太陽光発電用パワーコンディショナ
【課題】不必要なリレーのオン及びオフの繰り返しを防止する太陽光発電用パワーコンディショナを提供する。
【解決手段】昇圧チョッパ１２ａの出力電圧を徐々に上昇させ、その間の入力電圧の最大変動量と第１閾値を比較し、入力電圧の最大変動量が第１閾値以上であれば、昇圧チョッパに接続されている太陽電池ストリング１１ａの供給可能最大電力が不十分であると判断して昇圧チョッパを停止し、最大変動量が第１閾値未満であれば、供給可能最大電力が十分であると判断してインバータ１３を起動し、リレー１７をオンする。昇圧チョッパが停止されたときに、タイマ１８のカウント値又はリレー１７がオンされてからオフされるまでの間の太陽電池ストリングの総発電量を第２閾値と比較し、タイマのカウント値又は太陽電池ストリングの総発電量が第２閾値未満のときは、昇圧チョッパを再起動させるときに、制御部１６は第１閾値の値をそれ以前の値よりも小さくする。
【解決手段】昇圧チョッパ１２ａの出力電圧を徐々に上昇させ、その間の入力電圧の最大変動量と第１閾値を比較し、入力電圧の最大変動量が第１閾値以上であれば、昇圧チョッパに接続されている太陽電池ストリング１１ａの供給可能最大電力が不十分であると判断して昇圧チョッパを停止し、最大変動量が第１閾値未満であれば、供給可能最大電力が十分であると判断してインバータ１３を起動し、リレー１７をオンする。昇圧チョッパが停止されたときに、タイマ１８のカウント値又はリレー１７がオンされてからオフされるまでの間の太陽電池ストリングの総発電量を第２閾値と比較し、タイマのカウント値又は太陽電池ストリングの総発電量が第２閾値未満のときは、昇圧チョッパを再起動させるときに、制御部１６は第１閾値の値をそれ以前の値よりも小さくする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電用パワーコンディショナに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、太陽光発電用パワーコンディショナ５０には、例えば図６に示すように、一群の太陽電池パネルの直列接続体（以下、「太陽電池ストリング」と称する）５１ａ、５１ｂ・・・が並列に接続されている。各太陽電池ストリング５１ａ、５１ｂ・・・は昇圧チョッパ５２に接続され、所定の電圧に昇圧され、昇圧された直流電力はインバータ５３により交流電力に変換される。インバータ５３の出力は、さらに分電盤５４に入力され、家庭用の電気機器５５ａ、５５ｂ・・・に供給されると共に、売電用メータ（図示せず）を介して電力系統５６に逆潮流される。パワーコンディショナ５０には、インバータ５３の出力を外部に出力するか否かを切り替えるリレー５７が設けられており、インバータ５３の起動に合わせてリレー５７がオン／オフされる。
【０００３】
パワーコンディショナ５０に複数の太陽電池ストリング５１ａ、５１ｂ・・・が接続される場合には、各太陽電池ストリング５１ａ、５１ｂ・・・からの出力電圧は、おおむね太陽電池パネルの直列枚数に比例する。太陽電池パネル５１ａ、５１ｂ・・・の直列接続枚数が異なると、個々の太陽電池パネルの最大出力点電圧が変わってしまうので、複数の太陽電池ストリング５１ａ、５１ｂ・・・の出力を合成すると、その出力特性が複数のピーク点を有することになる。そのため、一般的には、各太陽電池ストリング５１ａ、５１ｂ・・・の太陽電池パネルの直列枚数が同じになるように揃えられている。
【０００４】
このようなパワーコンディショナの起動に際して、例えば特許文献１では、太陽電池ストリングの出力電圧（開放電圧）を所定の閾値と比較し、閾値よりも大きいときは出力可能として昇圧チョッパ及びインバータを起動させている。ところが、太陽電池パネルの出力電圧は、日照量だけでなく太陽電池パネルの直列接続枚数に依存するところが大きいので、日照量が少なく供給可能な最大電力が少ない場合でも、太陽電池ストリングからの出力電圧（開放電圧）が閾値よりも大きくなり、インバータが起動されることがある。インバータが起動され、リレーがオンされると、電気機器などの負荷に電流が流れ、各太陽電池パネルから電流が引き出される。日照量が少なく、各太陽電池パネルから供給可能な電力が少ない場合、太陽電池パネルから電流が引き出されると、すぐに出力電圧が降下してしまう。その結果、インバータからの出力電圧が系統電圧よりも低下すると、図示しない制御部は、リレーをオフして、インバータを停止させる。一方、太陽電池パネルから電流が引き出されなくなると、すぐに太陽電池パネルの出力電圧は上昇する。各太陽電池パネルの出力電圧が回復し、制御部はインバータを再起動させ、リレーをオンさせる。その後、日照量が増加しないときは、このような動作を繰り返し、リレーがオン及びオフを繰り返す。このようなリレーのオン及びオフの繰り返しは、居住者にとっては騒音となり、また、リレーの劣化の原因となる。
【０００５】
このようなリレーのオン及びオフの繰り返しを防止するため、特許文献２では、昇圧チョッパの出力端に接続された平滑コンデンサの充電に要した電力から太陽電池ストリングから供給可能な最大電力を推定し、推定された最大電力に基づいてインバータの起動を制御している。ところが、例えば平滑コンデンサに残存する電荷の影響などにより、最大電力の推定値が大きすぎて、太陽電池ストリングから実際に供給可能な最大電力と乖離している場合、上記リレーのオン及びオフの繰り返しが発生する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２−１５６３１３号公報
【特許文献２】特開２００９−２４７１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来例の問題を解決するためになされたものであり、リレーがオンしてからオフするまでの時間やその間の太陽電池ストリングの実際の発電量などを考慮し、それによってリレーがオン及びオフを繰り返すことを防止可能な太陽光発電用パワーコンディショナを提供することを目的とする。
【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に係る太陽光発電用パワーコンディショナは、一群の太陽電池パネルの直列接続体で構成された太陽電池ストリングに接続され、前記太陽電池ストリングの出力電圧を所定の電圧に昇圧する電圧変換回路と、前記電圧変換回路からの直流電力を交流電力に変換する直流／交流変換回路と、前記直流／交流変換回路の出力端に接続され、前記直流／交流変換回路が起動されるときにオンされ前記直流／交流変換回路が停止されるときにオフされるリレーと、前記電圧変換回路に入力される入力電圧を検出する入力電圧検出部と、前記電圧変換回路から出力される出力電圧を検出する出力電圧検出部と、前記電圧変換回路及び前記直流／交流変換回路の起動及び停止を制御すると共に、前記太陽電池ストリングの発電量を演算する制御部と、前記電圧変換回路が起動されてから停止されるまでの時間をカウントする計時部を備え、前記制御部は、前記直流／交流変換回路を起動させる前に前記電圧変換回路を起動させ、前記電圧変換回路の出力電圧が所定の電圧になるように徐々に上昇させ、その間の前記入力電圧検出部により検出された入力電圧の最大変動量と第１閾値を比較し、前記入力電圧の最大変動量が前記第１閾値以上であれば、前記電圧変換回路に接続されている太陽電池ストリングの供給可能最大電力が不十分であると判断して、前記電圧変換回路を停止し、前記入力電圧の最大変動量が前記第１閾値未満であれば、前記電圧変換回路に接続されている太陽電池ストリングの供給可能最大電力が十分であると判断して、前記電圧変換回路の起動を継続し、さらに、前記直流／交流変換回路を起動し、前記リレーをオンし、前記電圧変換回路が停止されたときに、前記計時部のカウント値又は前記電圧変換回路が起動されてから停止されるまでの間の前記太陽電池ストリングの発電量を第２閾値と比較し、前記カウント値又は前記発電量が前記第２閾値未満のときは、前記制御部は、前記電圧変換回路を再起動させるときに、前記第１閾値の値をそれ以前の値よりも小さくすることを特徴とする。
【０００９】
または、前記制御部は、前記電圧変換回路の出力電圧が所定の電圧になるように徐々に上昇させる際の電圧変化率を変化させる機能をさらに備え、前記カウント値又は前記発電量が前記第２閾値未満のときは、前記電圧変換回路を再起動させるときに、前記第１閾値の値をそれ以前の値よりも小さくすることに換えて、又は前記第１閾値の値をそれ以前の値よりも小さくすることに加えて、前記電圧変化率をそれ以前の電圧変化率よりも大きくすることを特徴とする。
【００１０】
また、前記第１閾値の値を記憶する記憶部をさらに備え、前記カウント値又は前記発電量が前記第２閾値未満のとき、前記第１閾値の値を前記記憶部に記憶し、次にその電圧変換回路を再起動する際、前記記憶部に記憶されている第１閾値の値を初期値とすることが好ましい。
