JP2023018367A - 昇圧接続回路、電力変換システム - Google Patents

Abstract

【課題】後段に接続されている電力変換装置の動作状態を高精度に判定できる昇圧接続回路を実現する。【解決手段】昇圧回路（１１）は、第１の直流電源（ＰＶ１）より開放電圧が低い第２の直流電源（ＰＶ２）から出力される直流電力の電圧を昇圧できる。合流出力配線（Ｗｂ）は、昇圧回路（１１）の出力配線（Ｗｂ）と、第１の直流電源（ＰＶ１）の出力配線（Ｗ１）が合流した配線であり、昇圧接続回路（１０）から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換装置（２０）に接続される。制御部（１２）は、電流センサ（Ａ２）で検出される昇圧接続回路（１０）から出力される電流に応じて、電力変換装置（２０）が動作中であるか停止中であるかを判定する。【選択図】図１

Description

本開示は、出力電圧が異なる複数の直流電源の出力を統合するための昇圧接続回路、電力変換システムに関する。

再生可能エネルギーへの注目が集まる中、太陽光発電システムの普及が拡大している。複数の太陽電池ストリングが設置される太陽光発電システムにおいて、屋内集中型のパワーコンディショナを使用する場合、パワーコンディショナの前段に、複数の太陽電池ストリングで発電された直流電流を統合するための接続箱が設置される。

屋根の形状などにより、複数の太陽電池ストリングのそれぞれを構成する太陽電池モジュールの枚数を統一できない場合がある。その場合、パワーコンディショナの前段に昇圧機能付接続箱が設置される。昇圧機能付接続箱は、太陽電池モジュールの直列数が少ない太陽電池ストリングの電圧を、標準の太陽電池ストリングの電圧まで昇圧して各太陽電池ストリングの直流電流を統合する機能を有する（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２０１６－１０２３２号公報 特開２０１３－２１８５０３号公報

昇圧機能付接続箱は、後段のパワーコンディショナが動作しているときは昇圧動作する必要があるが、後段のパワーコンディショナが停止しているときは昇圧動作を停止させる必要がある。パワーコンディショナの停止中に昇圧機能付接続箱が昇圧動作すると、昇圧機能付接続箱の出力電圧がリミッタ値まで上昇し、昇圧機能付接続箱内の部品の劣化、パワーコンディショナの入力過電圧エラーに繋がる。

本開示はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、後段に接続されている電力変換装置の動作状態を高精度に判定できる昇圧接続回路、電力変換システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本開示のある態様の昇圧接続回路は、第１の直流電源より開放電圧が低い第２の直流電源から出力される直流電力の電圧を昇圧可能な昇圧回路と、前記昇圧回路の出力配線と、前記第１の直流電源の出力配線が合流した合流出力配線と、前記昇圧回路を制御する制御部と、本昇圧接続回路から出力される電流を検出する電流センサと、を備える。前記合流出力配線は、本昇圧接続回路から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換装置に接続され、前記制御部は、前記電流センサで検出される電流に応じて、前記電力変換装置が動作中であるか停止中であるかを判定する。

本開示によれば、後段に接続されている電力変換装置の動作状態を高精度に判定できる昇圧接続回路を実現することができる。

実施の形態に係る太陽光発電システムの構成例を示す図である。 昇圧回路の回路構成例を示す図である。 太陽電池モジュールの電力－電圧特性（Ｐ－Ｖ曲線）を示す図である。 比較例１に係る、昇圧機のパワコン動作判定方法を説明するための図である。 比較例２に係る、昇圧機のパワコン動作判定方法を説明するための図である。 実施の形態に係る、昇圧機のパワコン動作判定方法を説明するための図である。 実施の形態に係る、昇圧機のパワコン動作判定処理の流れを示すフローチャートである。 変形例１に係る太陽光発電システムの構成例を示す図である。 変形例２に係る太陽光発電システムの構成例を示す図である。

図１は、実施の形態に係る太陽光発電システムの構成例を示す図である。図１に示す太陽光発電システムは集中型の太陽光発電システムであり、複数の太陽電池ストリングＰＶ１、ＰＶ２と電力変換システム１を備える。電力変換システム１は、昇圧機能付接続箱（以下適宜、昇圧接続箱または単に昇圧機と呼ぶ)１０と電力変換装置２０を備える。

