JP2018038103A - パワーコンディショナ - Google Patents

Abstract

【課題】直流電源が接続される複数のコンバータの各々の負荷の偏りを小さくするパワーコンディショナを得ること。【解決手段】パワーコンディショナ１は、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａと、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂと、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａの動作時間及び第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂの動作時間を検出する検出部３と、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａの動作時間と第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂの動作時間との差が閾値に達したか否かを判断する判断部７と、第１の太陽電池ユニット５１が第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａに接続されていて判断部７によって差が閾値に達したと判断された場合、第１の太陽電池ユニット５１が第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａに接続されている状態を解除して第１の太陽電池ユニット５１を第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂに接続する接続部８とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、直流電源によって得られた直流電力を交流電力に変換し、交流電力を電力系統に逆潮流するパワーコンディショナに関する。

近年、地球温暖化を抑制するために二酸化炭素を排出しない太陽光発電が注目を集めている。例えば、直流電力の電圧を変化させる複数のＤＣ(Direct Current)／ＤＣコンバータを有し、複数のＤＣ／ＤＣコンバータの各々に直流電源の一例である太陽電池ユニットが接続されるパワーコンディショナが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１３７８３０号公報

従来のパワーコンディショナが有する複数のＤＣ／ＤＣコンバータの各々には太陽電池ユニットが接続されるが、例えば太陽電池ユニットが設置される場所の日照時間によって各ＤＣ／ＤＣコンバータの動作時間は異なる。つまり、日照時間が相対的に長いＤＣ／ＤＣコンバータの動作時間は、日照時間が相対的に短いＤＣ／ＤＣコンバータの動作時間より長い。そのため、従来のパワーコンディショナを長期にわたって使用すると、特定のＤＣ／ＤＣコンバータの負荷が大きくなり、特定のＤＣ／ＤＣコンバータが故障する可能性が高くなる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、直流電源が接続される複数のコンバータの各々の負荷の偏りを小さくするパワーコンディショナを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、直流電源が接続可能であって直流電圧の値を変化させる第１のコンバータと、直流電源が接続可能であって直流電圧の値を変化させる第２のコンバータと、前記第１のコンバータの動作時間及び前記第２のコンバータの動作時間を検出する検出部とを有する。本発明は、前記検出部によって検出された前記第１のコンバータの動作時間と前記第２のコンバータの動作時間との差が、直流電源が接続されるコンバータを変更する際の閾値に達したか否かを判断する判断部と、第１の直流電源が前記第１のコンバータに接続されていて前記判断部によって前記差が前記閾値に達したと判断された場合、前記第１の直流電源が前記第１のコンバータに接続されている状態を解除して前記第１の直流電源を前記第２のコンバータに接続する接続部とを更に有する。

本発明によれば、直流電源が接続される複数のコンバータの各々の負荷の偏りを小さくするパワーコンディショナを得ることができるという効果を奏する。

実施の形態１におけるパワーコンディショナの構成を示す図 実施の形態１におけるパワーコンディショナが有する検出部、受付部及び判断部を構成する少なくとも一部の構成要素が処理回路によって実現される場合の処理回路を示す図 実施の形態１におけるパワーコンディショナが有する検出部、受付部及び判断部を構成する少なくとも一部の構成要素がプロセッサによって実現される場合のプロセッサを示す図 実施の形態１におけるパワーコンディショナの動作を説明するための図 実施の形態１におけるパワーコンディショナの動作の手順を示すフローチャート 実施の形態２におけるパワーコンディショナの構成を示す図 実施の形態２におけるパワーコンディショナの動作を説明するための第１の図 実施の形態２におけるパワーコンディショナの動作を説明するための第２の図 実施の形態２におけるパワーコンディショナの接続部が図８の動作を行う場合のパワーコンディショナの動作の手順を示すフローチャート

以下に、本発明の実施の形態にかかるパワーコンディショナを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
まず、実施の形態１におけるパワーコンディショナ１の構成を説明する。図１は、実施の形態１におけるパワーコンディショナ１の構成を示す図である。パワーコンディショナ１は、太陽電池ユニットによって得られた直流電力を交流電力に変換し、交流電力を電力系統６０に逆潮流する装置である。図１には、パワーコンディショナ１と共に、第１の太陽電池ユニット５１、第２の太陽電池ユニット５２及び電力系統６０が示されている。太陽電池ユニットは、直流電源の一例である。つまり、第１の太陽電池ユニット５１及び第２の太陽電池ユニット５２の各々は直流電源の一例である。更に言うと、第１の太陽電池ユニット５１は第１の直流電源の一例である。