【００１１】
また、前記電圧変化率を記憶する記憶部をさらに備え、前記カウント値又は前記発電量が前記第２閾値未満のとき、前記電圧変化率を前記記憶部に記憶し、次に前記電圧変換回路を再起動する際、前記記憶部に記憶されている電圧変化率を初期値とすることが好ましい。
【００１２】
前記出力電圧検出部は、前記制御部が前記電圧変換回路を起動させる際、前記電圧変換回路から出力される出力電圧を検出し、前記制御部は、前記所定の電圧と検出した出力電圧の差分電圧に応じた所定の係数を前記入力電圧の最大変動量に積算して前記第１閾値と比較することが好ましい。
【００１３】
前記太陽電池ストリング及びその太陽電池ストリングに接続された前記電圧変換回路は複数組設けられており、前記制御部は、複数の前記電圧変換回路を個別に制御することが好ましい。
【００１４】
また、前記制御部は、起動されているいずれかの電圧変換回路に接続されている太陽電池ストリングからの出力電力が第３閾値未満となったときに、その電圧変換回路を停止し、全ての電圧変換回路の起動が停止されたときに、前記直流／交流変換回路を停止し、前記リレーをオフすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
このような構成によれば、実際の太陽電池ストリングからの発電量が少なく、リレーがオン及びオフを繰り返す可能性がある場合に、第１閾値の値をそれ以前の値よりも小さくし及び／又は電圧変換回路の出力電圧を徐々に上昇させる際の電圧変化率をそれ以前の電圧変化率よりも大きくするので、リレーがオン及びオフされる可能性が徐々に低くなる。その結果、不必要にリレーがオン／オフされることが少なくなり、騒音の低減及びリレーの劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る太陽光発電用パワーコンディショナの構成を示すブロック図。
【図２】太陽電池ストリングの出力特性（電力／電圧特性又はＰ−Ｖ特性）の一例を示す図。
【図３】昇圧チョッパの入力電圧と出力電圧の変化を示す図であり、（ａ）は昇圧チョッパの出力電圧の変化、（ｂ）は昇圧チョッパの入力電圧の変化を示す。
【図４】開放電圧及びコンデンサの充電に必要な電力が同じであると仮定した場合の、日照量が多い場合と日照量が少ない場合の太陽電池ストリングのＰ−Ｖ特性を示す図。
【図５】図３と比較して、昇圧チョッパの出力電圧の電圧変化率を大きくした場合の昇圧チョッパの入力電圧と出力電圧の変化を示す図。
【図６】従来の一般的な太陽光発電用パワーコンディショナの構成を示すブロック図。
【図７】開放電圧は低いけれども、日照量が多く、十分に負荷に電力を供給できる太陽電池ストリングと、開放電圧は高いけれども、日照量が少なく、十分に負荷に電力を供給できない太陽電池ストリングのＰ−Ｖ特性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の一実施形態に係る太陽光発電用パワーコンディショナについて説明する。図１は、本実施形態に係る太陽光発電用パワーコンディショナ１のブロック構成の一例を示す。この構成例では、例えば寄棟屋根の各面に太陽電池パネルを設置する場合を想定しており、屋根の各面の面積に応じて、設置可能な太陽電池パネルの枚数が異なる。そこで、屋根の各面に設置された太陽電池パネルを直列接続して、それを１つの太陽電池ストリングとし、各太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｃに、それぞれ独立した昇圧チョッパ（電圧変換回路）１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｃを接続している。しかしながら、図６に示すように、各太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｃにおける太陽電池パネルの直列接続枚数が同じ場合は、これら各太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｃを並列接続して、１つの昇圧チョッパで制御してもよい。なお、制御部１６によって、各昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｃを個別に最大出力点追従制御するので、各太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｃから供給可能な最大電力を、漏れなく有効に出力することができる。
【００１８】
各太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｃと昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｃの間には、昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｃに入力される入力電圧を検出するための入力電圧検出部１４ａ、１４ｂ、１４ｃが設けられている。昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｃの出力側は並列に接続され、１つのインバータ（直流／交流変換回路）１３に接続されている。また、このパワーコンディショナ１では、複数の昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｃの並列接続点とインバータ１３の間に１つの出力電圧検出部１５が設けられている。インバータ１３と分電盤５４との間にはリレー１７が設けられており、制御部１６は、インバータ１３を起動するときにリレー１７をオンし、インバータ１３を停止するときにリレー１７をオフする。制御部１６は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)などで構成され、タイマ１８及びメモリ（ＲＯＭ(Read Only Memory）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、フラッシュメモリなど)１９が接続されている。なお、昇圧チョッパが１つの場合、昇圧チョッパの入力側と出力側にそれぞれ入力電圧検出部と出力電圧検出部が設けられていればよい。
【００１９】
図２は、一例として日照条件が良く、全ての太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂ、１１ｃにおいて発電可能である場合の各太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂ、１１ｃのＰ−Ｖ特性（電力／電圧特性）を示す。この場合、各太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂ、１１ｃに対して個別に最大出力点追従制御を行い、負荷５５ａ、５５ｂ・・・で消費されなかった余った電力は、系統５６に逆潮流される。そのため、インバータ１３の出力電圧Ｖｏｕｔは系統５６の電圧（例えば、実効電圧２００Ｖ）よりも高く設定され、それに伴ってインバータ１３の入力電圧Ｖｉｎも決定される。制御部１６は、各昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの入力電圧（すなわち、各太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂ、１１ｃの出力電圧）がＶａ、Ｖｂ、Ｖｃとなるように制御する。同時に、制御部１６は、各昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃをＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御を行い、各入力電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃをそれぞれインバータ１３の入力電圧Ｖｉｎに昇圧する。
【００２０】
