JP2021071750A - 接続箱 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁機能および出力電力制限機能を有する接続箱を提供する。【解決手段】接続箱１０は、複数の太陽電池ユニット２０からの直流電力を集電してパワーコンディショナ３０に供給する電気部品１１，１２と、絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータ１００とを備える。絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータ１００は、ＤＣ−ＡＣコンバータ１１０と、トランス１２０と、ＡＣ−ＤＣコンバータ１３０と、制御回路１４０とを備える。制御回路１４０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の出力電流が第一の電流を超える場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の出力電流が第一の電流を超えた量に応じてＤＣ−ＤＣコンバータ１００の出力電圧を減少させ、第一の電流より大きい第二の電流においてＤＣ−ＤＣコンバータ１００の出力電力が最大となるように制御することにより、パワーコンディショナ３０を第二の電流で動作させて、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流を第二の電流に制限する。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の太陽電池ユニットをパワーコンディショナに接続する接続箱に関する。

複数の太陽電池ユニットを電力系統連系用パワーコンディショナに接続する接続箱が知られている（例えば、特許文献１および２参照）。このような接続箱は、複数の太陽電池ユニットによって発電された直流電力を集電して、パワーコンディショナに供給する。例えば、接続箱は、太陽電池ユニットごとに設けられた開閉器および逆流防止ダイオード（電気部品）を備える。

特開２０１４−２２５６１４号公報 特開２０１４−１０７３７０号公報

（問題点１）
このようなパワーコンディショナとしては、高い変換効率および低コストの観点から、トランスレス方式（非絶縁方式）のパワーコンディショナが多い。トランスレス方式のパワーコンディショナでは、電力系統側と太陽電池側との間が絶縁されていないため、電力系統側が中性点接地されている場合、太陽電池側の正極および負極と大地との間に電位差が生じる（図７）。

一方、太陽電池ユニットにおける太陽電池パネルのフレームは通常接地されるため、太陽電池パネルの受光面および裏面のガラス基板も大地電位となる。そのため、パワーコンディショナが動作しているときに、太陽電池パネルにおける太陽電池セルとガラス基板との間に一定の電位が掛かる。そのため、電位の大きさまたは極性によっては、太陽電池セルに腐食、または発電性能低下等の悪影響が生じる恐れがある。

また、電位の大きさまたは極性によっては、経年変化により、太陽電池パネルの絶縁抵抗が低下したり、太陽電池パネルの浮遊容量が増加したりする。すると、トランスレス方式のパワーコンディショナの場合、地絡電流が発生し、分電盤における漏電ブレーカが作動する恐れがある。

この点に関し、本願発明者らは、接続箱に絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータを設けることにより、電力系統側と太陽電池側との間を絶縁し、ＤＣ−ＤＣコンバータにおける太陽電池側の正極または負極を接地することを考案する。

これにより、トランスレス方式のパワーコンディショナの場合であっても、太陽電池パネルにおける太陽電池セルとガラス基板との間に電位が掛からず、太陽電池セルに腐食、または発電性能低下等の悪影響が生じることを防止することができる。

また、経年変化による、太陽電池アレイの絶縁抵抗の低下、および太陽電池アレイの浮遊容量の増加を防止することができ、また、もしこの現象が生じても、電力系統側と太陽電池側との間がＤＣ−ＤＣコンバータにより絶縁されるため、トランスレス方式のパワーコンディショナの場合であっても、地絡電流が発生せず、分電盤における漏電ブレーカの不必要な作動を防止できる。

（問題点２）
ところで、一般住宅用に普及している太陽電池ユニットおよびパワーコンディショナの定格電力は４ｋＷ程度である。本願発明者らは、小型化および低コスト化の観点から、一般住宅用に普及している太陽電池ユニットおよびパワーコンディショナの定格電力に適用する絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータを備える接続箱を考案する。しかし、それ以上の定格電力の太陽電池ユニットおよびパワーコンディショナもあり、本願発明者らの考案の接続箱が、このような定格電力を超える太陽電池ユニットおよびパワーコンディショナに適用されることも予想される。