第１太陽電池ストリングＰＶ１は、直列接続された複数の太陽電池モジュール（太陽光パネル）を含む。第２太陽電池ストリングＰＶ２は、第１太陽電池ストリングＰＶ１より直列数が少ない太陽電池モジュールを含む。例えば、第１太陽電池ストリングＰＶ１は５枚の太陽電池モジュールを含み、第２太陽電池ストリングＰＶ２は３枚の太陽電池モジュールを含んでいてもよい。

各太陽電池モジュールは、直列接続された複数の太陽電池セルを含む。太陽電池セルは、光起電力効果を利用し、光エネルギーを直接、直流電力に変換することができる。太陽電池セルとして、ヘテロ接合太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、単結晶シリコン太陽電池、薄膜シリコン太陽電池、化合物系太陽電池などを使用することができる。

昇圧接続箱１０は、昇圧回路１１、制御部１２、第１入力端子ＩＮ１、第２入力端子ＩＮ２、第１開閉器ＲＹ１、第２開閉器ＲＹ２、逆流防止ダイオードＤ１、出力端子ＯＵＴ、入力電圧センサＶ１、入力電流センサＡ１、出力電圧センサＶ２、出力電流センサＡ２および温度センサＴ１を含む。

第２太陽電池ストリングＰＶ２は第１太陽電池ストリングＰＶ１より直列数が少ないため、第１太陽電池ストリングＰＶ１より開放電圧が低い。第１太陽電池ストリングＰＶ１は第１入力端子ＩＮ１に接続され、第１入力端子ＩＮ１に入力された電力が、出力配線Ｗ１に供給される。出力配線Ｗ１には、第１開閉器ＲＹ１と逆流防止ダイオードＤ１が接続される。第２太陽電池ストリングＰＶ２は第２入力端子ＩＮ２に接続され、第２入力端子ＩＮ２に入力された電力が、第２開閉器ＲＹ２を介して出力配線Ｗ２に供給され、さらに昇圧回路１１に接続される。

第１太陽電池ストリングＰＶ１の出力配線Ｗ１と、昇圧回路１１の出力配線Ｗｂは端子台（不図示）で合流され、端子台と電力変換装置２０の入力端子との間が合流出力配線Ｗｍで接続される。以下、本明細書では第１太陽電池ストリングＰＶ１と端子台との間の回路を標準回路系、第２太陽電池ストリングＰＶ２と端子台との間の回路を昇圧回路系と呼ぶ。

昇圧回路１１は、第２太陽電池ストリングＰＶ２から出力される直流電力の電圧を昇圧可能なＤＣ／ＤＣコンバータである。昇圧回路１１は、第２太陽電池ストリングＰＶ２の出力電圧を標準回路系の電圧まで昇圧させることにより、第１太陽電池ストリングＰＶ１の出力電力と第２太陽電池ストリングＰＶ２の出力電力を統合して、出力端子ＯＵＴを介して電力変換装置２０に供給することができる。

入力電圧センサＶ１は、第２太陽電池ストリングＰＶ２の出力配線Ｗ２の電圧を検出して制御部１２に出力する。入力電流センサＡ１は、第２太陽電池ストリングＰＶ２の出力配線Ｗ２に流れる電流を検出して制御部１２に出力する。出力電圧センサＶ２は、合流出力配線Ｗｍの電圧を検出して制御部１２に出力する。出力電流センサＡ２は、合流出力配線Ｗｍに流れる電流を検出して制御部１２に出力する。温度センサＴ１は、昇圧接続箱１０内の温度を検出して制御部１２に出力する。

入力電圧センサＶ１、出力電圧センサＶ２は例えば、分圧抵抗と差動増幅器を含んで構成される。入力電流センサＡ１、出力電流センサＡ２は例えば、ＣＴセンサやホールセンサを含んで構成される。温度センサＴ１は例えば、熱電対やサーミスタを含んで構成される。

制御部１２は、各センサから入力される電圧、電流、温度をもとに昇圧回路１１を制御する。制御部１２は、入力電圧センサＶ１で検出される電圧により、第２太陽電池ストリングＰＶ２の出力電圧が、昇圧を開始できる電圧以上となっているか否かを判定することができる。制御部１２は、昇圧回路１１の昇圧動作を制御して、入力電圧センサＶ１で検出される電圧および入力電流センサＡ１で検出される電流を制御することで、第２太陽電池ストリングＰＶ２の発電電力を最適化することができる（詳細は後述する）。

