JP3747313B2 - 系統連系インバータ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数の直流電力供給源から得られる直流電力を交流電力に変換して商用配電線系統との連系運転を行う系統連系インバータ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の系統連系インバータ装置を適用したシステムとして、ここでは太陽電池発電システムを例に挙げて説明を行う。太陽電池発電システムにおいては、太陽電池によって発生する直流電力を５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流電力に変換し、この交流電力を商用交流電力で運転される電気機器に供給するようにしている。
【０００３】
例えば、個人の住宅等に設置される太陽電池発電システムでは、その建物の屋根上に複数個の太陽電池モジュールが配列されており、これらの太陽電池モジュールが太陽光を受けて発電する直流電力は商用周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）と同じ周波数の交流電力に変換される。
【０００４】
ここで、各太陽電池モジュールは系統連系インバータ装置によって商用配電線系統に連系されており、系統連系インバータ装置から送出される交流電力は商用配電線を通して電気機器に供給される。また、太陽電池モジュールからの発電電力が少ないときには商用配電線系統から不足分の商用電力を補うことによって、電気機器を安定に運転できるようにしている。
【０００５】
ところで、太陽電池発電システムを設置する場合には、複数枚の太陽電池モジュールを直列に接続して太陽電池ストリングを形成し、さらに複数の太陽電池ストリングを並列に接続することで全体を太陽電池アレイとして使用するのが一般的である。
【０００６】
しかしながら、住宅の屋根上に太陽電池発電システムを設置する場合、屋根の上面形状が必ずしも太陽電池モジュールの標準寸法（一般的には長方形）の組み合わせによって得られる形であるとは限らない。このような場合、前記太陽電池ストリングを構成する太陽電池モジュールの直列数が各々の太陽電池ストリング毎にばらついてしまうことがある。
【０００７】
図４は太陽電池モジュールの直列数が互いに異なる太陽電池ストリングによって得られる出力電圧値−出力電力値の関係を示すグラフである。本図の横軸は出力電圧値を示しており、縦軸は出力電力値を示している。ここで、図中の曲線Ａ、Ｂはそれぞれ太陽電池ストリングＡ、Ｂによって得られる出力電圧値−出力電力値の関係を示している。また、曲線Ａ＋Ｂは太陽電池ストリングＡ、Ｂを並列接続することで構成した太陽電池アレイの出力電圧値−出力電力値の関係を示している。
【０００８】
通常、太陽電池発電システムに設けられた系統連系インバータ装置は、前記太陽電池アレイがその時々の日射量に応じた最大電力値Ｐmax（Ａ＋Ｂ）を出力できるように、前記太陽電池アレイの出力電圧値を図中のＶ（Ａ＋Ｂ）に制御する機能を有している。
【０００９】
ここで、太陽電池ストリングＡ、Ｂを構成する太陽電池モジュールの直列数が同一であり、太陽電池ストリングＡが最大電力値Ｐmax（Ａ）を出力するための出力電圧値Ｖ（Ａ）と、太陽電池ストリングＢが最大電力値Ｐmax（Ｂ）を出力するための出力電圧値Ｖ（Ｂ）とが同一である場合には、Ｐmax（Ａ＋Ｂ）＝Ｐmax（Ａ）＋Ｐmax（Ｂ）となるため、太陽電池ストリングＡ、Ｂの発電能力はそれぞれ最大限に引き出されることになる。
【００１０】
しかしながら、太陽電池ストリングＡ、Ｂを構成する太陽電池モジュールの直列数が異なる場合には、図４からも明らかなように出力電圧値Ｖ（Ａ）と出力電圧値Ｖ（Ｂ）とは互いに異なる値となる。よって、Ｐmax（Ａ＋Ｂ）＜Ｐmax（Ａ）＋Ｐmax（Ｂ）となるため、太陽電池ストリングＡ、Ｂの発電能力を最大限に引き出すことができない。
【００１１】
上記課題を解決する従来技術が特開昭５９−１４４３２７、特開平８−４６２３１、もしくは特開平８−７０５３３等にて提案されている。図５は従来の太陽電池発電システムの一構成例を示すブロック図である。
【００１２】
図中に示すように、従来の太陽電池発電システムにおいては、複数の太陽電池ストリング１０１〜１０３（以下、ストリング１０１〜１０３と呼ぶ）が系統連系インバータ装置１００によって商用配電線系統に連系されている。なお、各ストリング１０１〜１０３を構成する太陽電池モジュールの直列数は互いに異なっており、ストリング１０１〜１０３を最大電力で運転し得る出力電圧値も互いに異なっている。
【００１３】
ここで、従来の系統連系インバータ装置１００は各ストリング１０１〜１０３とインバータ回路３００との間にそれぞれ電圧調整回路２００を有している。この電圧調整回路２００は各ストリングから得られる出力電圧値がそのストリングを最大電力で運転させる電圧値となるように制御し、かつインバータ回路３００に送出される直流電圧値がインバータ回路３００への入力電圧値として予め設定された所定電圧値となるように制御する回路である。
【００１４】
一方、インバータ回路３００は電圧調整回路２００から送出された直流電力を直流電力を商用周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）と同じ周波数の交流電力に変換し、その交流電力を商用の配電線系統に送出する回路である。
【００１５】
図６は電圧調整回路２００の一構成例を示す回路図である。各ストリング側からの直流出力成分はリアクトル２０１を介してスイッチング素子２０２に入力される。ここで、スイッチング素子２０２がオンの場合にはストリング側から得たエネルギーがリアクトル２０１に一旦蓄えられることになる。
【００１６】
逆に、スイッチング素子２０２がオフの場合にはリアクトル２０１によって蓄えられたエネルギーがダイオード２０３を介してコンデンサ２０４に蓄えられ、その端子間電圧が直流電圧としてインバータ回路側に出力されることになる。このように、スイッチング素子２０２のオン／オフ制御（デューティ制御）を行うことにより、インバータ回路３００側に送出される直流電圧の電圧値Ｖoutを調整することができる。
【００１７】
ここで、ストリング側から得られる直流電圧値Ｖin及び直流電流値Ｉinは、それぞれ電圧調整回路２００の入力段に設けられた電圧検出器２０７及び電流検出器２０８によって検出され、最大電力追従回路２０５に入力される。この最大電力追従回路２０５は検出された直流電圧値Ｖin及び直流電流値Ｉinに基づいて、そのストリングを最大電力で運転し得る出力電圧設定値Ｖcを求める回路であり、ここで求められた出力電圧設定値Ｖcは制御回路２０６に送出される。
【００１８】
一方、電圧調整回路２００にはコンデンサ２０４の端子間電圧値Ｖoutを検出するための電圧検出器２０９が設けられており、ここで得られた直流電圧値Ｖoutも制御回路２０６に送出される。
【００１９】
制御回路２０６は最大電力追従回路２０５で求めた出力電圧設定値Ｖcと、インバータ回路３００への入力電圧値として予め設定された所定電圧値ＶIとの比（ＶI／Ｖc）が電圧調整回路２００の昇圧比となるように、スイッチング素子２０２のデューティ制御を行う。
【００２０】
このようにして、電圧調整回路２００はストリング側から得られる出力電圧値Ｖinがそのストリングを最大電力で運転させる出力電圧設定値Ｖcとなるように制御し、かつ電圧調整回路２００からインバータ回路３００に送出される直流電圧値Ｖoutがインバータ回路３００への入力電圧値として予め設定された所定電圧値ＶIとなるように制御することができる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
たしかに、上記構成の系統連系インバータ装置であれば、複数の太陽電池ストリングから得られる出力電圧値が一様でない場合であっても、各太陽電池ストリングをそれぞれの最大電力で運転させることが可能である。
【００２２】
しかしながら、上記構成の系統連系インバータ装置では、全ての太陽電池ストリングに対して個別に電圧調整回路を設ける必要があるため、系統連系インバータ装置のコストが増大するという課題がある。
【００２３】
また、上記で例示した太陽電池発電システムに限らず、その他の直流電力供給源を複数有する分散電源システム、またはこれらのハイブリッドシステムについても、各直流電力供給源が最大電力を出力する際の出力電圧が異なる場合には、上記と同様の課題を有する。
【００２４】
本発明は上記の問題点に鑑み、複数の直流電力供給源から得られる出力電圧値が一様でない場合であっても、各直流電力供給源をそれぞれの最大電力で運転させることが可能である系統連系インバータ装置を、従来より低コストで提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る系統連系インバータ装置においては、複数の直流電力供給源と、前記直流電力供給源から得られる直流電力を交流電力に変換する直交変換手段とを有し、商用配電線系統との連系運転を行う系統連系インバータ装置において、複数の前記直流電力供給源のうち出力電圧が近接しているものを並列接続して複数の電力供給グループとし、各電力供給グループの出力電圧を等しくするための電圧調整手段を各電力供給グループ毎に設け、各電圧調整手段の出力を並列接続して前記直交変換手段に入力する構成としている。
【００２６】
もしくは、複数の前記直流電力供給源のうち出力電圧が近接しているものを並列接続して複数の電力供給グループとし、少なくとも１つの電力供給グループを除いた残りの電力供給グループに電圧調整手段を設け、前記電圧調整手段を介さない電力供給グループの出力と各電圧調整手段の出力とを並列接続して前記直交変換手段に入力する構成とし、前記電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧と、前記電圧調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧とを等しくするように前記電圧調整手段を制御する構成としてもよい。
【００２７】
また、上記構成の系統連系インバータ装置は、前記直交変換手段に対して入力される直流電圧値と、前記電圧調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電力が最大となるように算出された該電力供給グループの出力電圧設定値と、に基づいて前記電圧調整手段の入出力電圧比を制御することで、各電力供給グループの出力電圧をいずれも最大点に追従させる最大電力追従手段を有する構成にするとよい。
【００２８】
また、前記最大電力追従手段は、前記電圧調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧値及び出力電流値に基づいて該電力供給グループの出力電圧設定値を求め、その出力電圧設定値と前記直交変換手段に対して入力される直流電圧値とを基に、前記電圧調整手段の入出力電圧比を制御する第１制御手段と、前記直交変換手段の出力電流値に基づいて、前記電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電力が最大となるように算出された該電力供給グループの出力電圧設定値を求め、その出力電圧設定値を基に前記直交変換手段の出力電力を制御する第２制御手段と、を有する構成にするとよい。
【００２９】
さらに、第１制御手段による前記電圧調整回路の入出力電圧比の変更動作は、第２制御手段による前記電力調整手段を介さずに前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧設定値の算定動作期間外に実行する構成にするとよい。
【００３０】
加えて、第２制御手段は、第１制御手段による前記電圧調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧設定値の算定動作期間中、前記電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に入力される電力供給グループの出力電圧が変化しないように、前記直交変換手段の出力電力を制御する構成にするとよい。
【００３１】
また、装置起動時には第１制御手段に先立って第２制御手段が動作を開始し、前記電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に入力される電力供給グループの出力電圧が所定値に達した後に、第１制御手段が制御動作を開始する構成にするとよい。
【００３２】
さらに、前記直交変換手段への入力電圧が所定の上限電圧設定値以上になった場合、前記電圧調整手段の昇圧動作が停止される構成にするとよい。
【００３３】
もしくは、前記直交変換手段への入力電圧が所定の停止電圧設定値以上になると前記電圧調整手段の昇圧動作が停止され、その後に所定の再起動電圧設定値以下になると前記電圧調整手段の昇圧動作が再開される構成とし、前記再起動電圧設定値は前記停止電圧設定値より低い値に設定しておくのもよい。
【００３４】
もしくは、前記直交変換手段への入力電圧が所定の上限電圧設定値以上になると、前記電圧調整手段は前記直交変換手段への入力電圧を前記上限電圧設定値に維持するように昇圧動作を行う構成にしてもよい。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る系統連系インバータ装置を適用した分散電源システムとして、ここでは太陽電池発電システムを例に挙げて説明を行う。図１は本発明に係る系統連系インバータ装置を適用した太陽電池発電システムの第１実施形態を示すブロック図である。
【００３６】
図中に示すように、本実施形態の系統連系インバータ装置１０を適用した太陽電池発電システムにおいては、複数枚の太陽電池モジュールを直列に接続して形成された太陽電池ストリング１、１’、２、２’（以下、ストリング１、１’、２、２’と呼ぶ）を有している。ストリング１、１’、２、２’は系統連系インバータ装置１０によって商用配電線系統に連系されている。