実施の形態１では、第１の太陽電池ユニット５１の機能と第２の太陽電池ユニット５２の機能とが同一であって、第２の太陽電池ユニット５２が設置されている場所の日照時間が、第１の太陽電池ユニット５１が設置されている場所の日照時間の半分である状況を想定する。例えば、第１の太陽電池ユニット５１がある建物の屋上に設置されているのに対し、第２の太陽電池ユニット５２が当該建物の西側に設置されていることにより、第２の太陽電池ユニット５２が設置されている場所の日照時間が、第１の太陽電池ユニット５１が設置されている場所の日照時間の半分である状況を想定する。

パワーコンディショナ１は、太陽電池ユニットが接続可能であって接続された太陽電池ユニットによって得られた直流電力の電圧である直流電圧の値を変化させる第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａを有する。第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａは、第１のコンバータの一例である。パワーコンディショナ１は、太陽電池ユニットが接続可能であって接続された太陽電池ユニットによって得られた直流電力の電圧である直流電圧の値を変化させる第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂを更に有する。第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂは、第２のコンバータの一例である。

パワーコンディショナ１は、太陽電池ユニットが接続可能であって接続された太陽電池ユニットによって得られた直流電力の電圧である直流電圧の値を変化させる第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃと、太陽電池ユニットが接続可能であって接続された太陽電池ユニットによって得られた直流電力の電圧である直流電圧の値を変化させる第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄとを更に有する。第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃは第３のコンバータの一例であり、第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄは第４のコンバータの一例である。

実施の形態１の最初の状態では、図１に示す通り、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａには第１の太陽電池ユニット５１が接続されており、第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃには第２の太陽電池ユニット５２が接続されている。第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂ及び第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄには、太陽電池ユニットは接続されていない。

パワーコンディショナ１は、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａの動作時間、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂの動作時間、第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃの動作時間及び第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄの動作時間を検出する検出部３を更に有する。パワーコンディショナ１は、検出部３によって検出された第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａの動作時間、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂの動作時間、第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃの動作時間及び第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄの動作時間を記憶する動作時間記憶部４を更に有する。動作時間記憶部４は、例えば不揮発性メモリによって構成される。

パワーコンディショナ１は、太陽電池ユニットが接続されるコンバータを変更する際の閾値を受け付ける受付部５と、受付部５によって受け付けられた閾値を記憶する閾値記憶部６とを更に有する。閾値は、パワーコンディショナ１が使用される前に例えばユーザ又はパワーコンディショナ１を設置する者によってパワーコンディショナ１に入力される値であって、例えばパワーコンディショナ１が使用される前に行われる実験によって特定される時間である。実施の形態１では、閾値は「２０００時間」である。閾値は、パワーコンディショナ１の製造時に閾値記憶部６に格納されてもよい。

パワーコンディショナ１は、動作時間記憶部４に記憶される第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａの動作時間、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂの動作時間、第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃの動作時間及び第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄの動作時間のうちの最長の動作時間と最短の動作時間とを特定すると共に、特定された最長の動作時間と最短の動作時間との差が閾値記憶部６に記憶された閾値に達したか否かを判断する判断部７を更に有する。

上述の通り、動作時間記憶部４は、検出部３によって検出された第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａの動作時間、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂの動作時間、第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃの動作時間及び第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄの動作時間を記憶する。つまり、判断部７は、検出部３によって検出された第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａの動作時間、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂの動作時間、第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃの動作時間及び第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄの動作時間のうちの最長の動作時間と最短の動作時間との差が閾値記憶部６に記憶された閾値に達したか否かを判断する。

パワーコンディショナ１は、判断部７によって最長の動作時間と最短の動作時間との差が閾値に達したと判断された場合、動作時間が最長であるコンバータに接続されている太陽電池ユニットを、動作時間が最短であるコンバータに接続する接続部８を更に有する。例えば、接続部８はリレー回路によって構成される。

