において、太陽電池パネル１０の動作点は電力点Ｐ２である。定常モードでの動作時間が一定時間経過して時刻ｔ１となり、スキャンモードに遷移する。スキャンモードが開始されると、図３に示すＳ３０１が実行され、太陽電池パネル１０の電圧ＶPVと、同じくその開放電圧ＶOCとを比較する。時刻ｔ１時の電力点Ｐ２においては、ＶPV＜０．９×ＶOCであるから、Ｓ２０１に進む。なお、ＶPV＞０．９×ＶOCの場合はＳ３０２に進むが、その場合の動作については実施例２で述する。
【００３７】
次にＳ２０１が実行されてＶPVとＶINVLOWを比較する。時刻ｔ１時の電力点Ｐ２では、ＶPV＞ＶINVLOWであるから、そのままＳ３０３に進む。Ｓ３０３を実行し、インバータでＶPVを０．９×ＶOCに上昇させる。そして時刻ｔ２で動作点がＰ３’に移る。
【００３８】
ところで、動作点Ｐ３’の電圧である０．９×ＶOCは、図７における動作点Ｐ３よりも低い。従って、本実施例のスキャンモードでは、平滑コンデンサ３０の充電に要する電荷量が少なくなり、充電に要する時間を短縮できる効果がある。つまり、動作点を移動させる電圧範囲を所定の範囲とすることで、スキャンモードに要する時間を短縮する効果を得られる。なお、本実施例では動作点を移動させる電圧範囲の上限を０．９×ＶOCとしたが、それに限定するものではない。一般的に、太陽電池パネルに均一に光が照射される条件では、最大電力点の電圧は開放電圧ＶOCの約８０％（０．８×ＶOC）になることが経験的にわかっている。しかし、太陽光発電システムに搭載する太陽電池パネルの特性によって最大電力点の電圧と開放電圧との関係は様々であり、最大電力点の電圧を含む電圧範囲で動作点を移動させればよい。
【００３９】
図４の説明に戻る。時刻ｔ２で、ＶPVが０．９×ＶOCに到達（動作点がＰ３’に移る）すると、Ｓ２０５が実行され、ＤＣ−ＤＣコンバータ８０が起動する。そしてＳ３０４が実行され、ＤＣ−ＤＣコンバータ８０を制御してＶPVをＶLVに下降させる。これと同時に系統連系インバータ９０を制御して０．９×ＶOCとなっているインバータ入力電圧ＶPNを入力最低動作電圧ＶINVLOWに下降させる。
【００４０】
ここで、ＶPNを変化させるには、平滑コンデンサ３０の放電が必要なために、相応の時間がかかる（図４のｔ２からｔ５）。つまり、インバータ入力電圧は入力最低動作電圧よりも高い状態が継続する。その一方で、ＤＣ−ＤＣコンバータ８０で太陽電池パネルの動作点を移動させることは、平滑コンデンサ３０の充放電とは無関係であり、短時間に実行できる。本実施例は、図７の比較対象のスキャンモードとは異なり、動作点が移動範囲の上限に達した時刻ｔ２の時点でＤＣ−ＤＣコンバータ８０を起動して、ＤＣ−ＤＣコンバータ８０でＰＶ電圧を変化させることにより、短時間で最大電力点を検出可能な効果を得る。
【００４１】
時刻ｔ３で、ＶPVがＤＣ−ＤＣコンバータ８０の最低入力動作電圧ＶLVに達し、動作点がＰ４に移ると、Ｓ２０７が実行され、スキャン開始時点から本ステップまでで最大となる電力点電圧ＶPVMAXを探索する。これ以降のパワーコンディショナ１の動作は図７と８に示した比較対象のスキャンモードと同様である。
【００４２】
以上に説明した通り、本実施例におけるスキャンモードは、太陽電池の動作点を所定の電圧範囲に限定することおよび、動作点を所定の電圧範囲の上限に移動させた時点でＤＣ−ＤＣコンバータを起動して動作点を移動させることにより、最大電力点の検出時間を短縮化し、太陽光発電システムの発電量を向上する効果がある。
【実施例２】
【００４３】
図５は、実施例１とは異なる条件で、パワーコンディショナ１のスキャンモードを実行した場合の動作を説明する図である。なお、実施例１の説明と重複する部分については、省略する。
【００４４】
図５の左側は、図１における太陽電池パネル１０の電力特性グラフである。実施例１で説明した図４および図７と比較し、太陽電池パネル１０の初期状態の動作点電圧が高い状態となっている。図５と，図３のスキャンモードに関するフローチャートとの両方を使って説明する。
