JP5402914B2 - 短絡検出装置、昇圧装置、太陽光発電システム、短絡検出方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、短絡検出装置、昇圧装置、太陽光発電システム、短絡検出方法、およびプログラムに関する。

昇圧回路などの回路に設けられるコイルは、劣化等により巻線を構成する一部の電線間に短絡が生じることがある。コイルに短絡が生じた場合、回路において要求されるコイルの本来の機能が低下してしまうことがある。特許文献１には、コイルの短絡を検出する装置ではないが、断続的に生じる異常電流を検出する装置が開示されている。
特許文献１ 特開２００９−２９８２６０号公報

コイルに発生する短絡を検出する手法として、コイルに温度センサを設け、コイルが基準温度を超えた場合に、コイルに短絡が発生したと推定する手法が考えられる。しかしながら、このような手法では、温度センサなどの新たな部品が設けられるので、必ずしも最適な手法ではない。

本発明の一態様に係る短絡検出装置は、電源に接続されたスイッチに対してパルス信号を単発的に出力することで、パルス信号のパルス幅に応じた期間だけスイッチをオンし、電源およびスイッチに接続されたコイルに対して電源からの電流を単発的に入力するスイッチ制御部と、コイルから出力される電流を検出する電流検出部と、スイッチがオンした場合に、電流検出部により検出される電流値の変化に基づいてコイルの短絡を検出する短絡検出部とを備える。

上記短絡検出装置において、短絡検出部は、電流検出部により検出された電流値と基準電流値との差分値と、予め定められた基準差分値との比較に基づき、コイルの短絡を検出してもよい。

上記短絡検出装置において、短絡検出部は、スイッチ制御部からパルス信号が出力されてから、予め定められた第１期間を経過後に電流検出部により検出された電流値と、第１期間より長い予め定められた第２期間経過後に電流検出部により検出された電流値との差分値と、基準差分値との比較に基づき、コイルの短絡を検出してもよい。

上記短絡検出装置において、電流検出部は、予め定められた時定数を有するノイズフィルタを介して電流を検出し、第１期間は、時定数に基づき定められてもよい。

上記短絡検出装置において、スイッチ制御部は、パルス信号を予め定められた間隔毎に複数回出力し、短絡検出部は、パルス信号が出力される毎に、差分値を算出し、算出された各差分値と基準差分値とに基づき、コイルの短絡を検出してもよい。

本発明の一態様に係る昇圧装置は、上記短絡検出装置と、スイッチと、電源とスイッチとの間に接続されたコイルとを備え、スイッチ制御部は、電源から出力される直流電圧を昇圧すべく、スイッチに対してオンオフ制御のための制御信号を周期的に出力する。

上記昇圧装置において、スイッチ制御部は、制御信号の出力を開始する前にパルス信号を出力してもよい。

上記昇圧装置において、スイッチ制御部は、短絡検出部がコイルの短絡を検出した場合、制御信号の出力を禁止してもよい。

上記昇圧装置において、スイッチ制御部は、制御信号の出力周期が示す期間より小さいパルス幅を有するパルス信号を出力してもよい。

本発明の一態様に係る太陽光発電システムは、太陽電池と、太陽電池から出力される直流電圧を昇圧する上記昇圧装置と、昇圧装置により昇圧された直流電圧を商用系統の交流電圧に変換するパワーコンディショナとを備える。

上記太陽光発電システムにおいて、昇圧装置は、太陽電池から出力される直流電圧が予め定められた第１基準電圧を超えた場合に、起動し、スイッチ制御部は、直流電圧が第１基準電圧より高い予め定められた第２基準電圧を超えたことに対応して、制御信号の出力を開始する前にパルス信号を出力してもよい。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本実施形態に係る太陽光発電システムのシステム構成を示す図である。 本実施形態に係る昇圧装置の回路構成を示す図である。 コイルに短絡が生じていない状態で、パルス信号を出力した場合の出力電流に対応するアナログ信号の変化の一例を示す図である。 コイルに短絡が生じている状態で、パルス信号を出力した場合の出力電流に対応するアナログ信号の変化の一例を示す図である。 コイルの短絡の検出手順の一例を示すフローチャートである。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係る太陽光発電システムのシステム構成を示す図である。太陽電池モジュール５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ（「太陽電池モジュール５０」と総称する場合もある）は、例えば複数の太陽電池セルを直列に接続して構成される。太陽電池モジュール５０のそれぞれは、接続部１１０を介して並列に接続され、パワーコンディショナ２００に接続される。パワーコンディショナ２００は、太陽電池モジュール５０から出力される直流電圧を商用系統の交流電圧に変換して出力する。昇圧装置１００は、太陽電池モジュール５０ｄと接続部１１０との間に接続され、太陽電池モジュール５０ｄから出力される電圧を昇圧する。