制御部１２は、温度センサＴ１で検出される温度を用いて、昇圧回路１１の昇圧動作により昇圧接続箱１０内の各部品の温度が許容範囲を超えているか否かを監視している。昇圧回路１１の昇圧動作中に、検出される温度が許容範囲を超える状態になった場合、制御部１２は昇圧回路１１の昇圧動作を停止させて昇圧接続箱１０内の部品を保護する。昇圧回路１１の昇圧動作停止中であっても、検出される温度が許容範囲を超えている場合、検出される温度が許容範囲内に低下するまで、制御部１２は昇圧回路１１の昇圧動作を開始させない。

制御部１２は、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、またはハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源としてアナログ素子、マイクロコントローラ、ＤＳＰ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、その他のＬＳＩを利用できる。ソフトウェア資源として、ファームウェアなどのプログラムを利用できる。

図２は、昇圧回路１１の回路構成例を示す図である。図２に示す昇圧回路１１は、入力コンデンサＣ１、リアクトルＬ１、ダイオードＤ２、スイッチング素子Ｓ１および出力コンデンサＣ２を含む昇圧チョッパである。

第２太陽電池ストリングＰＶ２の出力配線Ｗ２のプラス配線とマイナス配線間に、入力電圧センサＶ１と平滑用の入力コンデンサＣ１が接続される。第２太陽電池ストリングＰＶ２の出力配線Ｗ２のプラス配線にリアクトルＬ１が挿入される。第２太陽電池ストリングＰＶ２の出力配線Ｗ２のマイナス配線上に入力電流センサＡ１が設置される。なお、プラス配線上に設置されてもよい。

昇圧回路１１の出力配線Ｗｂのプラス配線とマイナス配線間に、スイッチング素子Ｓ１と平滑用の出力コンデンサＣ２が接続される。昇圧回路１１のスイッチング素子Ｓ１と出力コンデンサＣ２間のプラス配線にダイオードＤ２が直列に接続される。スイッチング素子Ｓ１とダイオードＤ２間のノードにリアクトルＬ１が接続される。ダイオードＤ２は、昇圧回路１１の出力側からの電流の逆流を防止する。

スイッチング素子Ｓ１には、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)を使用することができる。リアクトルＬ１は、スイッチング素子Ｓ１のオン／オフに応じて、第２太陽電池ストリングＰＶ２からの出力電流に基づくエネルギーの蓄積および放出を行う。

制御部１２は、スイッチング素子Ｓ１のオン／オフの比率（デューティ比）を制御することにより、昇圧比を制御することができる。制御部１２は第２太陽電池ストリングＰＶ２の出力電力（発電電力）が最大になるように昇圧回路１１をＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御することができる。

図３は、太陽電池モジュールの電力－電圧特性（Ｐ－Ｖ曲線）を示す図である。太陽電池モジュールの開放電圧Ｖｏｃと、最大出力電力Ｐｍａｘで動作する最大出力動作電圧Ｖｐｍとの間の電圧範囲では、動作電圧Ｖを低下させるほど出力電力Ｐが増加する。最大出力動作電圧Ｖｐｍより下側の電圧範囲では、動作電圧Ｖを低下させるほど出力電力Ｐが低下する。ＭＰＰＴ制御では、最大出力電力Ｐｍａｘが維持されるように動作電圧Ｖが制御される。

制御部１２は、入力電圧センサＶ１で検出された第２太陽電池ストリングＰＶ２の出力電圧と、入力電流センサＡ１で検出された第２太陽電池ストリングＰＶ２の出力電流をもとに、第２太陽電池ストリングＰＶ２の出力電力を検出する。制御部１２は、第２太陽電池ストリングＰＶ２の出力電圧と出力電力の関係をもとに、第２太陽電池ストリングＰＶ２の出力電力を最大にするための電圧指令値を生成する。

制御部１２は例えば、山登り法にしたがい動作電圧Ｖを所定のステップ幅で変化させて最大出力電力Ｐｍａｘの動作点を探索する。例えば、図３の最大出力電力Ｐｍａｘの動作点の左側では、現在の動作電圧Ｖを右側にシフトさせるための電圧指令値を生成し、最大出力電力Ｐｍａｘの動作点の右側では、現在の動作電圧Ｖを左側にシフトさせるための電圧指令値を生成する。制御部１２は、最大出力電力Ｐｍａｘの動作点を捉えると最大出力電力Ｐｍａｘの動作点を維持するように電圧指令値を生成する。昇圧回路１１のスイッチング素子Ｓ１は、生成された電圧指令値に基づく駆動信号に応じてスイッチング動作する。

