JP2009284559A - 太陽光発電システムのインバータ装置を起動させるインバータ起動装置、インバータ装置の起動方法、インバータ起動装置を実現するためのプログラム、及びこのプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】気象条件が異なっている場合でもインバータ装置が起動できる条件のときに起動させることができ、インバータ装置の不要な起動と停止の繰り返しを避けることができるインバータ装置の起動装置を提供する。
【解決手段】太陽光発電システムのインバータ装置を起動させるインバータ起動装置７において、計測手段により計測された開放電圧が所定電圧以上であるか否かを判定する開放電圧判定手段７１と、開放電圧判定手段７１により開放電圧が所定電圧以上であると判定された場合、開放電圧の変化率を算出する算出手段７３と、変化率が所定変化率以下であるか否かを判定する変化率判定手段７４とを設け、変化率判定手段７４により変化率が所定変化率以下であると判定された場合、インバータ装置を起動させるようにした。
【選択図】図３

Description

本発明は、太陽電池により生成される直流電力をインバータ装置により交流電力に変換し商用電力系統に連系させる太陽光発電システムにおけるインバータ装置を起動させるインバータ起動装置、インバータ装置の起動方法、インバータ起動装置を実現するためのプログラム、及びこのプログラムを記録した記録媒体に関し、特に、太陽電池の開放電圧に基づいてインバータ装置を起動させるものに関する。

従来、太陽電池によって生成される直流電力をインバータ装置により交流電力に変換し、商用電力系統に連系させて電力を供給する太陽光発電システムが開発されている。太陽電池の発電電力は、日射強度や気温などの気象条件に影響を受ける。したがって、インバータ装置は、日射強度が減少して太陽電池から供給される電力がインバータ装置の無負荷損失電力より小さくなると停止され、日射強度が増加して太陽電池から供給される電力がインバータ装置を動作させられる場合に起動される必要がある。太陽電池から供給される電力を太陽電池の開放電圧から推測して、インバータ装置を起動させる方法が開発されている。

例えば、所定の電圧を基準電圧として設定し、開放電圧がこの基準電圧より高くなった場合にインバータ装置を起動させる方法がある。しかしながら、この場合、開放電圧は太陽電池の経時的な劣化や外気温度などの変化により大きく変動するにもかかわらず、基準電圧は一定値である。したがって、基準電圧が高く設定されている場合、太陽電池の供給電力が十分であるにもかかわらず開放電圧が基準電圧に達しないために、インバータ装置が起動されないことがある。一方、基準電圧が低く設定されている場合、太陽電池の供給電力が不十分であるにもかかわらず開放電圧が基準電圧に達したために、インバータ装置が起動されることがある。この場合、供給電力が不十分なため、起動されたインバータ装置はすぐに停止され、起動と停止が繰り返される。起動と停止の繰り返しは、インバータ装置内のリレー等の部品の寿命に影響を及ぼすので、避けることが望ましい。

特開平０８‐１２６２０８号公報には、太陽電池の開放電圧が、直前のシステム停止時の開放電圧に判定基準マージンを付加した値に達し、その状態が所定時間継続した時点でインバータ装置を起動する方法が記載されている。この方法によると、インバータ装置が動作中に何らかの原因で停止したとしても、その停止時の開放電圧から基準電圧を設定することができる。したがって、直前のシステム停止時の外気温度などの気象条件や太陽電池の経時的な劣化の状態などに応じた基準電圧を設定することができ、基準電圧を一定値とした場合の不都合を回避することができる。

特開平０８‐１２６２０８号公報

しかしながら、この方法によると、直前のシステム停止が前日の日没によるものである場合、インバータ装置を起動させる基準電圧として前日の日没時の開放電圧を基準とした値が用いられる。このとき、前日とは気温などの気象条件が異なるので、同じ日射強度であっても太陽電池の開放電圧が異なる場合がある。

図９は、気温の違いによる日射強度と太陽電池の開放電圧との関係を示す図である。曲線Ａは、曲線Ｂより低い気温における日射強度と開放電圧との関係を示している。図から明らかなように、同じ日射強度であっても気温が高い場合に太陽電池の開放電圧は低くなっている。

例えば、図９における曲線Ａが前日の日没によるシステム停止時の気温に対する開放電圧を示し、システム停止時の日射強度がＸだとすると、そのときの開放電圧はＶとなる。曲線Ｂが、翌日のインバータ装置の起動を試みるときの気温に対する開放電圧を示している場合、開放電圧がＶ＋α（αは判定基準マージン）となる日射強度はＹとなる。すなわち、日射強度がＸに達してもインバータ装置は起動されず、Ｘよりかなり高い日射強度であるＹに達してようやく起動されることになる。この間、太陽電池から十分な直流電力を供給されているにもかかわらず、インバータ装置は起動されないために、交流電力に変換することができない。すなわち、発電量を損失してしまうという問題がある。

本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、気象条件が異なっている場合でもインバータ装置が起動できる条件のときに起動させることができ、インバータ装置の不要な起動と停止の繰り返しを避けることができるインバータ装置の起動装置を提供することをその目的としている。