次に、このパワーコンディショナ１の起動について説明する。パワーコンディショナ１を起動する場合、制御部１６は、インバータ１３を起動せず、リレー１７をオフにした状態のまま、各昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを順に起動させる。各昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの起動に際して、制御部１６は、例えば最初の昇圧チョッパ１２ａに接続されている入力電圧検出部１４ａにより検出された入力電圧（開放電圧）と所定の電圧閾値（第５閾値）を比較する。各太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂ、１１ｃを構成する太陽電池パネルの直列接続枚数に応じて開放電圧が変化するので、この電圧閾値は、各太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂ、１１ｃに接続された各昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ毎に、個別に設定される。入力電圧が所定の電圧閾値未満の場合、例えば夜間や悪天候時など、太陽電池パネルに入射する光が少なく、負荷５５ａ、５５ｂ・・・を駆動できるだけの電力が得られないことが明らかなときは、制御部１６は昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを起動させない。
【００２１】
入力電圧が所定の電圧閾値以上の場合、制御部１６は、昇圧チョッパ１２ａを起動すると共に、入力電圧検出部１４ａにより検出された入力電圧と出力電圧検出部１５により検出された出力電圧をモニタする。入力電圧検出部１４ａ及び出力電圧検出部１５は、例えば昇圧チョッパ１２ａの入力端子の間及び出力端子の間に接続されたコンデンサ（図示せず）の端子電圧を検出する。昇圧チョッパ１２ａを起動すると、太陽電池ストリング１１ａから電流が引き出され、昇圧チョッパ１２ａへの入力電圧が低下し始める。一方、昇圧チョッパ１２ａの出力端子の間に接続されたコンデンサに充電が開始され、その端子間電圧が徐々に上昇する。
【００２２】
図３は、昇圧チョッパの入力電圧と出力電圧の変化を示す。図３中、（ａ）は昇圧チョッパ１２ａの出力電圧の変化を示し、（ｂ）は昇圧チョッパ１２ａの入力電圧の変化を示す。また、図４は、同一の太陽電池ストリング１１ａについて、開放電圧及びコンデンサの充電に必要な電力が同じであると仮定して、日照量が多い場合（実線）と日照量が少ない場合（破線）のＰ−Ｖ特性を示す。日照量が多い場合、太陽電池ストリング１１ａの供給可能な最大電力が大きく、Ｐ−Ｖ特性曲線の傾きも急である。そのため、開放電圧から僅かに電圧が下がっただけでも、コンデンサの充電に必要な電力量がまかなえる。換言すれば、昇圧チョッパ１２ａの入力電圧の最大低下値は小さい。それに対して、日照量が少ない場合、太陽電池ストリング１１ａの供給可能な最大電力が小さく、Ｐ−Ｖ特性曲線の傾きも緩やかである。そのため、開放電圧からかなり電圧が下がらなければ、コンデンサの充電に必要な電力量には到達しない。換言すれば、昇圧チョッパ１２ａの入力電圧の最大低下値は大きい。そのため、昇圧チョッパ１２ａの起動に際し、その昇圧チョッパ１２ａの入力電圧と出力電圧をモニタしておけば、その昇圧チョッパ１２ａに接続されている太陽電池ストリング１１ａが発電可能であるか否かを判断することができる。
【００２３】
昇圧チョッパ１２ａの出力電圧が変化している間、制御部１６は、入力電圧検出部１４ａにより検出された入力電圧の最大低下値（又は最大変動量）を算出し、その値を所定の電圧閾値（第１閾値）と比較する。そして、入力電圧の最大低下値が第１閾値以上になると、昇圧チョッパ１２ａを停止する。入力電圧の最大低下値が第１閾値以上の場合、図４において破線で示したＰ−Ｖ特性曲線のように、昇圧チョッパ１２ａに接続されている太陽電池ストリング１１ａの日照量が少なく、発電可能な電力量が不十分であると判断することができる。一方、第１閾値を超える入力電圧の最大低下値が発生しない場合、入力電圧の最大低下値が所定の値になれば、例えば図４において実線で示したＰ−Ｖ特性曲線のように、日照量が多く、発電可能な電力量が十分であると判断することができる。そして、制御部１６は、昇圧チョッパ１２ａに接続されている太陽電池ストリング１１ａの発電可能な電力量が十分であると判断し、昇圧チョッパ１２ａの起動を継続する。
【００２４】
いずれかの昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃについて起動の継続又は停止の判断を行った後、その昇圧チョッパが１つでも起動が継続されているときは、制御部１６がインバータ１３を起動し、リレー１７をオンする。
【００２５】
なお、パワーコンディショナ１が連系運転されているときは、制御部１６は、起動されている昇圧チョッパについて、最大出力点追従制御を行う。そして、昇圧チョッパの起動開始からの累積の発電量を演算する。また、タイマ１８は昇圧チョッパの起動開始（又はリレー１７のオン）からの時間をカウントする。また、制御部１６は、起動されている昇圧チョッパに接続されている太陽電池ストリングから出力電力をモニタし、出力電力が所定の電力閾値（第３閾値）未満となったときに、その昇圧チョッパを停止する。すなわち、日没や天候の悪化など、日照条件の変化などにより、太陽電池ストリングから十分な電力が供給できなくなったときは、発電を停止する。
【００２６】
ところで、太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂ、１１ｃのＰ−Ｖ特性は、実際に昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを起動し、最大出力点追従制御を行うまでは、不明である。そのため、上記のように昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃのいずれかの入力電圧の最大低下値（最大変動量）が第１閾値未満であり、制御部１６が発電可能であると判断しても、実際には日照量が少なく、発電量が不十分である場合も起こりうる。その場合、タイマ１８によりカウントされた昇圧チョッパの起動開始から停止されるまで（又はリレー１７のオンからオフまで）の時間が短い。そこで、制御部１６は、タイマ１８のカウント値を所定の時間閾値（第２閾値）と比較し、そのカウント値が第２閾値未満のときは、次にその昇圧チョッパを再起動させるときに、上記第１閾値の値をそれ以前の値よりも小さくする。すなわち、その昇圧チョッパが再起動されにくくする。それによって、その昇圧チョッパの再起動及び停止に起因して、リレー１７が短時間のうちにオン及びオフされるのを防止することができる。
【００２７】
あるいは、昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃからの出力電圧及び出力電流に基づいて、昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃが起動されてから停止されるまでの発電量を演算又は計測するように、制御部１６を発電量計測部として機能するように構成してもよい。上記のように、昇圧チョッパが起動されてから停止されるまでの時間が短い場合、その昇圧チョッパに接続されている太陽電池ストリングの発電量も少ない。そこで、いずれかの昇圧チョッパが停止されたときに、制御部１６は、その昇圧チョッパについて演算又は計測された発電量を所定の電力量閾値（第２閾値）と比較する。そして、その発電量が第２閾値未満のときは、制御部１６は、その昇圧チョッパを再起動させるときに、上記第１閾値の値をそれ以前の値よりも小さくするようにしてもよい。
【００２８】
あるいは、第１閾値の値を小さくする代わりに、図５に示すように、昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの出力電圧を徐々に上昇させる際の電圧変化率を大きくする（例えば、勾配急にする）ように、制御部１６を電圧変化率制御部として機能するように構成してもよい。その場合、コンデンサの充電時間が短くなり、コンデンサの充電に必要な単位時間あたりの電力が大きくなり、昇圧チョッパの入力電圧の最大低下値（最大変動量）が大きくなる。その結果、第１閾値を変化させなくても、その昇圧チョッパが再起動されにくくなる。あるいは、第１閾値と電圧変化率の両方を変化させてもよい。
【００２９】
さらに、タイマ１８のカウント値又は発電量が前記第２閾値以上のとき、そのときの（更新された）第１閾値又は電圧変化率をメモリ１９に記憶させてもよい。そして、次にその昇圧チョッパを再起動する際、メモリ１９に記憶されている第１閾値又は電圧変化率を初期値としてもよい。すなわち、正常に昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを起動させた条件を記憶しておくことにより、パワーコンディショナ１をリセットした後、再起動させても、昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃが不必要に起動及び停止を繰り返すことはない。
【００３０】