図１に戻る。電力変換装置２０は、太陽光発電システムにおいて直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナである。電力変換装置２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１、インバータ２２および制御部２３を備える。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、昇圧接続箱１０により統合された直流電力の電圧を調整可能なコンバータである。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１には例えば、図２に示したような昇圧チョッパを使用することができる。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は直流バスを介してインバータ２２に接続される。

インバータ２２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１から供給される直流電力を交流電力に変換して、変換した交流電力を、分電盤（不図示）を介して商用電力系統（以下、系統と呼ぶ）２に出力することができる。なお、分電盤には宅内の負荷（不図示）が接続されており、インバータ２２は変換した交流電力を、分電盤を介して負荷にも供給することができる。

制御部２３は電力変換装置２０全体を統括的に制御する。制御部２３は、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、またはハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源としてアナログ素子、マイクロコントローラ、ＤＳＰ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、その他のＬＳＩを利用できる。ソフトウェア資源として、ファームウェアなどのプログラムを利用できる。

制御部２３は、第１太陽電池ストリングＰＶ１と第２太陽電池ストリングＰＶ２の統合された出力電力が最大になるようＤＣ／ＤＣコンバータ２１をＭＰＰＴ制御する。制御部２３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１とインバータ２２間の直流バスの電圧が目標値を維持するようにインバータ２２を制御する。具体的には制御部２３は、直流バスの電圧を目標値に一致させるための電流指令値を生成する。制御部２３は、直流バスの電圧が目標値より高い場合はインバータ２２の出力電力を増加させるための電流指令値を生成し、直流バスの電圧が目標値より低い場合はインバータ２２の出力電力を低下させるための電流指令値を生成する。インバータ２２は、生成された電流指令値に基づく駆動信号に応じてスイッチング動作する。

昇圧機は、電力変換装置２０（以下適宜、パワコンと呼ぶ）が動作しているときは、第２太陽電池ストリングＰＶ２で発電された電力をパワコンへ供給するために昇圧動作する必要があるが、パワコンが停止しているときは昇圧動作を停止させる必要がある。

昇圧機がパワコンの状態を考慮せずに昇圧動作すると、昇圧機内部で電圧の上昇と下降が繰り返され、昇圧機内の部品の劣化に繋がる。また、昇圧機の不必要な出力電圧の上昇によりパワコンの入力電圧が上昇すると、パワコン側で入力過電圧エラーが発報されることがある。

したがって昇圧機は、昇圧機内部の昇圧始動条件を満足しているか否かを確認するとともに、パワコンの動作状態を検出し、パワコンが動作しているか否かを確認する必要がある。昇圧機内部の昇圧始動条件には例えば、第２太陽電池ストリングＰＶ２の入力電圧が昇圧を開始させる電圧以上となっているか、昇圧機内の部品温度が正常な温度範囲にあるかなどが含まれる。

通常、パワコンと昇圧機間は、パワコンの動作状態を通知するための通信線や信号線で接続されておらず、直流電力線のみで接続されている。この直流電力線の電圧の状態によって、パワコンの動作状態を判断する方法が考えられる。

図４は、比較例１に係る、昇圧機のパワコン動作判定方法を説明するための図である。以下の説明では、昇圧機内部の昇圧始動条件は満足しているものとする。パワコンが停止中の場合、出力電圧センサＶ２で検出される電圧は、通常、第１太陽電池ストリングＰＶ１の開放電圧Ｖｏｃとなる。

図３、図４に示すように、パワコンが動作し、系統２への電力出力が開始されると、パワコンの入力電圧がＭＰＰＴ制御により低下する。パワコンの入力電圧は昇圧機の出力電圧とほぼ同等であるため、昇圧機の出力電圧センサＶ２では、パワコンにより制御されているパワコンの入力電圧が検出される。

出力電圧センサＶ２で検出される電圧が、第１太陽電池ストリングＰＶ１の開放電圧Ｖｏｃから降下し、判定電圧を一定時間以上、下回った場合、昇圧機はパワコンが動作したと判断し、昇圧動作を開始させる。