【００３７】
なお、ストリング１、１’を構成する太陽電池モジュールの直列数は同一（もしくはほぼ同一）であり、ストリング１、１’を最大電力で運転し得る出力電圧値も互いに同一（もしくはほぼ同一）である。同様に、ストリング２、２’を構成する太陽電池モジュールの直列数は同一（もしくはほぼ同一）であり、ストリング２、２’を最大電力で運転し得る出力電圧値も互いに同一（もしくはほぼ同一）である。
【００３８】
一方、ストリング１（１’）とストリング２（２’）とでは各ストリングを構成する太陽電池モジュールの直列数が異なっているため、各ストリングを最大電力で運転し得る出力電圧値も互いに異なっている。
【００３９】
ここで、本実施形態の系統連系インバータ装置１０においては、ストリング１とストリング１’を互いに並列接続することで電力供給グループＡとしている。同様に、ストリング２とストリング２’を互いに並列接続することで電力供給グループＢとしている。
【００４０】
そして、本実施形態の系統連系インバータ装置１０には、電力供給グループＡ、Ｂとインバータ回路３０との間にそれぞれ電圧調整回路２０が設けられている。なお、本実施形態の系統連系インバータ装置１０に設けられた電圧調整回路２０の内部構成については、図６に示した従来の電圧調整回路２００と同様であるため、内部構成についての詳細な説明は省略する。
【００４１】
この電圧調整回路２０は各電力供給グループから得られる出力電圧値がその電力供給グループを最大電力で運転させる電圧値となるように制御し、かつインバータ回路３０に送出される直流電圧値がインバータ回路３０への入力電圧値として予め設定された所定電圧値となるように制御する回路である。
【００４２】
また、インバータ回路３０は電圧調整回路２０から送出された直流電力を商用周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）と同じ周波数の交流電力に変換し、その交流電力を商用の配電線系統に送出する回路である。
【００４３】
上記のように、各ストリングの出力電力を最大にし得る出力電圧が互いに近接している場合、各ストリングを並列接続して出力電力を結合し、その出力電圧値を最適値に制御すれば、結果的には各ストリングの出力電力を最大限に引き出すことができる。このような構成とすることにより、従来に比べて電圧調整回路２０の数を抑制することが可能となるので、コストの低減に貢献することができる。
【００４４】
次に、本発明に係る系統連系インバータ装置の第２実施形態について説明する。図２は本発明に係る系統連系インバータ装置を適用した太陽電池発電システムの第２実施形態を示す回路図である。
【００４５】
前述の第１実施形態と同様に、本実施形態においてもストリング１、１’、２、２’は系統連系インバータ装置１０によって商用配電線系統に連系されている。また、ストリング１、１’を最大電力で運転し得る出力電圧値は同一であり、ストリング２、２’を最大電力で運転し得る出力電圧値も同一である。よって、本実施形態でもストリング１とストリング１’を互いに並列接続することで電力供給グループＡとし、ストリング２とストリング２’を互いに並列接続することで電力供給グループＢとしている。
【００４６】
なお、本実施形態では電力供給グループＡの出力電圧の方が電力供給グループＢの出力電圧より高いものとする。例えば、図中のストリング１、１’は８つの太陽電池モジュールが直列に接続されることで構成されており、これらのストリング１、１’の出力電力を最大とし得る出力電圧は２００Ｖである。一方、ストリング２、２’は６つの太陽電池モジュールが直列に接続されることで構成されており、これらのストリング２、２’の出力電力を最大とし得る出力電圧は１５０Ｖである。
【００４７】
続いて、本実施形態の系統連係インバータ装置１０の回路構成について説明する。ストリング１、１’の正極端子（＋）はそれぞれダイオード１１、１１’のアノードに接続されている。ダイオード１１、１１’のカソードは互いに接続されており、その接続ノードはダイオード２３のカソード、コンデンサ１３の一端、及びインバータ回路３０の入力端にそれぞれ接続されている。
【００４８】
ストリング２、２’の正極端子（＋）はそれぞれダイオード１２、１２’のアノードに接続されている。ダイオード１２、１２’のカソードは互いに接続されており、その接続ノードはリアクトル２１の一端に接続されている。なお、ダイオード１１、１１’、１２、１２’はいずれも電流の逆流防止用に設けられている。
【００４９】
一方、ストリング１、１’、２、２’の負極端子（−）は互いに接続されており、その接続ノードはコンデンサ１３の他端に接続されるとともに、インバータ回路３０の入力端にも接続されている。
【００５０】
リアクトル２１の他端はスイッチング素子２２の一端に接続されるとともに、ダイオード２３のアノードにも接続されている。スイッチング素子２２の他端はコンデンサ１３の他端に接続されている。なお、スイッチング素子２２としては高耐圧で電流容量を大きくとることができるＩＧＢＴ等を用いるとよい。
【００５１】
ここで、本実施形態の系統連係インバータ装置１０には、電力供給グループＢの出力電圧値Ｖｂを検出する第１電圧検出器２４、電力供給グループＢの出力電流値Ｉｂを検出する第１電流検出器２５、コンデンサ１３の端子間電圧Ｖａ（すなわちインバータ回路３０への入力電圧Ｖａ）を検出する第２電圧検出器２６、及びインバータ回路３０の出力電流値Ｉｏを検出する第２電流検出器１４が設けられている。
【００５２】
なお、前述のリアクトル２１、スイッチング素子２２、ダイオード２３、第１電圧検出器２４、第１電流検出器２５、及び第２電圧検出器２６から成る回路を、ここでは電圧調整回路２０と呼ぶ。
【００５３】
電圧調整回路２０及びインバータ回路３０の動作はいずれも最大電力追従回路４０により制御されている。この最大電力追従回路４０は第１制御部４１及び第２制御部４２を有している。
【００５４】
第１制御部４１には電力供給グループＢの出力電圧値Ｖｂ、出力電流値Ｉｂ、及びコンデンサ１３の端子間電圧Ｖａといった情報が入力されている。第１制御部４１は電圧調整回路２０に設けられたスイッチング素子２２のオン／オフ制御（デューティ制御）を行うチョッパ制御部としての機能を有する。
【００５５】
一方、第２制御部４２にはコンデンサ１３の端子間電圧Ｖａ及びインバータ回路３０の出力電流値Ｉｏといった情報が入力されている。第２制御部はインバータ回路の動作制御を行うインバータ制御部としての機能を有する。
【００５６】
次に、上記構成から成る系統連係インバータ装置１０の定常動作について説明する。電力供給グループＡからの直流電力はダイオード１１、１１’を介してコンデンサ１３を充電する。一方、電力供給グループＢからの直流電力はダイオード１２、１２’を介して電圧調整回路２０に入力される。
【００５７】
電圧調整回路２０に入力された電力供給グループＢからの直流電力は、リアクトル２１を介してスイッチング素子２２に入力される。ここで、スイッチング素子２２がオンの場合には電力供給グループＢから得たエネルギーがリアクトル２１に一旦蓄えられることになる。
【００５８】
逆に、スイッチング素子２２がオフの場合にはリアクトル２１によって蓄えられたエネルギーがダイオード２３を介してコンデンサ１３に蓄えられる。このように、コンデンサ１３には電圧調整回路２０から出力される直流電力と、電力供給グループＡからの直流電力とが合成されて蓄えられることになる。
【００５９】
コンデンサ１３に蓄えられた直流電力はインバータ回路３０へと送出される。そして、インバータ回路３０によって商用周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）を有する交流電力に変換された後に商用の配電線系統に出力される。
【００６０】
ここで、最大電力追従回路４０に設けられた第２制御部４２は、インバータ回路３０の出力電流値Ｉｏ、及びインバータ回路３０への入力電圧値Ｖａに基づいて、出力電流値Ｉｏが最大となるようにインバータ回路３０を制御する。これにより、インバータ回路３０の出力電力を最大とすることができる。
【００６１】
インバータ回路３０の出力電力が最大であるということは、言い換えれば電力供給グループＡの出力電力が最大となっていることを意味する。よって、この状態で電力供給グループＢの出力電力が最大となるように電圧調整回路２０を制御すれば、電力供給グループＡ及び電力供給グループＢの双方を最大電力で運転することになる。
【００６２】
そこで、最大電力追従回路４０に設けられた第１制御部４１は、電力供給グループＢの出力電圧値Ｖｂ及び出力電流値Ｉｂに基づいて、電力供給グループＢの出力電力を最大とし得る出力電圧設定値Ｖｂrefを逐一算出する。そして、出力電圧値Ｖｂが出力電圧設定値Ｖｂrefとなるように、電圧調整回路２０に設けられたスイッチング素子２２のデューティ制御を行う。
【００６３】
この時、電圧調整回路２０の入出力電圧比（以下、昇圧比と呼ぶ）はＶａ／Ｖｂrefとなっており、その際に設定されるスイッチング素子２２のデューティαは１−Ｖｂref／Ｖａと算出される。
【００６４】
上記のように、電圧調整回路２０を介さない電力供給グループＡの出力と、電力供給グループＢの出力電力を受ける電圧調整回路２０の出力とを並列接続してインバータ回路３０に入力する構成とし、電力供給グループＡ、Ｂの出力電圧を等しくするように電圧調整回路２０を制御すれば、本実施形態のように４つの太陽電池ストリング（ストリング１、１’、２、２’）が接続される系統連系インバータ装置１０であっても、ただ１つの電圧調整手段２０を追加するだけで各ストリングの出力電力を最大限に引き出すことが可能となる。
【００６５】
このような構成とすることにより、従来もしくは前述の第１実施形態に比べて、電圧調整回路２０の数を最小限に抑制することが可能となるので、コストの低減に貢献することができる。
【００６６】
特に、本実施形態では最大電力追従回路４０において、インバータ回路３０に対して入力される直流電圧値Ｖａと、電力供給グループＢの出力電力が最大となるように算出された出力電圧設定値Ｖｂrefとに基づいて、電圧調整回路２０の昇圧比を制御している。本構成と従来構成との違いは、電圧調整回路２０の昇圧比を決定する際にインバータ回路３０に対して入力される直流電圧値Ｖａを参照する点である。
【００６７】
従来構成をそのまま適用するのであれば、電圧調整回路２０の昇圧比を決定する際には、インバータ回路３０に対して入力すべき所定の直流電圧値ＶIと、電力供給グループＢの出力電力が最大となるように算出された出力電圧設定値Ｖｂrefとに基づいて、電圧調整回路２０の昇圧比を制御することになる。
【００６８】
しかしながら、本実施形態においてインバータ回路３０に入力される直流電圧Ｖａは、すなわち電圧調整回路２０を介さずに入力される電力供給グループＡの出力電圧と同義である。このため、従来構成をそのまま適用してしまうと、その時々における日射量の変化や、ストリング１、１’を構成している太陽電池モジュールのセル温度の変化等に応じて、電圧供給グループＡの電力供給能力が変化する場合、前述した直流電圧値ＶIも逐一変化させねばならない。
【００６９】
よって、本実施形態の系統連系インバータ装置１０では、インバータ回路３０への入力電圧として一定の直流電圧値ＶIを設定することはできない。そこで、本実施形態では、所定の直流電圧値ＶIを設定する代わりにインバータ回路３０への入力電圧Ｖａを時々刻々と検出し、その入力電圧Ｖａを参照することで電圧調整回路２０の昇圧比を演算する構成としている。
【００７０】
このような構成とすることにより、電圧調整回路２０を介してインバータ回路３０に接続される電力供給グループＢの出力電力を最大にしつつ、電圧調整回路２０の出力電圧と、電圧調整回路２０を介さずにインバータ回路３０に接続される電力供給グループＡの出力電圧とを等しくすることができる。
【００７１】
また、本実施形態において最大電力追従回路４０は、電力供給グループＢの出力電圧値Ｖｂ及び出力電流値Ｉｂに基づいて算出した電力供給グループＢの出力電圧設定値Ｖｂrefと、インバータ回路３０に対して入力される直流電圧値Ｖａとを基に、電圧調整回路２０の昇圧比を制御する第１制御手段４１を有している。さらに、最大電力追従回路４０は、インバータ回路３０の出力電流値Ｉｏに基づいて算出した電力供給グループＡの出力電圧設定値Ｖａrefを基に、インバータ回路３０の出力電力を制御する第２制御手段を有している。
【００７２】
このような構成とすれば、第１制御部４１によって電圧調整回路２０に入力される電力供給グループＢの出力電力を最大にしつつ、電圧調整回路２０の出力電圧は電力供給グループＡの出力電圧Ｖａに等しくすることができる。また、電力供給グループＡの出力電力については第２制御部４２によって最大限に引き出すことができる。
【００７３】
また、第２制御部４２によってインバータ回路３０の出力電力を増減すると、インバータ回路３０への入力電圧Ｖａも変化するが、前述した通り第１制御手段４１は時々刻々と変化する入力電圧Ｖａを逐一検出し、その入力電圧Ｖａを参照することで電圧調整回路２０の昇圧比を演算する構成としているので、電力供給グループＢの出力電力は最大値に維持される。
【００７４】
次に、最大電力追従回路４０における最大電力追従動作（以下、ＭＰＰＴ動作と呼ぶ）の詳細な説明を行う。図３は第１制御部４１及び第２制御部４２におけるＭＰＰＴ動作を示すタイミングチャートである。図中の横軸は時間ｔを示している。
【００７５】
系統連系インバータ装置１０が時刻Ｔ０において連系運転を開始すると、まず第２制御部４２が初期動作を開始する。なお、第２制御部４２の初期動作が継続されている期間中には第１制御部４１の動作が停止されており、インバータ回路３０へは電力供給グループＡの出力電力のみが供給されている。
【００７６】