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明の第１の側面によって提供されるインバータ起動装置は、太陽電池と前記太陽電池により生成される直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と前記太陽電池の開放電圧を計測する計測手段とを備え、前記インバータ装置により変換された交流電力を商用電力系統に連系させて供給する太陽光発電システムのインバータ装置を起動させるインバータ起動装置であって、前記計測手段により計測された開放電圧が所定電圧以上であるか否かを判定する開放電圧判定手段と、前記開放電圧判定手段により前記開放電圧が所定電圧以上であると判定された場合、前記開放電圧の変化率を算出する算出手段と、前記変化率が所定変化率以下であるか否かを判定する変化率判定手段と、を備え、前記変化率判定手段により前記変化率が前記所定変化率以下であると判定された場合、前記インバータ装置を起動させる、ことを特徴とする。

この構成によると、前記計測手段により計測された開放電圧が前記所定電圧以上で、かつ、当該開放電圧の変化率が前記所定変化率以下である場合に、前記インバータ装置が起動される。すなわち、前記インバータ装置の起動判定が、前記開放電圧の変化率に基づいて行なわれる。前記開放電圧は外気温度の変化により大きく変動するが、前記開放電圧の変化率は日射強度のみに対応して変化し外気温度には左右されない。したがって、前記インバータ装置が起動できる日射強度となる変化率を前記所定変化率として設定すれば、気象条件が異なっている場合でも、前記インバータ装置が起動できる日射強度になったときに前記インバータ装置を起動させることができ、前記インバータ装置の不要な起動と停止の繰り返しを避けることができる。また、従来の起動方法では必要であった、直前のシステム停止時の開放電圧を記録するための不揮発性メモリを必要としない。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記変化率判定手段により前記変化率が前記所定変化率以下であると判定された回数をカウントするカウント手段をさらに備え、前記変化率判定手段により前記変化率が前記所定変化率以下であると判定された場合に換えて、前記カウント手段によりカウントされた回数が所定回数となった場合に前記インバータ装置を起動させる。

この構成によると、前記変化率判定手段により前記変化率が前記所定変化率以下であると判定された場合でもすぐに前記インバータ装置が起動されずに、その状態が所定回数継続した場合に前記インバータ装置が起動される。したがって、より確実に前記インバータ装置の起動条件を判定することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記計測手段により計測された開放電圧を所定時間毎に記録する記録手段をさらに備え、前記開放電圧判定手段は、前記所定時間毎に判定を行ない、前記算出手段は、前記計測手段により計測された開放電圧から前記記録手段に記録されている前記所定時間前の開放電圧を減算することにより前記変化率を算出する。

本発明の第２の側面によって提供されるインバータ装置は、太陽電池と前記太陽電池により生成される直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と前記太陽電池の開放電圧を計測する計測手段とを備え、前記インバータ装置により変換された交流電力を商用電力系統に連系させて供給する太陽光発電システムのインバータ装置を起動させるインバータ起動装置であって、前記計測手段により計測された開放電圧が所定電圧以上であるか否かを判定する開放電圧判定手段と、それぞれ異なる所定時間毎に、前記開放電圧判定手段により前記開放電圧が所定電圧以上であると判定された場合に、当該開放電圧と前記所定時間前に計測された開放電圧との差である変化量が所定の値以下であるか否かを判定する複数の変化量判定手段と、前記複数の変化量判定手段のすべてにより、前記変化量が前記所定の値以下であると判定されたか否かを判定するアンド手段と、を備え、前記アンド手段により、前記複数の変化量判定手段のすべてにより前記変化量が前記所定の値以下であると判定された場合、前記インバータ装置を起動させることを特徴とする。

この構成によると、前記複数の変化率判定手段により、それぞれ異なる所定時間毎の開放電圧の変化量がそれぞれ所定の値以下であるか否かが判定され、すべての変化率判定手段により前記変化量が前記所定の値以下であると判定された場合に、前記インバータ装置が起動される。したがって、より確実に前記インバータ装置の起動条件を判定することができる。

本発明の第３の側面によって提供されるインバータ装置は、太陽電池と前記太陽電池により生成される直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と前記太陽電池の開放電圧を計測する計測手段とを備え、前記インバータ装置により変換された交流電力を商用電力系統に連系させて供給する太陽光発電システムのインバータ装置を起動させるインバータ起動装置であって、前記計測手段により計測された開放電圧が所定電圧以上であるか否かを判定する開放電圧判定手段と、それぞれ異なる所定時間毎に、前記開放電圧判定手段により前記開放電圧が所定電圧以上であると判定された場合に、当該開放電圧と前記所定時間前に計測された開放電圧との差である変化量が所定の値以下であるか否かを判定する複数の変化量判定手段と、前記複数の変化量判定手段のいずれかにより、前記変化量が前記所定の値以下であると判定されたか否かを判定するオア手段と、を備え、前記オア手段により、前記複数の変化量判定手段のいずれかにより前記変化量が前記所定の値以下であると判定された場合、前記インバータ装置を起動させる、ことを特徴とする。

前記複数の変化率判定手段により、それぞれ異なる所定時間毎の開放電圧の変化量がそれぞれ所定の値以下であるか否かが判定され、いずれかの変化率判定手段により前記変化量が前記所定の値以下であると判定された場合に、前記インバータ装置が起動される。したがって、より短い時間で前記インバータ装置の起動条件を判定することができる。

