JP2013192332A

JP2013192332A - パワーコンディショナ

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Publication number: JP2013192332A
Application number: JP2012055871A
Authority: JP
Inventors: Akira Yoshitake; 晃吉武; Yasuhiro Matsuda; 康弘松田; Yusuke Iwamatsu; 祐輔岩松
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-03-13
Filing date: 2012-03-13
Publication date: 2013-09-26
Anticipated expiration: 2032-03-13
Also published as: JP5909641B2

Abstract

【課題】ノイズフィルタを大型化及び高コスト化することなく、雷サージなどにより半導体スイッチ素子などが破壊される可能性を低減した太陽光発電用のパワーコンディショナを提供する。
【解決手段】電源回路を、制御回路１８に電力を供給するための第１電源回路２０と、ゲート駆動回路Ｇ１〜Ｇ５に電力を供給する複数の第２電源回路２１で構成する。第１電源回路２０は絶縁型スイッチング電源回路であり、一次側が昇圧チョッパ、インバータ又は商用電源に接続され、二次側が制御回路１８に接続され、第１電源回路２０の一次側３２と二次側３３の間に結合コンデンサ３４が接続されている。第２電源回路２１は第１電源回路２０よりも小容量の絶縁型スイッチング電源回路であり、一次側が第１電源回路２０の二次側に接続され、二次側がゲート駆動回路Ｇ１〜Ｇ５に接続され、第２電源回路の一次側４２と二次側４３の間に結合コンデンサが接続されていない。
【選択図】図２

Description

本発明は、太陽光発電用のパワーコンディショナ、特にその内部電源に関する。

図８は、一般的な太陽光発電用のパワーコンディショナのブロック構成を示す。このパワーコンディショナ５０には、並列接続された複数の太陽電池ストリング６０が接続されている。太陽電池ストリング６０から出力される直流電力は、入力側ノイズフィルタ５１を介して昇圧チョッパ５２により所定電圧に昇圧され、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から出力される交流電力は、出力側ノイズフィルタ５４及び連系／解列リレー５５を介して分電盤などに出力される。

インバータ５３から出力される交流電力の電圧は、例えばＡＣ２００Ｖに設定されている。一方、太陽電池ストリング６０は最大電力点制御されるため、太陽電池ストリング６０から出力される直流電力の電圧は一定ではない。そのため、昇圧チョッパ５２により、所定の電圧、例えばＤＣ３２０Ｖに昇圧される。昇圧チョッパ５２は、インダクタやＦＥＴなどの半導体スイッチ素子で構成され、太陽電池ストリング６０から出力される直流電力の電圧に応じて、半導体スイッチ素子が導通している時間のデュティ比が制御される。また、インバータ５３も、複数のＦＥＴやＩＧＢＴなどの半導体スイッチ素子で構成され、交流電力が所定の周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）を有するように、各半導体スイッチ素子の導通／非導通のタイミングが制御される。昇圧チョッパ５２及びインバータ５３には、半導体スイッチ素子にゲート駆動信号を入力するためのゲート駆動回路５６及び５７が接続されている。制御回路５８は、これらゲート駆動回路５６及び５７を駆動するための駆動信号を出力する。

制御回路５８は、ＣＰＵやメモリなどで構成されており、駆動電圧はＤＣ３〜６Ｖ程度である。一方、昇圧チョッパ５２及びインバータ５３の半導体スイッチ素子には、ＤＣ２００〜４００Ｖ程度の高電圧が印加される。そのため、ゲート駆動回路５６及び５７は、フォトカプラなどで構成され、昇圧チョッパ５２及びインバータ５３の半導体スイッチ素子のゲートに接続された高電圧側と、制御回路５８に接続された低電圧側が、光絶縁されている。