図５は、比較例２に係る、昇圧機のパワコン動作判定方法を説明するための図である。上述したようにパワコンが停止中の場合、出力電圧センサＶ２では、第１太陽電池ストリングＰＶ１の開放電圧Ｖｏｃが検出される。比較例２では昇圧機の制御部１２は、昇圧回路１１に一時的に昇圧動作をさせる。昇圧動作が開始されると、出力電圧センサＶ２で検出される昇圧機の出力電圧は、昇圧回路１１のリミッタ値Ｖｌｉｍまで上昇し、昇圧動作が停止する。制御部１２は、昇圧回路１１の昇圧動作を一旦停止させ、数分後に昇圧動作を再開させる。昇圧動作の停止と再開を繰り返している状態では、昇圧機はパワコンが停止していると判断する。

パワコンが動作を開始すると、パワコンから系統２への電力出力が開始されるとともに、ＭＰＰＴ制御によりパワコンの入力電圧が降下する。この状態で昇圧機が昇圧動作を開始すると、昇圧機の出力電圧が昇圧回路１１のリミッタ値Ｖｌｉｍまで上昇せず、継続して昇圧動作を行うことができる。昇圧動作が継続している状態では、昇圧機はパワコンが動作していると判断する。

パワコンは、第１太陽電池ストリングＰＶ１の開放電圧Ｖｏｃを検出し、検出した開放電圧Ｖｏｃを、ＭＰＰＴ制御などの制御に反映させている。パワコンが停止中に昇圧機が昇圧動作すると、昇圧回路１１の出力電圧のリミッタ値Ｖｌｉｍまで、パワコンの入力電圧が上昇してしまい、本来の第１太陽電池ストリングＰＶ１の開放電圧Ｖｏｃを誤認識する可能性がある。

比較例１、２に係るパワコン動作判定方法では、パワコンは入力電圧の誤認識により、誤動作を起こすことがあった。パワコンの誤動作として例えば、入力過電圧検出機能の誤動作、開放電圧Ｖｏｃの誤認識によるＭＰＰＴ制御の誤動作、入力電圧の誤認識による出力制御（出力抑制ともいう）の停止または復帰の誤動作などが挙げられる。

また、比較例１に係るパワコン動作判定方法では、パワコンが動作を開始して系統２への電力出力が開始されても、日射の上昇速度によっては、ＭＰＰＴ制御によるパワコンの入力電圧の降下が、昇圧機の判定電圧に到達せず、昇圧機がパワコンの動作開始を認識できない可能性がある。

反対に、日射が一旦上昇し、急低下すると、パワコンが動作していないにも関わらず、出力電圧センサＶ２で検出される電圧が判定電圧まで低下し、昇圧機が、パワコンが動作開始したと誤認識する可能性もある。

図６は、実施の形態に係る、昇圧機のパワコン動作判定方法を説明するための図である。実施の形態では、パワコンの動作判定を、出力電圧センサＶ２で検出される電圧ではなく、出力電流センサＡ２で検出される電流をもとに行う。昇圧機の出力電圧は、日射によって変化してしまうことがあるが、昇圧機の出力電流は、パワコンが動作しない限り流れないため、日射変動の影響を除去することができる。

低日射状態のとき、パワコンは動作と停止を繰り返す場合があり、これに応じて昇圧機も昇圧開始と昇圧停止を繰り返す場合がある。この対策として、パワコンが安定して動作しているか否かを判断するために時間の要素を加えてもよい。

図６に示すように、昇圧機の出力電流Ａｏｕｔが、開始判定電流Ａｓｔを超えた電流を開始判定時間Ｔｓｔ以上継続した場合、昇圧機はパワコンが動作中と判定し、昇圧動作を開始する。昇圧機の出力電流Ａｏｕｔが、停止判定電流Ａｓｐ未満の電流を停止判定時間Ｔｓｐ以上継続した場合、昇圧機はパワコンが停止中と判定し、昇圧動作を停止する。

