(57)【要約】ソーラーモジュール等のＤＣソースからのＤＣ出力を、発電用パワーグリッドに供給される単相又は三相ＡＣ出力に知的に反転させるための方法及び装置を開示する。複数の知的シングルインプットパワーインバーター、ダブルインプットパワーインバーター、トリプルインプットパワーインバーター、クワッドインプットパワーインバーター、マルチインプットパワーインバーターのさまざまな組み合わせは、容易にシングル電源、ダブル電源、トリプル、クワッド電源、マルチＤＣ電源と接続し、これらDC電源からのＤＣ出力をＡＣ出力に反転させ、一纏めにすることによってトータル電力を発生させる。このトータル電力は、本発明の各パワーインバーターから供給される総AC出力に相当する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣ出力端子を備える複数の個別ＤＣ電源から電力網へＡＣ電流が供給されるシステムにおいて、
（a）DC電源に接続される一つのＤＣ入力端子と、ＡＣ入力端子と、ＡＣ出力端子とが設けられる複数のパワーインバーターを備え、
（b）前記パワーインバーターの各自の上記ＡＣ出力端子がデイジーチェーンで次のパワーインバーターの上記ＡＣ入力端子に接続されるが、最初のパワーインバーターの上記ＡＣ入力端子がオープンされ、最後のパワーインバーターの上記ＡＣ出力端子が電力網のパワーサービスパネルに接続され、
（c）上記パワーインバーターはそれぞれ、
（i）上記ＤＣ電源に接続され、上記ＤＣ電源の電圧を反転処理に適した、より高いＤＣ電圧に変換するDC-DCブースト変換手段と、
（ii）上記DC-DCブースト変換手段に接続され、ＤＣ電力を入力ＡＣ電圧より高い電圧を持つAC電力に反転させるDC／ACインバーターと、
（iii）発生されたＡＣ電力と電力網からの外部ＡＣ電力とを統合させる内部ＡＣ電力線と、
（iv）上記DC／ACインバーター及び上記内部ＡＣ電力線に接続され、上記DC／ACインバーターからのＡＣ出力に含まれる高周波数成分をフィルタリングする負荷インタフェース回路と、
（v）上記DC-DCブースト変換手段、DC／ACインバーター及び負荷インタフェース回路に接続され、上記ＤＣブースト電圧を監視し、上記DC-DCブースト変換手段を制御し、最大電力点追従（MPPT）を実行し、DC／AC反転及びＡＣ同期化を実行し、ＡＣ電流及び電圧を検出して発電量及び状態を計算し、電力線通信を実行し、ＡＣ電力線切り替え及び遮断などのロジックコントロールを実行するMFAマイクロコントローラーと、
（vi）上記マイクロコントローラーに接続され、インタフェース回路を介して内部電力線に接続され、上記マイクロコントローラーと上記電力網の間でパーフォーマンスデータを送受信する電力線モデムと、
（vii）上記内部ＡＣ電力線と上記マイクロコントローラーに接続され、上記電力網からの入力ＡＣ電力の相位とゼロクロス点とを検出するライン検出回路と、
（viii）上記内部ＡＣ電力線と外部ＡＣ電力線に接続され、発電しない時に上記内部ＡＣ電力線とＡＣ電力網との接続を遮断するソリッドステートスイッチと、を備えるシステム。
【請求項２】
上記パワーインバーターは単相ＡＣを出力する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
上記パワーインバーターは三相ＡＣを出力する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
上記MFAマイクロコントローラーは、
上記DC-DCブースト変換手段を制御するMFAコントローラーと、
パワーインバーターの発電能力を最適化させるために最大電力点追従（MPPT）を実行するMFA最適化手段と、
を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
ＤＣ出力端子を備える複数の個別ＤＣ電源から電力網へＡＣ電流が供給されるシステムにおいて、
（a）それぞれDC電源に接続される二つのＤＣ入力端子と、ＡＣ入力端子と、ＡＣ出力端子とが設けられる複数のパワーインバーターを備え、
（b）前記パワーインバーターの各自の上記ＡＣ出力端子がデイジーチェーンで次のパワーインバーターの上記ＡＣ入力端子に接続されるが、最初のパワーインバーターの上記ＡＣ入力端子がオープンされ、最後のパワーインバーターの上記ＡＣ出力端子が電力網のパワーサービスパネルに接続され、
（c）上記パワーインバーターはそれぞれ、
（i）それぞれ上記ＤＣ電源に接続され、上記ＤＣ電源の電圧を反転処理に適した、より高いＤＣ電圧に変換する二つのDC-DCブースト変換手段と、
（ii）上記二つのDC-DCブースト変換手段に接続され、すべてのDC-DCブースト変換手段のＤＣ出力を統合し、上記DC-DCブースト変換手段を並列接続して全てのDC電流を併合するＤＣ電力統合器と、
（iii）上記ＤＣ電力統合器に接続され、ＤＣ電力を入力ＡＣ電圧より高い電圧を持つAC電力に反転させるDC／ACインバーターと、
（iv）発生されたＡＣ電力と電力網からの外部ＡＣ電力とを統合させる内部ＡＣ電力線と、
（v）上記DC／ACインバーター及び上記内部ＡＣ電力線に接続され、上記DC／ACインバーターからのＡＣ出力に含まれる高周波数成分をフィルタリングする負荷インタフェース回路と、
（vi）上記DC-DCブースト変換手段、DC／ACインバーター及び負荷インタフェース回路に接続され、上記ＤＣブースト電圧を監視し、上記DC-DCブースト変換手段を制御し、最大電力点追従（MPPT）を実行し、DC／AC反転及びＡＣ同期化を実行し、ＡＣ電流及び電圧を検出して発電量及び状態を計算し、電力線通信を実行し、ＡＣ電力線切り替え及び遮断などのロジックコントロールを実行するMFAマイクロコントローラーと、
（vii）上記マイクロコントローラーに接続され、インタフェース回路を介して内部電力線に接続され、上記マイクロコントローラーと上記電力網の間でパーフォーマンスデータを送受信する電力線モデムと、
（viii）上記内部ＡＣ電力線と上記マイクロコントローラーに接続され、上記電力網からの入力ＡＣ電力の相位とゼロクロス点とを検出するライン検出回路と、
（ix）上記内部ＡＣ電力線と外部ＡＣ電力線に接続され、発電しない時に上記内部ＡＣ電力線とＡＣ電力網との接続を遮断するソリッドステートスイッチと、
を備えるシステム。
【請求項６】
上記パワーインバーターは単相ＡＣを出力する、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
上記パワーインバーターは三相ＡＣを出力する、請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
上記MFAマイクロコントローラーは、
上記DC-DCブースト変換手段を制御するMFAコントローラーと、
パワーインバーターの発電能力を最適化させるために最大電力点追従（MPPT）を実行するMFA最適化手段と、
を含む請求項５に記載のシステム。
【請求項９】
ＤＣ出力端子を備える複数の個別ＤＣ電源から電力網へＡＣ電流が供給されるシステムにおいて、
（a）それぞれDC電源に接続されるｍ（ｍは１以上の整数である）個のＤＣ入力端子と、ＡＣ入力端子と、ＡＣ出力端子とが設けられる複数のパワーインバーターを備え、
（b）前記パワーインバーターの各自の上記ＡＣ出力端子がデイジーチェーンで次のパワーインバーターの上記ＡＣ入力端子に接続されるが、最初のパワーインバーターの上記ＡＣ入力端子がオープンされ、最後のパワーインバーターの上記ＡＣ出力端子が電力網のパワーサービスパネルに接続され、
（c）上記パワーインバーターはそれぞれ、
（i）それぞれ上記ＤＣ電源に接続され、上記ＤＣ電源の電圧を反転処理に適した、より高いＤＣ電圧に変換するｍ個のDC-DCブースト変換手段と、
（ii）上記ｍ個のDC-DCブースト変換手段に接続され、すべてのDC-DCブースト変換手段のＤＣ出力を統合し、上記DC-DCブースト変換手段を並列接続して全てのDC電流を併合するＤＣ電力統合器と、
（iii）上記ＤＣ電力統合器に接続され、ＤＣ電力を入力ＡＣ電圧より高い電圧を持つAC電力に反転させるDC／ACインバーターと、
（iv）発生されたＡＣ電力と電力網からの外部ＡＣ電力とを統合させる内部ＡＣ電力線と、
（v）上記DC／ACインバーター及び上記内部ＡＣ電力線に接続され、上記DC／ACインバーターからのＡＣ出力に含まれる高周波数成分をフィルタリングする負荷インタフェース回路と、
（vi）上記DC-DCブースト変換手段、DC／ACインバーター及び負荷インタフェース回路に接続され、上記ＤＣブースト電圧を監視し、上記DC-DCブースト変換手段を制御し、最大電力点追従（MPPT）を実行し、DC／AC反転及びＡＣ同期化を実行し、ＡＣ電流及び電圧を検出して発電量及び状態を計算し、電力線通信を実行し、ＡＣ電力線切り替え及び遮断などのロジックコントロールを実行するMFAマイクロコントローラーと、
（vii）上記マイクロコントローラーに接続され、インタフェース回路を介して内部電力線に接続され、上記マイクロコントローラーと上記電力網の間でパーフォーマンスデータを送受信する電力線モデムと、
（viii）上記内部ＡＣ電力線と上記マイクロコントローラーに接続され、上記電力網からの入力ＡＣ電力の相位とゼロクロス点とを検出するライン検出回路と、
（ix）上記内部ＡＣ電力線と外部ＡＣ電力線に接続され、発電しない時に上記内部ＡＣ電力線とＡＣ電力網との接続を遮断するソリッドステートスイッチと、
を備えるシステム。
【請求項１０】
上記パワーインバーターは単相ＡＣを出力する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
上記パワーインバーターは三相ＡＣを出力する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
上記MFAマイクロコントローラーは、
上記DC-DCブースト変換手段を制御するMFAコントローラーと、
パワーインバーターの発電能力を最適化させるために最大電力点追従（MPPT）を実行するMFA最適化手段と、
を含む請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
DC／ACパワーインバーターにおいて、
（a）一つのＤＣ電源に接続される一つのＤＣ入力端子と、
（b）ＡＣ電力網にＡＣ電力を送電するための一つのＡＣ出力端子と、