ＤＣ−ＤＣコンバータの定格出力電力よりも、太陽電池ユニットの発電電力およびパワーコンディショナの定格出力電力が大きい場合、パワーコンディショナは、最大電力点追従（Maximum Power Point Tracking：以下ではＭＰＰＴということもある。）機能により、ＤＣ−ＤＣコンバータの定格出力電力を超える電力（電流）をＤＣ−ＤＣコンバータから取り出そうとする場合がある。
また、太陽電池ユニットの発電電力及びパワーコンディショナの定格電力がＤＣ−ＤＣコンバータの定格出力と同等以下の場合であっても、周囲温度の上昇等によりＤＣ−ＤＣコンバータの温度が上昇した場合には、さらなる温度上昇を防ぐため、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力を定格出力電力以下に抑制することが必要になる場合がある。
このような場合にＤＣ−ＤＣコンバータの運転を停止させると、太陽電池ユニットの発電電力のすべてが無駄になる。

（問題点３）
また、太陽光発電システムでは、電力系統の需給調整または電力系統への逆潮流防止等のために、出力の抑制が必要な場合がある。この点に関し、出力抑制機能を備えるパワーコンディショナがある。このような出力抑制対応のパワーコンディショナでは、出力の抑制が必要な場合にはＭＰＰＴ制御を解除し、動作点を太陽電池ユニットの最大電力点からずらし、出力電力を必要量だけ抑制する。

しかし、このような出力抑制機能を備えないパワーコンディショナも存在する。このような出力抑制非対応のパワーコンディショナでは、出力電力を必要量だけ抑制することができず、動作を停止させる必要がある。この場合、太陽電池ユニットの発電電力の全てが無駄になってしまう。

そこで、本発明は、上記の課題を解決するために、絶縁機能および出力電力制限機能を有する接続箱を提供することを目的とする。

本発明に係る接続箱は、複数の太陽電池ユニットを、最大電力点追従機能を有するパワーコンディショナに接続する接続箱であって、前記複数の太陽電池ユニットからの直流電力を集電して、前記パワーコンディショナに供給する電気部品と、絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータと、を備える。前記絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータは、集電された前記複数の太陽電池ユニットからの直流電力を交流電力に変換するＤＣ−ＡＣコンバータと、前記ＤＣ−ＡＣコンバータからの交流電力を絶縁するトランスと、前記トランスからの交流電力を直流電力に変換するＡＣ−ＤＣコンバータと、前記ＤＣ−ＡＣコンバータおよび前記ＡＣ−ＤＣコンバータのうちの少なくとも何れかを制御することにより、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御する制御回路と、を備える。前記制御回路は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの入力電圧に応じて前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を決定するとともに、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流が第一の電流を超える場合、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流が前記第一の電流を超えた量に応じて前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を減少させ、前記第一の電流より大きい第二の電流において前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電力が最大となるように制御することにより、前記パワーコンディショナを前記第二の電流で動作させて、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流を前記第二の電流に制限する。

本発明によれば、絶縁機能および出力電力制限機能を有する接続箱を提供することができる。

本実施形態に係る接続箱を備える太陽光発電システムの一例を示す図である。 太陽電池ユニットのＩ−Ｖ特性の一例を示す図である。 太陽電池ユニットのＰ−Ｖ特性の一例を示す図である。 ＤＣ−ＤＣコンバータのＶ−Ｉ特性の一例を示す図である。 ＤＣ−ＤＣコンバータのＶ−Ｉ特性の一例を示す図である。 ＤＣ−ＤＣコンバータのＰ−Ｖ特性の一例を示す図である。 従来の接続箱を備える太陽光発電システムの一例を示す図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態の一例について説明する。なお、各図面において同一または相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。また、便宜上、ハッチングや部材符号等を省略する場合もあるが、かかる場合、他の図面を参照するものとする。

（太陽光発電システム）
図１は、本実施形態に係る接続箱を備える太陽光発電システムの一例を示す図である。図１に示す太陽光発電システム１は、複数の太陽電池ユニット２０と、本実施形態に係る接続箱１０と、パワーコンディショナ３０とを備える。