本発明の第４の側面によって提供されるインバータ装置は、太陽電池と前記太陽電池により生成される直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と前記太陽電池の開放電圧を計測する計測手段とを備え、前記インバータ装置により変換された交流電力を商用電力系統に連系させて供給する太陽光発電システムのインバータ装置を起動させるインバータ起動装置であって、前記計測手段により計測された開放電圧の変化率を算出する算出手段と、前記変化率を記録する記録手段と、前記変化率が、前記記録手段に記録されている前回算出された変化率より小さく、かつ、所定変化率以下であるか否かを判定する変化率判定手段と、を備え、前記変化率判定手段により前記算出された変化率が前回算出された変化率より小さく、かつ、前記所定変化率以下であると判定された場合、前記インバータ装置を起動させる、ことを特徴とする。

この構成によると、前記開放電圧の変化率が減少して、当該変化率が所定変化率以下の場合に、前記インバータ装置が起動される。したがって、気象条件が異なっている場合でも、前記インバータ装置が起動できる条件のときに起動させることができ、前記インバータ装置の不要な起動と停止の繰り返しを避けることができる。また、従来の起動方法では必要であった、直前のシステム停止時の開放電圧を記録するための不揮発性メモリを必要としない。

本発明の第５の側面によって提供されるインバータ装置の起動方法は、太陽電池と前記太陽電池により生成される直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と前記太陽電池の開放電圧を計測する計測手段とを備え、前記インバータ装置により変換された交流電力を商用電力系統に連系させて供給する太陽光発電システムのインバータ装置の起動方法であって、前記計測手段により計測された開放電圧が所定電圧以上であるか否かを判定する開放電圧判定工程と、前記開放電圧判定工程において、前記開放電圧が所定電圧以上であると判定された場合、前記開放電圧の変化率を算出する算出工程と、前記変化率が所定変化率以下であるか否かを判定する変化率判定工程と、前記変化率判定工程において、前記変化率が前記所定変化率以下であると判定された場合、前記インバータ装置を起動させる起動工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明の第６の側面によって提供されるプログラムは、コンピュータを、太陽電池と前記太陽電池により生成される直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と前記太陽電池の開放電圧を計測する計測手段とを備え、前記インバータ装置により変換された交流電力を商用電力系統に連系させて供給する太陽光発電システムのインバータ装置を起動させるインバータ起動装置として機能させるためのプログラムであって、前記コンピュータを、前記計測手段により計測された開放電圧が所定電圧以上であるか否かを判定する開放電圧判定手段と、前記開放電圧判定手段により、前記開放電圧が所定電圧以上であると判定された場合、前記開放電圧の変化率を算出する算出工程と、前記変化率が減少して所定変化率以下となっているか否かを判定する変化率判定手段と、前記変化率判定手段により、前記変化率が減少して前記所定変化率以下となっていると判定された場合、前記インバータ装置を起動させる起動手段と、して機能させることを特徴とする。

本発明の第７の側面によって提供される記録媒体は、本発明の第６の側面によって提供されるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であることを特徴とする。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。

図１は、本発明に係るインバータ起動装置の第１実施形態を備えた太陽光発電システムの一例を説明するためのブロック図である。太陽光発電システム１は、太陽電池２、インバータ装置３、変圧装置４、連系接続装置５、商用電力系統６、インバータ起動装置７、および電圧計８を備えている。

太陽電池２、インバータ装置３、変圧装置４、連系接続装置５、および商用電力系統６は、この順で直列に接続されている。インバータ起動装置７は、インバータ装置３に接続されている。電圧計８は太陽電池２の出力電圧を計測するように接続されている。太陽光発電システム１は、太陽電池２により生成された直流電力を、インバータ装置３で交流電力に変換し、商用電力系統６に連系させて電力を供給するものである。

太陽電池２は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換して、直流電力を生成するものである。

インバータ装置３は、ＰＷＭ制御型インバータ装置であり、太陽電池２から入力される直流電力を交流電力に変換するものである。インバータ装置３は、インバータ回路３１、制御回路３２、およびフィルタ回路３３を備えている。

インバータ回路３１は、制御回路３２から入力されるＰＷＭ信号に基づいて図示しないスイッチング素子をオンオフ動作させることで、太陽電池２から入力される直流電力を交流電力に変換する。

制御回路３２は、インバータ回路３１のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するＰＷＭ信号を出力するものである。制御回路３２は、目標とする出力電圧信号と予め設定されている周波数の三角波信号とからパルス信号を生成し、ＰＷＭ信号として出力する。なお、制御回路３２は、他の方法でＰＷＭ信号を生成するものであってもよい。

制御回路３２は、インバータ起動装置７から起動信号を入力されたときからＰＷＭ信号を生成して、インバータ回路３１に出力する。すなわち、インバータ装置３は、インバータ起動装置７からの起動信号により起動状態となる。また、制御回路３２は、インバータ起動装置７から停止信号を入力されたときにＰＷＭ信号の生成を停止する。すなわち、インバータ装置３は、インバータ起動装置７からの停止信号により停止状態となる。