（ｃ）上記ＤＣ電源に接続され、電源電圧を反転処理に適した、より高いＤＣ電圧に変換するDC-DCブースト変換手段と、
（ｄ）上記DC-DCブースト変換手段に接続され、ＤＣ電力を入力ＡＣ電圧より高い電圧を持つAC電力に反転させるDC／ACインバーターと、
（ｅ）発生されたＡＣ電力と電力網からの外部ＡＣ電力とを統合させる内部ＡＣ電力線と、
（ｆ）上記DC／ACインバーター及び上記内部ＡＣ電力線に接続され、上記DC／ACインバーターからのＡＣ出力に含まれる高周波数成分をフィルタリングする負荷インタフェース回路と、
（ｇ）上記DC-DCブースト変換手段、DC／ACインバーター及び負荷インタフェース回路に接続され、上記ＤＣブースト電圧を監視し、上記DC-DCブースト変換手段を制御し、最大電力点追従（MPPT）を実行し、DC／AC反転とＡＣ同期化を実行し、ＡＣ電流及び電圧を検出して発電量及び状態を計算し、電力線通信を実行し、ＡＣ電力線切り替え及び遮断などのロジックコントロールを実行するMFAマイクロコントローラーと、
（ｈ）上記マイクロコントローラーに接続され、インタフェース回路を介して内部電力線に接続され、上記マイクロコントローラーと上記電力網の間でパーフォーマンスデータを送受信する電力線モデムと、
（ｉ）上記内部ＡＣ電力線と上記マイクロコントローラーに接続され、上記電力網からの入力ＡＣ電力の相位とゼロクロス点とを検出するライン検出回路と、
（ｊ）上記内部ＡＣ電力線と外部ＡＣ電力線に接続され、発電しない時に上記内部ＡＣ電力線とＡＣ電力網との接続を遮断するソリッドステートスイッチと、
を備えるDC／ACパワーインバーター。
【請求項１４】
上記パワーインバーターは単相ＡＣを出力する、請求項１３に記載のDC／ACパワーインバーター。
【請求項１５】
上記パワーインバーターは三相ＡＣを出力する、請求項１３に記載のDC／ACパワーインバーター。
【請求項１６】
上記MFAマイクロコントローラーは、
上記DC-DCブースト変換手段を制御するMFAコントローラーと、
パワーインバーターの発電能力を最適化させるために最大電力点追従（MPPT）を実行するMFA最適化手段と、
を含む請求項１３に記載のDC／ACパワーインバーター。
【請求項１７】
DC／ACパワーインバーターにおいて、
（ａ）それぞれ一つのＤＣ電源に接続される少なくとも二つのＤＣ入力端子と、
（ｂ）ＡＣ電力網にＡＣ電力を送電するための一つのＡＣ出力端子と、
（ｃ）それぞれ一つのＤＣ電源に接続され、電源電圧を反転処理に適した、より高いＤＣ電圧に変換する複数のDC-DCブースト変換手段と、
（ｄ）上記複数のDC-DCブースト変換手段に接続され、すべてのDC-DCブースト変換手段のＤＣ出力を統合し、上記DC-DCブースト変換手段を並列接続して全てのDC電流を併合するＤＣ電力統合器と、
（ｅ）上記DC-DCブースト変換手段に接続され、ＤＣ電力を入力ＡＣ電圧より高い電圧を持つAC電力に反転させるDC／ACインバーターと、
（ｆ）発生されたＡＣ電力と電力網からの外部ＡＣ電力とを統合させる内部ＡＣ電力線と、
（ｇ）上記DC／ACインバーター及び上記内部ＡＣ電力線に接続され、上記DC／ACインバーターからのＡＣ出力に含まれる高周波数成分をフィルタリングする負荷インタフェース回路と、
（ｈ）上記DC-DCブースト変換手段、DC／ACインバーター及び負荷インタフェース回路に接続され、上記ＤＣブースト電圧を監視し、上記DC-DCブースト変換手段を制御し、最大電力点追従（MPPT）を実行し、DC／AC反転とＡＣ同期化を実行し、ＡＣ電流及び電圧を検出して発電量及び状態を計算し、電力線通信を実行し、ＡＣ電力線切り替え及び遮断などのロジックコントロールを実行するMFAマイクロコントローラーと、
（ｉ）上記マイクロコントローラーに接続され、インタフェース回路を介して内部電力線に接続され、上記マイクロコントローラーと上記電力網の間でパーフォーマンスデータを送受信する電力線モデムと、
（ｊ）上記内部ＡＣ電力線と上記マイクロコントローラーに接続され、上記電力網からの入力ＡＣ電力の相位とゼロクロス点とを検出するライン検出回路と、
（ｋ）上記内部ＡＣ電力線と外部ＡＣ電力線に接続され、発電しない時に上記内部ＡＣ電力線とＡＣ電力網との接続を遮断するソリッドステートスイッチと、
を備えるDC／ACパワーインバーター。
【請求項１８】
上記パワーインバーターは単相ＡＣを出力する、請求項１７に記載のDC／ACパワーインバーター。
【請求項１９】
上記パワーインバーターは三相ＡＣを出力する、請求項１７に記載のDC／ACパワーインバーター。
【請求項２０】
上記MFAマイクロコントローラーは、
上記DC-DCブースト変換手段を制御するMFAコントローラーと、
パワーインバーターの発電能力を最適化させるために最大電力点追従（MPPT）を実行するMFA最適化手段と、
を含む請求項１７に記載のDC／ACパワーインバーター。
【請求項２１】
ＤＣ出力端子を備える複数の個別ＤＣ電源から電力網へＡＣ電流が供給されるスケーラブルなDC／ACパワー反転システムにおいて、
（ａ）それぞれ一つのDC電源に接続される少なくとも一つのＤＣ入力端子と、ＡＣ入力端子と、ＡＣ出力端子とが設けられる複数のパワーインバーターを備え、
（ｂ）前記パワーインバーターの各自の上記ＡＣ出力端子がデイジーチェーンで次のパワーインバーターの上記ＡＣ入力端子に接続されるが、最初のパワーインバーターの上記ＡＣ入力端子がオープンされ、最後のパワーインバーターの上記ＡＣ出力端子が電力網のパワーサービスパネルに接続され、
（ｃ）ＤＣ電源と、デイジーチェーンで接続されたインバーターの個数とを増減することにより逐次的に拡張でき、
（ｄ）前記個別ＤＣ電源のいずれか一つのパーフォーマンスにかかわらず、最適化したＡＣ電力を発生して上記電力網に送電することが可能である、DC／ACパワー反転システム。
【請求項２２】
上記パワーインバーターは単相ＡＣを出力する、請求項２１に記載のDC／ACパワー反転システム。
【請求項２３】
上記パワーインバーターは三相ＡＣを出力する、請求項２１に記載のDC／ACパワーインバーター。
【請求項２４】
上記MFAマイクロコントローラーは、メインプログラムを繰り返して、
（ａ）ＤＣ電源入力と、インバーター及びＡＣ電力線の状況とに応じて、インバーター発電回路を開閉させ、
（ｂ）ある期間内に発生された総発電量などインバーターの発電状態を算出すること、
（ｃ）上記インバーター状態及び動作に対する診断を実行すること、
（ｄ）インバーターのユニットアドレスを設定すること、
（ｅ）電力線による通信を実行すること、並びに、
（ｆ）データ収集手段からの要求に応答して発電状態を報告すること、
を実行する請求項９に記載のシステム、または請求項１７に記載のDC／ACパワーインバーター。
【請求項２５】
上記MFAマイクロコントローラーに割り込みサービスルーチン（ISR）が設定されており、
上記割り込みサービスルーチンは、
（ａ）割り込みに応答すること、
（ｂ）メインプログラムの現在状態を保存すること、
（ｃ）上記ＤＣ電源、DC-DCブースト変換手段及びDC／ACインバーターから電圧及び電流信号を読み取ること、
（ｄ）ＡＣ電力線の相位及びゼロクロス点の信号を読み取ること、
（ｅ）上記インバーターに接続された各ＤＣ電源に対して最大電力点追従（MPPT）を実行すること、
（ｆ）DC／AC反転とＡＣ同期化を実行すること、
（g）デジタル出力端子を介してパルス幅変調（PWM）制御信号を送信すること、並びに、
（h）保存されたメインプログラムの状態を復元して新たに当該メインプログラムの実行を開始すること、
に用いられる請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
（ａ）ＡＣ入力端子とＡＣ出力端子と少なくとも一つのＤＣ入力端子とが設けられた複数のDC／ACパワーインバーターと、複数のDC電源とを提供するステップと、
（ｂ）少なくとも一つの前記DC電源をそれぞれ少なくとも一つの前記ＤＣ入力端子に接続させるステップと、
（ｃ）各パワーインバーターのＡＣ出力端子がデイジーチェーンで次のパワーインバーターのＡＣ入力端子に接続されるが、最初のパワーインバーターのＡＣ入力端子がオープンされ、最後のパワーインバーターのＡＣ出力端子が電力網のパワーサービスパネルに接続されるように、少なくとも二つの前記DC／ACパワーインバーターをデイジーチェーンによって接続させるステップと、
（ｄ）発生した総ＡＣ電力を、前記DC／ACパワーインバーターのそれぞれが供給するＡＣ電力の合計と等しくさせるステップと、
を含む、DC／ACパワー反転システムを逐次に拡張する方法。
【請求項２７】
上記パワーインバーターは単相ＡＣを出力する、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
上記パワーインバーターは三相ＡＣを出力する、請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は２００９年７月１６日に提出した米国仮出願第61/226,141号に基づいて優先権を主張するものであり、当該米国仮出願の内容を本出願において、参照することにより援用する。
【０００２】
本発明は、直流（DC）から交流（AC）へのパワー反転、即ち、一つ又は複数のＤＣ電源のＤＣ電力を単相又は三相ＡＣ電力に反転させるパワー反転に関するものである。ここで、ＤＣ電源とは、ソーラーモジュール、燃料電池、蓄電池、及びその他のＤＣ発電装置などを含むが、これに限られるものではない。より具体的に説明すると、本発明は効率化且つ最適化した、システムの拡張が可能である、一つ又は複数のＤＣ電源のＤＣ電力を単相又は三相のＡＣ電力に知的に反転させて電力網へ提供する方法及び装置に関するものである。本発明の知的でスケーラブルなパワーインバーターでは、全く新しい独創的で拡張可能な設計を導入し、ＤＣ／ＡＣパワー反転システムは一つのインバーターと一つのＤＣ電源とで構成されてもよいが、複数のインバーターと複数のＤＣ電源とで構成されてもよい。複数の知的シングルインプット、ダブルインプット、トリプルインプット、クワッドインプット、マルチインプットのパワーインバーターを、容易に一つのＤＣ電源、二つのＤＣ電源、三つのＤＣ電源、四つのＤＣ電源、複数のＤＣ電源に接続することができ、ＤＣをＡＣに反転させることができる。また、デイジーチェーンで接続された複数のパワーインバーターが発生した総ＡＣ電力は、知的でスケーラブルなパワーインバーターのそれぞれによって発生されたＡＣ電力の合計と等しい。