図７は、実施の形態に係る、昇圧機のパワコン動作判定処理の流れを示すフローチャートである。昇圧機の電源がオンの状態において（Ｓ１０のＹ）、まず現在の昇圧機が昇圧動作中であるか昇圧動作停止中であるか否かをチェックし（Ｓ１１）、昇圧動作停止中であるならば（Ｓ１１のＹ）、昇圧機の制御部１２は、昇圧機の動作開始条件（電流条件を除く）を満足するか否か判定する（Ｓ１２）。昇圧機の動作開始条件として例えば、入力電圧センサＶ１で検出される昇圧回路１１の入力電圧が昇圧開始電圧（例えば、４０Ｖ)以上であること、温度センサＴ１で検出される昇圧機内部の温度が部品保護のための設定温度（例えば、８０℃）未満であること、昇圧機に異常が発生していないことが挙げられる。これら３つの条件をすべて満足する場合、制御部１２は動作開始条件（電流条件を除く）を満足すると判定する（Ｓ１２のＹ）。これら３つの条件の一つでも満足しない場合、制御部１２は動作開始条件（電流条件を除く）を満足しないと判定する（Ｓ１２のＮ）。

動作開始条件（電流条件を除く）が満足されている状態で（Ｓ１２のＹ）、制御部１２は、出力電流センサＡ２で検出される出力電流Ａｏｕｔが、開始判定電流Ａｓｔを超えた電流を開始判定時間Ｔｓｔ以上継続したか否かを判定する（Ｓ１３）。出力電流Ａｏｕｔが、開始判定電流Ａｓｔを超えた電流を開始判定時間Ｔｓｔ以上継続したとき（Ｓ１３のＹ）、制御部１２は昇圧回路１１の昇圧動作を開始させる（Ｓ１４）。

ステップＳ１１において昇圧機が昇圧動作中である場合（Ｓ１１のＮ）、制御部１２は、昇圧機の動作停止条件（電流条件を除く）を満足するか否か判定する（Ｓ１５）。昇圧機の動作停止条件として例えば、入力電圧センサＶ１で検出される昇圧回路１１の入力電圧が昇圧停止電圧（例えば、３０Ｖ)以下であること、温度センサＴ１で検出される昇圧機内部の温度が部品保護のための設定温度（例えば、９０℃）以上であること、昇圧機に異常が発生していることが挙げられる。これら３つの条件の一つでも満足する場合、制御部１２は動作停止条件（電流条件を除く）を満足すると判定する（Ｓ１５のＹ）。これら３つの条件のすべてを満足しない場合、制御部１２は動作停止条件（電流条件を除く）を満足しないと判定する（Ｓ１５のＮ）。

動作停止条件（電流条件を除く）が満足された場合（Ｓ１５のＹ）、制御部１２は昇圧回路１１の昇圧動作を停止させる（Ｓ１８）。動作停止条件（電流条件を除く）が満足されていない状態で（Ｓ１５のＮ）、制御部１２は、出力電流センサＡ２で検出される出力電流Ａｏｕｔが、停止判定電流Ａｓｐ未満の電流を停止判定時間Ｔｓｐ以上継続したか否かを判定する（Ｓ１６）。出力電流Ａｏｕｔが、停止判定電流Ａｓｐ未満の電流を停止判定時間Ｔｓｐ以上継続したとき（Ｓ１６のＹ）、制御部１２は昇圧回路１１の昇圧動作を停止させる（Ｓ１８）。停止判定時間Ｔｓｐ以上継続しない状態では（Ｓ１６のＮ）、制御部１２は昇圧回路１１の昇圧動作を継続させる（Ｓ１７）。

昇圧機の電源がオフの状態になると（Ｓ１０のＮ）、パワコン動作判定処理が終了する。

以上説明したように本実施の形態によれば、出力電圧センサＶ２で検出される昇圧接続箱１０の出力電圧ではなく、出力電流センサＡ２で検出される昇圧接続箱１０の出力電流をもとに電力変換装置２０の動作状態を判定することにより、電力変換装置２０の動作状態を高精度に判定することができる。これにより、電力変換装置２０が停止状態で昇圧接続箱１０が昇圧動作を開始または継続することを防止し、昇圧接続箱１０の出力電圧が上昇することによる、昇圧接続箱１０内の部品の劣化を抑制するとともに、電力変換装置２０の誤動作を減少させることができる。

本実施の形態では、複数の太陽電池ストリング（ＰＶ１、ＰＶ２）を並列に接続する昇圧接続箱１０と、電力変換装置２０とを、分離した機器とした。これにより、昇圧接続箱１０と電力変換装置２０の組合せによって、さまざまな太陽電池ストリングの設置構成に応じることができ、少ない機器の種類で様々な設置形態に応じることができる。したがって、昇圧接続箱１０と、電力変換装置２０を含む機器のコストを低減することができる。