ところで、出力電圧検出部１５は、昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの出力端子の間に接続されたコンデンサの端子電圧を検出している。そのため、このコンデンサに残存している電荷量によって、昇圧チョッパを再起動させるときの出力電圧の初期値（図３（ａ）参照）が異なり、それに伴ってコンデンサの充電に必要な電力も異なる。仮に、コンデンサの残存電荷量が多い場合、コンデンサの充電に必要な電力が少なく、電力が小さくても充電が完了してしまう。そのため、実際には日照条件が悪く発電量が不十分な場合であっても、誤って発電量が十分であると判断して、昇圧チョッパを起動してしまう可能性がある。そこで、制御部１６を以下のように変形してもよい。例えば昇圧チョッパ１２ａを起動させる際、制御部１６は、出力電圧検出部１５から出力される出力電圧（すなわちコンデンサの残存電荷量に応じた電圧）を検出し、所定の電圧Ｖｉｎと検出した出力電圧の差分電圧を求める。そして、入力電圧検出部１４ａにより検出された入力電圧の最大変動量に、差分電圧に応じた所定の係数を入力電圧の最大低下値（最大変動量）に積算し、第１閾値と比較する。所定の係数は、差分電圧と入力電圧の最大低下値（最大変動量）を用いて演算で求めてもよいし、あらかじめルックアップテーブルの形式でメモリ１９に記憶しておいてもよい。それによって、より正確に、昇圧チョッパの起動又は停止の判断が可能になる。また、出力電圧検出部１５に、コンデンサの放電回路を設け、昇圧チョッパが停止されるたびに、コンデンサに残存する電荷を放電するように構成してもよい。
【００３１】
なお、本発明は、上記実施形態の記載に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、出力電圧検出部１５は、複数の昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの並列接続点とインバータ１３の間に１つだけ設けられているが、昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの出力端子の間にそれぞれ個別に設けてもよい。また、１つの制御部１６によって全ての昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを制御しているが、各昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃにそれぞれ個別の制御部を設けてもよい。さらに、１つの制御部１６によって全ての昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを制御しているが、制御部１６は時分割的に各昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを制御しており、各昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃにそれぞれ個別の制御部を設けた場合と等価である。さらに、昇圧チョッパが起動後短時間のうちに停止された場合、昇圧チョッパの再起動に際して、太陽電池ストリングの開放電圧と比較される所定の電圧閾値の値を高くする（更新する）ようにしてもよい。そして、更新された電圧閾値をメモリ１９に記憶させ、次にその昇圧チョッパを再起動する際、メモリ１９に記憶されている電圧閾値を初期値としてもよい。
【００３２】
さらに、上記実施形態では、各太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂ、１１ｃにそれぞれ独立した昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを接続した場合を例示したが、各太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｃを並列接続して、１つの昇圧チョッパで制御してもよい。その場合は、上記説明のうち、制御部１６は、昇圧チョッパ１２ａに関する動作のみを行う。
【符号の説明】
【００３３】
１ パワーコンディショナ
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 太陽電池ストリング
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ 昇圧チョッパ（電圧変換回路）
１３ インバータ（直流／交流変換回路）
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ 入力電圧検出部
１５ 出力電圧検出部
１６ 制御部
１７ リレー
１８ タイマ（計時部）
１９ メモリ（記憶部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電用パワーコンディショナに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、太陽光発電用パワーコンディショナ５０には、例えば図６に示すように、一群の太陽電池パネルの直列接続体（以下、「太陽電池ストリング」と称する）５１ａ、５１ｂ・・・が並列に接続されている。各太陽電池ストリング５１ａ、５１ｂ・・・は昇圧チョッパ５２に接続され、所定の電圧に昇圧され、昇圧された直流電力はインバータ５３により交流電力に変換される。インバータ５３の出力は、さらに分電盤５４に入力され、家庭用の電気機器５５ａ、５５ｂ・・・に供給されると共に、売電用メータ（図示せず）を介して電力系統５６に逆潮流される。パワーコンディショナ５０には、インバータ５３の出力を外部に出力するか否かを切り替えるリレー５７が設けられており、インバータ５３の起動に合わせてリレー５７がオン／オフされる。
【０００３】
パワーコンディショナ５０に複数の太陽電池ストリング５１ａ、５１ｂ・・・が接続される場合には、各太陽電池ストリング５１ａ、５１ｂ・・・からの出力電圧は、おおむね太陽電池パネルの直列枚数に比例する。太陽電池パネル５１ａ、５１ｂ・・・の直列接続枚数が異なると、個々の太陽電池パネルの最大出力点電圧が変わってしまうので、複数の太陽電池ストリング５１ａ、５１ｂ・・・の出力を合成すると、その出力特性が複数のピーク点を有することになる。そのため、一般的には、各太陽電池ストリング５１ａ、５１ｂ・・・の太陽電池パネルの直列枚数が同じになるように揃えられている。
【０００４】
このようなパワーコンディショナの起動に際して、例えば特許文献１では、太陽電池ストリングの出力電圧（開放電圧）を所定の閾値と比較し、閾値よりも大きいときは出力可能として昇圧チョッパ及びインバータを起動させている。ところが、太陽電池パネルの出力電圧は、日照量だけでなく太陽電池パネルの直列接続枚数に依存するところが大きいので、日照量が少なく供給可能な最大電力が少ない場合でも、太陽電池ストリングからの出力電圧（開放電圧）が閾値よりも大きくなり、インバータが起動されることがある。インバータが起動され、リレーがオンされると、電気機器などの負荷に電流が流れ、各太陽電池パネルから電流が引き出される。日照量が少なく、各太陽電池パネルから供給可能な電力が少ない場合、太陽電池パネルから電流が引き出されると、すぐに出力電圧が降下してしまう。その結果、インバータからの出力電圧が系統電圧よりも低下すると、図示しない制御部は、リレーをオフして、インバータを停止させる。一方、太陽電池パネルから電流が引き出されなくなると、すぐに太陽電池パネルの出力電圧は上昇する。各太陽電池パネルの出力電圧が回復し、制御部はインバータを再起動させ、リレーをオンさせる。その後、日照量が増加しないときは、このような動作を繰り返し、リレーがオン及びオフを繰り返す。このようなリレーのオン及びオフの繰り返しは、居住者にとっては騒音となり、また、リレーの劣化の原因となる。
【０００５】
このようなリレーのオン及びオフの繰り返しを防止するため、特許文献２では、昇圧チョッパの出力端に接続された平滑コンデンサの充電に要した電力から太陽電池ストリングから供給可能な最大電力を推定し、推定された最大電力に基づいてインバータの起動を制御している。ところが、例えば平滑コンデンサに残存する電荷の影響などにより、最大電力の推定値が大きすぎて、太陽電池ストリングから実際に供給可能な最大電力と乖離している場合、上記リレーのオン及びオフの繰り返しが発生する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２−１５６３１３号公報
【特許文献２】特開２００９−２４７１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来例の問題を解決するためになされたものであり、リレーがオンしてからオフするまでの時間やその間の太陽電池ストリングの実際の発電量などを考慮し、それによってリレーがオン及びオフを繰り返すことを防止可能な太陽光発電用パワーコンディショナを提供することを目的とする。