【背景技術】
【０００３】
以下、太陽光発電システム（photovoltaic solar power system）を例にして本発明を詳細に説明する。従来の太陽光発電システムにおいて、各ソーラーモジュールで出力されたＤＣは、一つのDCジャンクションボックス（DC junction box）で統合される。最終的にDCジャンクションボックスで出力されたＤＣは、一つの集中化した大型DC／ACパワーインバーターに接続されて電力を発生させる。集中化したインバーターは以下のような問題点が含まれている。
１．インバーターが壊れた場合、太陽光発電システムが全体的にシャットダウンされる。
２．集中化したパワーインバーターは、取り付けのための巨大な空間が必要であり、多量の熱と騒音が発生する可能性があるため、経費を向上させる。
３．全体的な太陽光発電システムの性能は、性能の最も低いソーラーモジュールの影響を受けるため、電力生産は、ソーラーモジュールの非均一性、太陽光の変化、又は雲、樹、モジュール上のちりなどによるシェーディングからマイナス影響がもたらされる。
４．最大電力点追従（Maximum Power Point Tracking、MPPT）は、システムレベルに適用可能であるが、各ソーラーモジュールには適用出来ない。
５．ソーラーモジュールが、お互いに好適な方向に向かうように確保するためには、多量のデザインと取り付け作業が必要である。
６．各ソーラーモジュールで出力されたＤＣはDCジャンクションボックスに接続しなければ生けないため、配線経費と人件費の向上を惹起させる。
７．過度な電力消耗を防止するためには、高価の大容量DCケーブルを使ってDCジャンクションボックスと集中化したパワーインバーターを接続しなければいけない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明で開示された知的でスケーラブルなパワーインバーターは、上記の問題点を解決でき、最適化した発電効率を備える太陽光発電システムを容易且つ低価で取り付けられるように、優れた拡張性及び柔軟性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は、知的シングルインプットパワー反転及び最適化システム（power inversion and optimization system）を示すブロック図であり、ここでパワーインバーターはＤＣ電源のＤＣを単相ＡＣに変換（invert）する。
【図２】図２は知的シングルインプット三相パワー反転及び最適化システムを示すブロック図であり、ここでパワーインバーターはＤＣ電源のＤＣを三相ＡＣに変換する。
【図３】図３は知的シングルインプットパワー反転及び最適化システムを示すブロック図であり、ここでＤＣ電源のＤＣを単相ＡＣにそれぞれ変換させる二つ以上の知的パワーインバーターは、デイジーチェーンで接続される。
【図４】図４は知的シングルインプット三相パワー反転及び最適化システムを示すブロック図であり、ここでＤＣ電源のＤＣを三相ＡＣにそれぞれ変換させる二つ以上の知的パワーインバーターはデイジーチェーンで接続される。
【図５】図５は知的ダブルインプットパワー反転及び最適化システムを示すブロック図であり、ここで二つのＤＣ電源のＤＣを単相ＡＣにそれぞれ変換させる二つ以上の知的パワーインバーターはデイジーチェーンで接続される。
【図６】図６は知的マルチインプットパワー反転及び最適化システムを示すブロック図であり、ここで複数のＤＣ電源のＤＣを単相ＡＣにそれぞれ変換させる二つ以上の知的パワーインバーターはデイジーチェーンで接続される。
【図７】図７は知的マルチインプット三相パワー反転及び最適化システムを示すブロック図であり、ここで複数のＤＣ電源のＤＣを三相ＡＣにそれぞれ変換させる二つ以上の知的パワーインバーターはデイジーチェーンで接続される。
【図８】図８は一つのＤＣ電源のＤＣを単相ＡＣに変換させる一つの知的シングルインプットパワーインバーターを示すブロック図である。
【図９】図９は二つのＤＣ電源のＤＣを単相ＡＣに変換させる一つの知的ダブルインプットパワーインバーターを示すブロック図である。
【図１０】図１０は複数のＤＣ電源のＤＣを単相ＡＣに変換させる一つの知的マルチインプットパワーインバーターを示すブロック図である。
【図１１】図１１は一つのＤＣ電源のＤＣを三相ＡＣに変換させる一つの知的シングルインプット三相パワーインバーターを示すブロック図である。
【図１２】図１２は複数のＤＣ電源のＤＣを三相ＡＣに変換させる一つの知的マルチインプット三相パワーインバーターを示すブロック図である。
【図１３】図１３は知的パワー反転及び最適化システムを示すブロック図であり、ここで一つの知的シングルインプットパワーインバーター、一つの知的ダブルインプットパワーインバーター、及び複数のマルチインプットパワーインバーターはいろんなデイジーチェーンで接続されて単相ＡＣを発生する。
【図１４】図１４は知的三相パワー反転及び最適化システムを示すブロック図であり、ここで一つの知的ダブルインプットパワーインバーター、一つの知的トリプルインプットパワーインバーター、及び複数のマルチインプットパワーインバーターはいろんなデイジーチェーンで接続されて三相ＡＣを発生する。
【図１５】図１５はMFAマイクロコントローラー（microcontroller）で実行されるメインソフトウェアープログラムを説明したフローチャートである。
【図１６】図１６はMFAマイクロコントローラーに内蔵された割り込みサービスルーチン（interrupt service routine）プログラムのうちのキーコンポーネント（key component）、機能及び段階を説明したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本明細書で、用語「メカニズム（mechanism）」とは、ハードウェーア、ソフトウェアー、又はそれらの組合せを表示する。
図１は、知的シングルインプットパワー反転及び最適化システムを示すブロック図であり、ここでパワーインバーターはＤＣ電源のＤＣを単相ＡＣに変換する。上記システムは、パワーインバーター１０と、ＤＣ電源（例えば、ソーラーモジュール）２０と、インバーターＡＣ出力端子１２と、インバーターＤＣ入力端子１４と、ＤＣ電源のＤＣコネクタ１６と、DCケーブル１８と、単相ＡＣ電力線２４と、サービスパネル２６と、及び電力網２８と、を備える。これはＤＣからＡＣへのパワー反転及び最適化システムの最も簡単な一実施例である。ここで、一つのＤＣからＡＣへのパワーインバーターの一端にはＤＣ電源が接続されて、ＤＣを単相ＡＣに変換させ、ＡＣ電力線２４とサービスパネル２６を介して、上記したＡＣを電力網２８へ出力させる。ＤＣ電源がソーラーモジュールである場合、これを、通常の知識を持っている自宅所有者が許可をもらってから自分で取り付けられる、個人太陽光発電システムと考えられる。
【０００７】
図２は知的シングルインプット三相パワー反転及び最適化システムを示すブロック図であり、ここでパワーインバーターはＤＣ電源のＤＣを三相ＡＣに変換する。上記システムは、一つのパワーインバーター３０と、一つのＤＣ電源（例えば、ソーラーモジュール）４０と、インバーターＡＣ出力端子３２と、インバーターＤＣ入力端子３４と、ＤＣ電源のＤＣコネクタ３６と、DCケーブル３８と、三相ＡＣ電力線４４と、三相サービスパネル４６と、及び三相電力網４８と、を備える。ＤＣからＡＣへのパワーインバーターの一端にはＤＣ電源が接続されてＤＣを三相ＡＣに変換させ、ＡＣ電力線４４とサービスパネル４６を介して上記ＡＣを電力網４８へ出力する。
【０００８】
図３は知的シングルインプットパワー反転及び最適化システムを示すブロック図であり、ここでＤＣ電源のＤＣを単相ＡＣにそれぞれ変換させる二つ以上の知的パワーインバーターは、デイジーチェーンで接続される。上記システムは、ｎ個の知的パワーインバーター５０と、同じ個数のＤＣ電源６０と、を備える。各知的パワーインバーターは、ＡＣ入力端子５１と、ＡＣ出力端子５２と、及びＤＣ入力端子５４と、を備える。各ＤＣ電源（例えば、ソーラーモジュール）６０は、ＤＣコネクタ５６を備えており、DCケーブル５８を通じて対応されるパワーインバーターに接続される。全ての知的パワーインバーター５０はデイジーチェーンで接続され、最初のパワーインバーターのＡＣ入力端子５３はオープン（open）され、最後のパワーインバーターのＡＣ出力端子５５は単相ＡＣ電力線６４を介してサービスパネル６６に接続される。上記システムによって発生されたＡＣは電力網６８へ供給される。
【０００９】
本明細書で、n=１、２、３、…などの整数である。デイジーチェーンで接続できるインバーターの実際個数は、知的でスケーラブルなパワーインバーターの具体的なデザインによって制限されることが出来る。これは、発生されたＡＣの総合計は、サービスパネルのうちの分岐回路遮断器（branch circuit breaker）容量限度より大きいことは出来ないためである。実際の使用中で、発電量の需要によって、各サービスパネルに複数の分岐回路を増加することが出来る。
【００１０】
以下、n=１６である場合を例にして、普遍性の無損失（Without losing generality）について説明する。具体的に、知的パワーインバーターのＡＣ出力端子は、隣接する知的パワーインバーターのＡＣ入力端子に接続される方式によって、１６個の知的パワーインバーターがデイジーチェーンで接続される。発生されたＡＣが電力網へ輸送されることができるように、最初のパワーインバーターのＡＣ入力端子はオープンされ、最後のパワーインバーターの出力端子はＡＣサービスパネルに接続される。該当方法によって、太陽光発電システムを取り付ける際の配線作業は大幅に節減される。
【００１１】
パワーインバーターは、各パワーインバーターの出力端が隣接するパワーインバーターの入力端に接続される方式によって、デイジーチェーン接続されているとは言え、実際にインバーターの間の接続はパススルー（pass-through）されている。言い換えると、各パワーインバーターで発生されたＡＣは並列方式でＡＣ電力線に追加される。上記方案において、欠陥のあるパワーインバーター、又は低効率パワーインバーターは、他の正常的に発電するインバーターに影響をもたらさない。欠陥のあるパワーインバーター、又は低効率パワーインバーターは、その内部のソリッドステートスイッチメカニズム（solid-state switch mechanism）によって、自動的にオフ（off）される。よって、ＡＣ電力線が損傷されない限り、ＡＣ電力線に接続された全ての正常的に動作されるパワーインバーターは持続的に動作される。