電源回路５９は、例えば特許文献１に記載されているように、太陽電池ストリング６０から電力が出力されているときは、昇圧チョッパ５２から出力される直流電力を電源として用い、太陽電池ストリング６０から電力が出力されていないときは、商用電源を電源として用いる。図９は、従来の電源回路５９の概略構成を示す。電源回路５９は絶縁型スイッチング電源回路であり、様々な構成を採ることができる。電源回路５９の一次側（入力側）発振回路６５には、上記のようにＤＣ２００〜４００Ｖ又はＡＣ２００Ｖが入力され、二次側（出力側）からはＤＣ３〜６Ｖが出力される。そのため、電源回路５９の一次側と二次側は、トランス６１によって交流的に絶縁されている。また、トランス６１の一次側巻線６２と二次側巻線６３の間にはノイズ対策用の結合コンデンサ６４が接続されており、直流的に絶縁されている。この電源回路５９は、集中型と呼ばれ、トランス６１の二次側には、複数のゲート駆動回路用の電源となる複数の二次側巻線６３及び二次側回路６６が設けられている。

昇圧チョッパ５２の場合、最も簡単な回路構成であれば、半導体スイッチ素子は１つであり、ゲート駆動回路５６は１回路だけでよい。一方、インバータ５３の場合、半導体スイッチ素子は少なくとも２つ必要であり、フルブリッジ構成の場合、ゲート駆動回路５７は４回路必要である。一般的にグランドの異なるゲート駆動回路は、それぞれ異なる電源から電力を供給されることが好ましく、電源回路としては３回路必要である。図９では、制御回路５８用に１回路、昇圧チョッパ５２のゲート駆動回路５６用に１回路、インバータ５３のゲート駆動回路５７用に４回路の合計６回路分の二次側巻線６３及び二次側回路６６を描いている。

特開２００２−２３８１６０号公報

上記従来の電源回路５９のトランス６１の一次側巻線６２と二次側巻線６３の間に結合コンデンサ６４が接続されているため、例えば商用電源に雷サージなどの外来ノイズに起因する高周波電流が流れると、結合コンデンサ６４を通って二次側回路に大電流が流れ、二次側回路やゲート駆動回路を構成する半導体スイッチ素子などが破壊されてしまう虞がある。一方、集中型の電源回路５９の場合、全体としての電力容量が比較的大きいため、これら結合コンデンサ６４を省略した場合、ノイズフィルタ５４のノイズ除去効果を高くしなければならず、ノイズフィルタ５４の大型化及び高コスト化の原因となる。

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、ノイズフィルタの大型化及び高コスト化をもたらすことなく、雷サージなどの外来ノイズに起因して半導体スイッチ素子などが破壊される可能性を低減した太陽光発電用のパワーコンディショナを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係るパワーコンディショナは、太陽電池パネルから出力される直流電力の電圧を昇圧する昇圧回路と、前記昇圧回路から出力された直流電力を交流電力に変換する直流／交流変換回路と、前記昇圧回路及び前記直流／交流変換回路を構成する半導体スイッチ素子の導通及び非導通を制御する複数のゲート駆動回路と、前記ゲート駆動回路に対して制御信号を出力する制御回路と、前記ゲート駆動回路及び前記制御回路に対して電力を供給する電源回路を備え、
前記電源回路は、前記制御回路に電力を供給するための第１電源回路と、前記ゲート駆動回路に電力を供給する複数の第２電源回路で構成され、
前記第１電源回路は絶縁型スイッチング電源回路であって、その一次側が前記昇圧回路、前記直流／交流変換回路又は商用電源に接続され、その二次側が前記制御回路に接続され、前記第１電源回路の一次側と二次側の間に結合コンデンサが接続されており、
前記第２電源回路は前記第１電源回路よりも小容量の絶縁型スイッチング電源回路であって、その一次側が前記第１電源回路の二次側に接続され、その二次側が前記ゲート駆動回路に接続され、前記第２電源回路の一次側と二次側の間に結合コンデンサが接続されていないことを特徴とする。

また、前記昇圧回路及び前記直流／交流変換回路を構成する半導体スイッチ素子のうち、グランドに接続された半導体スイッチ素子群に対して、前記複数の第２電源回路のうち同じ第２電源回路から電力を供給することが好ましい。