ここで、第２制御部４２の初期動作とは、インバータ回路３０への入力電圧Ｖａ、すなわち電力供給グループＡの出力電圧Ｖａが、予め設定される出力電圧設定値Ｖａrefの初期値Ｖａref（Ｔ０）に達するまで、インバータ回路３０の出力を増加させる動作である。
【００７７】
時刻Ｔ１においてインバータ回路３０への入力電圧Ｖａが初期値Ｖａref（Ｔ０）に達すると、第２制御部４２はインバータ回路３０への入力電圧Ｖａが初期値Ｖａref（Ｔ０）を維持するようにインバータ回路３０を制御する。
【００７８】
一方、第１制御部４１は時刻Ｔ１から初期動作を開始する。第１制御部４１の初期動作とは、時刻ｔ（Ｔ１＜ｔ＜Ｔ２）におけるインバータ回路３０への入力電圧Ｖａ（ｔ）、予め設定される電力供給グループＢの出力電圧設定値Ｖｂrefの初期値Ｖｂref（Ｔ０）、及び時刻Ｔ１における電力供給グループＢの出力電圧Ｖｂ（Ｔ１）に基づいて、電圧調整回路２０の昇圧比をＶｂref（Ｔ０）／Ｖｂ（Ｔ１）とし、１−Ｖｂref（Ｔ０）／Ｖａ（ｔ）で決定されるデューティαとなるまで電圧調整回路２０に設けられたスイッチング素子２２のゲートオン時間を増加させる動作である。
【００７９】
なお、時刻Ｔ１〜時刻Ｔ２の間は第２制御部４２がインバータ回路３０への入力電圧Ｖａを所定値Ｖａref（Ｔ０）に維持するように制御を行っているが、実際には電圧調整回路２０の出力電力の変化により入力電圧Ｖａは時々刻々と変動するため、ここでは入力電圧Ｖａを入力電圧Ｖａ（ｔ）と記載している。
【００８０】
上記のように、本実施形態における系統連系インバータ装置１０の起動時には、第１制御部４１より先に第２制御部４２が動作を開始し、電圧調整回路２０を介さずにインバータ回路３０に入力される電力供給グループＡの出力電圧Ｖａが所定値Ｖａref（Ｔ０）とされた後に、第１制御部４１が制御動作を開始する構成となっている。
【００８１】
このような起動シーケンスとすることにより、インバータ回路３０の入力電圧Ｖａを検出する第２電圧検出器２６が万一故障していた場合であっても、電圧調整回路２０の誤作動による過剰な昇圧動作を防止することができるので、回路部品を保護するために有用である。以下では、その点について詳細な説明を行う。
【００８２】
第２電圧検出器２６が故障して、実際より高い電圧値を示したまま変化しないとすると、電圧調整回路２０はこの誤った検出値に基づいて決定された昇圧比で動作することになる。この時、電圧調整回路２０では正常時より大きな昇圧比が設定されるため、電圧調整回路２０の出力電圧が部品耐圧を超える高電圧となる恐れがある。
【００８３】
しかし、前述の起動シーケンスであれば、第２電圧検出器２６で検出される電圧値Ｖａが変化せずに所定の出力電圧設定値Ｖａref（Ｔ０）まで達しないため、第２制御部４２の初期動作が完了しない。よって、第１制御部４１は初期動作を開始することができず、第１制御部４１によって電圧調整回路２０の昇圧比が異常設定されることがないため、電圧調整回路２０の出力側に接続される回路部品の重大な破損を生じる恐れがない。
【００８４】
時刻Ｔ２において、スイッチング素子２２のデューティαが１−Ｖｂref（Ｔ０）／Ｖａ（ｔ）に達すると、第２制御部４２はＭＰＰＴ動作を開始する。第２制御部４２のＭＰＰＴ動作とは、インバータ回路３０の出力電流Ｉｏが増加する方向に電力供給グループＡの出力電圧設定値Ｖａrefを更新する動作である。
【００８５】
すなわち、時刻Ｔ２〜時刻Ｔ３において第２制御部４２は、電力供給グループＡの出力電圧設定値Ｖａrefをどちらの方向に更新すればインバータ回路３０の出力電流Ｉｏが増加するかを調査し、現在設定されている出力電圧設定値Ｖａref（Ｔ０）を新たな出力電圧設定値Ｖａref（Ｔ３）に更新する。なお、この更新動作は時刻Ｔ３に行われる。
【００８６】
ここで、ＭＰＰＴ動作を開始してから実際に出力電圧設定値Ｖａrefの更新を行うまでに要する時刻Ｔ２〜時刻Ｔ３は、出力電圧設定値Ｖａref（Ｔ３）の算定期間であり、インバータ回路３０の出力が安定となるまでに要する待機時間である。この待機時間は適宜設定すればよいが、例えば８０サイクル（商用周波数が５０Ｈｚである場合には、２０ｍｓ×８０サイクル＝１．６ｓ）といった設定が妥当である。
【００８７】
なお、第２制御部４２のＭＰＰＴ動作が継続されている期間中、第１制御部４１は電圧調整回路２０の昇圧比を変更することなく、電圧調整回路２０のスイッチング素子２２をデューティα＝１−Ｖｂref（Ｔ０）／Ｖａ（ｔ）でドライブしている。この動作を第１制御部４１における入力電圧一定動作と呼ぶ。
【００８８】
この動作により、第２制御部４２のＭＰＰＴ動作によってインバータ回路３０への入力電圧Ｖａ（ｔ）が変動した場合であっても、電圧調整回路２０に対して入力される電力供給グループＢの出力電圧Ｖｂが一定電圧に保たれるので、電圧調整回路２０の出力電力を可能な限り一定に維持することができる。
【００８９】
また、第２制御部４２のＭＰＰＴ動作が継続されている期間中には、第１制御部４１が電圧調整回路２０の昇圧比を変更しないように構成することにより、第２制御部４２のＭＰＰＴ動作の精度を高めることができる。以下では、その点について詳細な説明を行う。
【００９０】
第１制御部４１によって電圧調整回路２０の昇圧比が変更されると、電圧調整回路２０の出力電力に変化が生じる。この変化に伴ってインバータ回路３０への入力電力にも変化が生じるので、インバータ回路３０の出力電力も変化することになる。ここで、インバータ回路３０の出力は商用の配電線系統に接続されており、その電圧はほぼ固定されているので、インバータ回路３０の出力電力の変化はインバータ回路３０の出力電流Ｉｏの変化として検出される。
【００９１】
一方、第２制御部４２はインバータ回路３０の出力電流Ｉｏの増減を検出することにより、電圧調整回路２０を介さずにインバータ回路３０に接続される電力供給グループＡの出力電力の増減を間接的に判断し、それに応じて電力供給グループＡの出力電圧設定値Ｖａrefの設定を行っている。
【００９２】
このことから、第２制御部４２によるＭＰＰＴ動作にとって第１制御部４１による電圧調整回路２０の昇圧比変更は、インバータ回路３０の出力電流Ｉｏに不測の変動を与える外乱要因となることが分かる。
【００９３】
そこで、本実施形態における系統連系インバータ装置１０においては、第２制御部４２のＭＰＰＴ動作が継続されている期間中、すなわち電圧調整回路２０を介さずにインバータ回路３０に接続される電力供給グループＡの出力電圧設定値Ｖａrefを算出している期間中は、第１制御部４１が電圧調整回路２０の昇圧比を変更を行わないようにしている。このような構成とすることにより、上述の外乱要因を除くことができるので第２制御部４２のＭＰＰＴ動作の精度を高めることができる。
【００９４】
一方、時刻Ｔ３からは第１制御部４１におけるＭＰＰＴ動作が開始される。第１制御部４１のＭＰＰＴ動作とは、電圧調整回路２０への入力電力（Ｖｂ×Ｉｂ）が増加する方向に電力供給グループＢの出力電圧設定値Ｖｂrefを更新する動作である。
【００９５】
すなわち、時刻Ｔ３〜時刻Ｔ４において第１制御部４１は、電力供給グループＢの出力電圧設定値Ｖｂrefをどちらの方向に更新すれば電圧調整回路２０への入力電力が増加するかを調査し、現在設定されている出力電圧設定値Ｖｂref（Ｔ０）を新たな出力電圧設定値Ｖｂref（Ｔ４）に更新する。なお、この更新動作は時刻Ｔ４に行われる。
【００９６】
ここで、ＭＰＰＴ動作を開始してから実際に出力電圧設定値Ｖｂrefの更新を行うまでに要する時刻Ｔ３〜時刻Ｔ４は、出力電圧設定値Ｖｂref（Ｔ４）の算定期間であり、インバータ回路３０の出力が安定となるまでの待機時間である。この待機時間は適宜設定すればよいが、例えば３０サイクル（商用周波数が５０Ｈｚである場合には、２０ｍｓ×３０サイクル＝０．６ｓ）といった設定が妥当である。
【００９７】
なお、第１制御部４１のＭＰＰＴ動作が継続されている期間中、第２制御部４２はインバータ回路３０への入力電圧Ｖａ（ｔ）が出力電圧設定値Ｖａref（Ｔ３）を維持するようにインバータ回路３０を制御する。この動作を第２制御部４２における入力電圧一定動作と呼ぶ。この入力電圧一定動作により、第１制御部４１のＭＰＰＴ動作の精度を高めることができる。以下では、その点について詳細な説明を行う。
【００９８】
第１制御手段４１では電圧調整回路２０の昇圧比を変化させることにより、電力供給グループＢの出力電力を変化させ、この出力電力の増減を検出して出力電圧設定値Ｖｂrefの算定を行っている。
【００９９】
この出力電圧設定値Ｖｂrefの算定期間中に、電圧調整回路２０を介さずにインバータ回路３０に接続される電力供給グループＡの出力電圧Ｖａが変化すると、電圧調整回路２０に入力される電力供給グループＢの出力電圧Ｖｂも変化するため、当然電力供給グループＢの出力電力（Ｖｂ×Ｉｂ）も変化してしまう。
【０１００】
このことから、第１制御部４１によるＭＰＰＴ動作にとって第２制御部４２による電力供給グループＡの出力電圧設定値Ｖａrefの変更動作は、電力供給グループＢの出力電圧設定値Ｖｂrefを算定する際の外乱要因となることが分かる。
【０１０１】
ここで、本実施形態の系統連系インバータ装置１０においては、前述した通り時刻ｔにおけるインバータ回路３０に入力される直流電圧Ｖａ（ｔ）を時々刻々と検出し、その値を参照して電圧調整回路２０の昇圧比を決定する構成であるため、仮に第１制御部４１によるＭＰＰＴ動作中に電力供給グループＡの出力電圧設定値Ｖａrefの変更動作が為されたとしても、上記の外乱要因はいくらか軽減される。
【０１０２】
しかし、制御上の遅れなどもあって電圧調整回路２０に入力される電力供給グループＢの出力電力に及ぼされる影響を完全に取り除けるわけではない。そこで、本実施形態における系統連系インバータ装置１０においては、第１制御部４１のＭＰＰＴ動作が継続されている期間中、すなわち電圧調整回路２０を介してインバータ回路３０に接続される電力供給グループＢの出力電圧設定値Ｖｂrefを算出している期間中は、第２制御部４２が電力供給グループＡの出力電圧設定値Ｖａrefの変更動作を行わないようにしている。このような構成とすることにより、上述の外乱要因を除くことができるので第１制御部４１のＭＰＰＴ動作の精度を高めることができる。
【０１０３】
上記した第１制御部４１及び第２制御部４２におけるＭＰＰＴ動作を、時刻Ｔ４以降も交互に繰り返すことにより、電力供給グループＡ、Ｂの出力電力を共に最大限まで引き出すことが可能となる。
【０１０４】
さらに、第１制御部４１ではインバータ回路３０への入力電圧Ｖａが所定の上限電圧設定値Ｖａmax以上になると、Ｖａ＜Ｖａmaxとなるまで電圧調整回路２０の昇圧比を低下させていくようにスイッチング素子２２のデューティ制御を行う構成とするとよい。
【０１０５】
このような構成とすることにより、インバータ回路３０への入力電圧Ｖａが異常に高い場合には電圧調整回路２０における昇圧動作を停止し、電圧調整回路２０の出力側に接続される回路部品への過電圧印加を防止することができる。よって、回路部品の重大な破損を生じる恐れがない。
【０１０６】
なお、Ｖａ＞Ｖａmaxとなっている期間は最大電力追従回路４０による最大電力追従制御は行われないが、Ｖａ＜Ｖａmaxとなった時点で最大電力追従制御を再開するように構成しておくとよい。
【０１０７】
もしくは、第１制御部４１ではインバータ回路３０への入力電圧Ｖａが所定の停止電圧設定値Ｖａstpを上回ると電圧調整回路２０における昇圧動作を停止し、入力電圧Ｖａが所定の再起動電圧設定値Ｖａstrを下回ると電圧調整回路２０における昇圧動作を再開する構成としてもよい。
【０１０８】
このような構成とすることにより、上記構成と同様に電圧調整回路２０の出力側に接続される回路部品への過電圧印加を防止することができる。よって、回路部品の重大な破損を生じる恐れがない。特に、停止電圧設定値Ｖａstpと再起動電圧設定値Ｖａstrとの関係がＶａstp＞Ｖａstrとなるように設定しておけば、昇圧動作の起動と停止が頻繁に繰り返されるチャタリングを防止することができる。
【０１０９】
もしくは、第１制御部４１ではインバータ回路３０への入力電圧Ｖａが所定の上限電圧設定値Ｖａmaxを上回った場合には、入力電圧Ｖａが上限電圧設定値Ｖａmaxを維持するように電圧調整回路２０における昇圧動作を行う構成としてもよい。
【０１１０】
このような構成とすることにより、入力電圧Ｖａが所定の上限電圧設定値Ｖａmaxを上回った場合であっても、いきなり電圧調整回路２０の昇圧動作が停止されることがない。よって、インバータ回路３０への入力電圧Ｖａが急変するのを避けることができ、商用の配電系統に接続されている電気機器の動作を安定に保つことができる。
【０１１１】
なお、上記の実施形態においては電圧調整回路が１つの場合を例示して説明を行ったが、電力供給グループがさらに増えた場合には、各電力供給グループ毎に電圧調整回路を複数個設けるとよい。その場合においても、各電圧調整回路の出力を並列接続してインバータ回路に入力し、各電圧調整回路について順番にＭＰＰＴ動作を実施すれば、各電力供給グループの最大電力を引き出すことができる。また、複数個の電圧調整回路に対して同時にＭＰＰＴ制御を行う構成としてもよい。
【０１１２】
【発明の効果】
本発明に係る系統連系インバータ装置においては、複数の直流電力供給源のうち出力電圧が近接しているものを並列接続して複数の電力供給グループとし、各電力供給グループの出力電圧を等しくするための電圧調整手段を各電力供給グループ毎に設け、各電圧調整手段の出力を並列接続して前記直交変換手段に入力する構成としている。このような構成とすることにより、従来に比べて電圧調整手段の数を抑制することが可能となるので、コストの低減に貢献できる。
【０１１３】
もしくは、少なくとも１つの電力供給グループを除いた残りの電力供給グループに電圧調整手段を設け、前記電圧調整手段を介さない電力供給グループの出力と各電圧調整手段の出力とを並列接続して前記直交変換手段に入力する構成とし、前記電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧と、前記電圧調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧とを等しくするように前記電圧調整手段を制御する構成としてもよい。