フィルタ回路３３は、インバータ回路３１が出力する交流電力からスイッチングノイズを除去するものである。

変圧装置４は、インバータ装置３から出力される交流電力の電圧を所定の昇圧比で昇圧する。この所定の昇圧比は、所定の直流電圧最小値の直流電力が入力されたときにインバータ装置３より出力される交流電力の電圧値を商用電力系統６の系統電圧の電圧最大値と同一レベルに昇圧する昇圧比であり、予め設定されている。

連系接続装置５は、変圧装置４の出力端と商用電力系統６とを接続するものである。これにより、変圧装置４から出力される交流電力が商用電力系統６に供給される。

電圧計８は、太陽電池２の出力電圧を計測するものである。インバータ装置３が起動されるまでは、インバータ回路３１内部のスイッチング素子はすべて開放状態にある。したがって、太陽電池２の出力端子は開放状態となっており、電圧計８は太陽電池２の開放電圧を計測する。インバータ装置３が動作している間は、インバータ装置３に接続した太陽電池２の出力電圧を計測する。計測された電圧は、インバータ起動装置７に入力される。

インバータ起動装置７は、インバータ装置３を起動および停止させるためのものである。インバータ起動装置７は、インバータ装置３の動作中に、太陽電池２の出力電力が所定の値以下となった場合、インバータ装置３に停止信号を出力する。この所定の値は、インバータ装置３を動作させるために必要な電力であり、予め設定されている。また、インバータ起動装置７は、電圧計８から入力される太陽電池２の開放電圧に基づいて、インバータ装置３を起動できると判定した場合に、インバータ装置３に起動信号を出力する。この起動判定（インバータ装置３が起動可能か否かの判定）の方法について以下に説明する。

図２は、日の出の時刻付近の開放電圧の特性を説明するための図である。横軸は時刻を示し、縦軸は太陽電池２の開放電圧を示している。同図に示すように、開放電圧は、日の出とともに急上昇して、インバータ装置３の動作可能な最小電圧（以下、「インバータ最小動作電圧」という。）を超えて上昇する。なお、開放電圧がインバータ最小動作電圧以上であっても、供給される電力がインバータ装置３の無負荷損失電力に満たない場合には、インバータ装置３を起動してもすぐに停止することになる。

開放電圧は、変化率を急低下させた後、変化率を低下させ続け、あまり変化しない状態となる。これは、日射強度が日の出から単調増加し、太陽電池の開放電圧が日射強度に応じて増加するが、その変化率は日射強度に応じて減少し、所定の日射強度以上になるとあまり変化しないという特性によるものである。また、開放電圧は外気温により変化するが、開放電圧の変化率は外気温に左右されない。したがって、インバータ装置３が起動可能となる日射強度のときの開放電圧の変化率を起動判定の基準値とすれば、外気温に左右されずに、インバータ装置３の起動判定を行なうことができる。

本実施形態では、同図に示す太陽電池２の開放電圧の特性を利用して、インバータ装置３を起動できるか否かを判定している。すなわち、所定時間毎に開放電圧を計測し、計測された開放電圧がインバータ最小動作電圧以上であり、かつ、前回の計測時からの開放電圧の変化量が所定変化量以下である場合に、インバータ装置３が起動可能であると判定する。実際には開放電圧は電圧計８により連続的に計測されているので、所定時間毎に開放電圧を電圧計８から取り込んで判定を行なう。

同図において、時刻ｔのとき開放電圧ｖはインバータ最小動作電圧以上であるが、前回の判定時刻（ｔ−Δｔ）のときの開放電圧との差Δｖが所定変化量より大きいため、起動可能ではないと判定される。一方、時刻ｔ’のときの開放電圧ｖ’はインバータ最小動作電圧以上であり、前回の時刻（ｔ’−Δｔ）のときの開放電圧との差Δｖ’が所定変化量以下のため、インバータ装置３は起動可能であると判定される。

なお、所定変化量は、太陽電池２の出力特性や設置状況、インバータ装置３の仕様により異なるので、太陽光発電システム１を設置した際に設定される。例えば本実施形態では、所定時間を５分とした場合、所定変化量を１５ｖとしている。

また、例えば一時的に太陽光が遮られるなどして太陽電池２の出力電力が低下してインバータ装置３の動作が停止した後、再度太陽電池２に太陽光が照射されるようになった場合も、同様に、インバータ装置３の起動判定を行なうことができる。

図３は、インバータ起動装置７の内部構成を説明するためのブロック図である。インバータ起動装置７は、開放電圧比較部７１、記録部７２、減算部７３、変化量比較部７４、およびタイマ部７５を備えている。同図においては、簡略化のため、インバータ装置３を停止させる構成を省略し、インバータ装置３を起動させる構成のみを記載している。以下の図５〜９についても同様である。

開放電圧比較部７１は、タイマ部７５からタイミング信号を入力されたときに、電圧計８から入力される太陽電池２の開放電圧と予め設定されているインバータ最小動作電圧とを比較（以下、「開放電圧比較」という。）する。開放電圧比較部７１は、開放電圧がインバータ最小動作電圧以上の場合、減算部７３に算出信号を出力する。