パワーコンディショナ１は、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａ、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂ、第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃ及び第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄからの直流電力を交流電力に変換するＤＣ／ＡＣ(Alternating Current)インバータ９を更に有する。ＤＣ／ＡＣインバータ９は、交流電力を電力系統６０に逆潮流する。

パワーコンディショナ１が有する検出部３、受付部５及び判断部７の機能の少なくとも一部は、処理回路２１によって実現されてもよい。図２は、実施の形態１におけるパワーコンディショナ１が有する検出部３、受付部５及び判断部７を構成する少なくとも一部の構成要素が処理回路２１によって実現される場合の処理回路２１を示す図である。

処理回路２１は、専用のハードウェアである。すなわち、処理回路２１は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、並列プログラム化されたプロセッサ、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)、ＦＰＧＡ(Field-Programmable Gate Array)、又はこれらを組み合わせたものである。検出部３、受付部５及び判断部７の一部は、残部とは別個の専用のハードウェアであってもよい。

パワーコンディショナ１が有する検出部３、受付部５及び判断部７の少なくとも一部は、メモリ３１に格納されるプログラムを実行するプロセッサ３２によって実現されてもよい。図３は、実施の形態１におけるパワーコンディショナ１が有する検出部３、受付部５及び判断部７を構成する少なくとも一部の構成要素がプロセッサ３２によって実現される場合のプロセッサ３２を示す図である。プロセッサ３２は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、又はＤＳＰ(Digital Signal Processor)である。図３には、メモリ３１も示されている。

検出部３、受付部５及び判断部７を構成する少なくとも一部の構成要素がプロセッサ３２によって実現される場合、当該一部の構成要素の機能は、プロセッサ３２と、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア又はファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ３１に格納される。プロセッサ３２は、メモリ３１に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、検出部３、受付部５及び判断部７を構成する少なくとも一部の構成要素の機能を実現する。

すなわち、検出部３、受付部５及び判断部７を構成する少なくとも一部の構成要素がプロセッサ３２によって実現される場合、パワーコンディショナ１は、検出部３、受付部５及び判断部７を構成する一部の構成要素によって実行されるステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ３１を有する。メモリ３１に格納されるプログラムは、検出部３、受付部５及び判断部７を構成する一部の構成要素が実行する手順又は方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。

メモリ３１は、例えば、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ(Erasable Programmable Read Only Memory)、ＥＥＰＲＯＭ(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク又はＤＶＤ(Digital Versatile Disk)等である。

検出部３、受付部５及び判断部７の複数の機能について、当該複数の機能の一部を専用のハードウェアで実現し、当該複数の機能の残部をソフトウェア又はファームウェアで実現してもよい。このように、検出部３、受付部５及び判断部７の複数の機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって実現することができる。

次に、実施の形態１におけるパワーコンディショナ１の動作を説明する。図４は、実施の形態１におけるパワーコンディショナ１の動作を説明するための図である。図１を用いて説明した通り、実施の形態１の最初の状態では、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａには第１の太陽電池ユニット５１が接続されており、第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃには第２の太陽電池ユニット５２が接続されている。第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂ及び第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄには、太陽電池ユニットは接続されていない。

上述の通り、実施の形態１では、第２の太陽電池ユニット５２が設置されている場所の日照時間は、第１の太陽電池ユニット５１が設置されている場所の日照時間の半分である。つまり、パワーコンディショナ１が動作を開始すると、第１の太陽電池ユニット５１が接続されている第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａの動作時間は、第２の太陽電池ユニット５２が接続されている第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃの動作時間の２倍になる。

実施の形態１の最初の状態では、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂ及び第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄには太陽電池ユニットが接続されていないので、パワーコンディショナ１が動作を開始しても、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂの動作時間も第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄの動作時間も０時間のままで増加しない。

パワーコンディショナ１が動作を開始した後、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａの動作時間が２０００時間になり、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂの動作時間が０時間のままであり、第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃの動作時間が１０００時間になり、第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄの動作時間が０時間のままである状態が到来する。以下では、当該状態を第１の状態と記載する。図４は、第１の状態が到来したときのパワーコンディショナ１を示している。