以上、本開示を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

図８は、変形例１に係る太陽光発電システムの構成例を示す図である。図９は、変形例２に係る太陽光発電システムの構成例を示す図である。図１では、出力電流センサＡ２が合流出力配線Ｗｍに設置される例を示した。この点、出力電流センサＡ２の代わりに、標準回路系の出力配線Ｗ１に標準回路出力電流センサＡ３が設置されてもよい。図８に示す変形例１は、標準回路系の出力配線Ｗ１のプラス配線側に設置される例である。図９に示す変形例２は、標準回路系の出力配線Ｗ１のマイナス配線側に設置される例である。

制御部１２は、入力電流センサＡ１で検出される昇圧回路系に流れる電流と、標準回路出力電流センサＡ３で検出される標準回路系に流れる電流を合算することにより、昇圧機の出力電流Ａｏｕｔを検出することができる。

上記実施の形態では説明を単純化するために、標準回路系に一つの第１太陽電池ストリングＰＶ１が接続され、昇圧回路系に一つの第２太陽電池ストリングＰＶ２が接続される例を説明した。この点、標準回路系に、複数の第１太陽電池ストリングＰＶ１が並列に接続されてもよい。この場合、第１開閉器ＲＹ１および逆流防止ダイオードＤ１がそれぞれのストリングに設置される。複数の第１太陽電池ストリングＰＶ１から合流出力配線Ｗｍに出力される電流（電力）は、複数の第１太陽電池ストリングＰＶ１の出力電流（出力電力）の合計となる。

同様に、昇圧回路系に、複数の第２太陽電池ストリングＰＶ２が並列に接続されてもよい。この場合、第２開閉器ＲＹ２および昇圧回路１１がそれぞれのストリングに設置される。複数の昇圧回路１１から合流出力配線Ｗｍに出力される電流（電力）は、複数の第２太陽電池ストリングＰＶ２の出力電流（出力電力）の合計となる。

上記実施の形態では、昇圧接続箱１０に、第１太陽電池ストリングＰＶ１と、第１太陽電池ストリングＰＶ１より開放電圧が低い第２太陽電池ストリングＰＶ２が接続される例を説明した。この点、昇圧接続箱１０には、開放電圧が異なる複数の太陽電池以外の直流電源を接続することもできる。例えば、昇圧接続箱１０に、第１蓄電池パックと、第１蓄電池パックより開放電圧が低い第２蓄電池パックが接続されてもよい。第２蓄電池パックは、セルまたはモジュールの直列数が第１蓄電池パックより少ない蓄電池パックである。

なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。

［項目１］
第１の直流電源（ＰＶ１）より開放電圧が低い第２の直流電源（ＰＶ２）から出力される直流電力の電圧を昇圧可能な昇圧回路（１１）と、
前記昇圧回路（１１）の出力配線（Ｗｂ）と、前記第１の直流電源（ＰＶ１）の出力配線（Ｗ１）が合流した合流出力配線（Ｗｂ）と、
前記昇圧回路（１１）を制御する制御部（１２）と、
本昇圧接続回路（１０）から出力される電流を検出する電流センサ（Ａ２）ｏｒ（Ａ１、Ａ３）と、を備え、
前記合流出力配線（Ｗｂ）は、本昇圧接続回路（１０）から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換装置（２０）に接続され、
前記制御部（１２）は、前記電流センサ（Ａ２）ｏｒ（Ａ１、Ａ３）で検出される電流に応じて、前記電力変換装置（２０）が動作中であるか停止中であるかを判定することを特徴とする昇圧接続回路（１０）。
これによれば、電力変換装置（２０）の動作状態を高精度に判定することができる。
［項目２］
前記制御部（１２）は、本昇圧接続回路（１０）から前記電力変換装置（２０）に流れる電流が第１閾値以上になると、前記昇圧回路（１１）の動作を開始させることを特徴とする項目１に記載の昇圧接続回路（１０）。
これによれば、電力変換装置（２０）の動作開始を高精度に判定することができる。
［項目３］
前記制御部（１２）は、本昇圧接続回路（１０）から前記電力変換装置（２０）に流れる電流が、前記第１閾値より低い第２閾値以下になると、前記昇圧回路（１１）の動作を停止させることを特徴とする項目２に記載の昇圧接続回路（１０）。
これによれば、電力変換装置（２０）の動作停止を高精度に判定することができる。
［項目４］
前記電流センサ（Ａ２）は、前記合流出力配線（Ｗｂ）に設置されることを特徴とする項目１から３のいずれか１項に記載の昇圧接続回路（１０）。
これによれば、昇圧接続回路（１０）から電力変換装置（２０）に流れる電流を、直接的に検出することができる。
［項目５］
前記電流センサ（Ａ１、Ａ３）は、前記第１の直流電源（ＰＶ１）の出力配線（Ｗ１）と、前記第２の直流電源（ＰＶ２）の出力配線に設置されることを特徴とする項目１から３のいずれか１項に記載の昇圧接続回路（１０）。
これによれば、合流出力配線（Ｗｂ）に電流センサ（Ａ２）を設置しなくても、昇圧接続回路（１０）から電力変換装置（２０）に流れる電流を検出することができる。
［項目６］
前記第１の直流電源（ＰＶ１）および前記第２の直流電源（ＰＶ２）は太陽電池（ＰＶ１、ＰＶ２）であることを特徴とする項目１から５のいずれか１項に記載の昇圧接続回路（１０）。
これによれば、昇圧接続回路（１０）から出力される電圧ではなく電流をもとに電力変換装置（２０）の動作状態を判定することにより、電力変換装置（２０）のＭＰＰＴ制御の影響による誤検出を回避することができる。
［項目７］
項目１から６のいずれか１項に記載の昇圧接続回路（１０）と、
前記昇圧接続回路（１０）から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換装置（２０）と、
を備えることを特徴とする電力変換システム（１）。
これによれば、電力変換装置（２０）の動作状態を高精度に判定することができる。

１ 電力変換システム、 ２ 系統、 １０ 昇圧接続箱、 １１ 昇圧回路、 １２ 制御部、 ２０ 電力変換装置、 ２１ ＤＣ／ＤＣコンバータ、 ２２ インバータ、 ２３ 制御部、 ＰＶ１ 第１太陽電池ストリング、 ＰＶ２ 第２太陽電池ストリング、 ＲＹ１ 第１開閉器、 ＲＹ２ 第２開閉器、 Ｄ１ 逆流防止ダイオード、 Ｖ１ 入力電圧センサ、 Ｖ２ 出力電圧センサ、 Ａ１ 入力電流センサ、 Ａ２ 出力電流センサ、 Ａ３ 標準回路出力電流センサ、 Ｔ１ 温度センサ、 Ｗ１，Ｗ２，Ｗｂ 出力配線、 Ｗｍ 合流出力配線、 Ｌ１ リアクトル、 Ｃ１ 入力コンデンサ、 Ｃ２ 出力コンデンサ、 Ｄ２ ダイオード、 Ｓ１ スイッチング素子。

Claims (7)

1. 第１の直流電源より開放電圧が低い第２の直流電源から出力される直流電力の電圧を昇圧可能な昇圧回路と、
   前記昇圧回路の出力配線と、前記第１の直流電源の出力配線が合流した合流出力配線と、
   前記昇圧回路を制御する制御部と、
   本昇圧接続回路から出力される電流を検出する電流センサと、を備え、
   前記合流出力配線は、本昇圧接続回路から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換装置に接続され、
   前記制御部は、前記電流センサで検出される電流に応じて、前記電力変換装置が動作中であるか停止中であるかを判定することを特徴とする昇圧接続回路。
2. 前記制御部は、本昇圧接続回路から前記電力変換装置に流れる電流が第１閾値以上になると、前記昇圧回路の動作を開始させることを特徴とする請求項１に記載の昇圧接続回路。
3. 前記制御部は、本昇圧接続回路から前記電力変換装置に流れる電流が、前記第１閾値より低い第２閾値以下になると、前記昇圧回路の動作を停止させることを特徴とする請求項２に記載の昇圧接続回路。
4. 前記電流センサは、前記合流出力配線に設置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の昇圧接続回路。
5. 前記電流センサは、前記第１の直流電源の出力配線と、前記第２の直流電源の出力配線に設置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の昇圧接続回路。
6. 前記第１の直流電源および前記第２の直流電源は太陽電池であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の昇圧接続回路。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の昇圧接続回路と、
   前記昇圧接続回路から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換装置と、
   を備えることを特徴とする電力変換システム。

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