記録部７２は、電圧計８から太陽電池２の開放電圧を入力されており、タイマ部７５からタイミング信号を入力されると当該開放電圧を記録し、前回記録した開放電圧を減算部７３に出力する。

減算部７３は、開放電圧比較部７１から算出信号を入力されたときに、電圧計８より入力される太陽電池２の開放電圧から記録部７２より入力される前回の開放電圧を減算して開放電圧の変化量を算出する。減算部７３は、算出した開放電圧の変化量を変化量比較部７４に出力する。

変化量比較部７４は、減算部７３から入力された開放電圧の変化量と予め設定されている所定変化量とを比較（以下、「変化量比較」という。）する。変化量比較部７４は、開放電圧の変化量が所定変化量以下の場合、起動信号をインバータ装置３に出力する。

タイマ部７５は、開放電圧比較のタイミングを指示するものである。タイマ部７５は、開放電圧比較部７１および記録部７２に、所定時間毎にタイミング信号を出力する。この所定時間は自由に設定することができるが、短すぎると、電圧計８の計測誤差などによる開放電圧の変化を無視できなくなり、起動判定を正しく行なうことができない。一方、長すぎると、起動判定に必要な時間が長くなってインバータ装置３の起動が遅れることになる。所定変化量は、所定時間に応じて設定する必要がある。本実施形態においては、所定時間として例えば５分が設定されている。

次に、インバータ起動装置７の起動動作について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。同図は、インバータ起動装置７がインバータ装置３を起動させる処理を示すフローチャートである。この起動処理は、太陽電池２が太陽光を受け始める時間、例えば日の出時刻に開始される。また、太陽電池２が太陽光を受けられる時間帯でありインバータ装置３が動作していない場合、例えば一時的に太陽光が遮られて太陽電池２の出力電力が低下したためにインバータ装置３の動作が停止した場合にも、当該起動処理は開始される。

まず、電圧計８により太陽電池２の開放電圧が計測される（Ｓ１）。次に、前回の開放電圧比較から、所定時間経過したか否かが判別される（Ｓ２）。具体的には、図３におけるタイマ部７５からタイミング信号が出力されたか否かが判別される。所定時間が経過していない場合（Ｓ２：ＮＯ）、ステップＳ１に戻る。所定時間が経過した場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、計測された開放電圧がインバータ最小動作電圧以上であるか否かが判別される（Ｓ３）。開放電圧がインバータ最小動作電圧より小さい場合（Ｓ３：ＮＯ）、インバータ装置３を動作させることができないので起動させずに、ステップＳ１に戻る。開放電圧がインバータ最小動作電圧以上の場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、前回の開放電圧比較時からの開放電圧の変化量が算出される（Ｓ４）。具体的には、今回計測された開放電圧から前回の開放電圧比較時に計測された開放電圧が減算されて算出される。

次に、開放電圧の変化量が所定変化量以下であるか否かが判別される（Ｓ５）。開放電圧の変化量が所定変化量より大きい場合、（Ｓ５：ＮＯ）、インバータ装置３の無負荷損失電力以上の電力を供給できないので起動させずに、ステップＳ１に戻る。開放電圧の変化量が所定変化量以下の場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、インバータ装置３を起動させる（Ｓ６）。具体的には、インバータ起動装置７がインバータ装置３に起動信号を出力する。

次に、インバータ起動装置７の作用について説明する。

本実施形態によると、開放電圧がインバータ最小動作電圧以上で、かつ、前回の開放電圧比較時からの開放電圧の変化量が所定変化量以下である場合に、インバータ装置３が起動される。すなわち、インバータ装置３の起動判定が、開放電圧の変化率に基づいて行なわれる。開放電圧は外気温の変化により大きく変動するが、開放電圧の変化率は日射強度のみに対応して変化し外気温には左右されない。したがって、気象条件が異なっている場合でも、インバータ装置３が起動できる日射強度になったときに、開放電圧の変化量が所定変化量以下となり、インバータ装置３が起動される。したがって、インバータ装置３の不要な起動と停止の繰り返しを避けることができる。

なお、上述した起動判定を複数回行なうようにしてもよい。

図５は、本発明に係るインバータ起動装置の第２実施形態の内部構成を説明するためのブロック図である。同図において、上記第１実施形態と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。

インバータ起動装置７ａは、変化量比較部７４の出力側にカウント部７６を設けた点でインバータ起動装置７と異なる。変化量比較部７４は、起動信号をインバータ装置３に出力する代わりに、カウント信号をカウント部７６に出力する。カウント部７６は、インバータ装置３が起動可能と判定された回数をカウントするものである。カウント部７６は、変化量比較部７４からカウント信号を入力されたときに、カウンタを‘１’増加させる。カウント部７６は、カウンタが所定回数となった場合、インバータ装置３に起動信号を出力する。この所定回数は予め設定されており、本実施形態では３回が設定されている。

本実施形態によると、例えば電圧計８の計測誤差などにより誤って起動可能と判定した場合でも、起動判定を３回行なうので誤判定を防ぐことができ、より確実にインバータ装置３の起動条件を判定することができる。なお、所定回数は３回に限られず、自由に設定できる。しかし、所定回数を多すぎる回数に設定すると、起動判定に必要な時間が長くなってインバータ装置３の起動が遅れることになる。