【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に係る太陽光発電用パワーコンディショナは、一群の太陽電池パネルの直列接続体で構成された太陽電池ストリングに接続され、前記太陽電池ストリングの出力電圧を所定の電圧に昇圧する電圧変換回路と、前記電圧変換回路からの直流電力を交流電力に変換する直流／交流変換回路と、前記直流／交流変換回路の出力端に接続され、前記直流／交流変換回路が起動されるときにオンされ前記直流／交流変換回路が停止されるときにオフされるリレーと、前記電圧変換回路に入力される入力電圧を検出する入力電圧検出部と、前記電圧変換回路から出力される出力電圧を検出する出力電圧検出部と、前記電圧変換回路及び前記直流／交流変換回路の起動及び停止を制御すると共に、前記太陽電池ストリングの発電量を演算する制御部と、前記電圧変換回路が起動されてから停止されるまでの時間をカウントする計時部を備え、前記制御部は、前記直流／交流変換回路を起動させる前に前記電圧変換回路を起動させ、前記電圧変換回路の出力電圧が所定の電圧になるように徐々に上昇させ、その間の前記入力電圧検出部により検出された入力電圧の最大変動量と第１閾値を比較し、前記入力電圧の最大変動量が前記第１閾値以上であれば、前記電圧変換回路に接続されている太陽電池ストリングの供給可能最大電力が不十分であると判断して、前記電圧変換回路を停止し、前記入力電圧の最大変動量が前記第１閾値未満であれば、前記電圧変換回路に接続されている太陽電池ストリングの供給可能最大電力が十分であると判断して、前記電圧変換回路の起動を継続し、さらに、前記直流／交流変換回路を起動し、前記リレーをオンし、前記電圧変換回路が停止されたときに、前記計時部のカウント値又は前記電圧変換回路が起動されてから停止されるまでの間の前記太陽電池ストリングの発電量を第２閾値と比較し、前記カウント値又は前記発電量が前記第２閾値未満のときは、前記制御部は、前記電圧変換回路を再起動させるときに、前記第１閾値の値をそれ以前の値よりも小さくすることを特徴とする。
【０００９】
または、前記制御部は、前記電圧変換回路の出力電圧が所定の電圧になるように徐々に上昇させる際の電圧変化率を変化させる機能をさらに備え、前記カウント値又は前記発電量が前記第２閾値未満のときは、前記電圧変換回路を再起動させるときに、前記第１閾値の値をそれ以前の値よりも小さくすることに換えて、又は前記第１閾値の値をそれ以前の値よりも小さくすることに加えて、前記電圧変化率をそれ以前の電圧変化率よりも大きくすることを特徴とする。
【００１０】
また、前記第１閾値の値を記憶する記憶部をさらに備え、前記カウント値又は前記発電量が前記第２閾値未満のとき、前記第１閾値の値を前記記憶部に記憶し、次にその電圧変換回路を再起動する際、前記記憶部に記憶されている第１閾値の値を初期値とすることが好ましい。
【００１１】
また、前記電圧変化率を記憶する記憶部をさらに備え、前記カウント値又は前記発電量が前記第２閾値未満のとき、前記電圧変化率を前記記憶部に記憶し、次に前記電圧変換回路を再起動する際、前記記憶部に記憶されている電圧変化率を初期値とすることが好ましい。
【００１２】
前記出力電圧検出部は、前記制御部が前記電圧変換回路を起動させる際、前記電圧変換回路から出力される出力電圧を検出し、前記制御部は、前記所定の電圧と検出した出力電圧の差分電圧に応じた所定の係数を前記入力電圧の最大変動量に積算して前記第１閾値と比較することが好ましい。
【００１３】
前記太陽電池ストリング及びその太陽電池ストリングに接続された前記電圧変換回路は複数組設けられており、前記制御部は、複数の前記電圧変換回路を個別に制御することが好ましい。
【００１４】
また、前記制御部は、起動されているいずれかの電圧変換回路に接続されている太陽電池ストリングからの出力電力が第３閾値未満となったときに、その電圧変換回路を停止し、全ての電圧変換回路の起動が停止されたときに、前記直流／交流変換回路を停止し、前記リレーをオフすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
このような構成によれば、実際の太陽電池ストリングからの発電量が少なく、リレーがオン及びオフを繰り返す可能性がある場合に、第１閾値の値をそれ以前の値よりも小さくし及び／又は電圧変換回路の出力電圧を徐々に上昇させる際の電圧変化率をそれ以前の電圧変化率よりも大きくするので、リレーがオン及びオフされる可能性が徐々に低くなる。その結果、不必要にリレーがオン／オフされることが少なくなり、騒音の低減及びリレーの劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る太陽光発電用パワーコンディショナの構成を示すブロック図。
【図２】太陽電池ストリングの出力特性（電力／電圧特性又はＰ−Ｖ特性）の一例を示す図。
【図３】昇圧チョッパの入力電圧と出力電圧の変化を示す図であり、（ａ）は昇圧チョッパの出力電圧の変化、（ｂ）は昇圧チョッパの入力電圧の変化を示す。
【図４】開放電圧及びコンデンサの充電に必要な電力が同じであると仮定した場合の、日照量が多い場合と日照量が少ない場合の太陽電池ストリングのＰ−Ｖ特性を示す図。
【図５】図３と比較して、昇圧チョッパの出力電圧の電圧変化率を大きくした場合の昇圧チョッパの入力電圧と出力電圧の変化を示す図。
【図６】従来の一般的な太陽光発電用パワーコンディショナの構成を示すブロック図。
【図７】開放電圧は低いけれども、日照量が多く、十分に負荷に電力を供給できる太陽電池ストリングと、開放電圧は高いけれども、日照量が少なく、十分に負荷に電力を供給できない太陽電池ストリングのＰ−Ｖ特性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の一実施形態に係る太陽光発電用パワーコンディショナについて説明する。図１は、本実施形態に係る太陽光発電用パワーコンディショナ１のブロック構成の一例を示す。この構成例では、例えば寄棟屋根の各面に太陽電池パネルを設置する場合を想定しており、屋根の各面の面積に応じて、設置可能な太陽電池パネルの枚数が異なる。そこで、屋根の各面に設置された太陽電池パネルを直列接続して、それを１つの太陽電池ストリングとし、各太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｃに、それぞれ独立した昇圧チョッパ（電圧変換回路）１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｃを接続している。しかしながら、図６に示すように、各太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｃにおける太陽電池パネルの直列接続枚数が同じ場合は、これら各太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｃを並列接続して、１つの昇圧チョッパで制御してもよい。なお、制御部１６によって、各昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｃを個別に最大出力点追従制御するので、各太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｃから供給可能な最大電力を、漏れなく有効に出力することができる。
【００１８】
各太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｃと昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｃの間には、昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｃに入力される入力電圧を検出するための入力電圧検出部１４ａ、１４ｂ、１４ｃが設けられている。昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｃの出力側は並列に接続され、１つのインバータ（直流／交流変換回路）１３に接続されている。また、このパワーコンディショナ１では、複数の昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｃの並列接続点とインバータ１３の間に１つの出力電圧検出部１５が設けられている。インバータ１３と分電盤５４との間にはリレー１７が設けられており、制御部１６は、インバータ１３を起動するときにリレー１７をオンし、インバータ１３を停止するときにリレー１７をオフする。制御部１６は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)などで構成され、タイマ１８及びメモリ（ＲＯＭ(Read Only Memory）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、フラッシュメモリなど)１９が接続されている。なお、昇圧チョッパが１つの場合、昇圧チョッパの入力側と出力側にそれぞれ入力電圧検出部と出力電圧検出部が設けられていればよい。