【００１２】
図４は知的シングルインプット三相パワー反転及び最適化システムを示すブロック図であり、ここでＤＣ電源のＤＣを三相ＡＣにそれぞれ変換させる二つ以上のパワーインバーターはデイジーチェーンで接続される。上記システムは、ｎ個の知的パワーインバーター７０と、同じ個数のＤＣ電源８０と、を備える。各知的パワーインバーターは、ＡＣ入力端子７１と、ＡＣ出力端子７２と、及びＤＣ入力端子７４と、を備える。各ＤＣ電源（例えば、ソーラーモジュール）８０はＤＣコネクタ７６を備え、ＤＣ電力ケーブル７８を介して該当されるパワーインバーターにそれぞれ接続される。全ての知的パワーインバーター７０は、デイジーチェーンで接続されるが、ここで、最初のパワーインバーターのＡＣ入力端子７３はオープンされ、最後のパワーインバーターのＡＣ出力端子７５は三相ＡＣ電力線８４を介して三相サービスパネル８６に接続される。上記システムによって発生されたＡＣは三相電力網８８へ供給される。
【００１３】
図５は知的ダブルインプットパワー反転及び最適化システムを示すブロック図であり、ここで二つのＤＣ電源のＤＣを単相ＡＣにそれぞれ変換させる二つ以上の知的パワーインバーターはデイジーチェーンで接続される。上記システムは、ｎ個の知的パワーインバーター９０と、及びその個数の二倍に該当するＤＣ電源１００と、を備えるため、ＤＣ電源の総個数は、２*ｎ（ｎの二倍）になる。各ＤＣ電源（例えば、ソーラーモジュール）１００は、ＤＣコネクタ９６を備える。各知的ダブルインプットパワーインバーターは、二つのＤＣ入力端子９４、９５を具備し、上記二つのＤＣ入力端子９４、９５は、DCケーブル９８、９９を介して対応するＤＣ電源とそれぞれ接続される。各知的パワーインバーターは、ＡＣ入力端子９１と、ＡＣ出力端子９２と、を備える。全ての知的パワーインバーター９０は、デイジーチェーンで接続されるが、ここで、最初のパワーインバーターのＡＣ入力端子１０１はオープンされ、最後のパワーインバーターのＡＣ出力端子１０３は単相ＡＣ電力線１０４を介してサービスパネル１０６に接続される。上記システムによって発生されたＡＣは電力網１０８へ供給される。
【００１４】
図６は知的マルチインプットパワー反転及び最適化システムを示すブロック図であり、ここで複数のＤＣ電源のＤＣを単相ＡＣにそれぞれ変換させる二つ以上の知的パワーインバーターはデイジーチェーンで接続される。普遍性を失わず（without losing generality）、上記システムは、ｎ個の知的パワーインバーター１１０を備えており、各知的パワーインバーターは複数のＤＣ入力端子１１３、１１４,……、１１５を備える。各ＤＣ電源１２０は、ＤＣコネクタ１１６を備える。各知的マルチインプットパワーインバーターにおいて、ｍ個のＤＣ電源１２０はそれぞれＤＣ電力ケーブル１１７、１１８… …、１１９を介して対応するパワーインバーターに接続される。各知的パワーインバーターは、ＡＣ入力端子１１１と、ＡＣ出力端子１１２と、を備える。全ての知的パワーインバーター１１０は、デイジーチェーンで接続されるが、ここで、最初のパワーインバーターのＡＣ入力端子１２１はオープンされ、最後のパワーインバーターのＡＣ出力端子１２３は単相ＡＣ電力線１２４を介してサービスパネル１２６に接続される。上記システムによって発生されたＡＣは電力網１２８に供給される。上記拡張可能な技術的方案によって、上記システムはｎ×ｍ（ｎにｍを掛ける）個のＤＣ電源（例えば、ソーラーモジュール）１２０を具備でき、その中でｎはパワーインバーターの総個数で、mは各パワーインバーターに接続されたＤＣ電源の総個数である。
【００１５】
本明細書で、m=１、２、３、…などの整数である。知的でスケーラブルなパワーインバーターは、シングルインプット（ｍ=１）、ダブルインプット（ｍ=２）、トリプルインプット（ｍ=３）、クワッドインプット（ｍ=４）などを備えるように設計されることが出来る。実際使用中でいろいろな知的パワーインバーター製品は、不同な入力端子個数を備えるように設計されることが出来る。このような製品は必ず実用的で、分岐回路の容量限度を満足させ、且つ、使用状況による経済的効果を具備しなければいけない。各知的マルチインプットパワーインバーターはm個のＤＣ電源を接続出来る為、各ＤＣ電源毎に一つのパワーインバーターが要求される１：１デザイン方式に比べて原価をより多く節約出来る。尚、ｎ個の知的マルチインプットパワーインバーターは、それらのＡＣ端子を介してデイジーチェーンで接続されることが出来るため、太陽光発電システムを取り付ける際に、配線作業量の顕著な節減効果が期待出来る。
【００１６】
マルチインプットパワーインバーターにおいて、デイジーチェーンで接続出来るインバーターの実際個数は該当される分岐回路サブシステムに接続された全てのＤＣ電源によって発生される総電気量の制限を受ける。本実施例において、総n×m（nにｍを掛ける）個のＤＣ電源がある。一実施例において、もし一つの分岐回路サブシステムが１６個のＤＣ電源によって発生された総電気量を収容できるなら、デイジーチェーンで８個のダブルインプットパワーインバーター、又は４個のクワッドインプットパワーインバーターを接続して、この需要を充足させることができる。もし、一つのシステムに多量のＤＣ電源があったら、通常的にサービスパネルにより多い分岐回路を増加出来る。上記実施例において、上記太陽光発電システムは多数のサブシステムを備えており、各サブシステムは、n×m個のＤＣ電源と、ｎ個の知的でスケーラブルなパワーインバーターと、及び一つの分岐回路と、を備える。
【００１７】
図７は知的マルチインプット三相パワー反転及び最適化システムを示すブロック図であり、ここで複数のＤＣ電源のＤＣを三相ＡＣにそれぞれ変換させる二つ以上の知的パワーインバーターはデイジーチェーンで接続される。普遍性を失わず（without losing generality）、上記システムはｎ個の知的マルチインプットパワーインバーター１３０を備えており、各知的マルチインプットパワーインバーターはm個のＤＣ入力端子１３３、１３４,… …、１３５を備える。各ＤＣ電源１４０は、ＤＣコネクタ１３６を備える。各知的マルチインプットパワーインバーターにおいて、m個のＤＣ電源１４０は、DCケーブル１３７、１３８……、１３９を介して、対応されるパワーインバーターにぞれぞれ接続される。各知的パワーインバーターは、ＡＣ入力端子１３１と、ＡＣ出力端子１３２と、を備える。ｎ個の知的パワーインバーター１３０は、デイジーチェーンで接続されるが、ここで、最初のパワーインバーターのＡＣ入力端子１４１はオープンされ、最後のパワーインバーターのＡＣ出力端子１４３は三相ＡＣ電力線１４４を介してサービスパネル１４６に接続される。上記システムよって発生されたＡＣは電力網１４８に供給される。
【００１８】
図８は一つのＤＣ電源のＤＣを単相ＡＣに変換させる一つの知的シングルインプットパワーインバーターを示すブロック図である。上記知的シングルインプットパワーインバーター１５０は、DC-DCブースト変換手段（boost converter）１５４と、DC／ACインバーター１５６と、負荷インタフェース回路１５８と、一つのソリッドステートスイッチ回路（solid-state switch circuit）１６０と、MFAマイクロコントローラー１６２と、ライン検出回路（line sensing circuit）１６４と、電力線通信用インタフェース回路（interface circuit for powerline communications）１６６と、電力線通信モデム（powerline communications Modem）１６８と、及び電源１７０と、を備える。
【００１９】
MFAマイクロコントローラー１６２は、図９、１０、１１、及び図１２に図示されるMFAマイクロコントローラーと同じように、単一の集積回路（IC）又は一つのセットの集積回路に具備された小型コンピューターである。上記小型コンピューターは、水晶発振器（crystal oscillator）と、タイマー（timer）と、監視装置（watchdog）と、シリアル及びアナログI/Os（serial and analog I/Os）と、メモリモジュールと、パルス幅変調器（Pulse-Width-Modulation generators）と、及びユーザーソフトウェアープログラムと、を備える外部装置及び機能を兼備するCPUからなる。本実施例で、３２ビットの高性能の浮動小数点（floating-point）マイクロコントローラーを選択して適用した。知的でスケーラブルなパワーインバーターにおいて、MFAマイクロコントローラーは、リアルタイム制御と最適化機能を実行し、その中でモデル無し適応型（Model-Free Adaptive、MFA）コントローラーは、DC-DCブースト変換手段を制御するためのものなので、MFA最適化手段（optimizer）は、パワーインバーターが最大電力出力を実現するように、最大電力点追従（MPPT）を提供する。MFA制御及び最適化技術は既に米国特許6,055,524、6,556,980、6,360,131、6,684,115、6,684,112、7,016,743、7,142,626、7,152,052、7,415,446、及び関連国際特許とその他の出願進行中の特許に記載されている。
【００２０】