また、異なる複数の時間間隔でそれぞれインバータ装置３の起動判定を行い、すべての時間間隔における起動判定で起動可能と判定された場合にのみ、インバータ装置３の起動が可能になったと判定するようにしてもよい。あるいは、いずれかの時間間隔における起動判定で起動可能と判定された場合に、インバータ装置３の起動が可能になったと判定するようにしてもよい。

図６は、本発明に係るインバータ起動装置の第３実施形態の内部構成を説明するためのブロック図である。同図において、上記第１実施形態と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。

インバータ起動装置７ｂは、３種類の時間間隔（例えば、１分、５分、１０分）でそれぞれインバータ装置３の起動判定を行い、すべての時間間隔における起動判定で起動可能と判定された場合に、インバータ装置３を起動させる。インバータ起動装置７ｂは、記録部７２、減算部７３、変化量比較部７４をそれぞれ３つずつ設けた点、および、３つの変化量比較部７４ａ，７４ｂ，７４ｃの出力側にアンド部７７を設けた点でインバータ起動装置７と異なる。

記録部７２ａ，７２ｂ，７２ｃは、タイマ部７５からそれぞれ１分、５分、１０分ごとにタイミング信号を入力されると、開放電圧を記録し、前回記録した開放電圧をそれぞれ減算部７３ａ，７３ｂ，７３ｃに出力する。減算部７３ａ，７３ｂ，７３ｃは、開放電圧比較部７１から算出信号を入力され、かつ、タイマ部７５からそれぞれ１分、５分、１０分ごとのタイミング信号を入力されたときに、電圧計８より入力される太陽電池２の開放電圧からそれぞれ記録部７２ａ，７２ｂ，７２ｃより入力される前回の開放電圧を減算して開放電圧の変化量を算出する。減算部７３ａ，７３ｂ，７３ｃは、算出した開放電圧の変化量をそれぞれ変化量比較部７４ａ，７４ｂ，７４ｃに出力する。

変化量比較部７４ａ，７４ｂ，７４ｃは、それぞれ減算部７３ａ，７３ｂ，７３ｃから入力された開放電圧の変化量とそれぞれ予め設定されている所定変化量ａ，ｂ，ｃとを比較する。本実施形態においては、所定変化量ａ，ｂ，ｃとしてそれぞれ１ｖ，１５ｖ，４０ｖが設定されている。変化率は、それぞれ１ｖ/分（＝１ｖ/１分），３ｖ/分（＝１５ｖ/５分），４ｖ/分（＝４０ｖ/１０分）と、時間間隔が短くなるほど小さく設定されている。これは、時間間隔が短いほど誤差による影響が大きいので、起動判定のための判定条件を厳しくするためである。変化量比較部７４ａ，７４ｂ，７４ｃは、それぞれ開放電圧の変化量が所定変化量以下の場合、判定信号をアンド部７７に出力する。

アンド部７７は、変化量比較部７４ａ，７４ｂ，７４ｃの全てより判定信号を入力された場合、起動信号をインバータ装置３に出力する。タイマ部７５は、開放電圧比較部７１に１分毎にタイミング信号を出力し、記録部７２ａ，７２ｂ，７２ｃおよび減算部７３ａ，７３ｂ，７３ｃにそれぞれ１分、５分、１０分ごとにタイミング信号を出力する。

本実施形態によると、それぞれ１分、５分、１０分ごとに起動条件が判定され、すべての時間間隔での判定で起動可能と判定された場合にのみ起動可能と判定されるので、より確実にインバータ装置３の起動条件を判定することができる。なお、時間間隔は３種類に限定されないし、各時間間隔は上記に限定されず、自由に設定できる。各時間間隔に対応する所定変化量は適宜設定される。

図７は、本発明に係るインバータ起動装置の第４実施形態の内部構成を説明するためのブロック図である。同図において、上記第３実施形態と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。

インバータ起動装置７ｃは、アンド部７７に換えてオア部７７’を設けた点でインバータ起動装置７ｂと異なる。オア部７７’は、変化量比較部７４ａ，７４ｂ，７４ｃのいずれかより判定信号を入力された場合、起動信号をインバータ装置３に出力する。

本実施形態によると、それぞれ１分、５分、１０分ごとに起動条件が判定され、いずれかの時間間隔での判定で起動可能と判定された場合に起動可能と判定されるので、より短い時間でインバータ装置３の起動条件を判定することができる。例えば、時間間隔が５分のみの場合は変化量が所定変化量である１５ｖ以下になるまで起動可能と判定されないが、本実施形態では１０分間での変化量が４０ｖ以下になった場合にも起動可能と判定される。また、１分間での変化量が１ｖ以下になった場合にも起動可能と判定されるので、さらに判定のための時間を短くすることができる。なお、時間間隔は３種類に限定されないし、各時間間隔は上記に限定されず、自由に設定できる。各時間間隔に対応する所定変化量は適宜設定される。