【００１９】
図２は、一例として日照条件が良く、全ての太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂ、１１ｃにおいて発電可能である場合の各太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂ、１１ｃのＰ−Ｖ特性（電力／電圧特性）を示す。この場合、各太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂ、１１ｃに対して個別に最大出力点追従制御を行い、負荷５５ａ、５５ｂ・・・で消費されなかった余った電力は、系統５６に逆潮流される。そのため、インバータ１３の出力電圧Ｖｏｕｔは系統５６の電圧（例えば、実効電圧２００Ｖ）よりも高く設定され、それに伴ってインバータ１３の入力電圧Ｖｉｎも決定される。制御部１６は、各昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの入力電圧（すなわち、各太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂ、１１ｃの出力電圧）がＶａ、Ｖｂ、Ｖｃとなるように制御する。同時に、制御部１６は、各昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃをＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御を行い、各入力電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃをそれぞれインバータ１３の入力電圧Ｖｉｎに昇圧する。
【００２０】
次に、このパワーコンディショナ１の起動について説明する。パワーコンディショナ１を起動する場合、制御部１６は、インバータ１３を起動せず、リレー１７をオフにした状態のまま、各昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを順に起動させる。各昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの起動に際して、制御部１６は、例えば最初の昇圧チョッパ１２ａに接続されている入力電圧検出部１４ａにより検出された入力電圧（開放電圧）と所定の電圧閾値（第５閾値）を比較する。各太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂ、１１ｃを構成する太陽電池パネルの直列接続枚数に応じて開放電圧が変化するので、この電圧閾値は、各太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂ、１１ｃに接続された各昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ毎に、個別に設定される。入力電圧が所定の電圧閾値未満の場合、例えば夜間や悪天候時など、太陽電池パネルに入射する光が少なく、負荷５５ａ、５５ｂ・・・を駆動できるだけの電力が得られないことが明らかなときは、制御部１６は昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを起動させない。
【００２１】
入力電圧が所定の電圧閾値以上の場合、制御部１６は、昇圧チョッパ１２ａを起動すると共に、入力電圧検出部１４ａにより検出された入力電圧と出力電圧検出部１５により検出された出力電圧をモニタする。入力電圧検出部１４ａ及び出力電圧検出部１５は、例えば昇圧チョッパ１２ａの入力端子の間及び出力端子の間に接続されたコンデンサ（図示せず）の端子電圧を検出する。昇圧チョッパ１２ａを起動すると、太陽電池ストリング１１ａから電流が引き出され、昇圧チョッパ１２ａへの入力電圧が低下し始める。一方、昇圧チョッパ１２ａの出力端子の間に接続されたコンデンサに充電が開始され、その端子間電圧が徐々に上昇する。
【００２２】
図３は、昇圧チョッパの入力電圧と出力電圧の変化を示す。図３中、（ａ）は昇圧チョッパ１２ａの出力電圧の変化を示し、（ｂ）は昇圧チョッパ１２ａの入力電圧の変化を示す。また、図４は、同一の太陽電池ストリング１１ａについて、開放電圧及びコンデンサの充電に必要な電力が同じであると仮定して、日照量が多い場合（実線）と日照量が少ない場合（破線）のＰ−Ｖ特性を示す。日照量が多い場合、太陽電池ストリング１１ａの供給可能な最大電力が大きく、Ｐ−Ｖ特性曲線の傾きも急である。そのため、開放電圧から僅かに電圧が下がっただけでも、コンデンサの充電に必要な電力量がまかなえる。換言すれば、昇圧チョッパ１２ａの入力電圧の最大低下値は小さい。それに対して、日照量が少ない場合、太陽電池ストリング１１ａの供給可能な最大電力が小さく、Ｐ−Ｖ特性曲線の傾きも緩やかである。そのため、開放電圧からかなり電圧が下がらなければ、コンデンサの充電に必要な電力量には到達しない。換言すれば、昇圧チョッパ１２ａの入力電圧の最大低下値は大きい。そのため、昇圧チョッパ１２ａの起動に際し、その昇圧チョッパ１２ａの入力電圧と出力電圧をモニタしておけば、その昇圧チョッパ１２ａに接続されている太陽電池ストリング１１ａが発電可能であるか否かを判断することができる。
【００２３】
昇圧チョッパ１２ａの出力電圧が変化している間、制御部１６は、入力電圧検出部１４ａにより検出された入力電圧の最大低下値（又は最大変動量）を算出し、その値を所定の電圧閾値（第１閾値）と比較する。そして、入力電圧の最大低下値が第１閾値以上になると、昇圧チョッパ１２ａを停止する。入力電圧の最大低下値が第１閾値以上の場合、図４において破線で示したＰ−Ｖ特性曲線のように、昇圧チョッパ１２ａに接続されている太陽電池ストリング１１ａの日照量が少なく、発電可能な電力量が不十分であると判断することができる。一方、第１閾値を超える入力電圧の最大低下値が発生しない場合、入力電圧の最大低下値が所定の値になれば、例えば図４において実線で示したＰ−Ｖ特性曲線のように、日照量が多く、発電可能な電力量が十分であると判断することができる。そして、制御部１６は、昇圧チョッパ１２ａに接続されている太陽電池ストリング１１ａの発電可能な電力量が十分であると判断し、昇圧チョッパ１２ａの起動を継続する。
【００２４】
いずれかの昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃについて起動の継続又は停止の判断を行った後、その昇圧チョッパが１つでも起動が継続されているときは、制御部１６がインバータ１３を起動し、リレー１７をオンする。
【００２５】
なお、パワーコンディショナ１が連系運転されているときは、制御部１６は、起動されている昇圧チョッパについて、最大出力点追従制御を行う。そして、昇圧チョッパの起動開始からの累積の発電量を演算する。また、タイマ１８は昇圧チョッパの起動開始（又はリレー１７のオン）からの時間をカウントする。また、制御部１６は、起動されている昇圧チョッパに接続されている太陽電池ストリングから出力電力をモニタし、出力電力が所定の電力閾値（第３閾値）未満となったときに、その昇圧チョッパを停止する。すなわち、日没や天候の悪化など、日照条件の変化などにより、太陽電池ストリングから十分な電力が供給できなくなったときは、発電を停止する。
【００２６】
ところで、太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂ、１１ｃのＰ−Ｖ特性は、実際に昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを起動し、最大出力点追従制御を行うまでは、不明である。そのため、上記のように昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃのいずれかの入力電圧の最大低下値（最大変動量）が第１閾値未満であり、制御部１６が発電可能であると判断しても、実際には日照量が少なく、発電量が不十分である場合も起こりうる。その場合、タイマ１８によりカウントされた昇圧チョッパの起動開始から停止されるまで（又はリレー１７のオンからオフまで）の時間が短い。そこで、制御部１６は、タイマ１８のカウント値を所定の時間閾値（第２閾値）と比較し、そのカウント値が第２閾値未満のときは、次にその昇圧チョッパを再起動させるときに、上記第１閾値の値をそれ以前の値よりも小さくする。すなわち、その昇圧チョッパが再起動されにくくする。それによって、その昇圧チョッパの再起動及び停止に起因して、リレー１７が短時間のうちにオン及びオフされるのを防止することができる。