図８で、ＤＣ電源１５２の電力はDC-DCブースト変換手段１５４に輸送される。例えば、標準的２４Vソーラーモジュールは２４Vから４０V範囲内で最大８Aである使用可能ＤＣを発生出来る。通常に使用される２４０VＡＣを発生するために入力された電圧は少なくとも使用可能な電圧、例えば、１７０V DCまでブーストしなければいけない。誘導子（Inductor）と、キャパシター、ダイオード、スイッチ、制御されるPWM（pulse width modulation）信号などはＤＣ電圧の昇圧に用いられる。上記ＤＣは、上記DC／ACインバーター１５６によって、２４０V ACより大きい電圧を持つＡＣに変換される。発生されたＡＣは、負荷インタフェース回路１５８を経由して内部ＡＣ電力線１５９のうちのＡＣと統合される。発生されたＡＣにおいて、高周波数成分は負荷インタフェース回路１５８によってフィルタリングされる。MFAマイクロコントローラー１６２によって制御されるソリッドステートスイッチ１６０は、太陽電池が発電しない際に外部ＡＣ電力線１７２から内部ＡＣ電力線１５９を遮断する。このように、発電しない際に、太陽光発電ユニットによる電力網のＡＣ消耗は最小になる。ＡＣ電力線１５９に接続されたライン検出回路１６４は、電力網から入力されるＡＣのゼロクロス点信号（zero-crossing point signals）と相位を検出する。上記パワーインバーターが同期化された高品質電力を上記電力網に提供するように確保するために、上記相位とゼロクロス点信号はＡＣ同期化用MFAマイクロコントローラー１６２に送信される。インタフェース回路１６６によって遮断された電力線通信モデム１６８は、上記ＡＣ電力線を介してMFAマイクロコントローラー１６２と外部の間の双方向デジタル通信を構築する。このように、上記デジタル信号は上記ＡＣ信号に内蔵されているため、上記システムは別途のデジタル信号線を必要としない。電源１７０は、ＡＣ電力線１７２を用いて、パワーインバーターの電子部品にＤＣを提供する。
【００２１】
MFAマイクロコントローラー１６２は、（i）ＤＣブースト電圧を監視、（ii）DC-DCブースト変換手段を制御、（iii）最大電力点追従（MPPT）を実行、（iv）DC／AC反転及びＡＣ同期化を実行、（v）発生された電力量と動作状態のためのＡＣ及び電圧を監視、（vi）電力線通信を実施、（vii）ＡＣ電力線を切り替え及び遮断などのロジックコントロールを含むいろんな作業を実行する。
【００２２】
図９は二つのＤＣ電源のＤＣを単相ＡＣに変換させる一つの知的ダブルインプットパワーインバーターを示すブロック図である。上記知的ダブルインプットパワーインバーター１８０は、２個のDC-DCブースト変換手段１８３、１８４と、ＤＣ統合器（combiner）１８５と、DC／ACインバーター１８６と、負荷インタフェース回路１８８と、ソリッドステートスイッチ回路１９０と、MFAマイクロコントローラー１９２と、ライン検出回路１９４と、電力線通信用インタフェース回路１９６と、電力線通信モデム１９８と、及び電源２００と、を備える。ＤＣ電源１８１、１８２の電力は、それぞれDC-DCブースト変換手段１８３、１８４に輸送されてから、ＤＣ統合器１８５によって統合される。統合された総ＤＣはDC／ACインバーター１８６によって、２４０V ACより大きい電圧を備えるＡＣに変換される。発生されたＡＣは、上記負荷インタフェース回路１８８を経由して、上記内部ＡＣ電力線１８９のうちのＡＣと統合される。MFAマイクロコントローラー１９２によって制御されるソリッドステートスイッチ１９０は、太陽光発電が実施されていない間、上記外部ＡＣ電力線２０２から上記内部ＡＣ電力線１８９を遮断するように制御される。上記ＡＣ電力線１８９に接続されたライン検出回路１９４は、上記電力網から入力されるＡＣのゼロクロス点信号と相位を検出する。上記パワーインバーターが同期化された高品質電力を上記電力網に提供するように確保するために、上記相位とゼロクロス点信号はＡＣ同期化用MFAマイクロコントローラー１９２に送信される。インタフェース回路１９６によって遮断された電力線通信モデム１９８は、上記ＡＣ電力線を介してMFAマイクロコントローラー１９２と外部の間の双方向デジタル通信を構築する。電源２００は、上記外部ＡＣ電力線２０２を用いてパワーインバーターの電子部品にＤＣを提供する。MFAマイクロコントローラー１９２は、（i）各DC-DCブースト変換手段のＤＣブースト電圧を監視、（ii）DC-DCブースト変換手段を制御、（iii）各ＤＣ電源のための最大電力点追従（MPPT）を実施、（iv）DC／AC反転及びＡＣ同期化を実施、（v）発生された電力量と動作状態のためのＡＣ及び電圧を監視、（vi）電力線通信を実施、（vii）ＡＣ電力線の切り替え及び遮断などのロジックコントロールを含むいろんな作業を実行する。
【００２３】
図１０は複数のＤＣ電源のＤＣを単相ＡＣに変換させる一つの知的マルチインプットパワーインバーターを示すブロック図である。上記知的マルチインプットパワーインバーター２０６は、m個のDC-DCブースト変換手段２１２、２１３、……、２１４と、ＤＣ統合器２１５と、DC／ACインバーター２１６と、負荷インタフェース回路２１８と、ソリッドステートスイッチ回路２２０と、MFAマイクロコントローラー２２２と、ライン検出回路２２４と、電力線通信用インタフェース回路２２６と、電力線通信モデム２２８と、及びＤＣ電源２３０と、を備える。上記ＤＣ電源２０８、２０９、……、２１０の電力は、それぞれDC-DCブースト変換手段２１２、２１３、……、２１４に輸送されてから、ＤＣ統合器２１５によって統合される。統合された総ＤＣは、DC／ACインバーター２１６によって２４０VACより大きい電圧を備えるＡＣに変換される。発生されたＡＣは、上記負荷インタフェース回路２１８を経由して、上記内部ＡＣ電力線２１９のうちのＡＣと統合される。上記MFAマイクロコントローラー２２２によって制御されるソリッドステートスイッチ２２０は、太陽光発電が実施されていない間、上記外部ＡＣ電力線２３２から上記内部ＡＣ電力線２１９を遮断するように制御される。上記ＡＣ電力線２１９に接続されたライン検出回路２２４は、上記電力網から入力されるＡＣのゼロクロス点信号と相位を検出する。上記パワーインバーターが、上記電力網に同期化された高品質電力を提供するように確保するために、上記相位とゼロクロス点信号は、ＡＣ同期化用MFAマイクロコントローラー２２２に送信される。インタフェース回路２２６によって遮断された電力線通信モデム２２８は、上記ＡＣ電力線を介してMFAマイクロコントローラー２２２と外部の間の双方向デジタル通信を構築する。電源２３０は、上記外部ＡＣ電力線２３２を用いて、パワーインバーターの電子部品にＤＣを提供する。MFAマイクロコントローラー２２２は、（i）各DC-DCブースト変換手段のＤＣブースト電圧を監視、（ii）DC-DCブースト変換手段を制御、（iii）各ＤＣ電源のための最大電力点追従（MPPT）を実施、（iv）DC／AC反転及びＡＣ同期化を実施、（v）発生された電力量と動作状態のためのＡＣ及び電圧を監視、（vi）電力線通信を実施、
（vii）ＡＣ電力線の切り替え及び遮断などのロジックコントロールを含むいろんな作業を実行する。
【００２４】
図１１は一つのＤＣ電源のＤＣを三相ＡＣに変換させる一つの知的シングルインプット三相パワーインバーターを示すブロック図である。上記知的三相シングルインプットパワーインバーター２３６は、DC-DCブースト変換手段２４２と、DC／ACインバーター２４６と、負荷インタフェース回路２４８と、ソリッドステートスイッチ回路２５０と、MFAマイクロコントローラー２５２と、ライン検出回路２５４と、電力線通信用インタフェース回路２５６と、電力線通信モデム２５８と、及びＤＣ電源２６０と、を備える。上記ＤＣ電源２３８の電力はDC-DCブースト変換手段２４２に輸送され、電圧は所定の値まで上昇される。上記ＤＣは、上記DC／ACインバーター２４６によって、２０８V ACより大きい電圧を備える三相ＡＣに変換される。発生されたＡＣは、上記負荷インタフェース回路２４８を経由して、上記内部三相ＡＣ電力線２４９のうちのＡＣと統合される。上記MFAマイクロコントローラー２５２によって制御されるソリッドステートスイッチ２５０は、太陽光発電が実施されていない間、外部三相ＡＣ電力線２６２から上記内部三相電力線２４９を遮断するように、制御される。上記ＡＣ電力線２４９に接続されたライン検出回路２５４は、上記電力網から入力される三相ＡＣのゼロクロス点信号と相位を検出する。上記パワーインバーターが上記電力網に同期化された高品質三相ＡＣを提供するように確保するために、上記相位とゼロクロス点信号は、ＡＣ同期化用MFAマイクロコントローラー２５２に送信される。インタフェース回路２５６によって遮断された電力線通信モデム２５８は、上記ＡＣ電力線を介してMFAマイクロコントローラー２５２と外部の間の双方向デジタル通信を構築する。電源２６０は、上記外部三相ＡＣ電力線２６２を用いて、パワーインバーターの電子部品にＤＣを提供する。MFAマイクロコントローラー２５２は、（i）各DC-DCブースト変換手段のＤＣブースト電圧を監視、（ii）DC-DCブースト変換手段を制御、（iii）上記ＤＣ電源のための最大電力点追従（MPPT）を実施、（iv）DC／AC反転及び三相ＡＣ同期化を実施、（v）発生された電力量と動作状態のための三相電流及び電圧を監視、（vi）電力線通信を実施、（vii）三相ＡＣ電力線の切り替え及び遮断などのロジックコントロールを含むいろんな作業を実行する。
【００２５】
図１２は複数のＤＣ電源のＤＣを三相ＡＣに変換させる一つの知的マルチインプット三相パワーインバーターを示すブロック図である。上記知的マルチインプット三相パワーインバーター２６６は、m個のDC-DCブースト変換手段２７２、２７３、……、２７４と、ＤＣ統合器２７５と、DC／ACインバーター２７６と、負荷インタフェース回路２７８と、ソリッドステートスイッチ回路２８０と、MFAマイクロコントローラー２８２と、ライン検出回路２８４と、電力線通信用インタフェース回路２８６と、電力線通信モデム２８８と、及びＤＣ電源２９０と、を備える。上記ＤＣ電源２６８、２６９、……、２７０の電力はそれぞれ対応するDC-DCブースト変換手段２７２、２７３、……、２７４に輸送されてから、ＤＣ統合器２７５で統合される。統合された総ＤＣは、DC／ACインバーター２７６によって、２０８V ACより大きい電圧を備える三相ＡＣに変換される。発生されたＡＣは、上記負荷インタフェース回路２７８を経由して、上記内部三相ＡＣ電力線２７９のうちのＡＣと統合される。MFAマイクロコントローラー２８２によって制御されるソリッドステートスイッチ２８０は、太陽光発電が実施されていない間、上記外部三相ＡＣ電力線２９２から上記内部三相ＡＣ電力線２７９を遮断するように制御される。上記ＡＣ電力線２７９に接続されたライン検出回路２８４は、上記電力網から入力される三相ＡＣのゼロクロス点信号と相位を検出する。上記パワーインバーターが同期化された高品質電力を上記電力網に提供するように確保するために、上記相位とゼロクロス点信号は、ＡＣ同期化用MFAマイクロコントローラー２８２に送信される。インタフェース回路２８６によって遮断された電力線通信モデム２８８は、上記ＡＣ電力線を介してMFAマイクロコントローラー２８２と外部の間の双方向デジタル通信を構築する。電源２９０は、外部三相ＡＣ電力線２９２を用いてパワーインバーターの電子部品にＤＣを提供する。MFAマイクロコントローラー２８２は、（i）各DC-DCブースト変換手段のＤＣブースト電圧を監視、（ii）DC-DCブースト変換手段を制御、（iii）各ＤＣ電源のための最大電力点追従（MPPT）を実施、（iv）DC／AC反転及び三相ＡＣ同期化を実施、（v）発生された電力量と動作状態のための三相電流及び電圧を監視、（vi）電力線通信を実施、（vii）三相ＡＣ電力線の切り替え及び遮断などのロジックコントロールを含むいろんな作業を実行する。