太陽電池ユニット２０の各々は、例えば、アレイ状に配列された複数の太陽電池パネルを含む。太陽電池パネルの各々は、例えば、２次元状に配列された複数の太陽電池セルと、複数の太陽電池セルの受光面および裏面を保護するガラス基板と、封止材と、フレームとから構成される。また、太陽電池ユニット２０の各々は、逆流防止ダイオードを含んでいてもよい。

接続箱１０は、複数の太陽電池ユニット２０をパワーコンディショナ３０に接続する。具体的には、接続箱１０は、複数の太陽電池ユニット２０によって発電された直流電力を集電して、パワーコンディショナ３０に供給する。接続箱１０は、太陽電池ユニット２０ごとに設けられた開閉器１１および逆流防止ダイオード１２（電気部品）を備えていてもよい。接続箱の詳細は後述する。

接続箱１０は、更に、絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータ１００と地絡検出回路２００とを備えていてもよい。ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の入力側の負極は、抵抗器２１０，２２０の直列回路を介して接地されている。

パワーコンディショナ３０は、複数の太陽電池ユニット２０によって発電された直流電力を、商用電力系統に連系する。パワーコンディショナ３０は、複数の太陽電池ユニット２０からの直流電力を蓄電する蓄電器（図示省略）と、昇圧回路３１と、ＤＣ−ＡＣコンバータ３２と、電力系統連系のための各種電気回路３３とを備える。昇圧回路３１は、複数の太陽電池ユニット２０からの直流電力を昇圧する。ＤＣ−ＡＣコンバータ３２および電気回路３３は、昇圧された直流電力を、商用電力と同様の交流電力に変換する。変換された交流電力は、分電盤４０を介して商用電力系統に連系される。

パワーコンディショナ３０は、トランスレス方式（非絶縁方式）のパワーコンディショナである。パワーコンディショナ３０は、電力系統側において中性点接地されている。

パワーコンディショナ３０は、最大電力点追従（Maximum Power Point Tracking：以下ではＭＰＰＴということもある。）機能を有する。図２は、太陽電池ユニットのＩ−Ｖ特性の一例を示す図であり、図３は、太陽電池ユニットのＰ−Ｖ特性の一例を示す図である。ＭＰＰＴ機能とは、出力電力を最大化できる最適動作点、すなわち太陽電池ユニットの最大電力点（例えば、図２および図３に示すＰｍａｘ）に追従するように動作する機能である。

ここで、図７は、従来の接続箱を備える太陽光発電システムの一例を示す図である。図７に示す従来の太陽光発電システム１Ｘは、図１に示す本実施形態の太陽光発電システム１と比較して、接続箱１０に代えて接続箱１０Ｘを備える構成で相違する。従来の接続箱１０Ｘは、本実施形態の接続箱１０と比較して、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００、抵抗器２１０，２２０を備えておらず、その結果接続箱１０Ｘの入力側と大地との間の電位差が、出力側と大地との間の電位差の影響を受ける点で相違する。この従来の太陽光発電システム１Ｘは、以下の問題点１を有する。

（問題点１）
パワーコンディショナ３０としては、高い変換効率および低コストの観点から、トランスレス方式（非絶縁方式）のパワーコンディショナが多い。トランスレス方式のパワーコンディショナ３０では、電力系統側と太陽電池側との間が絶縁されていないため、電力系統側が中性点接地されている場合、太陽電池側の正極および負極と大地との間に電位差が生じる。

例えば、図７に示すように、電力系統がＡＣ２００Ｖの単相三線式である場合、一例としてパワーコンディショナ３０のＤＣ−ＡＣコンバータ３２のＤＣ側の正極および負極と大地との間の電位差はそれぞれ＋１６５Ｖおよび−１６５Ｖであり、パワーコンディショナ３０の太陽電池側の正極と負極との間の電位差が例えば２３４Ｖの場合、パワーコンディショナ３０の太陽電池側の正極および負極と大地との間の電位差はそれぞれ＋６９Ｖおよび−１６５Ｖである。

一方、太陽電池ユニット２０における太陽電池パネルのフレームは通常接地されるため、太陽電池パネルの受光面および裏面のガラス基板も大地電位となる。そのため、パワーコンディショナ３０が動作しているときに、太陽電池パネルにおける太陽電池セルとガラス基板との間には一定の電位（図７の例では、−１６５Ｖ）が掛かる。電位の大きさまたは極性（例えば、マイナス電位）によっては、太陽電池セルに腐食、または発電性能低下等の悪影響が生じる恐れがある。