上述した第１実施形態１ないし第４実施形態においては、起動判定で開放電圧がインバータ最小動作電圧を超えることを条件としたが、これに限られない。日の出前から日の出直後の開放電圧の変化率が小さい状態を起動可能と判定されないようにすればよいので、そのような所定電圧を越えることを条件としてもよい。また、開放電圧の計測を、日の出の時刻より所定の時間が経過してから行なうようにしてもよい。また、開放電圧の変化率が減少していることを条件としてもよい。

図８は、本発明に係るインバータ起動装置の第５実施形態の内部構成を説明するためのブロック図である。同図において、上記第１実施形態と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。

インバータ起動装置７ｄは、開放電圧比較部７１を設けていない点と、変化量記録部７８および変化量第１比較部７９を設けた点でインバータ起動装置７と異なる。なお、図８において、開放電圧記録部７２および変化量第２比較部７４のブロック名を図３から変更しているが、これは他のブロックと区別するために変更しただけである。

タイマ部７５は、開放電圧比較部７１の代わりに減算部７３に、タイミング信号を出力する。減算部７３は、タイマ部７５からタイミング信号を入力されたときに、電圧計８より入力される太陽電池２の開放電圧から開放電圧記録部７２より入力される前回の開放電圧を減算して開放電圧の変化量を算出し、変化量記録部７８および変化量第１比較部７９に出力する。

変化量記録部７８は、減算部７３から入力される開放電圧の変化量を記録し、前回記録された開放電圧の変化量を変化量第１比較部７９に出力する。変化量第１比較部７９は、減算部７３から入力される変化量と変化量記録部７８から入力される前回記録された変化量とを比較する。変化量第１比較部７９は、減算部７３から入力される変化量が前回記録された変化量より小さい場合、減算部７３から入力された変化量を変化量第２比較部７４に出力する。変化量第２比較部７４は、変化量第１比較部７９から入力された変化量と所定変化量とを比較し、変化量が所定変化量以下の場合、起動信号をインバータ装置３に出力する。

本実施形態によると、開放電圧の変化量が減少して、その変化量が所定変化量以下の場合に起動可能と判定される。したがって、開放電圧をインバータ最小動作電圧と比較することなく、起動判定をすることができる。

上述した実施形態においては、商用電力系統に電力を供給する場合について説明したが、直接負荷に電力を供給する場合でも本発明は適用することができる。

本発明に係るインバータ起動装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るインバータ起動装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

また、上述したインバータ起動装置を、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、フラッシュメモリなどの記録媒体に記録したプログラムを用いて、コンピュータに実現させてもよい。

本発明に係るインバータ起動装置の第１実施形態を備えた太陽光発電システムの一例を説明するためのブロック図である。 本発明に係るインバータ起動装置の第１実施形態の内部構成を説明するためのブロック図である。 本発明に係るインバータ起動装置の動作について説明するためのフローチャートである。 気温の違いによる日射強度と太陽電池の開放電圧との関係を示す図である。 本発明に係るインバータ起動装置の第２実施形態の内部構成を説明するためのブロック図である。 本発明に係るインバータ起動装置の第３実施形態の内部構成を説明するためのブロック図である。 本発明に係るインバータ起動装置の第４実施形態の内部構成を説明するためのブロック図である。 本発明に係るインバータ起動装置の第５実施形態の内部構成を説明するためのブロック図である。 気温の違いによる日射強度と太陽電池の開放電圧との関係を示す図である。

符号の説明

１ 太陽光発電システム
２ 太陽電池
３ インバータ装置
３１ インバータ回路
３２ 制御回路
３３ フィルタ回路
４ 変圧装置
５ 連系接続装置
６ 商用電力系統
７,７ａ,７ｂ，７ｃ，７ｄ インバータ起動装置
７１ 開放電圧比較部（開放電圧判定手段）
７２，７２ａ，７２ｂ，７２ｃ 記録部（記録手段）
７３，７３ａ，７３ｂ，７３ｃ 減算部（算出手段）
７４，７４ａ，７４ｂ，７４ｃ 変化量比較部（変化率判定手段、変化量判定手段）
７５ タイマ部
７６ カウント部（カウント手段）
７７ アンド部（アンド手段）
７７’ オア部（オア手段）
７８ 変化量記録部（記録手段）
７９ 変化量第１比較部（変化率判定手段）
８ 電圧計（計測手段）

Claims (9)