【００２６】
本発明の実施方式に用いられるDC-DCブースト変換手段は、２００７年Academic Pressで出版され、Muhammad H. Rashidが編集した著書「Power Electronics Handbook」に記述された、バック変換手段（Buck Converter）と、ブースト変換手段と、バックブースト変換手段（Buck-Boost Converter）と、スーパーリフトルオ変換手段（Super-Lift Luo Converter）と、及びカスケイドブースト変換手段（Cascade Boost Converter）と、を含むいろんな既存変換手段のうちの任意の変換手段が適用できる。本発明の実施方式に用いられるDC／ACインバーターは、上記著書に記述されたハーフブリッジインバーター（Half-Bridge Inverter）と、フルブリッジインバーター（Full-Bridge Inverter）と、バイポーラPWMインバーター（Bipolar PWM Inverter）と、ユニポーラPWMインバーター（Unipolar PWM Inverter）と、及び正弦曲線PWMインバーター（Sinusoidal PWM Inverter）と、を含むいろんな既存DC／ACインバーターのうちの任意のインバーターが適用できる。本発明の実施方式に用いられるＤＣ統合器は、全てのＤＣを統合するために、全てのDC-DCブースト変換手段の出力を並列に接続できる回路が具備されるように設計されることができる。本発明の実施方式に用いられる電力線モデムは、電力線を通じて双方向デジタル通信を提供できる商用化された集積回路のうちの任意の集積回路が適用できる。本発明の実施方式で提出した負荷インタフェース、ソリッドステートスイッチ、ライン検出回路（line sensing circuit）と、電力線インタフェース回路、及びＤＣ電源などを備えるその他モジュールは、抵抗、キャパシター、誘導子、ソリッドステートスイッチ、変圧器、ダイオード、トランジスタ、演算増幅器（operational amplifiers）、及びセラミックフィルターなどのような汎用電子部品の一つ又は複数の組合せで実施できる。
【００２７】
図１３は知的パワー反転及び最適化システムを示すブロック図であり、ここで一つの知的シングルインプットパワーインバーター、一つの知的ダブルインプットパワーインバーター、及び複数のマルチインプットパワーインバーターはいろんなデイジーチェーンで接続されて単相ＡＣを発生する。上記システムは、知的シングルインプットパワーインバーター３００と、知的ダブルインプットパワーインバーター３０２と、及びn-２個の知的マルチインプットパワーインバーター３０４と、を備える。上記知的シングルインプットパワーインバーター３００は一つのＤＣ電源３３０のＤＣをＡＣに変換させ、上記知的ダブルインプットパワーインバーター３０２は二つのＤＣ電源３３２、３３４のＤＣをＡＣへ変換させ、上記マルチインプットパワーインバーター３０４は、複数のＤＣ電源３３６、３３８、及び３４０のＤＣをＡＣに変換させる。シングルインプットパワーインバーター３００は、シングルインプットパワーインバーター３００のＤＣ入力端子３１８、ＤＣ電源のＤＣコネクタ３４２、及びDCケーブル３４８を介して、ＤＣ電源３３０と接続される。ダブルインプットパワーインバーター３０２は、ダブルインプットパワーインバーター３０２のＤＣ入力端子３２０、３２２と、ＤＣ電源のＤＣコネクタ３４４と、及びDCケーブル３５０、３５２を介して、ＤＣ電源３３２、３３４とそれぞれ接続される。マルチインプットパワーインバーター３０４は、マルチインプットパワーインバーター３０４のＤＣ入力端子３２４、３２６、及び３２８と、ＤＣ電源のＤＣコネクタ３４６及びDCケーブル３５４、３５６、及び３５８を介して、ＤＣ電源３３６、３３８、及び３４０とそれぞれ接続される。
【００２８】
上記知的シングルインプットパワーインバーターは、ＡＣ入力端子３１４とＡＣ出力端子３１６と、を備え、上記知的ダブルインプットパワーインバーターは、ＡＣ入力端子３１０と、ＡＣ出力端子３１２と、を備え、上記知的マルチインプットパワーインバーターは、ＡＣ入力端子３０６と、ＡＣ出力端子３０８と、を備える。普遍性を失わず（without losing generality）、上記システムにおいて、いろんな入力方式を備える複数の知的パワーインバーターが存在できる。全ての知的でスケーラブルなパワーインバーターは、デイジーチェーンで接続されるが、ここで、最初のパワーインバーターのＡＣ入力端子３０６はオープンされ、最後のパワーインバーターのＡＣ出力端子３１６は、ＡＣ電力線３６４を介してサービスパネル３６６に接続される。システムによって発生されたＡＣは、電力網３６８に供給される。
【００２９】
図１４は知的パワー反転及び最適化システムを示すブロック図であり、ここで一つの知的ダブルインプットパワーインバーター、一つの知的トリプルインプットパワーインバーター、及び複数のマルチインプットパワーインバーターはいろんなデイジーチェーンで接続されて三相ＡＣを発生する。上記システムは、知的ダブルインプットパワーインバーター３７０と、知的トリプルインプットパワーインバーター３７２と、及びn-２個のマルチインプットパワーインバーター３７４と、を備える。ダブルインプットパワーインバーター３７０は二つのＤＣ電源３７６のＤＣをＡＣに反転させ、トリプルインプットパワーインバーター３７２は三つのＤＣ電源３７８のＤＣをＡＣに反転させ、マルチインプットパワーインバーター３７４は複数のＤＣ電源３８０のＤＣをＡＣに反転させる。普遍性を失わず（without losing generality）、上記システムにおいて、いろんな入力方式を備える複数の知的パワーインバーターが存在できる。全ての知的でスケーラブルなパワーインバーターは、デイジーチェーンで接続されるが、ここで、最初のパワーインバーターのＡＣ入力端子はオープンされ、最後のパワーインバーターのＡＣ出力端子はＡＣ電力線３８４を介してサービスパネル３８６に接続される。システムによって発生されたＡＣは、電力網３８８に供給される。
【００３０】
図１５はMFAマイクロコントローラーで実行されるメインソフトウェアープログラムを説明したフローチャートである。ブロック３９０において、まず、マイクロコントローラーの機器層（device level）、周辺層（peripheral level）、システム層（system level）、割り込みサービスルーチン（interrupt service routine）、及びアナログ及びデジタル制御ルーチン（analog and digital control routine）などに対して初期化作業を行う。具体的言うと、レジスタ（register）、I/Oインタフェース、タイマーに対する設置、及び割り込みサービスルーチンのの割り込みに対する許可（enabling）などを含むが、これに限られるのではない。後に、「タスク（task） = １」と設定する。
【００３１】
メインプログラムにおいて、二つの主なタスクがある。タスク１は、知的でスケーラブルなパワーインバーターに対する制御と管理に関するのである。タスク２は、パワーインバーターが電力線通信モデムを介して外部と通信することに関するのである。初期化作業が終わってから、メインプログラムは、メイン循環入口３９２に到達し、よってブロック３９４を実行する。
【００３２】
ブロック３９４において、プログラムはタスク１が予定とおりに実行されるかを検証する。応答が「Yes」である場合、上記プログラムは、ブロック３９６の以下のような機能を実行する。（i）パワーインバーターとＡＣ電力線の状況及び上記ＤＣ電源の入力によって、発電回路をターンオン（turn on）/ターンオフ（turn off）し、（ii）一定の時間内に発生された総発電量などのような電力統計値を算出し、（iii）システム診断プログラムを実行する。その後、プログラムは、「タスク = ２」に設定して、メイン循環入口３９２であるブロック３９８へリターン（return）する。メインプログラムは、持続的に実行され、ブロック３９４を経由してブロック３９８に到達する。ブロック３９８において、プログラムは、タスク２は予定とおりに実行されるかを検出し、応答が「Yes」である場合、上記プログラムは、ブロック４００の以下のような機能を実行する。（i）パワーインバーターのためのユニットアドレス（unit address）を設定し、（ii）データ収集手段の要求に応答して発電状態を報告する。その後、プログラムは、「タスク = １」に設定して、メイン循環入口３９２へリターンする。メインプログラムは、予め設定された循環周期によって、予定されたタスクを連続的に実行する。割り込みが発生する場合、マイクロコントローラーはすぐ処理待機中である割り込みサービスルーチンを実行する。
【００３３】
図１６はMFAマイクロコントローラーに内蔵された割り込みサービスルーチンプログラムのうちのキーコンポーネント、機能及び段階を説明したフローチャートである。ブロック４０２は、割り込みサービスルーチン（ISR）の入口である。割り込みサービスルーチンは、上記マイクロコントローラーが割り込みに応じて請求するソフトウェアープログラムである。上記マイクロコントローラーが実行すべく全ての緊急機能はISRで実行されることを通じて、そのリアルタイム性（real time）を確保する。ブロック４０４おいて、ISRは、メインプログラムの現在状態を保存する。ブロック４０６において、ISRは、アナログ及びデジタル入力を読み取るが、これはＤＣ電源、DC-DCブースト変換手段、DC／AC反転回路の電圧と電流信号及びＡＣ電力線のゼロクロス点信号と相位を備えるが、これに限られない。ブロック４０８において、ISRは、MFA最適化手段を動作して、各ＤＣ電源のための最大電力点追従を実行する。ブロック４１０において、ISRは、DC／AC反転及びＡＣ同期化を実施する。ブロック４１２において、PWM制御信号は、デジタル出力端子を介して該当するDC-DCブースト変換手段とDC／ACインバーターに送信される。ブロック４１４において、ISRは、保存されたメインプログラムの状態を復元して、上記メインプログラムの実行が復元されるようにする。割り込みサービスルーチン（ISR）が退出してから、メインプログラムは分岐されてISRを実行する点からメインプログラムは持続される。