また、電位の大きさまたは極性（例えば、マイナス電位）によっては、経年変化により、太陽電池パネルの絶縁抵抗が低下したり、太陽電池パネルの浮遊容量が増加したりする。すると、パワーコンディショナ３０、接続箱１０Ｘ、太陽電池パネル２０を経由して大地に還流する地絡電流が発生し、分電盤４０における漏電ブレーカが作動する恐れがある。

この点に関し、本願発明者らは、図１に示すように、接続箱１０に絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータ１００を設けることにより、電力系統側と太陽電池側との間を絶縁し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００における太陽電池側の正極または負極を接地することを考案する。例えば、図１に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００における太陽電池側の負極を接地することにより、接続箱１０の太陽電池側の正極および負極と大地との間の電位差をそれぞれ＋２３４Ｖおよび０Ｖとすることができる。すなわち、太陽電池ユニット２０と大地との間の電位差を、正電位とすることができる。

これにより、パワーコンディショナ３０がトランスレス方式の場合であっても、太陽電池パネルにおける太陽電池セルとガラス基板との間に例えば負電位が掛からず、太陽電池セルに腐食、または発電性能低下等の悪影響が生じることを防止することができる。

また、経年変化による、太陽電池パネルの絶縁抵抗の低下、および太陽電池パネルの浮遊容量の増加を防止することができ、また、もしこの現象が生じても、電力系統側と太陽電池側との間がＤＣ−ＤＣコンバータ１０により絶縁されるため、パワーコンディショナ３０がトランスレス方式の場合であっても、パワーコンディショナ３０、接続箱１０、太陽電池パネル２０を経由して大地に還流する地絡電流が発生せず、分電盤４０における漏電ブレーカの不必要な作動を防止できる。

（問題点２）
ところで、一般住宅用に普及している太陽電池ユニットおよびパワーコンディショナの定格電力は４ｋＷ程度である。本願発明者らは、小型化および低コスト化の観点から、一般住宅用に普及している太陽電池ユニットおよびパワーコンディショナの定格電力に適用する絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータを備える接続箱を考案する。しかし、それ以上の定格電力（例えば５．５ｋＷ程度）の太陽電池ユニットおよびパワーコンディショナもあり、本願発明者らの考案の接続箱が、このような定格電力を超える太陽電池ユニットおよびパワーコンディショナに適用されることも予想される。

ＤＣ−ＤＣコンバータの定格出力電力よりも、太陽電池ユニットの発電電力およびパワーコンディショナの定格出力電力が大きい場合、パワーコンディショナは、ＭＰＰＴ機能により、ＤＣ−ＤＣコンバータの定格出力電力を超える電力（電流）をＤＣ−ＤＣコンバータから取り出そうとする場合がある。また、太陽電池ユニットの発電電力及びパワーコンディショナの定格電力がＤＣ−ＤＣコンバータの定格出力と同等以下の場合であっても、周囲温度の上昇等によりＤＣ−ＤＣコンバータの温度が上昇した場合には、さらなる温度上昇を防ぐため、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力を定格出力電力以下に抑制することが必要になる場合がある。このような場合にＤＣ−ＤＣコンバータの運転を停止させると、太陽電池ユニットの発電電力のすべてが無駄になる。

これらの問題点１および２に関し、本願発明者らは、絶縁機能および出力電力制限機能を有する接続箱を提供することを考案する。

（接続箱の詳細）
上述したように、図１に示す接続箱１０は、絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータ１００を備え、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の入力側の負極は、抵抗器２１０，２２０の直列回路を介して接地されている。接続箱１０は地絡検出回路２００を備えていてもよい。絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータ１００は、ＤＣ−ＡＣコンバータ１１０と、トランス１２０と、ＡＣ−ＤＣコンバータ１３０と、制御回路１４０とを備える。