前記ゲート駆動回路は、前記制御回路に接続された一次側と前記昇圧回路又は前記直流／交流変換回路に接続された二次側が、フォトカプラにより光絶縁されていることが好ましい。

また、前記第２電源回路の一次側と二次側の間にギャップアレスタとバリスタの直列回路が接続されていることが好ましい。

また、前記第２電源回路を、前記第１電源回路の駆動周波数よりも高い駆動周波数で駆動することが好ましい。

また、前記第２電源回路は、前記第２電源回路から前記ゲート駆動回路までの距離が、前記第２電源回路から前記第１電源回路までの距離よりも短くなる場所に設けられていることが好ましい。

また、前記第１電源回路の一次側に設けられた入力電圧監視回路をさらに備え、前記入力電圧監視回路は、前記第１電源回路の一次側の入力電圧が第１閾値以上のときに、前記第２電源回路を動作させ、前記第１電源回路の一次側の入力電圧が前記第１閾値と同一又は異なる第２閾値未満になったときに、前記第２電源回路の動作を停止させることが好ましい。

または、前記第２電源回路は、運転許可及び運転禁止機能を有し、前記制御回路から所定の運転許可信号が出力されたときに動作を開始し、前記制御回路から前記所定の運転許可信号が出力されなくなったときに動作を停止することが好ましい。

また、前記第２電源回路は、過電流保護回路、過電圧保護回路及び過温度保護回路の少なくとも１つをさらに備えることが好ましい。

このような構成によれば、第２電源回路の一次側と二次側の間に結合コンデンサが接続されていないので、雷サージなどが発生しても、第２電源回路の二次側には大電流が流れず、ゲート駆動回路などを構成する素子が破壊されることを防止することができる。また、第２電源回路は第１電源回路よりも小容量であるため、第２電源回路の一次側と二次側の間に結合コンデンサが接続されていなくてもノイズの発生量は少ない。そのため、ノイズフィルタを強化しなくとも、特に問題は生じない。また、第２電源回路は第１電源回路トン独立して設けることができるため、回路基板の設計上の自由度が大きくなり、回路基板の小型化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る太陽光発電用のパワーコンディショナの構成を示すブロック図。上記パワーコンディショナにおける電源回路の構成を示すブロック図。上記パワーコンディショナにおける昇圧チョッパ及びインバータの具体的な構成例を示す回路図。上記昇圧チョッパ及びインバータにおける半導体スイッチ素子及びゲート駆動回路の具体的な構成例を示す回路図。第２電源回路の変形例の構成を示すブロック図。上記パワーコンディショナの変形例の構成を示すブロック図。上記パワーコンディショナの他の変形例の構成を示すブロック図。従来のパワーコンディショナの構成を示すブロック図。従来のパワーコンディショナにおける電源回路の構成を示すブロック図。

本発明の一実施形態に係る太陽光発電用のパワーコンディショナについて説明する。図１は、本実施形態に係るパワーコンディショナ１０のブロック構成を示す。また、図２は、パワーコンディショナ１０の電源回路付近のブロック構成を示す。このパワーコンディショナ１０は、電源回路の構成を除いて基本的に図８に示す従来のパワーコンディショナ５０と同様であるため、相違点を中心にして説明する。

電源回路は、昇圧チョッパ１２又は商用電源に接続され、制御回路１８に電力を供給するための第１電源回路２０と、第１電源回路２０とゲート駆動回路１６及び１７の間にそれぞれ接続され、ゲート駆動回路１６及び１７に電力を供給するための複数の第２電源回路２１で構成されている。なお、図１において第２電源回路２１及びゲート駆動回路１６及び１７は、それぞれ２組ずつ図示しているが、後述するように、第２電源回路及びゲート駆動回路の数は、２組に限定されない。