【０１１４】
このような構成とすることにより、複数の直流電力供給源を有する系統連系インバータ装置であっても、最小限の電圧調整手段を追加するだけで各直流電力供給源の出力電力を最大限に引き出すことが可能となる。よって、電圧調整手段の数を最小限に抑制することが可能となるので、より一層コストの低減に貢献することができる。
【０１１５】
また、上記構成の系統連系インバータ装置は、前記直交変換手段に対して入力される直流電圧値と、前記電圧調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電力が最大となるように算出された該電力供給グループの出力電圧設定値と、に基づいて前記電圧調整手段の入出力電圧比を制御することで、各電力供給グループの出力電圧をいずれも最大点に追従させる最大電力追従手段を有する構成にするとよい。
【０１１６】
このような構成とすることにより、前記電圧調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電力を最大にしつつ、前記電圧調整手段の出力電圧と、前器電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧とを等しくすることができる。
【０１１７】
また、前記最大電力追従手段は、前記電圧調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧値及び出力電流値に基づいて該電力供給グループの出力電圧設定値を求め、その出力電圧設定値と前記直交変換手段に対して入力される直流電圧値とを基に、前記電圧調整手段の入出力電圧比を制御する第１制御手段と、前記直交変換手段の出力電流値に基づいて、前記電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電力が最大となるように算出された該電力供給グループの出力電圧設定値を求め、その出力電圧設定値を基に前記直交変換手段の出力電力を制御する第２制御手段と、を有する構成にするとよい。
【０１１８】
このような構成とすることにより、第１制御手段によって前記電圧調整手段に入力される電力供給グループの出力電力を最大にしつつ、前記電圧調整手段の出力電圧については、前記電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧に等しくすることができる。また、前記電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電力については第２制御手段によって最大限に引き出すことができる。
【０１１９】
さらに、第１制御手段による前記電圧調整回路の入出力電圧比の変更動作は、第２制御手段による前記電力調整手段を介さずに前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧設定値の算定動作期間外に実行する構成にするとよい。
【０１２０】
このような構成とすることにより、第２制御手段によって前記直交変換手段への入力電圧が変動した場合であっても、前記電圧調整手段に対して入力される電力供給グループの出力電圧が一定電圧に保たれるので、前記電圧調整手段の出力電力を可能な限り一定に維持することができる。また、このような構成とすることにより、第２制御手段による前記電力調整手段を介さずに前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧設定値の算定動作を高精度に行うことが可能となる。
【０１２１】
加えて、第２制御手段は、第１制御手段による前記電圧調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧設定値の算定動作期間中、前記電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧が変化しないように、前記直交変換手段の出力電力を制御する構成にするとよい。
【０１２２】
このような構成とすることにより、第１制御手段による前記電力調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧設定値の算定動作を高精度に行うことが可能となる。
【０１２３】
また、装置起動時には第１制御手段に先立って第２制御手段が動作を開始し、前記電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に入力される電力供給グループの出力電圧が所定値に達した後に、第１制御手段が制御動作を開始する構成にするとよい。
【０１２４】
このような構成とすることにより、前記直交変換手段へ入力電圧を検出する電圧検出器が万一故障していた場合であっても、前記電圧調整手段の誤作動による過剰な昇圧動作を防止することができるので、前記電圧調整手段の出力側に接続される回路部品を保護するために有用である。
【０１２５】
さらに、前記直交変換手段への入力電圧が所定の上限電圧設定値以上になった場合、前記電圧調整手段の昇圧動作が停止される構成にするとよい。このような構成とすることにより、前記直交変換手段への入力電圧が異常に高い場合には前記電圧調整手段における昇圧動作を停止し、前記電圧調整手段の出力側に接続される回路部品への過電圧印加を防止することができる。よって、回路部品の重大な破損を生じる恐れがない。
【０１２６】
もしくは、前記直交変換手段への入力電圧が所定の停止電圧設定値以上になると前記電圧調整手段の昇圧動作が停止され、その後に所定の再起動電圧設定値以下になると前記電圧調整手段の昇圧動作が再開される構成とし、前記再起動電圧設定値は前記停止電圧設定値より低い値に設定しておくのもよい。
【０１２７】
このような構成とすることにより、上記構成と同様に前記電圧調整手段の出力側に接続される回路部品への過電圧印加を防止することができる。よって、回路部品の重大な破損を生じる恐れがない。また、前記再起動電圧設定値が前記停止電圧設定値より低いので、昇圧動作の起動と停止が頻繁に繰り返されるチャタリングを防止することができる。
【０１２８】
もしくは、前記直交変換手段への入力電圧が所定の上限電圧設定値以上になると、前記電圧調整手段は前記直交変換手段への入力電圧を前記上限電圧設定値に維持するように昇圧動作を行う構成にしてもよい。
【０１２９】
このような構成とすることにより、前記直交変換手段への入力電圧が所定の上限電圧設定値を上回った場合であっても、いきなり前記電圧調整手段の昇圧動作が停止されることがない。よって、前記直交変換手段への入力電圧が急変するのを避けることができ、商用の配電系統に接続されている電気機器の動作を安定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る系統連系インバータ装置を適用した太陽電池発電システムの第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】 本発明に係る系統連系インバータ装置を適用した太陽電池発電システムの第２実施形態を示す回路図である。
【図３】 第１制御部４１及び第２制御部４２におけるＭＰＰＴ動作を示すタイミングチャートである。
【図４】 太陽電池モジュールの直列数が互いに異なる太陽電池ストリングによって得られる出力電圧値−出力電力値の関係を示すグラフである。
【図５】 従来の太陽電池発電システムの一構成例を示すブロック図である。
【図６】 電圧調整回路２００の一構成例を示す回路図である。
【符号の説明】
１、１’ 太陽電池ストリング
２、２’ 太陽電池ストリング
１０ 系統連系インバータ装置
２０ 電圧調整回路
２１ リアクトル
２２ スイッチング素子
２３ ダイオード
２４ コンデンサ
３０ インバータ回路
４０ 最大電力追従回路
４１ 第１制御部（チョッパ制御部）
４２ 第２制御部（インバータ制御部）
【発明の属する技術分野】
本発明は複数の直流電力供給源から得られる直流電力を交流電力に変換して商用配電線系統との連系運転を行う系統連系インバータ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の系統連系インバータ装置を適用したシステムとして、ここでは太陽電池発電システムを例に挙げて説明を行う。太陽電池発電システムにおいては、太陽電池によって発生する直流電力を５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流電力に変換し、この交流電力を商用交流電力で運転される電気機器に供給するようにしている。
【０００３】
例えば、個人の住宅等に設置される太陽電池発電システムでは、その建物の屋根上に複数個の太陽電池モジュールが配列されており、これらの太陽電池モジュールが太陽光を受けて発電する直流電力は商用周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）と同じ周波数の交流電力に変換される。
【０００４】
ここで、各太陽電池モジュールは系統連系インバータ装置によって商用配電線系統に連系されており、系統連系インバータ装置から送出される交流電力は商用配電線を通して電気機器に供給される。また、太陽電池モジュールからの発電電力が少ないときには商用配電線系統から不足分の商用電力を補うことによって、電気機器を安定に運転できるようにしている。
【０００５】
ところで、太陽電池発電システムを設置する場合には、複数枚の太陽電池モジュールを直列に接続して太陽電池ストリングを形成し、さらに複数の太陽電池ストリングを並列に接続することで全体を太陽電池アレイとして使用するのが一般的である。
【０００６】
しかしながら、住宅の屋根上に太陽電池発電システムを設置する場合、屋根の上面形状が必ずしも太陽電池モジュールの標準寸法（一般的には長方形）の組み合わせによって得られる形であるとは限らない。このような場合、前記太陽電池ストリングを構成する太陽電池モジュールの直列数が各々の太陽電池ストリング毎にばらついてしまうことがある。
【０００７】
図４は太陽電池モジュールの直列数が互いに異なる太陽電池ストリングによって得られる出力電圧値−出力電力値の関係を示すグラフである。本図の横軸は出力電圧値を示しており、縦軸は出力電力値を示している。ここで、図中の曲線Ａ、Ｂはそれぞれ太陽電池ストリングＡ、Ｂによって得られる出力電圧値−出力電力値の関係を示している。また、曲線Ａ＋Ｂは太陽電池ストリングＡ、Ｂを並列接続することで構成した太陽電池アレイの出力電圧値−出力電力値の関係を示している。
【０００８】
通常、太陽電池発電システムに設けられた系統連系インバータ装置は、前記太陽電池アレイがその時々の日射量に応じた最大電力値Ｐmax（Ａ＋Ｂ）を出力できるように、前記太陽電池アレイの出力電圧値を図中のＶ（Ａ＋Ｂ）に制御する機能を有している。
【０００９】
ここで、太陽電池ストリングＡ、Ｂを構成する太陽電池モジュールの直列数が同一であり、太陽電池ストリングＡが最大電力値Ｐmax（Ａ）を出力するための出力電圧値Ｖ（Ａ）と、太陽電池ストリングＢが最大電力値Ｐmax（Ｂ）を出力するための出力電圧値Ｖ（Ｂ）とが同一である場合には、Ｐmax（Ａ＋Ｂ）＝Ｐmax（Ａ）＋Ｐmax（Ｂ）となるため、太陽電池ストリングＡ、Ｂの発電能力はそれぞれ最大限に引き出されることになる。
【００１０】
しかしながら、太陽電池ストリングＡ、Ｂを構成する太陽電池モジュールの直列数が異なる場合には、図４からも明らかなように出力電圧値Ｖ（Ａ）と出力電圧値Ｖ（Ｂ）とは互いに異なる値となる。よって、Ｐmax（Ａ＋Ｂ）＜Ｐmax（Ａ）＋Ｐmax（Ｂ）となるため、太陽電池ストリングＡ、Ｂの発電能力を最大限に引き出すことができない。
【００１１】
上記課題を解決する従来技術が特開昭５９−１４４３２７、特開平８−４６２３１、もしくは特開平８−７０５３３等にて提案されている。図５は従来の太陽電池発電システムの一構成例を示すブロック図である。
【００１２】
図中に示すように、従来の太陽電池発電システムにおいては、複数の太陽電池ストリング１０１〜１０３（以下、ストリング１０１〜１０３と呼ぶ）が系統連系インバータ装置１００によって商用配電線系統に連系されている。なお、各ストリング１０１〜１０３を構成する太陽電池モジュールの直列数は互いに異なっており、ストリング１０１〜１０３を最大電力で運転し得る出力電圧値も互いに異なっている。
【００１３】
ここで、従来の系統連系インバータ装置１００は各ストリング１０１〜１０３とインバータ回路３００との間にそれぞれ電圧調整回路２００を有している。この電圧調整回路２００は各ストリングから得られる出力電圧値がそのストリングを最大電力で運転させる電圧値となるように制御し、かつインバータ回路３００に送出される直流電圧値がインバータ回路３００への入力電圧値として予め設定された所定電圧値となるように制御する回路である。
【００１４】
一方、インバータ回路３００は電圧調整回路２００から送出された直流電力を直流電力を商用周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）と同じ周波数の交流電力に変換し、その交流電力を商用の配電線系統に送出する回路である。
【００１５】
図６は電圧調整回路２００の一構成例を示す回路図である。各ストリング側からの直流出力成分はリアクトル２０１を介してスイッチング素子２０２に入力される。ここで、スイッチング素子２０２がオンの場合にはストリング側から得たエネルギーがリアクトル２０１に一旦蓄えられることになる。
【００１６】
逆に、スイッチング素子２０２がオフの場合にはリアクトル２０１によって蓄えられたエネルギーがダイオード２０３を介してコンデンサ２０４に蓄えられ、その端子間電圧が直流電圧としてインバータ回路側に出力されることになる。このように、スイッチング素子２０２のオン／オフ制御（デューティ制御）を行うことにより、インバータ回路３００側に送出される直流電圧の電圧値Ｖoutを調整することができる。