第１の状態が到来したとき、判断部７は、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａの動作時間、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂの動作時間、第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃの動作時間及び第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄの動作時間のうちの最長の動作時間である第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａの動作時間と最短の動作時間である第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂの動作時間との差が閾値記憶部６に記憶された閾値である２０００時間に達したと判断する。判断部７は、最長の動作時間と最短の動作時間との差が閾値に達したことを示す信号を接続部８に出力する。

接続部８は、判断部７によって最長の動作時間と最短の動作時間との差が閾値に達したと判断されたので、動作時間が最長である第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａに接続されている第１の太陽電池ユニット５１が第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａに接続されている状態を解除して、第１の太陽電池ユニット５１を動作時間が最短である第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂに接続する。つまり、接続部８は、判断部７によって最長の動作時間と最短の動作時間との差が閾値に達したと判断されたので、第１の太陽電池ユニット５１の接続の状態を解除して、第１の太陽電池ユニット５１を動作時間が最短である第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂに接続する。

更に言うと、判断部７によって最長の動作時間と最短の動作時間との差が閾値に達したと判断された場合、接続部８は、第１の太陽電池ユニット５１の接続を変更する。なお、判断部７によって最長の動作時間と最短の動作時間との差が閾値に達したと判断されるまで、動作時間が最短である第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂは、太陽電池ユニットが接続されていないコンバータである。

次に、実施の形態１におけるパワーコンディショナ１の動作についてフローチャートを用いて説明する。図５は、実施の形態１におけるパワーコンディショナ１の動作の手順を示すフローチャートである。受付部５は、太陽電池ユニットが接続されるコンバータを変更する際の閾値を受け付け、閾値記憶部６は、受付部５によって受け付けられた閾値を記憶する（Ｓ１）。

パワーコンディショナ１が動作を開始すると、検出部３は、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａの動作時間、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂの動作時間、第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃの動作時間及び第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄの動作時間を検出する（Ｓ２）。判断部７は、検出部３によって検出された第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａの動作時間、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂの動作時間、第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃの動作時間及び第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄの動作時間のうちの最長の動作時間と最短の動作時間との差が閾値記憶部６に記憶された閾値に達したか否かを判断する（Ｓ３）。

最長の動作時間と最短の動作時間との差が閾値に達していないと判断部７によって判断された場合（Ｓ３でＮｏ）、パワーコンディショナ１の動作はステップＳ２に移行する。最長の動作時間と最短の動作時間との差が閾値に達したと判断部７によって判断された場合（Ｓ３でＹｅｓ）、接続部８は、第１の太陽電池ユニット５１の接続を変更する（Ｓ４）。すなわち、接続部８は、第１の太陽電池ユニット５１の接続の状態を解除して、第１の太陽電池ユニット５１を動作時間が最短である第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂに接続する（Ｓ４）。

第１の太陽電池ユニット５１の接続を変更しなければ、上記の最長の動作時間と最短の動作時間との差がさらに大きくなり、動作時間が最長であるコンバータの負荷が他のコンバータの負荷より大きくなって、動作時間が最長であるコンバータが故障する可能性が出てくる。しかしながら、上述の通り、検出部３によって検出された第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａの動作時間、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂの動作時間、第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃの動作時間及び第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄの動作時間のうちの最長の動作時間と最短の動作時間との差が閾値記憶部６に記憶された閾値に達した場合、接続部８は、動作時間が最長であるコンバータに接続されている太陽電池ユニットを、動作時間が最短であるコンバータに接続する。

その結果、パワーコンディショナ１は、長期にわたって使用される場合、複数のＤＣ／ＤＣコンバータである第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａ、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂ、第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃ及び第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄのうちの特定のコンバータに負荷が集中することを防止することができる。すなわち、パワーコンディショナ１は、当該複数のＤＣ／ＤＣコンバータの各々の負荷の偏りを小さくすることができる。ひいては、パワーコンディショナ１は、当該複数のＤＣ／ＤＣコンバータのうちの特定のコンバータが故障することを回避することに寄与することができる。

なお、上述した実施の形態１では、最長の動作時間と最短の動作時間との差が閾値に達したと判断部７によって判断された場合、接続部８は、第１の太陽電池ユニット５１の接続の状態を解除して、第１の太陽電池ユニット５１を動作時間が最短である第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂに接続する。しかしながら、最長の動作時間と最短の動作時間との差が閾値に達したと判断部７によって判断された場合、第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄの動作時間も第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂの動作時間と共に最短であるので、接続部８は、第１の太陽電池ユニット５１を、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂではなく、動作時間が最短である第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄに接続してもよい。