第１電源回路２０は、トランス３１によって一次側（入力側）と二次側（出力側）が絶縁されたスイッチング電源回路である。第１電源回路２０の一次側には、昇圧チョッパ１２から出力される直流電力又は商用電源からの交流電力が選択的に入力される。より具体的には、太陽電池ストリング６０から電力が出力されているときは、昇圧チョッパ１２から出力される直流電力が第１電源回路２０の一次側に入力される。一方、太陽電池ストリング６０から電力が出力されていないときは、商用電源からの交流電力が第１電源回路２０の一次側に入力される。あるいは、太陽電池ストリング６０から電力が出力されているときに、インバータ１３から出力される交流電力を第１電源回路２０の一次側に入力するように構成してもよい。その場合、第１電源回路２０の一次側の回路構成を交流電力のみに対応させることができ、回路構成を簡略化することができる。

第１電源回路２０の一次側発振回路３５は、半導体スイッチ素子などで構成され、半導体スイッチ素子を断続的に導通／非導通させることにより、所定周波数のパルス電流をトランス３１の一次側巻線３２に発生させる。トランス３１の一次側巻線３２には、例えばＤＣ２００〜４００Ｖ程度の高電圧が印加される。第１電源回路２０の二次側回路３６は、トランス３１の二次側巻線３３に励起されたパルス電流を整流及び平滑化し、ＤＣ６Ｖ程度の低電圧を出力する。トランス３１の一次側巻線３２と二次側巻線３３の間には、ノイズ対策用の結合コンデンサ３４が接続されている。なお、本実施形態においては、第１電源回路２０のトランス３１の二次側には、単一の二次側巻線３３及び二次側回路３６のみが設けられているものとする。

第１電源回路２０の二次側回路３６の出力端子には、１つ又は複数（図２では４つ）の第２電源回路２１の一次側（入力側）が接続されている。各第２電源回路２１は、基本的に同一構成であり、一次側発振回路４５は、半導体スイッチ素子などで構成され、半導体スイッチ素子を断続的に導通／非導通させることにより、所定周波数のパルス電流をトランス４１の一次側巻線４２に発生させる。第２電源回路２１の一次側発振回路４５の発振周波数は、第１電源回路２０の一次側発振回路３５の発振周波数と同じである必要はなく、それよりも高い周波数で駆動してもよい。一次側発振回路４５の発振周波数をより高くすることにより、トランス４１を小型化することができる。トランス４１の一次側巻線４２には、例えばＤＣ６Ｖ程度の低電圧が印加される。第２電源回路２１の二次側回路４６は、トランス４１の二次側巻線４３に励起されたパルス電流を整流及び平滑化し、ＤＣ３．３Ｖ程度のさらに低電圧を出力する。なお、トランス４１の一次側巻線４２と二次側巻線４３の間には、ノイズ対策用の結合コンデンサは接続されていない。第１電源回路２０は、例えば１０〜１５ｗ程度の電力を出力するのに対して、各第２電源回路２１はせいぜい１ｗ程度の電力しか出力しない。そのため第２電源回路２１における元々ノイズの発生量は少なく、トランス４１の一次側巻線４２と二次側巻線４３の間にノイズ対策用の結合コンデンサを設けていなくても、特に問題は生じない。

図３は、昇圧チョッパ１２及びインバータ１３の具体的な回路構成例を示す。昇圧チョッパ１２は、ＭＯＳ−ＦＥＴなどの半導体スイッチ素子Ｑ５と、インダクタＬ１と、ダイオードＤ１などで構成されている。半導体スイッチ素子Ｑ５のゲートにはゲート駆動回路Ｇ５が接続されている。また、インバータ１３は、ブリッジ結合された４つの半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４で構成され、各半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のゲートにはゲート駆動回路Ｇ１〜Ｇ４が接続されている。