【００１７】
ここで、ストリング側から得られる直流電圧値Ｖin及び直流電流値Ｉinは、それぞれ電圧調整回路２００の入力段に設けられた電圧検出器２０７及び電流検出器２０８によって検出され、最大電力追従回路２０５に入力される。この最大電力追従回路２０５は検出された直流電圧値Ｖin及び直流電流値Ｉinに基づいて、そのストリングを最大電力で運転し得る出力電圧設定値Ｖcを求める回路であり、ここで求められた出力電圧設定値Ｖcは制御回路２０６に送出される。
【００１８】
一方、電圧調整回路２００にはコンデンサ２０４の端子間電圧値Ｖoutを検出するための電圧検出器２０９が設けられており、ここで得られた直流電圧値Ｖoutも制御回路２０６に送出される。
【００１９】
制御回路２０６は最大電力追従回路２０５で求めた出力電圧設定値Ｖcと、インバータ回路３００への入力電圧値として予め設定された所定電圧値ＶIとの比（ＶI／Ｖc）が電圧調整回路２００の昇圧比となるように、スイッチング素子２０２のデューティ制御を行う。
【００２０】
このようにして、電圧調整回路２００はストリング側から得られる出力電圧値Ｖinがそのストリングを最大電力で運転させる出力電圧設定値Ｖcとなるように制御し、かつ電圧調整回路２００からインバータ回路３００に送出される直流電圧値Ｖoutがインバータ回路３００への入力電圧値として予め設定された所定電圧値ＶIとなるように制御することができる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
たしかに、上記構成の系統連系インバータ装置であれば、複数の太陽電池ストリングから得られる出力電圧値が一様でない場合であっても、各太陽電池ストリングをそれぞれの最大電力で運転させることが可能である。
【００２２】
しかしながら、上記構成の系統連系インバータ装置では、全ての太陽電池ストリングに対して個別に電圧調整回路を設ける必要があるため、系統連系インバータ装置のコストが増大するという課題がある。
【００２３】
また、上記で例示した太陽電池発電システムに限らず、その他の直流電力供給源を複数有する分散電源システム、またはこれらのハイブリッドシステムについても、各直流電力供給源が最大電力を出力する際の出力電圧が異なる場合には、上記と同様の課題を有する。
【００２４】
本発明は上記の問題点に鑑み、複数の直流電力供給源から得られる出力電圧値が一様でない場合であっても、各直流電力供給源をそれぞれの最大電力で運転させることが可能である系統連系インバータ装置を、従来より低コストで提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る系統連系インバータ装置においては、複数の直流電力供給源と、前記直流電力供給源から得られる直流電力を交流電力に変換する直交変換手段とを有し、商用配電線系統との連系運転を行う系統連系インバータ装置において、複数の前記直流電力供給源のうち出力電圧が近接しているものを並列接続して複数の電力供給グループとし、各電力供給グループの出力電圧を等しくするための電圧調整手段を各電力供給グループ毎に設け、各電圧調整手段の出力を並列接続して前記直交変換手段に入力する構成としている。
【００２６】
もしくは、複数の前記直流電力供給源のうち出力電圧が近接しているものを並列接続して複数の電力供給グループとし、少なくとも１つの電力供給グループを除いた残りの電力供給グループに電圧調整手段を設け、前記電圧調整手段を介さない電力供給グループの出力と各電圧調整手段の出力とを並列接続して前記直交変換手段に入力する構成とし、前記電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧と、前記電圧調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧とを等しくするように前記電圧調整手段を制御する構成としてもよい。
【００２７】
また、上記構成の系統連系インバータ装置は、前記直交変換手段に対して入力される直流電圧値と、前記電圧調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電力が最大となるように算出された該電力供給グループの出力電圧設定値と、に基づいて前記電圧調整手段の入出力電圧比を制御することで、各電力供給グループの出力電圧をいずれも最大点に追従させる最大電力追従手段を有する構成にするとよい。
【００２８】
また、前記最大電力追従手段は、前記電圧調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧値及び出力電流値に基づいて該電力供給グループの出力電圧設定値を求め、その出力電圧設定値と前記直交変換手段に対して入力される直流電圧値とを基に、前記電圧調整手段の入出力電圧比を制御する第１制御手段と、前記直交変換手段の出力電流値に基づいて、前記電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電力が最大となるように算出された該電力供給グループの出力電圧設定値を求め、その出力電圧設定値を基に前記直交変換手段の出力電力を制御する第２制御手段と、を有する構成にするとよい。
【００２９】
さらに、第１制御手段による前記電圧調整回路の入出力電圧比の変更動作は、第２制御手段による前記電力調整手段を介さずに前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧設定値の算定動作期間外に実行する構成にするとよい。
【００３０】
加えて、第２制御手段は、第１制御手段による前記電圧調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧設定値の算定動作期間中、前記電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に入力される電力供給グループの出力電圧が変化しないように、前記直交変換手段の出力電力を制御する構成にするとよい。
【００３１】
また、装置起動時には第１制御手段に先立って第２制御手段が動作を開始し、前記電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に入力される電力供給グループの出力電圧が所定値に達した後に、第１制御手段が制御動作を開始する構成にするとよい。
【００３２】
さらに、前記直交変換手段への入力電圧が所定の上限電圧設定値以上になった場合、前記電圧調整手段の昇圧動作が停止される構成にするとよい。
【００３３】
もしくは、前記直交変換手段への入力電圧が所定の停止電圧設定値以上になると前記電圧調整手段の昇圧動作が停止され、その後に所定の再起動電圧設定値以下になると前記電圧調整手段の昇圧動作が再開される構成とし、前記再起動電圧設定値は前記停止電圧設定値より低い値に設定しておくのもよい。
【００３４】
もしくは、前記直交変換手段への入力電圧が所定の上限電圧設定値以上になると、前記電圧調整手段は前記直交変換手段への入力電圧を前記上限電圧設定値に維持するように昇圧動作を行う構成にしてもよい。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る系統連系インバータ装置を適用した分散電源システムとして、ここでは太陽電池発電システムを例に挙げて説明を行う。図１は本発明に係る系統連系インバータ装置を適用した太陽電池発電システムの第１実施形態を示すブロック図である。
【００３６】
図中に示すように、本実施形態の系統連系インバータ装置１０を適用した太陽電池発電システムにおいては、複数枚の太陽電池モジュールを直列に接続して形成された太陽電池ストリング１、１’、２、２’（以下、ストリング１、１’、２、２’と呼ぶ）を有している。ストリング１、１’、２、２’は系統連系インバータ装置１０によって商用配電線系統に連系されている。
【００３７】
なお、ストリング１、１’を構成する太陽電池モジュールの直列数は同一（もしくはほぼ同一）であり、ストリング１、１’を最大電力で運転し得る出力電圧値も互いに同一（もしくはほぼ同一）である。同様に、ストリング２、２’を構成する太陽電池モジュールの直列数は同一（もしくはほぼ同一）であり、ストリング２、２’を最大電力で運転し得る出力電圧値も互いに同一（もしくはほぼ同一）である。
【００３８】
一方、ストリング１（１’）とストリング２（２’）とでは各ストリングを構成する太陽電池モジュールの直列数が異なっているため、各ストリングを最大電力で運転し得る出力電圧値も互いに異なっている。
【００３９】
ここで、本実施形態の系統連系インバータ装置１０においては、ストリング１とストリング１’を互いに並列接続することで電力供給グループＡとしている。同様に、ストリング２とストリング２’を互いに並列接続することで電力供給グループＢとしている。
【００４０】
そして、本実施形態の系統連系インバータ装置１０には、電力供給グループＡ、Ｂとインバータ回路３０との間にそれぞれ電圧調整回路２０が設けられている。なお、本実施形態の系統連系インバータ装置１０に設けられた電圧調整回路２０の内部構成については、図６に示した従来の電圧調整回路２００と同様であるため、内部構成についての詳細な説明は省略する。
【００４１】
この電圧調整回路２０は各電力供給グループから得られる出力電圧値がその電力供給グループを最大電力で運転させる電圧値となるように制御し、かつインバータ回路３０に送出される直流電圧値がインバータ回路３０への入力電圧値として予め設定された所定電圧値となるように制御する回路である。
【００４２】
また、インバータ回路３０は電圧調整回路２０から送出された直流電力を商用周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）と同じ周波数の交流電力に変換し、その交流電力を商用の配電線系統に送出する回路である。
【００４３】
上記のように、各ストリングの出力電力を最大にし得る出力電圧が互いに近接している場合、各ストリングを並列接続して出力電力を結合し、その出力電圧値を最適値に制御すれば、結果的には各ストリングの出力電力を最大限に引き出すことができる。このような構成とすることにより、従来に比べて電圧調整回路２０の数を抑制することが可能となるので、コストの低減に貢献することができる。
【００４４】
次に、本発明に係る系統連系インバータ装置の第２実施形態について説明する。図２は本発明に係る系統連系インバータ装置を適用した太陽電池発電システムの第２実施形態を示す回路図である。
【００４５】
前述の第１実施形態と同様に、本実施形態においてもストリング１、１’、２、２’は系統連系インバータ装置１０によって商用配電線系統に連系されている。また、ストリング１、１’を最大電力で運転し得る出力電圧値は同一であり、ストリング２、２’を最大電力で運転し得る出力電圧値も同一である。よって、本実施形態でもストリング１とストリング１’を互いに並列接続することで電力供給グループＡとし、ストリング２とストリング２’を互いに並列接続することで電力供給グループＢとしている。
【００４６】
なお、本実施形態では電力供給グループＡの出力電圧の方が電力供給グループＢの出力電圧より高いものとする。例えば、図中のストリング１、１’は８つの太陽電池モジュールが直列に接続されることで構成されており、これらのストリング１、１’の出力電力を最大とし得る出力電圧は２００Ｖである。一方、ストリング２、２’は６つの太陽電池モジュールが直列に接続されることで構成されており、これらのストリング２、２’の出力電力を最大とし得る出力電圧は１５０Ｖである。
【００４７】
続いて、本実施形態の系統連係インバータ装置１０の回路構成について説明する。ストリング１、１’の正極端子（＋）はそれぞれダイオード１１、１１’のアノードに接続されている。ダイオード１１、１１’のカソードは互いに接続されており、その接続ノードはダイオード２３のカソード、コンデンサ１３の一端、及びインバータ回路３０の入力端にそれぞれ接続されている。
【００４８】
ストリング２、２’の正極端子（＋）はそれぞれダイオード１２、１２’のアノードに接続されている。ダイオード１２、１２’のカソードは互いに接続されており、その接続ノードはリアクトル２１の一端に接続されている。なお、ダイオード１１、１１’、１２、１２’はいずれも電流の逆流防止用に設けられている。
【００４９】
一方、ストリング１、１’、２、２’の負極端子（−）は互いに接続されており、その接続ノードはコンデンサ１３の他端に接続されるとともに、インバータ回路３０の入力端にも接続されている。
【００５０】
リアクトル２１の他端はスイッチング素子２２の一端に接続されるとともに、ダイオード２３のアノードにも接続されている。スイッチング素子２２の他端はコンデンサ１３の他端に接続されている。なお、スイッチング素子２２としては高耐圧で電流容量を大きくとることができるＩＧＢＴ等を用いるとよい。
【００５１】
ここで、本実施形態の系統連係インバータ装置１０には、電力供給グループＢの出力電圧値Ｖｂを検出する第１電圧検出器２４、電力供給グループＢの出力電流値Ｉｂを検出する第１電流検出器２５、コンデンサ１３の端子間電圧Ｖａ（すなわちインバータ回路３０への入力電圧Ｖａ）を検出する第２電圧検出器２６、及びインバータ回路３０の出力電流値Ｉｏを検出する第２電流検出器１４が設けられている。
【００５２】
なお、前述のリアクトル２１、スイッチング素子２２、ダイオード２３、第１電圧検出器２４、第１電流検出器２５、及び第２電圧検出器２６から成る回路を、ここでは電圧調整回路２０と呼ぶ。
【００５３】
電圧調整回路２０及びインバータ回路３０の動作はいずれも最大電力追従回路４０により制御されている。この最大電力追従回路４０は第１制御部４１及び第２制御部４２を有している。
【００５４】