また、上述した実施の形態１では、パワーコンディショナ１は、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａ、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂ、第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃ及び第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄを有する。しかしながら、パワーコンディショナ１は、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａ及び第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂを有し、第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃ及び第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄを有さなくてもよい。

パワーコンディショナ１が、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａ及び第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂを有し、第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃ及び第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄを有さない場合、判断部７は、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａの動作時間と第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂの動作時間との差が閾値記憶部６に記憶された閾値に達したか否かを判断する。判断部７によって第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａの動作時間と第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂの動作時間との差が閾値に達したと判断された場合、接続部８は、第１の太陽電池ユニット５１が第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａに接続されている状態を解除して第１の太陽電池ユニット５１を第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂに接続する。

この場合においても、パワーコンディショナ１は、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａ及び第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂが長期にわたって使用されるとき、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａ及び第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂの一方にのみ負荷が集中することを防止し、双方の負荷の偏りを小さくすることができる。ひいては、パワーコンディショナ１は、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａ及び第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂが故障することを回避することに寄与することができる。

実施の形態２．
次に、実施の形態２におけるパワーコンディショナ１を説明する。図６は、実施の形態２におけるパワーコンディショナ１の構成を示す図である。実施の形態２のパワーコンディショナ１の構成は、実施の形態１のパワーコンディショナ１の構成と同じである。しかしながら、実施の形態２におけるパワーコンディショナ１には、第１の太陽電池ユニット５１及び第２の太陽電池ユニット５２と共に、第３の太陽電池ユニット５３及び第４の太陽電池ユニット５４が接続されている。実施の形態２では、実施の形態１との相違を主に説明する。

実施の形態１の最初の状態では、図１に示す通り、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａには第１の太陽電池ユニット５１が接続されており、第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃには第２の太陽電池ユニット５２が接続されており、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂ及び第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄには、太陽電池ユニットは接続されていない。

それに対し、実施の形態２の最初の状態では、図６に示す通り、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａには第１の太陽電池ユニット５１が接続されており、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂには第３の太陽電池ユニット５３が接続されており、第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃには第２の太陽電池ユニット５２が接続されており、第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄには第４の太陽電池ユニット５４が接続されている。第３の太陽電池ユニット５３は、第２の直流電源の一例である。

実施の形態１の場合と同様に、実施の形態２でも、第１の太陽電池ユニット５１の機能と第２の太陽電池ユニット５２の機能とが同一であって、第２の太陽電池ユニット５２が設置されている場所の日照時間は、第１の太陽電池ユニット５１が設置されている場所の日照時間の半分である。つまり、パワーコンディショナ１が動作を開始すると、第１の太陽電池ユニット５１が接続されている第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａの動作時間は、第２の太陽電池ユニット５２が接続されている第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃの動作時間の２倍になる。

実施の形態２では、第３の太陽電池ユニット５３の機能及び第４の太陽電池ユニット５４の機能の各々は第１の太陽電池ユニット５１の機能と同一であって、第３の太陽電池ユニット５３が設置されている場所の日照時間は、第１の太陽電池ユニット５１が設置されている場所の日照時間の４分の１であり、第４の太陽電池ユニット５４が設置されている場所の日照時間は、第１の太陽電池ユニット５１が設置されている場所の日照時間の４分の３である状況を想定する。

したがって、パワーコンディショナ１が動作を開始すると、第１の太陽電池ユニット５１が接続されている第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａの動作時間は、第３の太陽電池ユニット５３が接続されている第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂの動作時間の４倍になる。また、パワーコンディショナ１が動作を開始すると、第１の太陽電池ユニット５１が接続されている第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａの動作時間は、第４の太陽電池ユニット５４が接続されている第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄの動作時間の３分の４倍になる。

実施の形態２では、受付部５によって受け付けられて閾値記憶部６に記憶される閾値は「１５００時間」である。上述の通り、実施の形態２の状況は実施の形態１の状況と相違するが、実施の形態２においても、判断部７は、検出部３によって検出された第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａの動作時間、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂの動作時間、第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃの動作時間及び第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄの動作時間のうちの最長の動作時間と最短の動作時間との差が閾値記憶部６に記憶された閾値に達したか否かを判断する。