ＤＣ−ＡＣコンバータ１１０は、集電された複数の太陽電池ユニット２０からの直流電力を交流電力に変換する。ＤＣ−ＡＣコンバータ１１０は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）またはＭＯＳＦＥＴなどのパワー半導体素子を用いたブリッジ回路で構成される。ＤＣ−ＡＣコンバータ１１０は、これらのパワー半導体素子を制御回路１４０からの指令によりオンオフ制御（例えばＰＷＭ制御）することにより、直流電力を所望の周波数の交流電力に変換する。

トランス１２０は、ＤＣ−ＡＣコンバータ１１０からの交流電力を、磁気エネルギーを介してＡＣ−ＤＣコンバータ１３０側に伝達する。これにより、トランス１２０の両側は電気的に絶縁される。

ＡＣ−ＤＣコンバータ１３０は、トランス１２０からの交流電力を直流電力に変換する。ＡＣ−ＤＣコンバータ１３０は、例えばダイオード、またはダイオードのブリッジ回路からなるダイオード整流コンバータを構成してもよい。或いは、ＡＣ−ＤＣコンバータ１３０は、例えばＩＧＢＴまたはＭＯＳＦＥＴなどのパワー半導体素子を用いたブリッジ回路からなる同期整流コンバータを構成してもよい。この場合、ＡＣ−ＤＣコンバータ１３０は、これらのパワー半導体素子を制御回路１４０からの指令によりＤＣ−ＡＣコンバータ１１０と同期するタイミングでオンオフ制御する。

制御回路１４０は、例えばＤＣ−ＡＣコンバータ１１０における半導体素子を制御することにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００を制御する。或いは、制御回路１４０は、例えばＤＣ−ＡＣコンバータ１１０およびＡＣ−ＤＣコンバータ１３０における半導体素子を制御することにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００を制御する。

制御回路１４０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の入力電圧に応じてＤＣ−ＤＣコンバータ１００の出力電圧を決定する。例えば、制御回路１４０は、入力電圧に電圧比１対１で追従するように出力電圧を制御する。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の出力側の電圧―電流特性は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の入力側の電圧―電流特性、すなわち太陽電池パネル２０の電圧―電流特性と同様の特性となり、パワーコンディショナ３０は、ＭＰＰＴ機能により太陽電池パネル２０の最大電力点に追従して動作する。

また、制御回路１４０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の出力電力がＤＣ−ＤＣコンバータ１００の定格出力電力（所定の電力）を超えないように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００を制御する。具体的には、制御回路１４０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の出力電流が第一の電流を超える場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の出力電流が第一の電流を超えた量（すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流から第一の電流を減算した量）に応じて、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の出力電圧を減少させることにより、前記第一の電流より大きい第二の電流においてＤＣ−ＤＣコンバータ１００の出力電力が最大となるように制御する。第二の電流は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の定格出力電力（所定の電力）を、出力電流が第一の電流のときのＤＣ−ＤＣコンバータ１００の出力電圧で除算した値である。

図４および図５は、ＤＣ−ＤＣコンバータのＶ−Ｉ特性の一例を示す図である。図４および図５において、縦軸は出力電圧Ｖ_Ｏ／入力電圧Ｖ_Ｉであり、横軸は出力電流Ｉ_Ｏである。図４に示すように、制御回路１４０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の出力電流Ｉ_Ｏが第一の電流Ｉ_Ｏ１を超えた量（すなわち、出力電流Ｉ_Ｏから第一の電流Ｉ_Ｏ１を減算した量）に対して、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の出力電圧Ｖ_Ｏを一次関数的に減少させてもよい。

或いは、図５に示すように、制御回路１４０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の出力電流Ｉ_Ｏが第一の電流Ｉ_Ｏ１を超えた量（すなわち、出力電流Ｉ_Ｏから第一の電流Ｉ_Ｏ１を減算した量）に対して、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の出力電圧Ｖ_Ｏをｎ次関数的に減少させてもよい。ここで、ｎは２以上の整数である。

或いは、制御回路１４０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の出力電流が第一の電流を超えた量に対して、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の出力電圧を、太陽電池ユニット２０の最大電力点近傍のＶ−Ｉ特性の近似関数的に減少させてもよい。