第１制御部４１には電力供給グループＢの出力電圧値Ｖｂ、出力電流値Ｉｂ、及びコンデンサ１３の端子間電圧Ｖａといった情報が入力されている。第１制御部４１は電圧調整回路２０に設けられたスイッチング素子２２のオン／オフ制御（デューティ制御）を行うチョッパ制御部としての機能を有する。
【００５５】
一方、第２制御部４２にはコンデンサ１３の端子間電圧Ｖａ及びインバータ回路３０の出力電流値Ｉｏといった情報が入力されている。第２制御部はインバータ回路の動作制御を行うインバータ制御部としての機能を有する。
【００５６】
次に、上記構成から成る系統連係インバータ装置１０の定常動作について説明する。電力供給グループＡからの直流電力はダイオード１１、１１’を介してコンデンサ１３を充電する。一方、電力供給グループＢからの直流電力はダイオード１２、１２’を介して電圧調整回路２０に入力される。
【００５７】
電圧調整回路２０に入力された電力供給グループＢからの直流電力は、リアクトル２１を介してスイッチング素子２２に入力される。ここで、スイッチング素子２２がオンの場合には電力供給グループＢから得たエネルギーがリアクトル２１に一旦蓄えられることになる。
【００５８】
逆に、スイッチング素子２２がオフの場合にはリアクトル２１によって蓄えられたエネルギーがダイオード２３を介してコンデンサ１３に蓄えられる。このように、コンデンサ１３には電圧調整回路２０から出力される直流電力と、電力供給グループＡからの直流電力とが合成されて蓄えられることになる。
【００５９】
コンデンサ１３に蓄えられた直流電力はインバータ回路３０へと送出される。そして、インバータ回路３０によって商用周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）を有する交流電力に変換された後に商用の配電線系統に出力される。
【００６０】
ここで、最大電力追従回路４０に設けられた第２制御部４２は、インバータ回路３０の出力電流値Ｉｏ、及びインバータ回路３０への入力電圧値Ｖａに基づいて、出力電流値Ｉｏが最大となるようにインバータ回路３０を制御する。これにより、インバータ回路３０の出力電力を最大とすることができる。
【００６１】
インバータ回路３０の出力電力が最大であるということは、言い換えれば電力供給グループＡの出力電力が最大となっていることを意味する。よって、この状態で電力供給グループＢの出力電力が最大となるように電圧調整回路２０を制御すれば、電力供給グループＡ及び電力供給グループＢの双方を最大電力で運転することになる。
【００６２】
そこで、最大電力追従回路４０に設けられた第１制御部４１は、電力供給グループＢの出力電圧値Ｖｂ及び出力電流値Ｉｂに基づいて、電力供給グループＢの出力電力を最大とし得る出力電圧設定値Ｖｂrefを逐一算出する。そして、出力電圧値Ｖｂが出力電圧設定値Ｖｂrefとなるように、電圧調整回路２０に設けられたスイッチング素子２２のデューティ制御を行う。
【００６３】
この時、電圧調整回路２０の入出力電圧比（以下、昇圧比と呼ぶ）はＶａ／Ｖｂrefとなっており、その際に設定されるスイッチング素子２２のデューティαは１−Ｖｂref／Ｖａと算出される。
【００６４】
上記のように、電圧調整回路２０を介さない電力供給グループＡの出力と、電力供給グループＢの出力電力を受ける電圧調整回路２０の出力とを並列接続してインバータ回路３０に入力する構成とし、電力供給グループＡ、Ｂの出力電圧を等しくするように電圧調整回路２０を制御すれば、本実施形態のように４つの太陽電池ストリング（ストリング１、１’、２、２’）が接続される系統連系インバータ装置１０であっても、ただ１つの電圧調整手段２０を追加するだけで各ストリングの出力電力を最大限に引き出すことが可能となる。
【００６５】
このような構成とすることにより、従来もしくは前述の第１実施形態に比べて、電圧調整回路２０の数を最小限に抑制することが可能となるので、コストの低減に貢献することができる。
【００６６】
特に、本実施形態では最大電力追従回路４０において、インバータ回路３０に対して入力される直流電圧値Ｖａと、電力供給グループＢの出力電力が最大となるように算出された出力電圧設定値Ｖｂrefとに基づいて、電圧調整回路２０の昇圧比を制御している。本構成と従来構成との違いは、電圧調整回路２０の昇圧比を決定する際にインバータ回路３０に対して入力される直流電圧値Ｖａを参照する点である。
【００６７】
従来構成をそのまま適用するのであれば、電圧調整回路２０の昇圧比を決定する際には、インバータ回路３０に対して入力すべき所定の直流電圧値ＶIと、電力供給グループＢの出力電力が最大となるように算出された出力電圧設定値Ｖｂrefとに基づいて、電圧調整回路２０の昇圧比を制御することになる。
【００６８】
しかしながら、本実施形態においてインバータ回路３０に入力される直流電圧Ｖａは、すなわち電圧調整回路２０を介さずに入力される電力供給グループＡの出力電圧と同義である。このため、従来構成をそのまま適用してしまうと、その時々における日射量の変化や、ストリング１、１’を構成している太陽電池モジュールのセル温度の変化等に応じて、電圧供給グループＡの電力供給能力が変化する場合、前述した直流電圧値ＶIも逐一変化させねばならない。
【００６９】
よって、本実施形態の系統連系インバータ装置１０では、インバータ回路３０への入力電圧として一定の直流電圧値ＶIを設定することはできない。そこで、本実施形態では、所定の直流電圧値ＶIを設定する代わりにインバータ回路３０への入力電圧Ｖａを時々刻々と検出し、その入力電圧Ｖａを参照することで電圧調整回路２０の昇圧比を演算する構成としている。
【００７０】
このような構成とすることにより、電圧調整回路２０を介してインバータ回路３０に接続される電力供給グループＢの出力電力を最大にしつつ、電圧調整回路２０の出力電圧と、電圧調整回路２０を介さずにインバータ回路３０に接続される電力供給グループＡの出力電圧とを等しくすることができる。
【００７１】
また、本実施形態において最大電力追従回路４０は、電力供給グループＢの出力電圧値Ｖｂ及び出力電流値Ｉｂに基づいて算出した電力供給グループＢの出力電圧設定値Ｖｂrefと、インバータ回路３０に対して入力される直流電圧値Ｖａとを基に、電圧調整回路２０の昇圧比を制御する第１制御手段４１を有している。さらに、最大電力追従回路４０は、インバータ回路３０の出力電流値Ｉｏに基づいて算出した電力供給グループＡの出力電圧設定値Ｖａrefを基に、インバータ回路３０の出力電力を制御する第２制御手段を有している。
【００７２】
このような構成とすれば、第１制御部４１によって電圧調整回路２０に入力される電力供給グループＢの出力電力を最大にしつつ、電圧調整回路２０の出力電圧は電力供給グループＡの出力電圧Ｖａに等しくすることができる。また、電力供給グループＡの出力電力については第２制御部４２によって最大限に引き出すことができる。
【００７３】
また、第２制御部４２によってインバータ回路３０の出力電力を増減すると、インバータ回路３０への入力電圧Ｖａも変化するが、前述した通り第１制御手段４１は時々刻々と変化する入力電圧Ｖａを逐一検出し、その入力電圧Ｖａを参照することで電圧調整回路２０の昇圧比を演算する構成としているので、電力供給グループＢの出力電力は最大値に維持される。
【００７４】
次に、最大電力追従回路４０における最大電力追従動作（以下、ＭＰＰＴ動作と呼ぶ）の詳細な説明を行う。図３は第１制御部４１及び第２制御部４２におけるＭＰＰＴ動作を示すタイミングチャートである。図中の横軸は時間ｔを示している。
【００７５】
系統連系インバータ装置１０が時刻Ｔ０において連系運転を開始すると、まず第２制御部４２が初期動作を開始する。なお、第２制御部４２の初期動作が継続されている期間中には第１制御部４１の動作が停止されており、インバータ回路３０へは電力供給グループＡの出力電力のみが供給されている。
【００７６】
ここで、第２制御部４２の初期動作とは、インバータ回路３０への入力電圧Ｖａ、すなわち電力供給グループＡの出力電圧Ｖａが、予め設定される出力電圧設定値Ｖａrefの初期値Ｖａref（Ｔ０）に達するまで、インバータ回路３０の出力を増加させる動作である。
【００７７】
時刻Ｔ１においてインバータ回路３０への入力電圧Ｖａが初期値Ｖａref（Ｔ０）に達すると、第２制御部４２はインバータ回路３０への入力電圧Ｖａが初期値Ｖａref（Ｔ０）を維持するようにインバータ回路３０を制御する。
【００７８】
一方、第１制御部４１は時刻Ｔ１から初期動作を開始する。第１制御部４１の初期動作とは、時刻ｔ（Ｔ１＜ｔ＜Ｔ２）におけるインバータ回路３０への入力電圧Ｖａ（ｔ）、予め設定される電力供給グループＢの出力電圧設定値Ｖｂrefの初期値Ｖｂref（Ｔ０）、及び時刻Ｔ１における電力供給グループＢの出力電圧Ｖｂ（Ｔ１）に基づいて、電圧調整回路２０の昇圧比をＶｂref（Ｔ０）／Ｖｂ（Ｔ１）とし、１−Ｖｂref（Ｔ０）／Ｖａ（ｔ）で決定されるデューティαとなるまで電圧調整回路２０に設けられたスイッチング素子２２のゲートオン時間を増加させる動作である。
【００７９】
なお、時刻Ｔ１〜時刻Ｔ２の間は第２制御部４２がインバータ回路３０への入力電圧Ｖａを所定値Ｖａref（Ｔ０）に維持するように制御を行っているが、実際には電圧調整回路２０の出力電力の変化により入力電圧Ｖａは時々刻々と変動するため、ここでは入力電圧Ｖａを入力電圧Ｖａ（ｔ）と記載している。
【００８０】
上記のように、本実施形態における系統連系インバータ装置１０の起動時には、第１制御部４１より先に第２制御部４２が動作を開始し、電圧調整回路２０を介さずにインバータ回路３０に入力される電力供給グループＡの出力電圧Ｖａが所定値Ｖａref（Ｔ０）とされた後に、第１制御部４１が制御動作を開始する構成となっている。
【００８１】
このような起動シーケンスとすることにより、インバータ回路３０の入力電圧Ｖａを検出する第２電圧検出器２６が万一故障していた場合であっても、電圧調整回路２０の誤作動による過剰な昇圧動作を防止することができるので、回路部品を保護するために有用である。以下では、その点について詳細な説明を行う。
【００８２】
第２電圧検出器２６が故障して、実際より高い電圧値を示したまま変化しないとすると、電圧調整回路２０はこの誤った検出値に基づいて決定された昇圧比で動作することになる。この時、電圧調整回路２０では正常時より大きな昇圧比が設定されるため、電圧調整回路２０の出力電圧が部品耐圧を超える高電圧となる恐れがある。
【００８３】
しかし、前述の起動シーケンスであれば、第２電圧検出器２６で検出される電圧値Ｖａが変化せずに所定の出力電圧設定値Ｖａref（Ｔ０）まで達しないため、第２制御部４２の初期動作が完了しない。よって、第１制御部４１は初期動作を開始することができず、第１制御部４１によって電圧調整回路２０の昇圧比が異常設定されることがないため、電圧調整回路２０の出力側に接続される回路部品の重大な破損を生じる恐れがない。
【００８４】
時刻Ｔ２において、スイッチング素子２２のデューティαが１−Ｖｂref（Ｔ０）／Ｖａ（ｔ）に達すると、第２制御部４２はＭＰＰＴ動作を開始する。第２制御部４２のＭＰＰＴ動作とは、インバータ回路３０の出力電流Ｉｏが増加する方向に電力供給グループＡの出力電圧設定値Ｖａrefを更新する動作である。
【００８５】
すなわち、時刻Ｔ２〜時刻Ｔ３において第２制御部４２は、電力供給グループＡの出力電圧設定値Ｖａrefをどちらの方向に更新すればインバータ回路３０の出力電流Ｉｏが増加するかを調査し、現在設定されている出力電圧設定値Ｖａref（Ｔ０）を新たな出力電圧設定値Ｖａref（Ｔ３）に更新する。なお、この更新動作は時刻Ｔ３に行われる。
【００８６】
ここで、ＭＰＰＴ動作を開始してから実際に出力電圧設定値Ｖａrefの更新を行うまでに要する時刻Ｔ２〜時刻Ｔ３は、出力電圧設定値Ｖａref（Ｔ３）の算定期間であり、インバータ回路３０の出力が安定となるまでに要する待機時間である。この待機時間は適宜設定すればよいが、例えば８０サイクル（商用周波数が５０Ｈｚである場合には、２０ｍｓ×８０サイクル＝１．６ｓ）といった設定が妥当である。
【００８７】
なお、第２制御部４２のＭＰＰＴ動作が継続されている期間中、第１制御部４１は電圧調整回路２０の昇圧比を変更することなく、電圧調整回路２０のスイッチング素子２２をデューティα＝１−Ｖｂref（Ｔ０）／Ｖａ（ｔ）でドライブしている。この動作を第１制御部４１における入力電圧一定動作と呼ぶ。
【００８８】
この動作により、第２制御部４２のＭＰＰＴ動作によってインバータ回路３０への入力電圧Ｖａ（ｔ）が変動した場合であっても、電圧調整回路２０に対して入力される電力供給グループＢの出力電圧Ｖｂが一定電圧に保たれるので、電圧調整回路２０の出力電力を可能な限り一定に維持することができる。
【００８９】
また、第２制御部４２のＭＰＰＴ動作が継続されている期間中には、第１制御部４１が電圧調整回路２０の昇圧比を変更しないように構成することにより、第２制御部４２のＭＰＰＴ動作の精度を高めることができる。以下では、その点について詳細な説明を行う。
【００９０】
第１制御部４１によって電圧調整回路２０の昇圧比が変更されると、電圧調整回路２０の出力電力に変化が生じる。この変化に伴ってインバータ回路３０への入力電力にも変化が生じるので、インバータ回路３０の出力電力も変化することになる。ここで、インバータ回路３０の出力は商用の配電線系統に接続されており、その電圧はほぼ固定されているので、インバータ回路３０の出力電力の変化はインバータ回路３０の出力電流Ｉｏの変化として検出される。
【００９１】
一方、第２制御部４２はインバータ回路３０の出力電流Ｉｏの増減を検出することにより、電圧調整回路２０を介さずにインバータ回路３０に接続される電力供給グループＡの出力電力の増減を間接的に判断し、それに応じて電力供給グループＡの出力電圧設定値Ｖａrefの設定を行っている。
【００９２】
このことから、第２制御部４２によるＭＰＰＴ動作にとって第１制御部４１による電圧調整回路２０の昇圧比変更は、インバータ回路３０の出力電流Ｉｏに不測の変動を与える外乱要因となることが分かる。
【００９３】