図７は、実施の形態２におけるパワーコンディショナ１の動作を説明するための第１の図である。図６を用いて説明した通り、実施の形態２の最初の状態では、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａには第１の太陽電池ユニット５１が接続されており、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂには第３の太陽電池ユニット５３が接続されており、第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃには第２の太陽電池ユニット５２が接続されており、第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄには第４の太陽電池ユニット５４が接続されている。

パワーコンディショナ１が動作を開始した後、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａの動作時間が２０００時間になり、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂの動作時間が５００時間になり、第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃの動作時間が１０００時間になり、第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄの動作時間が１５００時間になる状態が到来する。以下では、当該状態を第２の状態と記載する。図７は、第２の状態が到来したときのパワーコンディショナ１を示している。

第２の状態が到来したとき、判断部７は、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａの動作時間、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂの動作時間、第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃの動作時間及び第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄの動作時間のうちの最長の動作時間である第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａの動作時間と最短の動作時間である第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂの動作時間との差が閾値記憶部６に記憶された閾値である１５００時間に達したと判断する。

接続部８は、判断部７によって最長の動作時間と最短の動作時間との差が閾値に達したと判断されたので、動作時間が最長である第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａに接続されている第１の太陽電池ユニット５１が第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａに接続されている状態を解除して、第１の太陽電池ユニット５１を動作時間が最短である第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂに接続する。

つまり、接続部８は、判断部７によって最長の動作時間と最短の動作時間との差が閾値に達したと判断されたので、第１の太陽電池ユニット５１の接続の状態を解除して、第１の太陽電池ユニット５１を動作時間が最短である第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂに接続する。更に言うと、判断部７によって最長の動作時間と最短の動作時間との差が閾値に達したと判断された場合、接続部８は、第１の太陽電池ユニット５１の接続を変更する。

加えて、接続部８は、判断部７によって最長の動作時間と最短の動作時間との差が閾値に達したと判断されたので、動作時間が最短である第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂに接続されている第３の太陽電池ユニット５３が第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂに接続されている状態を解除して、第３の太陽電池ユニット５３を動作時間が最長である第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａに接続する。

更に言うと、動作時間が最短の動作時間である第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂは、最長の動作時間と最短の動作時間との差が閾値に達するまで第３の太陽電池ユニット５３が接続されているコンバータである。接続部８は、第１の太陽電池ユニット５１を動作時間が最短である第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂに接続する場合、第３の太陽電池ユニット５３を動作時間が最長である第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａに接続する。

上述の通り、実施の形態２においても、検出部３によって検出された第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａの動作時間、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂの動作時間、第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃの動作時間及び第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄの動作時間のうちの最長の動作時間と最短の動作時間との差が閾値記憶部６に記憶された閾値に達した場合、接続部８は、動作時間が最長であるコンバータに接続されている太陽電池ユニットを、動作時間が最短であるコンバータに接続する。

その結果、パワーコンディショナ１は、複数のＤＣ／ＤＣコンバータである第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａ、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂ、第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃ及び第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄが長期にわたって使用される場合、当該複数のＤＣ／ＤＣコンバータのうちの特定のコンバータに負荷が集中することを防止することができる。すなわち、パワーコンディショナ１は、当該複数のＤＣ／ＤＣコンバータの各々の負荷の偏りを小さくすることができる。ひいては、パワーコンディショナ１は、当該複数のＤＣ／ＤＣコンバータのうちの特定のコンバータが故障することを回避することに寄与することができる。

上述の通り、実施の形態２においても、最長の動作時間と最短の動作時間との差が閾値記憶部６に記憶された閾値に達した場合、接続部８は、動作時間が最長であるコンバータに接続されている太陽電池ユニットを、動作時間が最短であるコンバータに接続する。接続部８は、上記の動作に加えて以下の動作を行ってもよい。図８は、実施の形態２におけるパワーコンディショナ１の動作を説明するための第２の図である。

すなわち、接続部８は、図８に示す通り、最長の動作時間と最短の動作時間との差が閾値記憶部６に記憶された閾値に達した場合、接続部８は、動作時間が２番目に長いコンバータに接続されている太陽電池ユニットを、動作時間が２番目に短いコンバータに接続すると共に、動作時間が２番目に短いコンバータに接続されている太陽電池ユニットを、動作時間が２番目に長いコンバータに接続してもよい。