図４は、半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ５及びゲート駆動回路Ｇ１〜Ｇ５の具体的な回路構成例を示す。ゲート駆動回路Ｇ１〜Ｇ５は、フォトカプラＰＣと、フォトカプラＰＣの二次側フォトトランジスタＱ１３と半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ５のゲートとの間に接続されたバイポーラトランジスタなどの半導体スイッチ素子Ｑ１１及びＱ１２のダーリントン接続回路などで構成されている。フォトカプラＰＣの一次側の発光ダイオードＤ２は、制御回路１８と制御回路用の第１電源回路２０に接続されている。第２電源回路２１は、昇圧チョッパ１２やインバータ１３とグランドが共通である。このフォトカプラＰＣにより、制御回路１８と半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ５のゲート側との間で、電源及び信号が絶縁されている。制御回路１８から制御信号が出力されると、フォトカプラＰＣの一次側発光ダイオードＤ２が発光し、さらに、二次側のフォトトランジスタＱ１２が導通する。フォトトランジスタＱ１２が導通することによって、半導体スイッチ素子Ｑ１１及びＱ１２が導通し、半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ５のゲートに所定の電圧が印加され、半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ５が導通する。

図３において、ゲート駆動回路Ｇ２とＧ４は同じグランドに接続されているので、ゲート駆動回路Ｇ２とＧ４は同じ第２電源回路２１から電力を供給することができる。一方、ゲート駆動回路Ｇ１とＧ３は直接グランドに接続されていないので、それぞれゲート駆動回路Ｇ２とＧ４は異なる第２電源回路２１から電力を供給することが好ましい。そのため、図２においては、５つのゲート駆動回路に対して４つの第２電源回路２１を用意している。このように、昇圧チョッパ１２及びインバータ１３を構成する半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ５のうち、グランドに接続された半導体スイッチ素子群Ｑ２とＱ４に対して、同じ第２電源回路２１から電力を供給することにより、第２電源回路２１の数を減らすことができる。

なお、昇圧チョッパ１２を構成する半導体スイッチ素子Ｑ５もグランドに接続されているため半導体スイッチ素子群Ｑ２とＱ４と同じ第２電源回路２１から電力を供給することも可能であるが、回路基板の設計上の理由から、別の第２電源回路２１から電力を供給している。図９に示す従来の集中型の電源回路５９によれば、回路基板上、電源回路５９の各二次側回路６６から制御回路５８及び各ゲート駆動回路５６及び５７までの電力供給線を一定の絶縁距離を保つように配線しなければならない。それに対して、図２に示す本実施形態の構成によれば、各第２電源回路２１を、それぞれゲート駆動回路Ｇ１〜Ｇ５の近傍に配置することができる。具体的には、第２電源回路２１からゲート駆動回路Ｇ１〜Ｇ５までの距離が、第２電源回路２１から第１電源回路２０までの距離よりも短くなる場所に、第２電源回路２１を設ければよい。また、各第２電源回路２１の一次側の入力は、第１電源回路２０の二次側、すなわち制御回路１８に電力を供給するための電力供給線からとることができる。そのため、回路基板の設計上の自由度が大きくなると共に、一定の絶縁距離を保たなければならない箇所を任意に配置することができ、回路基板全体の小型化を図ることができる。

図５は、第２電源回路２１の変形例の構成を示す。図２に示す基本構成例では、トランス４１の一次側巻線４２と二次側巻線４３の間には何も接続されていなかったが、図５に示す変形例では、トランス４１の一次側巻線４２と二次側巻線４３の間に、ギャップアレスタ４７とバリスタ４８の直列回路が接続されている。このように、トランス４１の一次側巻線４２と二次側巻線４３の間にサージ防止素子を設けることにより、トランス４１の絶縁耐圧を超えるような電圧が印加された場合にも、第２電源回路２１を損傷することなく、電圧変換動作を継続することができる。