そこで、本実施形態における系統連系インバータ装置１０においては、第２制御部４２のＭＰＰＴ動作が継続されている期間中、すなわち電圧調整回路２０を介さずにインバータ回路３０に接続される電力供給グループＡの出力電圧設定値Ｖａrefを算出している期間中は、第１制御部４１が電圧調整回路２０の昇圧比を変更を行わないようにしている。このような構成とすることにより、上述の外乱要因を除くことができるので第２制御部４２のＭＰＰＴ動作の精度を高めることができる。
【００９４】
一方、時刻Ｔ３からは第１制御部４１におけるＭＰＰＴ動作が開始される。第１制御部４１のＭＰＰＴ動作とは、電圧調整回路２０への入力電力（Ｖｂ×Ｉｂ）が増加する方向に電力供給グループＢの出力電圧設定値Ｖｂrefを更新する動作である。
【００９５】
すなわち、時刻Ｔ３〜時刻Ｔ４において第１制御部４１は、電力供給グループＢの出力電圧設定値Ｖｂrefをどちらの方向に更新すれば電圧調整回路２０への入力電力が増加するかを調査し、現在設定されている出力電圧設定値Ｖｂref（Ｔ０）を新たな出力電圧設定値Ｖｂref（Ｔ４）に更新する。なお、この更新動作は時刻Ｔ４に行われる。
【００９６】
ここで、ＭＰＰＴ動作を開始してから実際に出力電圧設定値Ｖｂrefの更新を行うまでに要する時刻Ｔ３〜時刻Ｔ４は、出力電圧設定値Ｖｂref（Ｔ４）の算定期間であり、インバータ回路３０の出力が安定となるまでの待機時間である。この待機時間は適宜設定すればよいが、例えば３０サイクル（商用周波数が５０Ｈｚである場合には、２０ｍｓ×３０サイクル＝０．６ｓ）といった設定が妥当である。
【００９７】
なお、第１制御部４１のＭＰＰＴ動作が継続されている期間中、第２制御部４２はインバータ回路３０への入力電圧Ｖａ（ｔ）が出力電圧設定値Ｖａref（Ｔ３）を維持するようにインバータ回路３０を制御する。この動作を第２制御部４２における入力電圧一定動作と呼ぶ。この入力電圧一定動作により、第１制御部４１のＭＰＰＴ動作の精度を高めることができる。以下では、その点について詳細な説明を行う。
【００９８】
第１制御手段４１では電圧調整回路２０の昇圧比を変化させることにより、電力供給グループＢの出力電力を変化させ、この出力電力の増減を検出して出力電圧設定値Ｖｂrefの算定を行っている。
【００９９】
この出力電圧設定値Ｖｂrefの算定期間中に、電圧調整回路２０を介さずにインバータ回路３０に接続される電力供給グループＡの出力電圧Ｖａが変化すると、電圧調整回路２０に入力される電力供給グループＢの出力電圧Ｖｂも変化するため、当然電力供給グループＢの出力電力（Ｖｂ×Ｉｂ）も変化してしまう。
【０１００】
このことから、第１制御部４１によるＭＰＰＴ動作にとって第２制御部４２による電力供給グループＡの出力電圧設定値Ｖａrefの変更動作は、電力供給グループＢの出力電圧設定値Ｖｂrefを算定する際の外乱要因となることが分かる。
【０１０１】
ここで、本実施形態の系統連系インバータ装置１０においては、前述した通り時刻ｔにおけるインバータ回路３０に入力される直流電圧Ｖａ（ｔ）を時々刻々と検出し、その値を参照して電圧調整回路２０の昇圧比を決定する構成であるため、仮に第１制御部４１によるＭＰＰＴ動作中に電力供給グループＡの出力電圧設定値Ｖａrefの変更動作が為されたとしても、上記の外乱要因はいくらか軽減される。
【０１０２】
しかし、制御上の遅れなどもあって電圧調整回路２０に入力される電力供給グループＢの出力電力に及ぼされる影響を完全に取り除けるわけではない。そこで、本実施形態における系統連系インバータ装置１０においては、第１制御部４１のＭＰＰＴ動作が継続されている期間中、すなわち電圧調整回路２０を介してインバータ回路３０に接続される電力供給グループＢの出力電圧設定値Ｖｂrefを算出している期間中は、第２制御部４２が電力供給グループＡの出力電圧設定値Ｖａrefの変更動作を行わないようにしている。このような構成とすることにより、上述の外乱要因を除くことができるので第１制御部４１のＭＰＰＴ動作の精度を高めることができる。
【０１０３】
上記した第１制御部４１及び第２制御部４２におけるＭＰＰＴ動作を、時刻Ｔ４以降も交互に繰り返すことにより、電力供給グループＡ、Ｂの出力電力を共に最大限まで引き出すことが可能となる。
【０１０４】
さらに、第１制御部４１ではインバータ回路３０への入力電圧Ｖａが所定の上限電圧設定値Ｖａmax以上になると、Ｖａ＜Ｖａmaxとなるまで電圧調整回路２０の昇圧比を低下させていくようにスイッチング素子２２のデューティ制御を行う構成とするとよい。
【０１０５】
このような構成とすることにより、インバータ回路３０への入力電圧Ｖａが異常に高い場合には電圧調整回路２０における昇圧動作を停止し、電圧調整回路２０の出力側に接続される回路部品への過電圧印加を防止することができる。よって、回路部品の重大な破損を生じる恐れがない。
【０１０６】
なお、Ｖａ＞Ｖａmaxとなっている期間は最大電力追従回路４０による最大電力追従制御は行われないが、Ｖａ＜Ｖａmaxとなった時点で最大電力追従制御を再開するように構成しておくとよい。
【０１０７】
もしくは、第１制御部４１ではインバータ回路３０への入力電圧Ｖａが所定の停止電圧設定値Ｖａstpを上回ると電圧調整回路２０における昇圧動作を停止し、入力電圧Ｖａが所定の再起動電圧設定値Ｖａstrを下回ると電圧調整回路２０における昇圧動作を再開する構成としてもよい。
【０１０８】
このような構成とすることにより、上記構成と同様に電圧調整回路２０の出力側に接続される回路部品への過電圧印加を防止することができる。よって、回路部品の重大な破損を生じる恐れがない。特に、停止電圧設定値Ｖａstpと再起動電圧設定値Ｖａstrとの関係がＶａstp＞Ｖａstrとなるように設定しておけば、昇圧動作の起動と停止が頻繁に繰り返されるチャタリングを防止することができる。
【０１０９】
もしくは、第１制御部４１ではインバータ回路３０への入力電圧Ｖａが所定の上限電圧設定値Ｖａmaxを上回った場合には、入力電圧Ｖａが上限電圧設定値Ｖａmaxを維持するように電圧調整回路２０における昇圧動作を行う構成としてもよい。
【０１１０】
このような構成とすることにより、入力電圧Ｖａが所定の上限電圧設定値Ｖａmaxを上回った場合であっても、いきなり電圧調整回路２０の昇圧動作が停止されることがない。よって、インバータ回路３０への入力電圧Ｖａが急変するのを避けることができ、商用の配電系統に接続されている電気機器の動作を安定に保つことができる。
【０１１１】
なお、上記の実施形態においては電圧調整回路が１つの場合を例示して説明を行ったが、電力供給グループがさらに増えた場合には、各電力供給グループ毎に電圧調整回路を複数個設けるとよい。その場合においても、各電圧調整回路の出力を並列接続してインバータ回路に入力し、各電圧調整回路について順番にＭＰＰＴ動作を実施すれば、各電力供給グループの最大電力を引き出すことができる。また、複数個の電圧調整回路に対して同時にＭＰＰＴ制御を行う構成としてもよい。
【０１１２】
【発明の効果】
本発明に係る系統連系インバータ装置においては、複数の直流電力供給源のうち出力電圧が近接しているものを並列接続して複数の電力供給グループとし、各電力供給グループの出力電圧を等しくするための電圧調整手段を各電力供給グループ毎に設け、各電圧調整手段の出力を並列接続して前記直交変換手段に入力する構成としている。このような構成とすることにより、従来に比べて電圧調整手段の数を抑制することが可能となるので、コストの低減に貢献できる。
【０１１３】
もしくは、少なくとも１つの電力供給グループを除いた残りの電力供給グループに電圧調整手段を設け、前記電圧調整手段を介さない電力供給グループの出力と各電圧調整手段の出力とを並列接続して前記直交変換手段に入力する構成とし、前記電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧と、前記電圧調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧とを等しくするように前記電圧調整手段を制御する構成としてもよい。
【０１１４】
このような構成とすることにより、複数の直流電力供給源を有する系統連系インバータ装置であっても、最小限の電圧調整手段を追加するだけで各直流電力供給源の出力電力を最大限に引き出すことが可能となる。よって、電圧調整手段の数を最小限に抑制することが可能となるので、より一層コストの低減に貢献することができる。
【０１１５】
また、上記構成の系統連系インバータ装置は、前記直交変換手段に対して入力される直流電圧値と、前記電圧調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電力が最大となるように算出された該電力供給グループの出力電圧設定値と、に基づいて前記電圧調整手段の入出力電圧比を制御することで、各電力供給グループの出力電圧をいずれも最大点に追従させる最大電力追従手段を有する構成にするとよい。
【０１１６】
このような構成とすることにより、前記電圧調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電力を最大にしつつ、前記電圧調整手段の出力電圧と、前器電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧とを等しくすることができる。
【０１１７】
また、前記最大電力追従手段は、前記電圧調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧値及び出力電流値に基づいて該電力供給グループの出力電圧設定値を求め、その出力電圧設定値と前記直交変換手段に対して入力される直流電圧値とを基に、前記電圧調整手段の入出力電圧比を制御する第１制御手段と、前記直交変換手段の出力電流値に基づいて、前記電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電力が最大となるように算出された該電力供給グループの出力電圧設定値を求め、その出力電圧設定値を基に前記直交変換手段の出力電力を制御する第２制御手段と、を有する構成にするとよい。
【０１１８】
このような構成とすることにより、第１制御手段によって前記電圧調整手段に入力される電力供給グループの出力電力を最大にしつつ、前記電圧調整手段の出力電圧については、前記電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧に等しくすることができる。また、前記電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電力については第２制御手段によって最大限に引き出すことができる。
【０１１９】
さらに、第１制御手段による前記電圧調整回路の入出力電圧比の変更動作は、第２制御手段による前記電力調整手段を介さずに前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧設定値の算定動作期間外に実行する構成にするとよい。
【０１２０】
このような構成とすることにより、第２制御手段によって前記直交変換手段への入力電圧が変動した場合であっても、前記電圧調整手段に対して入力される電力供給グループの出力電圧が一定電圧に保たれるので、前記電圧調整手段の出力電力を可能な限り一定に維持することができる。また、このような構成とすることにより、第２制御手段による前記電力調整手段を介さずに前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧設定値の算定動作を高精度に行うことが可能となる。
【０１２１】
加えて、第２制御手段は、第１制御手段による前記電圧調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧設定値の算定動作期間中、前記電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧が変化しないように、前記直交変換手段の出力電力を制御する構成にするとよい。
【０１２２】
このような構成とすることにより、第１制御手段による前記電力調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧設定値の算定動作を高精度に行うことが可能となる。
【０１２３】
また、装置起動時には第１制御手段に先立って第２制御手段が動作を開始し、前記電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に入力される電力供給グループの出力電圧が所定値に達した後に、第１制御手段が制御動作を開始する構成にするとよい。
【０１２４】
このような構成とすることにより、前記直交変換手段へ入力電圧を検出する電圧検出器が万一故障していた場合であっても、前記電圧調整手段の誤作動による過剰な昇圧動作を防止することができるので、前記電圧調整手段の出力側に接続される回路部品を保護するために有用である。
【０１２５】
さらに、前記直交変換手段への入力電圧が所定の上限電圧設定値以上になった場合、前記電圧調整手段の昇圧動作が停止される構成にするとよい。このような構成とすることにより、前記直交変換手段への入力電圧が異常に高い場合には前記電圧調整手段における昇圧動作を停止し、前記電圧調整手段の出力側に接続される回路部品への過電圧印加を防止することができる。よって、回路部品の重大な破損を生じる恐れがない。
【０１２６】
もしくは、前記直交変換手段への入力電圧が所定の停止電圧設定値以上になると前記電圧調整手段の昇圧動作が停止され、その後に所定の再起動電圧設定値以下になると前記電圧調整手段の昇圧動作が再開される構成とし、前記再起動電圧設定値は前記停止電圧設定値より低い値に設定しておくのもよい。
【０１２７】
このような構成とすることにより、上記構成と同様に前記電圧調整手段の出力側に接続される回路部品への過電圧印加を防止することができる。よって、回路部品の重大な破損を生じる恐れがない。また、前記再起動電圧設定値が前記停止電圧設定値より低いので、昇圧動作の起動と停止が頻繁に繰り返されるチャタリングを防止することができる。