具体的には、接続部８は、動作時間が２番目に長い第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄに接続されている第４の太陽電池ユニット５４を、動作時間が２番目に短い第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃに接続すると共に、動作時間が２番目に短い第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃに接続されている第２の太陽電池ユニット５２を、動作時間が２番目に長い第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄに接続してもよい。

接続部８が図８を用いて説明した動作を行う場合のパワーコンディショナ１の動作についてフローチャートを用いて説明する。図９は、実施の形態２におけるパワーコンディショナ１の接続部８が図８の動作を行う場合のパワーコンディショナ１の動作の手順を示すフローチャートである。受付部５は、太陽電池ユニットが接続されるコンバータを変更する際の閾値を受け付け、閾値記憶部６は、受付部５によって受け付けられた閾値を記憶する（Ｓ１１）。

検出部３は、パワーコンディショナ１が動作を開始すると、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａの動作時間、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂの動作時間、第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃの動作時間及び第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄの動作時間を検出する（Ｓ１２）。判断部７は、検出部３によって検出された第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａの動作時間、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂの動作時間、第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃの動作時間及び第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄの動作時間のうちの最長の動作時間と最短の動作時間との差が閾値記憶部６に記憶された閾値に達したか否かを判断する（Ｓ１３）。

最長の動作時間と最短の動作時間との差が閾値に達していないと判断部７によって判断された場合（Ｓ１３でＮｏ）、パワーコンディショナ１の動作はステップＳ１２に移行する。最長の動作時間と最短の動作時間との差が閾値に達したと判断部７によって判断された場合（Ｓ１３でＹｅｓ）、接続部８は、第１の太陽電池ユニット５１及び第３の太陽電池ユニット５３の接続を変更する第１の接続の変更を行う（Ｓ１４）。すなわち、接続部８は、第１の太陽電池ユニット５１の接続の状態を解除して、第１の太陽電池ユニット５１を動作時間が最短である第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂに接続すると共に、第３の太陽電池ユニット５３の接続の状態を解除して、第３の太陽電池ユニット５３を動作時間が最長である第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２ａに接続する（Ｓ１４）。

次に、接続部８は、第２の太陽電池ユニット５２及び第４の太陽電池ユニット５４の接続を変更する第２の接続の変更を行う（Ｓ１５）。すなわち、接続部８は、第４の太陽電池ユニット５４の接続の状態を解除して、第４の太陽電池ユニット５４を動作時間が２番目に短い第３のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｃに接続すると共に、第２の太陽電池ユニット５２の接続の状態を解除して、第２の太陽電池ユニット５２を動作時間が２番目に長い第４のＤＣ／ＤＣコンバータ２ｄに接続する（Ｓ１５）。

その結果、パワーコンディショナ１は、４個のＤＣ／ＤＣコンバータが長期にわたって使用される場合、４個のＤＣ／ＤＣコンバータの負荷を同じ負荷に近づけることができる。すなわち、パワーコンディショナ１は、４個のＤＣ／ＤＣコンバータの負荷の各々の負荷の偏りをより小さくすることができる。ひいては、パワーコンディショナ１は、４個のＤＣ／ＤＣコンバータのうちの特定のコンバータが故障することを回避することに寄与することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略又は変更することも可能である。

１ パワーコンディショナ、２ａ 第１のＤＣ／ＤＣコンバータ、２ｂ 第２のＤＣ／ＤＣコンバータ、２ｃ 第３のＤＣ／ＤＣコンバータ、２ｄ 第４のＤＣ／ＤＣコンバータ、３ 検出部、４ 動作時間記憶部、５ 受付部、６ 閾値記憶部、７ 判断部、８ 接続部、９ ＤＣ／ＡＣインバータ、２１ 処理回路、３１ メモリ、３２ プロセッサ、５１ 第１の太陽電池ユニット、５２ 第２の太陽電池ユニット、５３ 第３の太陽電池ユニット、５４ 第４の太陽電池ユニット、６０ 電力系統。

Claims (7)