【００３４】
本発明の図面、特に図１、２、１３及び１４に記述されたシステムを通じて本発明の拡張可能性の本質について説明した。これにより、個数及びサイズが不同な知的でスケーラブルなパワーインバーターを用いて一つの小型又は大型の太陽電池太陽光発電システムを構築できる。各パワーインバーターに接続されるＤＣ電源の個数と種類がどのように変化するかに関係なく、同じタイプの知的パワーインバーターは、デイジーチェーンで接続されて総電力が各知的パワーインバーターによって提供されるＡＣの総合計と対応するＡＣを発電できる。このような「anything goes」デザインは、太陽光発電システムを含む再生エネルギー発電システムの拡張可能性、柔軟性、ユーザーフレンドリ（user-friendliness）、及び投資受益率（return-on-investment, ROI）を大幅向上させた。その他、従来のシステムはより多いソーラーモジュールと知的パワーインバーターを取り付けることを通じて、拡張が容易になることがある。投資追加だけで持続的な拡張が可能であるため、太陽光発電システムは、予算が制限された家庭と会社において、大きい吸引力を持っている。本発明は再生エネルギー産業と社会において、重要な戦略的意義を持っている。
【図１】
2012533976.tif 000003
【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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【図１０】
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【図１１】
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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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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年3月15日(2012.3.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣ出力端子を備える複数の個別ＤＣ電源から電力網へＡＣ電流が供給されるシステムにおいて、
（ａ）一つのDC電源に接続される一つのＤＣ入力端子と、ＡＣ入力端子と、ＡＣ出力端子とが設けられる複数のパワーインバーターを備え、
（ｂ）前記パワーインバーターの各自の上記ＡＣ出力端子がデイジーチェーンで次のパワーインバーターの上記ＡＣ入力端子に接続されるが、最初のパワーインバーターの上記ＡＣ入力端子がオープンされ、最後のパワーインバーターの上記ＡＣ出力端子が電力網のパワーサービスパネルに接続され、
（ｃ）上記パワーインバーターはそれぞれ、
（i）上記ＤＣ電源に接続され、上記ＤＣ電源の電圧を反転処理に適した、より高いＤＣ電圧に変換するDC-DCブースト変換手段と、
（ii）上記DC-DCブースト変換手段に接続され、ＤＣ電力を入力ＡＣ電圧より高い電圧を持つAC電力に反転させるDC／ACインバーターと、
（iii）発生されたＡＣ電力と電力網からの外部ＡＣ電力とを統合させる内部ＡＣ電力線と、
（iv）上記DC／ACインバーター及び上記内部ＡＣ電力線に接続され、上記DC／ACインバーターからのＡＣ出力に含まれる高周波数成分をフィルタリングする負荷インタフェース回路と、
（v）上記DC-DCブースト変換手段、DC／ACインバーター及び負荷インタフェース回路に接続され、上記ＤＣブースト電圧を監視し、上記DC-DCブースト変換手段を制御し、最大電力点追従（MPPT）を実行し、DC／AC反転及びＡＣ同期化を実行し、ＡＣ電流及び電圧を検出して発電量及び状態を計算し、電力線通信を実行し、ＡＣ電力線切り替え及び遮断などのロジックコントロールを実行するMFAマイクロコントローラーと、
（vi）上記マイクロコントローラーに接続され、インタフェース回路を介して内部電力線に接続され、上記マイクロコントローラーと上記電力網の間でパーフォーマンスデータを送受信する電力線モデムと、
（vii）上記内部ＡＣ電力線と上記マイクロコントローラーに接続され、上記電力網からの入力ＡＣ電力の相位とゼロクロス点とを検出するライン検出回路と、
（viii）上記内部ＡＣ電力線と外部ＡＣ電力線に接続され、発電しない時に上記内部ＡＣ電力線とＡＣ電力網との接続を遮断するソリッドステートスイッチと、
を備えるシステム。
【請求項２】
ＤＣ出力端子を備える複数の個別ＤＣ電源から電力網へＡＣ電流が供給されるシステムにおいて、
（a）それぞれDC電源に接続されるｍ（ｍは２以上の整数である）個のＤＣ入力端子と、ＡＣ入力端子と、ＡＣ出力端子とが設けられる複数のパワーインバーターを備え、
（b）前記パワーインバーターの各自の上記ＡＣ出力端子がデイジーチェーンで次のパワーインバーターの上記ＡＣ入力端子に接続されるが、最初のパワーインバーターの上記ＡＣ入力端子がオープンされ、最後のパワーインバーターの上記ＡＣ出力端子が電力網のパワーサービスパネルに接続され、
（c）上記パワーインバーターはそれぞれ、
（i）それぞれ上記ＤＣ電源に接続され、上記ＤＣ電源の電圧を反転処理に適した、より高いＤＣ電圧に変換するｍ個のDC-DCブースト変換手段と、
（ii）上記ｍ個のDC-DCブースト変換手段に接続され、すべてのDC-DCブースト変換手段のＤＣ出力を統合し、上記DC-DCブースト変換手段を並列接続して全てのDC電流を併合するＤＣ電力統合器と、
（iii）上記ＤＣ電力統合器に接続され、ＤＣ電力を入力ＡＣ電圧より高い電圧を持つAC電力に反転させるDC／ACインバーターと、
（iv）発生されたＡＣ電力と電力網からの外部ＡＣ電力とを統合させる内部ＡＣ電力線と、
（v）上記DC／ACインバーター及び上記内部ＡＣ電力線に接続され、上記DC／ACインバーターからのＡＣ出力に含まれる高周波数成分をフィルタリングする負荷インタフェース回路と、
（vi）上記DC-DCブースト変換手段、DC／ACインバーター及び負荷インタフェース回路に接続され、上記ＤＣブースト電圧を監視し、上記DC-DCブースト変換手段を制御し、最大電力点追従（MPPT）を実行し、DC／AC反転及びＡＣ同期化を実行し、ＡＣ電流及び電圧を検出して発電量及び状態を計算し、電力線通信を実行し、ＡＣ電力線切り替え及び遮断などのロジックコントロールを実行するMFAマイクロコントローラーと、
（vii）上記マイクロコントローラーに接続され、インタフェース回路を介して内部電力線に接続され、上記マイクロコントローラーと上記電力網の間でパーフォーマンスデータを送受信する電力線モデムと、
（viii）上記内部ＡＣ電力線と上記マイクロコントローラーに接続され、上記電力網からの入力ＡＣ電力の相位とゼロクロス点とを検出するライン検出回路と、
（ix）上記内部ＡＣ電力線と外部ＡＣ電力線に接続され、発電しない時に上記内部ＡＣ電力線とＡＣ電力網との接続を遮断するソリッドステートスイッチと、
を備えるシステム。
【請求項３】
上記パワーインバーターは単相ＡＣ又は三相ＡＣを出力する、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
上記MFAマイクロコントローラーは、
上記DC-DCブースト変換手段を制御するMFAコントローラーと、
パワーインバーターの発電能力を最適化させるために最大電力点追従（MPPT）を実行するMFA最適化手段と、
を含む請求項１、２又は３に記載のシステム。
【請求項５】
（ａ）一つのＤＣ電源に接続される一つのＤＣ入力端子と、
（ｂ）ＡＣ電力網にＡＣ電力を送電するための一つのＡＣ出力端子と、
（ｃ）上記ＤＣ電源に接続され、電源電圧を反転処理に適した、より高いＤＣ電圧に変換するDC-DCブースト変換手段と、
（ｄ）上記DC-DCブースト変換手段に接続され、ＤＣ電力を入力ＡＣ電圧より高い電圧を持つAC電力に反転させるDC／ACインバーターと、
（ｅ）発生されたＡＣ電力と電力網からの外部ＡＣ電力とを統合させる内部ＡＣ電力線と、
（ｆ）上記DC／ACインバーター及び上記内部ＡＣ電力線に接続され、上記DC／ACインバーターからのＡＣ出力に含まれる高周波数成分をフィルタリングする負荷インタフェース回路と、
（ｇ）上記DC-DCブースト変換手段、DC／ACインバーター及び負荷インタフェース回路に接続され、上記ＤＣブースト電圧を監視し、上記DC-DCブースト変換手段を制御し、最大電力点追従（MPPT）を実行し、DC／AC反転とＡＣ同期化を実行し、ＡＣ電流及び電圧を検出して発電量及び状態を計算し、電力線通信を実行し、ＡＣ電力線切り替え及び遮断などのロジックコントロールを実行するMFAマイクロコントローラーと、
（ｈ）上記マイクロコントローラーに接続され、インタフェース回路を介して内部電力線に接続され、上記マイクロコントローラーと上記電力網の間でパーフォーマンスデータを送受信する電力線モデムと、
（ｉ）上記内部ＡＣ電力線と上記マイクロコントローラーに接続され、上記電力網からの入力ＡＣ電力の相位とゼロクロス点とを検出するライン検出回路と、
（ｊ）上記内部ＡＣ電力線と外部ＡＣ電力線に接続され、発電しない時に上記内部ＡＣ電力線とＡＣ電力網との接続を遮断するソリッドステートスイッチと、
を備えるDC／ACパワーインバーター。
【請求項６】
（ａ）それぞれ一つのＤＣ電源に接続される少なくとも二つのＤＣ入力端子と、
（ｂ）ＡＣ電力網にＡＣ電力を送電するための一つのＡＣ出力端子と、
（ｃ）それぞれ一つのＤＣ電源に接続され、電源電圧を反転処理に適した、より高いＤＣ電圧に変換する複数のDC-DCブースト変換手段と、