【０１２８】
もしくは、前記直交変換手段への入力電圧が所定の上限電圧設定値以上になると、前記電圧調整手段は前記直交変換手段への入力電圧を前記上限電圧設定値に維持するように昇圧動作を行う構成にしてもよい。
【０１２９】
このような構成とすることにより、前記直交変換手段への入力電圧が所定の上限電圧設定値を上回った場合であっても、いきなり前記電圧調整手段の昇圧動作が停止されることがない。よって、前記直交変換手段への入力電圧が急変するのを避けることができ、商用の配電系統に接続されている電気機器の動作を安定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る系統連系インバータ装置を適用した太陽電池発電システムの第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】 本発明に係る系統連系インバータ装置を適用した太陽電池発電システムの第２実施形態を示す回路図である。
【図３】 第１制御部４１及び第２制御部４２におけるＭＰＰＴ動作を示すタイミングチャートである。
【図４】 太陽電池モジュールの直列数が互いに異なる太陽電池ストリングによって得られる出力電圧値−出力電力値の関係を示すグラフである。
【図５】 従来の太陽電池発電システムの一構成例を示すブロック図である。
【図６】 電圧調整回路２００の一構成例を示す回路図である。
【符号の説明】
１、１’ 太陽電池ストリング
２、２’ 太陽電池ストリング
１０ 系統連系インバータ装置
２０ 電圧調整回路
２１ リアクトル
２２ スイッチング素子
２３ ダイオード
２４ コンデンサ
３０ インバータ回路
４０ 最大電力追従回路
４１ 第１制御部（チョッパ制御部）
４２ 第２制御部（インバータ制御部）
Claims (9)
- 複数の直流電力供給源と、前記直流電力供給源から得られる直流電力を交流電力に変換する直交変換手段とを有し、商用配電線系統との連系運転を行う系統連系インバータ装置において、
複数の前記直流電力供給源のうち出力電圧が近接しているものを並列接続して複数の電力供給グループとし、少なくとも１つの電力供給グループを除いた残りの電力供給グループに電圧調整手段を設け、前記電圧調整手段を介さない電力供給グループの出力と各電圧調整手段の出力とを並列接続して前記直交変換手段に入力する構成とし、
前記電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧と、前記電圧調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧と、を等しくするように前記電圧調整手段を制御することを特徴とする系統連系インバータ装置であって、
前記直交変換手段に対して入力される直流電圧値と、前記電圧調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電力が最大となるように算出された該電力供給グループの出力電圧設定値と、に基づいて前記電圧調整手段の入出力電圧比を制御することで、各電力供給グループの出力電圧をいずれも最大点に追従させる最大電力追従手段を有して成り、
かつ、前記最大電力追従手段は、前記電圧調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧値及び出力電流値に基づいて該電力供給グループの出力電圧設定値を求め、その出力電圧設定値と前記直交変換手段に対して入力される直流電圧値とを基に、前記電圧調整手段の入出力電圧比を制御する第１制御手段と、
前記直交変換手段の出力電流値に基づいて、前記電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電力が最大となるように算出された該電力供給グループの出力電圧設定値を求め、その出力電圧設定値を基に前記直交変換手段の出力電力を制御する第２制御手段と、を有して成り、かつ、
第１制御手段による前記電圧調整回路の入出力電圧比の変更動作は、第２制御手段による前記電力調整手段を介さずに前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧設定値の算定動作期間外に実行されることを特徴とする系統連系インバータ装置。 - 第２制御手段は、第１制御手段による前記電圧調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧設定値の算定動作期間中、前記電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に入力される電力供給グループの出力電圧が変化しないように、前記直交変換手段の出力電力を制御することを特徴とする請求項１に記載の系統連系インバータ回路。
- 装置起動時には第１制御手段に先立って第２制御手段が動作を開始し、前記電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に入力される電力供給グループの出力電圧が所定値に達した後に、第１制御手段が制御動作を開始することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の系統連系インバータ装置。
- 前記直交変換手段への入力電圧が所定の上限電圧設定値以上になった場合、前記電圧調整手段の昇圧動作が停止されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の系統連系インバータ装置。
- 前記直交変換手段への入力電圧が所定の停止電圧設定値以上になると前記電圧調整手段の昇圧動作が停止され、その後に所定の再起動電圧設定値以下になると前記電圧調整手段の昇圧動作が再開される構成であり、前記再起動電圧設定値は前記停止電圧設定値より低い値に設定されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の系統連系インバータ装置。
- 前記直交変換手段への入力電圧が所定の上限電圧設定値以上になると、前記電圧調整手段は前記直交変換手段への入力電圧を前記上限電圧設定値に維持するように昇圧動作を行うことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の系統連系インバータ装置。
- 複数の直流電力供給源と、前記直流電力供給源から得られる直流電力を交流電力に変換する直交変換手段とを有し、商用配電線系統との連系運転を行う系統連系インバータ装置において、
複数の前記直流電力供給源のうち出力電圧が近接しているものを並列接続して複数の電力供給グループとし、少なくとも１つの電力供給グループを除いた残りの電力供給グループに電圧調整手段を設け、前記電圧調整手段を介さない電力供給グループの出力と各電圧調整手段の出力とを並列接続して前記直交変換手段に入力する構成とし、
前記電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧と、前記電圧調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧と、を等しくするように前記電圧調整手段を制御することを特徴とする系統連系インバータ装置であって、
前記直交変換手段に対して入力される直流電圧値と、前記電圧調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電力が最大となるように算出された該電力供給グループの出力電圧設定値と、に基づいて前記電圧調整手段の入出力電圧比を制御することで、各電力供給グループの出力電圧をいずれも最大点に追従させる最大電力追従手段を有して成り、
かつ、前記最大電力追従手段は、前記電圧調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧値及び出力電流値に基づいて該電力供給グループの出力電圧設定値を求め、その出力電圧設定値と前記直交変換手段に対して入力される直流電圧値とを基に、前記電圧調整手段の入出力電圧比を制御する第１制御手段と、
前記直交変換手段の出力電流値に基づいて、前記電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電力が最大となるように算出された該電力供給グループの出力電圧設定値を求め、その出力電圧設定値を基に前記直交変換手段の出力電力を制御する第２制御手段と、を有して成り、かつ、
第２制御手段は、第１制御手段による前記電圧調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧設定値の算定動作期間中、前記電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に入力される電力供給グループの出力電圧が変化しないように、前記直交変換手段の出力電力を制御することを特徴とする系統連系インバータ回路。 - 複数の直流電力供給源と、前記直流電力供給源から得られる直流電力を交流電力に変換する直交変換手段とを有し、商用配電線系統との連系運転を行う系統連系インバータ装置において、
複数の前記直流電力供給源のうち出力電圧が近接しているものを並列接続して複数の電力供給グループとし、少なくとも１つの電力供給グループを除いた残りの電力供給グループに電圧調整手段を設け、前記電圧調整手段を介さない電力供給グループの出力と各電圧調整手段の出力とを並列接続して前記直交変換手段に入力する構成とし、
前記電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧と、前記電圧調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧と、を等しくするように前記電圧調整手段を制御することを特徴とする系統連系インバータ装置であって、
前記直交変換手段に対して入力される直流電圧値と、前記電圧調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電力が最大となるように算出された該電力供給グループの出力電圧設定値と、に基づいて前記電圧調整手段の入出力電圧比を制御することで、各電力供給グループの出力電圧をいずれも最大点に追従させる最大電力追従手段を有して成り、
かつ、前記最大電力追従手段は、前記電圧調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧値及び出力電流値に基づいて該電力供給グループの出力電圧設定値を求め、その出力電圧設定値と前記直交変換手段に対して入力される直流電圧値とを基に、前記電圧調整手段の入出力電圧比を制御する第１制御手段と、
前記直交変換手段の出力電流値に基づいて、前記電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電力が最大となるように算出された該電力供給グループの出力電圧設定値を求め、その出力電圧設定値を基に前記直交変換手段の出力電力を制御する第２制御手段と、を有して成り、かつ、
装置起動時には第１制御手段に先立って第２制御手段が動作を開始し、前記電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に入力される電力供給グループの出力電圧が所定値に達した後に、第１制御手段が制御動作を開始することを特徴とする系統連系インバータ回路。 - 複数の直流電力供給源と、前記直流電力供給源から得られる直流電力を交流電力に変換する直交変換手段とを有し、商用配電線系統との連系運転を行う系統連系インバータ装置において、
複数の前記直流電力供給源のうち出力電圧が近接しているものを並列接続して複数の電力供給グループとし、少なくとも１つの電力供給グループを除いた残りの電力供給グループに電圧調整手段を設け、前記電圧調整手段を介さない電力供給グループの出力と各電圧調整手段の出力とを並列接続して前記直交変換手段に入力する構成とし、
前記電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧と、前記電圧調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧と、を等しくするように前記電圧調整手段を制御することを特徴とする系統連系インバータ装置であって、
前記直交変換手段に対して入力される直流電圧値と、前記電圧調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電力が最大となるように算出された該電力供給グループの出力電圧設定値と、に基づいて前記電圧調整手段の入出力電圧比を制御することで、各電力供給グループの出力電圧をいずれも最大点に追従させる最大電力追従手段を有して成り、
かつ、前記最大電力追従手段は、前記電圧調整手段を介して前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電圧値及び出力電流値に基づいて該電力供給グループの出力電圧設定値を求め、その出力電圧設定値と前記直交変換手段に対して入力される直流電圧値とを基に、前記電圧調整手段の入出力電圧比を制御する第１制御手段と、
前記直交変換手段の出力電流値に基づいて、前記電圧調整手段を介さずに前記直交変換手段に接続される電力供給グループの出力電力が最大となるように算出された該電力供給グループの出力電圧設定値を求め、その出力電圧設定値を基に前記直交変換手段の出力電力を制御する第２制御手段と、を有して成り、かつ、
前記直交変換手段への入力電圧が所定の上限電圧設定値以上になると、前記電圧調整手段は前記直交変換手段への入力電圧を前記上限電圧設定値に維持するように昇圧動作を行うことを特徴とする系統連系インバータ装置。
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