【００２７】
あるいは、昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃからの出力電圧及び出力電流に基づいて、昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃが起動されてから停止されるまでの発電量を演算又は計測するように、制御部１６を発電量計測部として機能するように構成してもよい。上記のように、昇圧チョッパが起動されてから停止されるまでの時間が短い場合、その昇圧チョッパに接続されている太陽電池ストリングの発電量も少ない。そこで、いずれかの昇圧チョッパが停止されたときに、制御部１６は、その昇圧チョッパについて演算又は計測された発電量を所定の電力量閾値（第２閾値）と比較する。そして、その発電量が第２閾値未満のときは、制御部１６は、その昇圧チョッパを再起動させるときに、上記第１閾値の値をそれ以前の値よりも小さくするようにしてもよい。
【００２８】
あるいは、第１閾値の値を小さくする代わりに、図５に示すように、昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの出力電圧を徐々に上昇させる際の電圧変化率を大きくする（例えば、勾配急にする）ように、制御部１６を電圧変化率制御部として機能するように構成してもよい。その場合、コンデンサの充電時間が短くなり、コンデンサの充電に必要な単位時間あたりの電力が大きくなり、昇圧チョッパの入力電圧の最大低下値（最大変動量）が大きくなる。その結果、第１閾値を変化させなくても、その昇圧チョッパが再起動されにくくなる。あるいは、第１閾値と電圧変化率の両方を変化させてもよい。
【００２９】
さらに、タイマ１８のカウント値又は発電量が前記第２閾値以上のとき、そのときの（更新された）第１閾値又は電圧変化率をメモリ１９に記憶させてもよい。そして、次にその昇圧チョッパを再起動する際、メモリ１９に記憶されている第１閾値又は電圧変化率を初期値としてもよい。すなわち、正常に昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを起動させた条件を記憶しておくことにより、パワーコンディショナ１をリセットした後、再起動させても、昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃが不必要に起動及び停止を繰り返すことはない。
【００３０】
ところで、出力電圧検出部１５は、昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの出力端子の間に接続されたコンデンサの端子電圧を検出している。そのため、このコンデンサに残存している電荷量によって、昇圧チョッパを再起動させるときの出力電圧の初期値（図３（ａ）参照）が異なり、それに伴ってコンデンサの充電に必要な電力も異なる。仮に、コンデンサの残存電荷量が多い場合、コンデンサの充電に必要な電力が少なく、電力が小さくても充電が完了してしまう。そのため、実際には日照条件が悪く発電量が不十分な場合であっても、誤って発電量が十分であると判断して、昇圧チョッパを起動してしまう可能性がある。そこで、制御部１６を以下のように変形してもよい。例えば昇圧チョッパ１２ａを起動させる際、制御部１６は、出力電圧検出部１５から出力される出力電圧（すなわちコンデンサの残存電荷量に応じた電圧）を検出し、所定の電圧Ｖｉｎと検出した出力電圧の差分電圧を求める。そして、入力電圧検出部１４ａにより検出された入力電圧の最大変動量に、差分電圧に応じた所定の係数を入力電圧の最大低下値（最大変動量）に積算し、第１閾値と比較する。所定の係数は、差分電圧と入力電圧の最大低下値（最大変動量）を用いて演算で求めてもよいし、あらかじめルックアップテーブルの形式でメモリ１９に記憶しておいてもよい。それによって、より正確に、昇圧チョッパの起動又は停止の判断が可能になる。また、出力電圧検出部１５に、コンデンサの放電回路を設け、昇圧チョッパが停止されるたびに、コンデンサに残存する電荷を放電するように構成してもよい。
【００３１】
なお、本発明は、上記実施形態の記載に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、出力電圧検出部１５は、複数の昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの並列接続点とインバータ１３の間に１つだけ設けられているが、昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの出力端子の間にそれぞれ個別に設けてもよい。また、１つの制御部１６によって全ての昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを制御しているが、各昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃにそれぞれ個別の制御部を設けてもよい。さらに、１つの制御部１６によって全ての昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを制御しているが、制御部１６は時分割的に各昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを制御しており、各昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃにそれぞれ個別の制御部を設けた場合と等価である。さらに、昇圧チョッパが起動後短時間のうちに停止された場合、昇圧チョッパの再起動に際して、太陽電池ストリングの開放電圧と比較される所定の電圧閾値の値を高くする（更新する）ようにしてもよい。そして、更新された電圧閾値をメモリ１９に記憶させ、次にその昇圧チョッパを再起動する際、メモリ１９に記憶されている電圧閾値を初期値としてもよい。
【００３２】
さらに、上記実施形態では、各太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂ、１１ｃにそれぞれ独立した昇圧チョッパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを接続した場合を例示したが、各太陽電池ストリング１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｃを並列接続して、１つの昇圧チョッパで制御してもよい。その場合は、上記説明のうち、制御部１６は、昇圧チョッパ１２ａに関する動作のみを行う。
【符号の説明】
【００３３】
１ パワーコンディショナ
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 太陽電池ストリング
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ 昇圧チョッパ（電圧変換回路）
１３ インバータ（直流／交流変換回路）
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ 入力電圧検出部
１５ 出力電圧検出部
１６ 制御部
１７ リレー
１８ タイマ（計時部）
１９ メモリ（記憶部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一群の太陽電池パネルの直列接続体で構成された太陽電池ストリングに接続され、前記太陽電池ストリングの出力電圧を所定の電圧に昇圧する電圧変換回路と、
前記電圧変換回路からの直流電力を交流電力に変換する直流／交流変換回路と、
前記直流／交流変換回路の出力端に接続され、前記直流／交流変換回路が起動されるときにオンされ前記直流／交流変換回路が停止されるときにオフされるリレーと、
前記電圧変換回路に入力される入力電圧を検出する入力電圧検出部と、
前記電圧変換回路から出力される出力電圧を検出する出力電圧検出部と、
前記電圧変換回路及び前記直流／交流変換回路の起動及び停止を制御すると共に、前記太陽電池ストリングの発電量を演算する制御部と、
前記電圧変換回路が起動されてから停止されるまでの時間をカウントする計時部を備え、
前記制御部は、
前記直流／交流変換回路を起動させる前に前記電圧変換回路を起動させ、
前記電圧変換回路の出力電圧が所定の電圧になるように徐々に上昇させ、その間の前記入力電圧検出部により検出された入力電圧の最大変動量と第１閾値を比較し、