1. 太陽電池と前記太陽電池により生成される直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と前記太陽電池の開放電圧を計測する計測手段とを備え、前記インバータ装置により変換された交流電力を商用電力系統に連系させて供給する太陽光発電システムのインバータ装置を起動させるインバータ起動装置であって、
   前記計測手段により計測された開放電圧が所定電圧以上であるか否かを判定する開放電圧判定手段と、
   前記開放電圧判定手段により前記開放電圧が所定電圧以上であると判定された場合、前記開放電圧の変化率を算出する算出手段と、
   前記変化率が所定変化率以下であるか否かを判定する変化率判定手段と、
   を備え、
   前記変化率判定手段により前記変化率が前記所定変化率以下であると判定された場合、前記インバータ装置を起動させる、
   ことを特徴とするインバータ起動装置。
2. 前記変化率判定手段により前記変化率が前記所定変化率以下であると判定された回数をカウントするカウント手段をさらに備え、
   前記変化率判定手段により前記変化率が前記所定変化率以下であると判定された場合に換えて、前記カウント手段によりカウントされた回数が所定回数となった場合に前記インバータ装置を起動させる、
   請求項１に記載のインバータ起動装置。
3. 前記計測手段により計測された開放電圧を所定時間毎に記録する記録手段をさらに備え、
   前記開放電圧判定手段は、前記所定時間毎に判定を行ない、
   前記算出手段は、前記計測手段により計測された開放電圧から前記記録手段に記録されている前記所定時間前の開放電圧を減算することにより前記変化率を算出する、
   請求項１または２に記載のインバータ起動装置。
4. 太陽電池と前記太陽電池により生成される直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と前記太陽電池の開放電圧を計測する計測手段とを備え、前記インバータ装置により変換された交流電力を商用電力系統に連系させて供給する太陽光発電システムのインバータ装置を起動させるインバータ起動装置であって、
   前記計測手段により計測された開放電圧が所定電圧以上であるか否かを判定する開放電圧判定手段と、
   それぞれ異なる所定時間毎に、前記開放電圧判定手段により前記開放電圧が所定電圧以上であると判定された場合に、当該開放電圧と前記所定時間前に計測された開放電圧との差である変化量が所定の値以下であるか否かを判定する複数の変化量判定手段と、
   前記複数の変化量判定手段のすべてにより、前記変化量が前記所定の値以下であると判定されたか否かを判定するアンド手段と、
   を備え、
   前記アンド手段により、前記複数の変化量判定手段のすべてにより前記変化量が前記所定の値以下であると判定された場合、前記インバータ装置を起動させる、
   ことを特徴とするインバータ起動装置。
5. 太陽電池と前記太陽電池により生成される直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と前記太陽電池の開放電圧を計測する計測手段とを備え、前記インバータ装置により変換された交流電力を商用電力系統に連系させて供給する太陽光発電システムのインバータ装置を起動させるインバータ起動装置であって、
   前記計測手段により計測された開放電圧が所定電圧以上であるか否かを判定する開放電圧判定手段と、
   それぞれ異なる所定時間毎に、前記開放電圧判定手段により前記開放電圧が所定電圧以上であると判定された場合に、当該開放電圧と前記所定時間前に計測された開放電圧との差である変化量が所定の値以下であるか否かを判定する複数の変化量判定手段と、
   前記複数の変化量判定手段のいずれかにより、前記変化量が前記所定の値以下であると判定されたか否かを判定するオア手段と、
   を備え、
   前記オア手段により、前記複数の変化量判定手段のいずれかにより前記変化量が前記所定の値以下であると判定された場合、前記インバータ装置を起動させる、
   ことを特徴とするインバータ起動装置。
6. 太陽電池と前記太陽電池により生成される直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と前記太陽電池の開放電圧を計測する計測手段とを備え、前記インバータ装置により変換された交流電力を商用電力系統に連系させて供給する太陽光発電システムのインバータ装置を起動させるインバータ起動装置であって、
   前記計測手段により計測された開放電圧の変化率を算出する算出手段と、
   前記変化率を記録する記録手段と、
   前記変化率が、前記記録手段に記録されている前回算出された変化率より小さく、かつ、所定変化率以下であるか否かを判定する変化率判定手段と、
   を備え、
   前記変化率判定手段により前記算出された変化率が前回算出された変化率より小さく、かつ、前記所定変化率以下であると判定された場合、前記インバータ装置を起動させる、
   ことを特徴とするインバータ起動装置。
7. 太陽電池と前記太陽電池により生成される直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と前記太陽電池の開放電圧を計測する計測手段とを備え、前記インバータ装置により変換された交流電力を商用電力系統に連系させて供給する太陽光発電システムのインバータ装置の起動方法であって、
   前記計測手段により計測された開放電圧が所定電圧以上であるか否かを判定する開放電圧判定工程と、
   前記開放電圧判定工程において、前記開放電圧が所定電圧以上であると判定された場合、前記開放電圧の変化率を算出する算出工程と、
   前記変化率が所定変化率以下であるか否かを判定する変化率判定工程と、
   前記変化率判定工程において、前記変化率が前記所定変化率以下であると判定された場合、前記インバータ装置を起動させる起動工程と、
   を備えたことを特徴とするインバータ装置の起動方法。
8. コンピュータを、
   太陽電池と前記太陽電池により生成される直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と前記太陽電池の開放電圧を計測する計測手段とを備え、前記インバータ装置により変換された交流電力を商用電力系統に連系させて供給する太陽光発電システムのインバータ装置を起動させるインバータ起動装置として機能させるためのプログラムであって、
   前記コンピュータを、
   前記計測手段により計測された開放電圧が所定電圧以上であるか否かを判定する開放電圧判定手段と、
   前記開放電圧判定手段により、前記開放電圧が所定電圧以上であると判定された場合、前記開放電圧の変化率を算出する算出手段と、
   前記変化率が減少して所定変化率以下となっているか否かを判定する変化率判定手段と、
   前記変化率判定手段により、前記変化率が減少して前記所定変化率以下となっていると判定された場合、前記インバータ装置を起動させる起動手段と、
   して機能させることを特徴とするプログラム。
9. 請求項８に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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