図６は、ＤＣ−ＤＣコンバータのＰ−Ｖ特性の一例を示す図である。図６において、縦軸は出力電力Ｐ_Ｏであり、横軸は出力電圧Ｖ_Ｏである。図６に示すように、制御回路１４０は、例えば、複数の太陽電池ユニット２０のＰ−Ｖ特性（点線）の最大電力点Ｐｍａｘ近傍に相似し、かつＤＣ−ＤＣコンバータ１００の定格出力電力を超えないような最大電力点Ｐｍａｘ１を有するＰ−Ｖ特性（実線）を生成する。制御回路１４０は、生成したＰ−Ｖ特性（実線）の最大電力点Ｐｍａｘ１近傍のＶ−Ｉ特性の近似関数を近似する。制御回路１４０は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の出力電流が第一の電流を超えた量に対して、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の出力電圧をこの近似関数的に減少させる。

これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の定格出力電力よりも、太陽電池ユニット２０の発電電力およびパワーコンディショナ３０の定格出力電力が大きい場合であっても、パワーコンディショナ３０の出力電力がＤＣ−ＤＣコンバータ１００の定格出力電力を超えないように制御することができる。

詳説すれば、パワーコンディショナ３０が、ＭＰＰＴ動作により、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の定格出力電力を超える電力（電流）をＤＣ−ＤＣコンバータ１００から取り出そうとした場合に、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の出力電圧を減少させることにより、パワーコンディショナ３０に現在の出力電流および出力電圧が最大電力点であると認識させることができる。これにより、パワーコンディショナ３０の出力電力がＤＣ−ＤＣコンバータ１００の定格出力電力を超えないように制御することができる。

この制御は、例えば周囲温度の上昇等によりＤＣ−ＤＣコンバータの温度が上昇した場合に、さらなる温度上昇を防ぐため、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力を定格出力電力以下に抑制することが必要になった場合にも適用することができ、それによりＤＣ−ＤＣコンバータを停止させることなく、出力電力を低減して運転を継続させることができる。

地絡検出回路２００は、抵抗器２１０，２２０の間の電圧を検出することによって、太陽電池ユニット２０側に発生する地絡電流を検出する。上述したように、接続箱１０およびパワーコンディショナ３０がトランスレス方式の場合、分電盤４０における漏電ブレーカによって地絡電流に対する保護が可能であった。しかし、接続箱１０が絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータ１００を備えることにより、分電盤４０における漏電ブレーカでは、接続箱１０の太陽電池側の地絡電流に対する保護ができない。この点に関し、接続箱１０における絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータ１００の太陽電池側の接地ラインに抵抗器２１０，２２０の直列回路を設け、その間の電圧を地絡検出回路２００によって検出することにより、太陽電池ユニット２０側に発生する地絡電流を検出することができる。

また、本実施形態の接続箱１０によれば、既存の接続箱を交換するだけで容易に、上記した問題点１および２を解消した太陽光発電システムを構築することができる。

（変形例）
上述した実施形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータの定格出力電力に応じてＤＣ−ＤＣコンバータの出力電力を制限する接続箱について説明した。変形例では、所定の電力に応じてＤＣ−ＤＣコンバータの出力電力を制限する接続箱について説明する。

（問題点３）
太陽光発電システムでは、電力系統の需給調整または電力系統への逆潮流防止等のために、出力の抑制が必要な場合がある。この点に関し、出力抑制機能を備えるパワーコンディショナがある。このような出力抑制対応のパワーコンディショナでは、出力の抑制が必要な場合にはＭＰＰＴ制御を解除し、動作点を太陽電池ユニットの最大電力点からずらし、出力電力を必要量だけ抑制する。

しかし、このような出力抑制機能を備えないパワーコンディショナも存在する。このような出力抑制非対応のパワーコンディショナでは、出力電力を必要量だけ抑制することができず、動作を停止させる必要がある。この場合、太陽電池ユニットの発電電力の全てが無駄になってしまう。

この点に関し、接続箱１０における制御回路１４０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の出力電力を、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の定格出力電力に代えて、所定の電力を超えないように制御する。所定の電力は、電力系統の需給調整または電力系統への逆潮流防止等のために、パワーコンディショナ３０の出力電力を目標値に抑制させるためのＤＣ−ＤＣコンバータ１００の出力電力に設定される。