1. 直流電源が接続可能であって直流電圧の値を変化させる第１のコンバータと、
   直流電源が接続可能であって直流電圧の値を変化させる第２のコンバータと、
   前記第１のコンバータの動作時間及び前記第２のコンバータの動作時間を検出する検出部と、
   前記検出部によって検出された前記第１のコンバータの動作時間と前記第２のコンバータの動作時間との差が、直流電源が接続されるコンバータを変更する際の閾値に達したか否かを判断する判断部と、
   第１の直流電源が前記第１のコンバータに接続されていて前記判断部によって前記差が前記閾値に達したと判断された場合、前記第１の直流電源が前記第１のコンバータに接続されている状態を解除して前記第１の直流電源を前記第２のコンバータに接続する接続部と
   を備えることを特徴とするパワーコンディショナ。
2. 前記第２のコンバータは、前記差が前記閾値に達するまで直流電源が接続されていないコンバータである
   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。
3. 前記第２のコンバータは、前記差が前記閾値に達するまで第２の直流電源が接続されているコンバータであって、
   前記接続部は、前記第１の直流電源を前記第２のコンバータに接続する場合、前記第２の直流電源が前記第２のコンバータに接続されている状態を解除して前記第２の直流電源を前記第１のコンバータに接続する
   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。
4. 直流電源が接続可能であって直流電圧の値を変化させる第３のコンバータを更に備え、
   前記検出部は、前記第３のコンバータの動作時間を更に検出し、
   前記判断部は、前記検出部によって検出された前記第１のコンバータの動作時間、前記第２のコンバータの動作時間及び前記第３のコンバータの動作時間のうちの最長の動作時間と最短の動作時間との差が前記閾値に達したか否かを判断し、
   前記接続部は、前記第１の直流電源が前記第１のコンバータ、前記第２のコンバータ及び前記第３のコンバータのうちで動作時間が最長であるコンバータに接続されている場合であって前記判断部によって前記最長の動作時間と前記最短の動作時間との差が前記閾値に達したと判断された場合、前記第１の直流電源の接続の状態を解除して前記第１の直流電源を前記第１のコンバータ、前記第２のコンバータ及び前記第３のコンバータのうちで動作時間が最短であるコンバータに接続する
   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。
5. 前記動作時間が最短であるコンバータは、前記最長の動作時間と前記最短の動作時間との差が前記閾値に達するまで直流電源が接続されていないコンバータである
   ことを特徴とする請求項４に記載のパワーコンディショナ。
6. 前記動作時間が最短であるコンバータは、前記最長の動作時間と前記最短の動作時間との差が前記閾値に達するまで第２の直流電源が接続されているコンバータであって、
   前記接続部は、前記第１の直流電源を前記動作時間が最短であるコンバータに接続する場合、前記第２の直流電源を前記第１のコンバータ、前記第２のコンバータ及び前記第３のコンバータのうちで動作時間が最長であるコンバータに接続する
   ことを特徴とする請求項４に記載のパワーコンディショナ。
7. 直流電源が接続可能であって直流電圧の値を変化させる第３のコンバータと、
   直流電源が接続可能であって直流電圧の値を変化させる第４のコンバータとを更に備え、
   前記検出部は、前記第３のコンバータの動作時間及び前記第４のコンバータの動作時間を更に検出し、
   前記判断部は、前記検出部によって検出された前記第１のコンバータの動作時間、前記第２のコンバータの動作時間、前記第３のコンバータの動作時間及び第４のコンバータの動作時間のうちの最長の動作時間と最短の動作時間との差が前記閾値に達したか否かを判断し、
   前記第１のコンバータ、前記第２のコンバータ、前記第３のコンバータ及び前記第４のコンバータのいずれにもひとつの直流電源が接続されていて前記判断部によって前記最長の動作時間と前記最短の動作時間との差が前記閾値に達したと判断された場合、（１）動作時間が最長であるコンバータに接続されている直流電源を、動作時間が最短であるコンバータに接続し、（２）前記動作時間が最短であるコンバータに接続されている直流電源を、前記動作時間が前記最長の動作時間であるコンバータに接続し、（３）動作時間が２番目に長いコンバータに接続されている直流電源を、動作時間が２番目に短いコンバータに接続し、（４）前記動作時間が２番目に短いコンバータに接続されている直流電源を、前記動作時間が２番目に長いコンバータに接続する
   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。

Images