前記入力電圧の最大変動量が前記第１閾値以上であれば、前記電圧変換回路に接続されている太陽電池ストリングの供給可能最大電力が不十分であると判断して、前記電圧変換回路を停止し、
前記入力電圧の最大変動量が前記第１閾値未満であれば、前記電圧変換回路に接続されている太陽電池ストリングの供給可能最大電力が十分であると判断して、前記電圧変換回路の起動を継続し、さらに、前記直流／交流変換回路を起動し、前記リレーをオンし、
前記電圧変換回路が停止されたときに、前記計時部のカウント値又は前記電圧変換回路が起動されてから停止されるまでの間の前記太陽電池ストリングの発電量を第２閾値と比較し、
前記カウント値又は前記発電量が前記第２閾値未満のときは、前記制御部は、前記電圧変換回路を再起動させるときに、前記第１閾値の値をそれ以前の値よりも小さくすることを特徴とする太陽光発電用パワーコンディショナ。
【請求項２】
前記制御部は、前記電圧変換回路の出力電圧が所定の電圧になるように徐々に上昇させる際の電圧変化率を変化させる機能をさらに備え、前記カウント値又は前記発電量が前記第２閾値未満のときは、前記電圧変換回路を再起動させるときに、前記第１閾値の値をそれ以前の値よりも小さくすることに換えて、又は前記第１閾値の値をそれ以前の値よりも小さくすることに加えて、前記電圧変化率をそれ以前の電圧変化率よりも大きくすることを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電用パワーコンディショナ。
【請求項３】
前記第１閾値の値を記憶する記憶部をさらに備え、前記カウント値又は前記発電量が前記第２閾値未満のとき、前記第１閾値の値を前記記憶部に記憶し、次にその電圧変換回路を再起動する際、前記記憶部に記憶されている第１閾値の値を初期値とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽光発電用パワーコンディショナ。
【請求項４】
前記電圧変化率を記憶する記憶部をさらに備え、前記カウント値又は前記発電量が前記第２閾値未満のとき、前記電圧変化率を前記記憶部に記憶し、次に前記電圧変換回路を再起動する際、前記記憶部に記憶されている電圧変化率を初期値とすることを特徴とする請求項２に記載の太陽光発電用パワーコンディショナ。
【請求項５】
前記出力電圧検出部は、前記制御部が前記電圧変換回路を起動させる際、前記電圧変換回路から出力される出力電圧を検出し、
前記制御部は、前記所定の電圧と検出した出力電圧の差分電圧に応じた所定の係数を前記入力電圧の最大変動量に積算して前記第１閾値と比較することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の太陽光発電用パワーコンディショナ。
【請求項６】
前記太陽電池ストリング及びその太陽電池ストリングに接続された前記電圧変換回路は複数組設けられており、前記制御部は、複数の前記電圧変換回路を個別に制御することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の太陽光発電用パワーコンディショナ。
【請求項７】
前記制御部は、起動されているいずれかの電圧変換回路に接続されている太陽電池ストリングからの出力電力が第３閾値未満となったときに、その電圧変換回路を停止し、全ての電圧変換回路の起動が停止されたときに、前記直流／交流変換回路を停止し、前記リレーをオフすることを特徴とする請求項６に記載の太陽光発電用パワーコンディショナ。
【請求項１】
一群の太陽電池パネルの直列接続体で構成された太陽電池ストリングに接続され、前記太陽電池ストリングの出力電圧を所定の電圧に昇圧する電圧変換回路と、
前記電圧変換回路からの直流電力を交流電力に変換する直流／交流変換回路と、
前記直流／交流変換回路の出力端に接続され、前記直流／交流変換回路が起動されるときにオンされ前記直流／交流変換回路が停止されるときにオフされるリレーと、
前記電圧変換回路に入力される入力電圧を検出する入力電圧検出部と、
前記電圧変換回路から出力される出力電圧を検出する出力電圧検出部と、
前記電圧変換回路及び前記直流／交流変換回路の起動及び停止を制御すると共に、前記太陽電池ストリングの発電量を演算する制御部と、
前記電圧変換回路が起動されてから停止されるまでの時間をカウントする計時部を備え、
前記制御部は、
前記直流／交流変換回路を起動させる前に前記電圧変換回路を起動させ、
前記電圧変換回路の出力電圧が所定の電圧になるように徐々に上昇させ、その間の前記入力電圧検出部により検出された入力電圧の最大変動量と第１閾値を比較し、
前記入力電圧の最大変動量が前記第１閾値以上であれば、前記電圧変換回路に接続されている太陽電池ストリングの供給可能最大電力が不十分であると判断して、前記電圧変換回路を停止し、
前記入力電圧の最大変動量が前記第１閾値未満であれば、前記電圧変換回路に接続されている太陽電池ストリングの供給可能最大電力が十分であると判断して、前記電圧変換回路の起動を継続し、さらに、前記直流／交流変換回路を起動し、前記リレーをオンし、
前記電圧変換回路が停止されたときに、前記計時部のカウント値又は前記電圧変換回路が起動されてから停止されるまでの間の前記太陽電池ストリングの発電量を第２閾値と比較し、
前記カウント値又は前記発電量が前記第２閾値未満のときは、前記制御部は、前記電圧変換回路を再起動させるときに、前記第１閾値の値をそれ以前の値よりも小さくすることを特徴とする太陽光発電用パワーコンディショナ。
【請求項２】
前記制御部は、前記電圧変換回路の出力電圧が所定の電圧になるように徐々に上昇させる際の電圧変化率を変化させる機能をさらに備え、前記カウント値又は前記発電量が前記第２閾値未満のときは、前記電圧変換回路を再起動させるときに、前記第１閾値の値をそれ以前の値よりも小さくすることに換えて、又は前記第１閾値の値をそれ以前の値よりも小さくすることに加えて、前記電圧変化率をそれ以前の電圧変化率よりも大きくすることを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電用パワーコンディショナ。
【請求項３】
前記第１閾値の値を記憶する記憶部をさらに備え、前記カウント値又は前記発電量が前記第２閾値未満のとき、前記第１閾値の値を前記記憶部に記憶し、次にその電圧変換回路を再起動する際、前記記憶部に記憶されている第１閾値の値を初期値とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽光発電用パワーコンディショナ。
【請求項４】
前記電圧変化率を記憶する記憶部をさらに備え、前記カウント値又は前記発電量が前記第２閾値未満のとき、前記電圧変化率を前記記憶部に記憶し、次に前記電圧変換回路を再起動する際、前記記憶部に記憶されている電圧変化率を初期値とすることを特徴とする請求項２に記載の太陽光発電用パワーコンディショナ。
【請求項５】
前記出力電圧検出部は、前記制御部が前記電圧変換回路を起動させる際、前記電圧変換回路から出力される出力電圧を検出し、
前記制御部は、前記所定の電圧と検出した出力電圧の差分電圧に応じた所定の係数を前記入力電圧の最大変動量に積算して前記第１閾値と比較することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の太陽光発電用パワーコンディショナ。
【請求項６】
前記太陽電池ストリング及びその太陽電池ストリングに接続された前記電圧変換回路は複数組設けられており、前記制御部は、複数の前記電圧変換回路を個別に制御することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の太陽光発電用パワーコンディショナ。
【請求項７】
前記制御部は、起動されているいずれかの電圧変換回路に接続されている太陽電池ストリングからの出力電力が第３閾値未満となったときに、その電圧変換回路を停止し、全ての電圧変換回路の起動が停止されたときに、前記直流／交流変換回路を停止し、前記リレーをオフすることを特徴とする請求項６に記載の太陽光発電用パワーコンディショナ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１０２６３１（Ｐ２０１３−１０２６３１Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４５１５０（Ｐ２０１１−２４５１５０）
【出願日】平成２３年１１月９日（２０１１．１１．９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月９日（２０１１．１１．９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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