図６は、パワーコンディショナ１０の変形例の構成を示す。この変形例では、第１電源回路２０の一次側に入力電圧監視回路２２を設けており、制御回路１８が正常に起動してから、各ゲート駆動回路Ｇ１〜Ｇ５を起動し、制御回路１８が正常に機能できなくなる前に各ゲート駆動回路Ｇ１〜Ｇ５を停止させるように構成されている。入力電圧監視回路２２は、第１電源回路２０の一次側の入力電圧を検出するための電圧検出センサ２３と、検出された入力電圧を所定の閾値と比較する比較部２４と、比較結果に基づいて第２電源回路２１を起動させたり停止させたりする制御部２５と、第２電源回路２１の一次側に設けられ、制御部２５からの制御信号によってオン／オフされるスイッチ２６などで構成されている。前述のように、第１電源回路２０の一次側の入力電圧は、例えば２００〜４００Ｖの高圧であり、一方、第２電源回路２１の一次側の入力電圧は６Ｖ程度の低圧である。そのため、スイッチ２６は、例えばフォトカプラなどによって絶縁されている。比較部２４は、例えばＯＰアンプなどで構成され、第１電源回路２０の一次側の入力電圧と第１閾値及び第２閾値とを比較する。制御部２５は、例えば半導体素子で構成された論理回路などで構成され、第１電源回路２０の一次側の入力電圧が第１閾値以上のときにスイッチ２６をオンする。それによって、第２電源回路２１が起動する。また、制御部２５は、第１電源回路２０の一次側の入力電圧が第２閾値未満になったときにスイッチ２６をオフし、それによって第２電源回路２１が停止する。第１閾値と第２閾値は、同じ電圧値であってもよいし、異なっていてもよい。例えば、第２閾値を第１閾値よりも高い値に設定すれば、制御部２５が正常に機能している状態で、余裕を持って確実に第２電源回路２１の動作を停止させることができる。

図７は、パワーコンディショナ１０の他の変形例の構成を示す。図７に示す変形例では、第１電源回路２０の一次側に入力電圧監視回路２２を設ける代わりに、第２電源回路２１に運転許可及び運転禁止機能を設け、制御回路１８から所定の運転許可信号が出力されたときに動作を開始し、制御回路１８から所定の運転許可信号が出力されなくなったときに動作を停止するように構成してもよい。例えば、バイポーラトランジスタなどの半導体スイッチ素子２７を第２電源回路２１の一次側に設け、制御回路１８からこの半導体スイッチ素子２７のベースに運転許可信号である所定の電圧を印加するように構成する。第１電源回路２０の一次側の入力電圧が所定の閾値以上であり、制御回路１８が正常に機能していれば、制御回路１８から運転許可信号が出力され、半導体スイッチ素子２７が導通し、第２電源回路２１が動作する。一方、第１電源回路２０の一次側の入力電圧が所定の閾値未満であれば、制御回路１８が正常に機能せず、制御回路１８から運転許可信号が出力されず、半導体スイッチ素子２７は導通しない。その結果、第２電源回路２１は動作せず、各ゲート駆動回路Ｇ１〜Ｇ５も駆動されない。そのため、上記の場合と同様に、制御回路１８が正常に起動してから、各ゲート駆動回路Ｇ１〜Ｇ５を起動し、制御回路１８が正常に機能できなくなったときに各ゲート駆動回路Ｇ１〜Ｇ５を停止させることができる。

なお、本発明は、上記実施形態の説明に限定されず、さまざまな変形が可能である。図１に示す構成例では、複数の太陽電池ストリング６０が並列接続され、各太陽電池ストリング６０から出力される直流電力は１つの昇圧チョッパ１２に入力され、昇圧されるように構成されている。しかしながら、例えば、各太陽電池ストリング６０を構成する太陽電池パネルの枚数が異なる場合には、複数の昇圧チョッパ１２を用意し、複数の太陽電池ストリング６０のそれぞれに昇圧チョッパ１２を接続するように構成してもよい。なお、その場合、各昇圧チョッパ１２から出力される直流電力の電圧が同じになるように、昇圧率を制御することは言うまでもない。

さらに、第２電源回路２１に過電流保護回路、過電圧保護回路及び過温度保護回路のいずれか、又はこれらを組み合わせて設けてもよい。例えば、第２電源回路２１の一次側に上記半導体スイッチ素子２７と、電流センサ、電圧センサ、温度センサ（サーミスタ）などを設け、過電流、過電圧又は過温度が発生したときに、半導体スイッチ素子２７をオフするように構成してもよい。特に、上記のように複数の昇圧チョッパ１２が設けられている場合、いずれかの昇圧チョッパ１２を駆動するための第２電源回路２１に過電流、過電圧又は過温度が発生したとしても、その他の第２電源回路２１を動作させることができ、太陽光発電を継続することができる。