【００４５】
図５の時刻ｔ０において、動作点Ｐ１’の電圧は、図１の系統連系インバータ９０の最低入力動作電圧ＶINVLOWよりも大きい状態である。従って、パワーコンディショナ１は、前述のコンバータ８０を停止してインバータ９０を運転する定常モードで動作している。その後、太陽電池パネル１０の日射量が変動し、太陽電池パネル１０の動作点は電力点Ｐ２’に移動した。
【００４６】
定常モードでの動作時間が一定時間経過して時刻ｔ１となり、スキャンモードに遷移する。スキャンモードが開始されると、図３に示すＳ３０１が実行され、太陽電池パネル１０の電圧ＶPVと、同じくその開放電圧ＶOCとを比較する。時刻ｔ１時の電力点Ｐ２’では、ＶPV＞０．９×ＶOCであるから、Ｓ３０２に進む。
【００４７】
次にＳ３０２が実行されてＶPVとＶINVLOWを比較する。時刻ｔ１時の電力点Ｐ２’では、ＶPV＞ＶINVLOWであるから、Ｓ２０５に進む。Ｓ２０５が実行され、ＤＣ−ＤＣコンバータ８０を起動する。そしてＳ３０４が実行され、ＤＣ−ＤＣコンバータ８０を制御してＶPVをＶLVに下降させる。これと同時に系統連系インバータ９０を制御して０．９×ＶOCよりも高い状態のインバータ入力電圧ＶPNを入力最低動作電圧ＶINVLOWに下降させる。図５の時刻ｔ１以降におけるパワーコンディショナ１の動作は、図４の時刻ｔ２以降の動作と同様である。
【００４８】
本実施例では、初期状態（ｔ０）から、太陽電池パネル１０の動作点電圧が実施例１で設定した所定の電圧範囲よりも高い状態にあった。このような状況下において、本実施では、動作点電圧を上げることなく、ＤＣ−ＤＣコンバータ８０で一気に動作点電圧を下げることで、検出時間を短縮する効果を得た。
【００４９】
なお、以上で説明した本実施例では、定常モードからスキャンモードへの移行は、一定時間を経過後に行っているが、この限りではない。定常モードからスキャンモードあるいは昇圧モードからスキャンモードへ遷移するタイミングが設けられていればよく、太陽電池パネルの出力電力や電流が所定量を増減したことを検知し、それを機に遷移してもよい。また、スイッチング素子のスイッチング回数など所定の条件下で遷移してもよい。
【００５０】
また、以上で説明した実施例では、動作点を移動させる所定電圧範囲の下限をＤＣ−ＤＣコンバータの最低動作電圧としたが、この限りではない。スキャン電圧範囲の下限は、使用する太陽電池パネルの最大電力点の発生し得る範囲を包含する値とすればよい。
【００５１】
また、太陽電池パネルの開放電圧を取得するには、系統連系インバータの入力電圧制御に対する電圧指令値を一時的に上昇させてもよい。また、系統連系インバータを含むパワーコンディショナを停止させた状態で開放電圧を測定してもよい。あるいは、パワーコンディショナにおける規定された入力最大電圧を太陽電池の開放電圧に代用してもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１  パワーコンディショナ
１０  太陽電池パネル
１１  系統
２０  ＭＯＳＦＥＴ
２１  ダイオード
３１、３２、３３、３５  フィルタコンデンサ
４０  インダクタ
４１  ノーマルモードチョーク
４５、４６  コモンモードチョーク
５０  入力フィルタ
６０  電流センサ
８０  ＤＣ−ＤＣコンバータ
９０  系統連系インバータ
１００  制御手段
【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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【図８】
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【図９】
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