（ｄ）上記複数のDC-DCブースト変換手段に接続され、すべてのDC-DCブースト変換手段のＤＣ出力を統合し、上記DC-DCブースト変換手段を並列接続して全てのDC電流を併合するＤＣ電力統合器と、
（ｅ）上記DC-DCブースト変換手段に接続され、ＤＣ電力を入力ＡＣ電圧より高い電圧を持つAC電力に反転させるDC／ACインバーターと、
（ｆ）発生されたＡＣ電力と電力網からの外部ＡＣ電力とを統合させる内部ＡＣ電力線と、
（ｇ）上記DC／ACインバーター及び上記内部ＡＣ電力線に接続され、上記DC／ACインバーターからのＡＣ出力に含まれる高周波数成分をフィルタリングする負荷インタフェース回路と、
（ｈ）上記DC-DCブースト変換手段、DC／ACインバーター及び負荷インタフェース回路に接続され、上記ＤＣブースト電圧を監視し、上記DC-DCブースト変換手段を制御し、最大電力点追従（MPPT）を実行し、DC／AC反転とＡＣ同期化を実行し、ＡＣ電流及び電圧を検出して発電量及び状態を計算し、電力線通信を実行し、ＡＣ電力線切り替え及び遮断などのロジックコントロールを実行するMFAマイクロコントローラーと、
（ｉ）上記マイクロコントローラーに接続され、インタフェース回路を介して内部電力線に接続され、上記マイクロコントローラーと上記電力網の間でパーフォーマンスデータを送受信する電力線モデムと、
（ｊ）上記内部ＡＣ電力線と上記マイクロコントローラーに接続され、上記電力網からの入力ＡＣ電力の相位とゼロクロス点とを検出するライン検出回路と、
（ｋ）上記内部ＡＣ電力線と外部ＡＣ電力線に接続され、発電しない時に上記内部ＡＣ電力線とＡＣ電力網との接続を遮断するソリッドステートスイッチと、
を備えるDC／ACパワーインバーター。
【請求項７】
上記パワーインバーターは単相ＡＣ又は三相ＡＣを出力する、請求項５又は６に記載のDC／ACパワーインバーター。
【請求項８】
上記MFAマイクロコントローラーは、
上記DC-DCブースト変換手段を制御するMFAコントローラーと、
パワーインバーターの発電能力を最適化させるために最大電力点追従（MPPT）を実行するMFA最適化手段と、
を含む請求項５、６又は７に記載のDC／ACパワーインバーター。
【請求項９】
ＤＣ出力端子を備える複数の個別ＤＣ電源から電力網へＡＣ電流が供給されるスケーラブルなDC／ACパワー反転システムにおいて、
（ａ）それぞれ一つのDC電源に接続される少なくとも一つのＤＣ入力端子と、ＡＣ入力端子と、ＡＣ出力端子とが設けられる複数のパワーインバーターを備え、
（ｂ）前記パワーインバーターの各自の上記ＡＣ出力端子がデイジーチェーンで次のパワーインバーターの上記ＡＣ入力端子に接続されるが、最初のパワーインバーターの上記ＡＣ入力端子がオープンされ、最後のパワーインバーターの上記ＡＣ出力端子が電力網のパワーサービスパネルに接続され、
（ｃ）ＤＣ電源と、デイジーチェーンで接続されたインバーターの個数とを増減することにより逐次的に拡張でき、
（ｄ）前記個別ＤＣ電源のいずれか一つのパーフォーマンスにかかわらず、最適化したＡＣ電力を発生して上記電力網に送電することが可能である、DC／ACパワー反転システム。
【請求項１０】
上記パワーインバーターは単相ＡＣ又は三相ＡＣを出力する、請求項９に記載のDC／ACパワー反転システム。
【請求項１１】
前記DC／ACパワーインバーターはそれぞれ、
（ａ）それぞれ一つのＤＣ電源に接続される少なくとも二つのＤＣ入力端子と、
（ｂ）ＡＣ電力網にＡＣ電力を送電するための一つのＡＣ出力端子と、
（ｃ）それぞれ一つのＤＣ電源に接続され、電源電圧を反転処理に適した、より高いＤＣ電圧に変換する複数のDC-DCブースト変換手段と、
（ｄ）上記複数のDC-DCブースト変換手段に接続され、すべてのDC-DCブースト変換手段のＤＣ出力を統合し、上記DC-DCブースト変換手段を並列接続して全てのDC電流を併合するＤＣ電力統合器と、
（ｅ）上記DC-DCブースト変換手段に接続され、ＤＣ電力を入力ＡＣ電圧より高い電圧を持つAC電力に反転させるDC／ACインバーターと、
（ｆ）発生されたＡＣ電力と電力網からの外部ＡＣ電力とを統合させる内部ＡＣ電力線と、
（ｇ）上記DC／ACインバーター及び上記内部ＡＣ電力線に接続され、上記DC／ACインバーターからのＡＣ出力に含まれる高周波数成分をフィルタリングする負荷インタフェース回路と、
（ｈ）上記DC-DCブースト変換手段、DC／ACインバーター及び負荷インタフェース回路に接続され、上記ＤＣブースト電圧を監視し、上記DC-DCブースト変換手段を制御し、最大電力点追従（MPPT）を実行し、DC／AC反転とＡＣ同期化を実行し、ＡＣ電流及び電圧を検出して発電量及び状態を計算し、電力線通信を実行し、ＡＣ電力線切り替え及び遮断などのロジックコントロールを実行するMFAマイクロコントローラーと、
（ｉ）上記マイクロコントローラーに接続され、インタフェース回路を介して内部電力線に接続され、上記マイクロコントローラーと上記電力網の間でパーフォーマンスデータを送受信する電力線モデムと、
（ｊ）上記内部ＡＣ電力線と上記マイクロコントローラーに接続され、上記電力網からの入力ＡＣ電力の相位とゼロクロス点とを検出するライン検出回路と、
（ｋ）上記内部ＡＣ電力線と外部ＡＣ電力線に接続され、発電しない時に上記内部ＡＣ電力線とＡＣ電力網との接続を遮断するソリッドステートスイッチと、
を備える請求項９又は１０に記載のシステム。
【請求項１２】
DC／ACパワー反転システムを逐次に拡張する方法において、
（ａ）ＡＣ入力端子とＡＣ出力端子と少なくとも一つのＤＣ入力端子とが設けられた複数のDC／ACパワーインバーターと、複数のDC電源とを提供するステップと、
（ｂ）少なくとも一つの前記DC電源をそれぞれ少なくとも一つの前記ＤＣ入力端子に接続させるステップと、
（ｃ）各パワーインバーターのＡＣ出力端子がデイジーチェーンで次のパワーインバーターのＡＣ入力端子に接続されるが、最初のパワーインバーターのＡＣ入力端子がオープンされ、最後のパワーインバーターのＡＣ出力端子が電力網のパワーサービスパネルに接続されるように、少なくとも二つの前記DC／ACパワーインバーターをデイジーチェーンによって接続させるステップと、
（ｄ）発生した総ＡＣ電力を、前記DC／ACパワーインバーターのそれぞれが供給するＡＣ電力の合計と等しくさせるステップと、
を含む方法。
【請求項１３】
上記パワーインバーターは単相ＡＣ又は三相ＡＣを出力する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記DC／ACパワーインバーターはそれぞれ、
（ａ）それぞれ一つのＤＣ電源に接続される少なくとも二つのＤＣ入力端子と、
（ｂ）ＡＣ電力網にＡＣ電力を送電するための一つのＡＣ出力端子と、
（ｃ）それぞれ一つのＤＣ電源に接続され、電源電圧を反転処理に適した、より高いＤＣ電圧に変換する複数のDC-DCブースト変換手段と、
（ｄ）上記複数のDC-DCブースト変換手段に接続され、すべてのDC-DCブースト変換手段のＤＣ出力を統合し、上記DC-DCブースト変換手段を並列接続して全てのDC電流を併合するＤＣ電力統合器と、
（ｅ）上記DC-DCブースト変換手段に接続され、ＤＣ電力を入力ＡＣ電圧より高い電圧を持つAC電力に反転させるDC／ACインバーターと、
（ｆ）発生されたＡＣ電力と電力網からの外部ＡＣ電力とを統合させる内部ＡＣ電力線と、
（ｇ）上記DC／ACインバーター及び上記内部ＡＣ電力線に接続され、上記DC／ACインバーターからのＡＣ出力に含まれる高周波数成分をフィルタリングする負荷インタフェース回路と、
（ｈ）上記DC-DCブースト変換手段、DC／ACインバーター及び負荷インタフェース回路に接続され、上記ＤＣブースト電圧を監視し、上記DC-DCブースト変換手段を制御し、最大電力点追従（MPPT）を実行し、DC／AC反転とＡＣ同期化を実行し、ＡＣ電流及び電圧を検出して発電量及び状態を計算し、電力線通信を実行し、ＡＣ電力線切り替え及び遮断などのロジックコントロールを実行するMFAマイクロコントローラーと、
（ｉ）上記マイクロコントローラーに接続され、インタフェース回路を介して内部電力線に接続され、上記マイクロコントローラーと上記電力網の間でパーフォーマンスデータを送受信する電力線モデムと、
（ｊ）上記内部ＡＣ電力線と上記マイクロコントローラーに接続され、上記電力網からの入力ＡＣ電力の相位とゼロクロス点とを検出するライン検出回路と、
（ｋ）上記内部ＡＣ電力線と外部ＡＣ電力線に接続され、発電しない時に上記内部ＡＣ電力線とＡＣ電力網との接続を遮断するソリッドステートスイッチと、
を備える請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
上記MFAマイクロコントローラーは、メインプログラムを繰り返して、
（ａ）ＤＣ電源入力と、インバーター及びＡＣ電力線の状況とに応じて、インバーター発電回路を開閉させること、
（ｂ）ある期間内に発生された総発電量などインバーターの発電状態を算出すること、
（ｃ）上記インバーター状態及び動作に対する診断を実行すること、
（ｄ）インバーターのユニットアドレスを設定すること、
（ｅ）電力線による通信を実行すること、並びに、
（ｆ）データ収集手段からの要求に応答して発電状態を報告すること、
を実行する請求項２または６に記載のシステム。
【請求項１６】
上記MFAマイクロコントローラーに割り込みサービスルーチン（ISR）が設定されており、
上記割り込みサービスルーチンは、
（ａ）割り込みに応答すること、
（ｂ）メインプログラムの現在状態を保存すること、
（ｃ）上記ＤＣ電源、DC-DCブースト変換手段及びDC／ACインバーターから電圧及び電流信号を読み取ること、
（ｄ）ＡＣ電力線の相位及びゼロクロス点の信号を読み取ること、
（ｅ）上記インバーターに接続された各ＤＣ電源に対して最大電力点追従（MPPT）を実行すること、
（ｆ）DC／AC反転とＡＣ同期化を実行すること、
（g）デジタル出力端子を介してパルス幅変調（PWM）制御信号を送信すること、並びに、
（h）保存されたメインプログラムの状態を復元して新たに当該メインプログラムの実行を開始すること、
に用いられる請求項１５に記載のシステム。
【国際調査報告】
2012533976.tif 000019
2012533976.tif 000020
2012533976.tif 000021