１０パワーコンディショナ
１２昇圧チョッパ（昇圧回路）
１３インバータ（直流／交流変換回路）
１６、１７、Ｇ１〜Ｇ５ゲート駆動回路
１８制御回路
２０第１電源回路
２１第２電源回路
２２入力電圧監視回路
２３電圧検出センサ
２４比較部
２５制御部
２６スイッチ
２７、Ｑ１〜Ｑ５半導体スイッチ素子
３１、４１トランス
３２、４２一次側巻線
３３、４３二次側巻線
３４結合コンデンサ
３５、４５一次側発振回路
３６、４６二次側回路
４７ギャップアレスタ
４８バリスタ
６０太陽電池ストリング

Claims

太陽電池パネルから出力される直流電力の電圧を昇圧する昇圧回路と、前記昇圧回路から出力された直流電力を交流電力に変換する直流／交流変換回路と、前記昇圧回路及び前記直流／交流変換回路を構成する半導体スイッチ素子の導通及び非導通を制御する複数のゲート駆動回路と、前記ゲート駆動回路に対して制御信号を出力する制御回路と、前記ゲート駆動回路及び前記制御回路に対して電力を供給する電源回路を備え、
前記電源回路は、前記制御回路に電力を供給するための第１電源回路と、前記ゲート駆動回路に電力を供給する複数の第２電源回路で構成され、
前記第１電源回路は絶縁型スイッチング電源回路であって、その一次側が前記昇圧回路、前記直流／交流変換回路又は商用電源に接続され、その二次側が前記制御回路に接続され、前記第１電源回路の一次側と二次側の間に結合コンデンサが接続されており、
前記第２電源回路は前記第１電源回路よりも小容量の絶縁型スイッチング電源回路であって、その一次側が前記第１電源回路の二次側に接続され、その二次側が前記ゲート駆動回路に接続され、前記第２電源回路の一次側と二次側の間に結合コンデンサが接続されていないことを特徴とするパワーコンディショナ。
前記昇圧回路及び前記直流／交流変換回路を構成する半導体スイッチ素子のうち、グランドに接続された半導体スイッチ素子群に対して、前記複数の第２電源回路のうち同じ第２電源回路から電力を供給することを特徴とする請求項１に記載のパワーコンディショナ。
前記ゲート駆動回路は、前記制御回路に接続された一次側と前記昇圧回路又は前記直流／交流変換回路に接続された二次側が、フォトカプラにより光絶縁されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のパワーコンディショナ。
前記第２電源回路の一次側と二次側の間にギャップアレスタとバリスタの直列回路が接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のパワーコンディショナ。
前記第２電源回路を、前記第１電源回路の駆動周波数よりも高い駆動周波数で駆動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パワーコンディショナ。
前記第２電源回路は、前記第２電源回路から前記ゲート駆動回路までの距離が、前記第２電源回路から前記第１電源回路までの距離よりも短くなる場所に設けられてい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パワーコンディショナ。
前記第１電源回路の一次側に設けられた入力電圧監視回路をさらに備え、前記入力電圧監視回路は、前記第１電源回路の一次側の入力電圧が第１閾値以上のときに、前記第２電源回路を動作させ、前記第１電源回路の一次側の入力電圧が前記第１閾値と同一又は異なる第２閾値未満になったときに、前記第２電源回路の動作を停止させることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のパワーコンディショナ。
前記第２電源回路は、運転許可及び運転禁止機能を有し、前記制御回路から所定の運転許可信号が出力されたときに動作を開始し、前記制御回路から前記所定の運転許可信号が出力されなくなったときに動作を停止することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のパワーコンディショナ。
前記第２電源回路は、過電流保護回路、過電圧保護回路及び過温度保護回路の少なくとも１つをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のパワーコンディショナ。