具体的には、上述したように、制御回路１４０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の出力電流が第一の電流を超える場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の出力電流が第一の電流を超えた量（すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流から第一の電流を減算した量）に応じて、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の出力電圧を減少させることにより、第一の電流より大きい第二の電流においてＤＣ−ＤＣコンバータ１００の出力電力が最大となるように制御する。第一の電流は、パワーコンディショナ３０の出力電力を目標値に抑制させるためのＤＣ−ＤＣコンバータ１００の出力電力（所定の電力）を、出力電流が第一の電流のときのＤＣ−ＤＣコンバータ１００の出力電圧で除算した値である。

これにより、パワーコンディショナ３０が、ＭＰＰＴ動作により、電力系統の需給調整または電力系統への逆潮流防止等のための目標電力を超える電力（電流）をＤＣ−ＤＣコンバータ１００から取り出そうとした場合に、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の出力電圧を減少させることにより、パワーコンディショナ３０に現在の出力電流および出力電圧が最大電力点であると認識させることができる。これにより、パワーコンディショナ３０の出力電力が、電力系統の需給調整または電力系統への逆潮流防止等のための目標電力を超えないように制御することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の変更および変形が可能である。

１，１Ｘ 太陽光発電システム
１０，１０Ｘ 接続箱
１１ 開閉器
１２ 逆流防止ダイオード
１００ ＤＣ−ＤＣコンバータ１００
１１０ ＤＣ−ＡＣコンバータ
１２０ トランス
１３０ ＡＣ−ＤＣコンバータ
１４０ 制御回路
２００ 地絡検出回路２００
２１０，２２０ 抵抗器
２０ 複数の太陽電池ユニット
３０ パワーコンディショナ
３１ 昇圧回路３１
３２ ＤＣ−ＡＣコンバータ
３３ 電気回路
４０ 分電盤

Claims (8)

1. 複数の太陽電池ユニットを、最大電力点追従機能を有するパワーコンディショナに接続する接続箱であって、
   前記複数の太陽電池ユニットからの直流電力を集電して、前記パワーコンディショナに供給する電気部品と、
   絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータと、
   を備え、
   前記絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータは、
   集電された前記複数の太陽電池ユニットからの直流電力を交流電力に変換するＤＣ−ＡＣコンバータと、
   前記ＤＣ−ＡＣコンバータからの交流電力を絶縁するトランスと、
   前記トランスからの交流電力を直流電力に変換するＡＣ−ＤＣコンバータと、
   前記ＤＣ−ＡＣコンバータおよび前記ＡＣ−ＤＣコンバータのうちの少なくとも何れかを制御することにより、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御する制御回路と、
   を備え、
   前記制御回路は、
   前記ＤＣ−ＤＣコンバータの入力電圧に応じて前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を決定するとともに、
   前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流が第一の電流を超える場合、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流が前記第一の電流を超えた量に応じて前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を減少させ、前記第一の電流より大きい第二の電流において前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電力が最大となるように制御することにより、前記パワーコンディショナを前記第二の電流で動作させて、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流を前記第二の電流に制限する、
   接続箱。
2. 前記制御回路は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流が前記第一の電流を超えた量に対して、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を一次関数的に減少させる、請求項１に記載の接続箱。
3. 前記制御回路は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流が前記第一の電流を超えた量に対して、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧をｎ次関数的に減少させる、ここで前記ｎは２以上の整数である、請求項１に記載の接続箱。
4. 前記制御回路は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流が前記第一の電流を超えた量に対して、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を近似関数的に減少させ、
   前記近似関数は、前記太陽電池ユニットからの直流電力の最大電力点近傍の電圧電流特性の近似関数である、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の接続箱。
5. 前記第二の電流は、所定の電力を、前記第一の電流を出力しているときの前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧で除算した値である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の接続箱。
6. 前記所定の電力は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの定格出力電力である、請求項５に記載の接続箱。
7. 前記制御回路は、前記接続箱の温度が所定の値以上に上昇した場合に、前記所定の電力を、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの定格出力電力より小さい値に変更する、請求項６に記載の接続箱。
8. 前記所定の電力は、前記パワーコンディショナの出力電力を目標値に抑制させるための前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電力である、請求項５に記載の接続箱。

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