本実施形態において、太陽電池モジュール５０ｄを構成する太陽電池セルの数は、太陽電池モジュール５０ａ、５０ｂ、５０ｃを構成する太陽電池セルの数よりも少ない。したがって、太陽電池モジュール５０ｄから出力できる最大出力電圧は、太陽電池モジュール５０ａ、５０ｂ、５０ｃから出力できる最大出力電圧より小さい。しかし、パワーコンディショナ２００に並列に接続されたすべての太陽電池モジュール５０から効率的に電力を出力するためには、すべての太陽電池モジュール５０から出力される出力電圧を均等にする必要がある。そこで、本実施形態では、昇圧装置１００が、太陽電池モジュール５０ｄからの出力電圧と太陽電池モジュール５０ａ、５０ｂ、５０ｃからの出力電圧と一致させるべく、太陽電池モジュール５０ｄからの出力電圧を昇圧する。なお、昇圧装置１００は、太陽電池モジュール５０ｄだけでなく、他の太陽電池モジュールにも設けてもよい。

図２は、本実施形態に係る昇圧装置１００の回路構成を示す図である。昇圧装置１００は、第１電解コンデンサＣ１、コイルＬ、スイッチＳＷ、整流・平滑回路３０と、電流センサ２０、および制御部１０を備える。

本実施形態において、制御部１０が、コイルＬの短絡、いわゆるコイルＬのレアショートを検出する短絡検出装置として機能する。

第１電解コンデンサＣ１の両端は、各入力端子を介して太陽電池モジュール５０ｄの各出力端子に接続される。第１電解コンデンサＣ１は、太陽電池モジュール５０ｄから出力される直流電圧を平滑化する。第１電解コンデンサＣ１の一端は、コイルＬの一端に接続される。コイルＬの他端は、例えば電界効果トランジスタであるスイッチＳＷのドレインに接続される。スイッチＳＷのソースは、電流センサ２０を構成する抵抗Ｒの一端に接続される。抵抗Ｒの他端は、第１電解コンデンサＣ１の他端に接続される。また、スイッチＳＷのソースは、整流・平滑回路３０を構成するダイオードＤのアノードにも接続される。ダイオードＤのカソードは、同じく整流・平滑回路３０を構成する第２電解コンデンサＣ２の一端に接続される。第２電解コンデンサＣ２の他端は、スイッチＳＷのソースおよび抵抗Ｒの一端に接続される。また、第２電解コンデンサＣ２の両端は、各出力端子を介して接続部１１０に接続される。

コイルＬおよびスイッチＳＷは、昇圧回路を構成する。すなわち、太陽電池モジュール５０ｄから出力される直流電圧は、リアクトルとして機能するコイルＬを介してスイッチＳＷに入力される。スイッチＳＷのオン期間にコイルＬに蓄積された電磁エネルギが、スイッチＳＷのオフ期間にダイオードＤを介して第２電解コンデンサＣ２に蓄積され出力される。これにより、太陽電池モジュール５０ｄから出力された直流電圧が昇圧される。

電流センサ２０は、抵抗Ｒ、ノイズフィルタ２２およびアンプ２４を備える。抵抗Ｒは、いわゆるシャント抵抗であり、コイルＬからスイッチＳＷを介して出力される出力電流Ｉｓを検知すべく、スイッチＳＷのソースと第１電解コンデンサＣ１の他端との間に設けられる。抵抗Ｒの両端には、ノイズフィルタ２２が接続される。ノイズフィルタ２２は、アンプ２４の入力端子に接続され、アンプ２４の出力端子は、制御部１０に接続される。ノイズフィルタ２２から出力される出力電流Ｉｓに対応する電圧値を示すアナログ信号は、アンプ２４により増幅され、制御部１０に出力される。制御部１０は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して、出力電流Ｉｓに対応する電圧値を示すデジタル信号として、電流検出部１４に提供する。

制御部１０は、スイッチ制御部１２、電流検出部１４および短絡検出部１６を備える。制御部１０は、ＣＰＵ、メモリ、入出力回路などから構成されるマイクロコンピュータが用いられる。すなわち、ＣＰＵが、メモリに格納されたプログラムを実行することで、マイクロコンピュータをスイッチ制御部１２、電流検出部１４および短絡検出部１６として機能させる。

スイッチ制御部１２は、昇圧装置１００から出力される出力電圧Ｖｏｕｔが予め定められた基準電圧を満たすように、予め定められたスイッチング周期ＴにおけるスイッチＳＷのオン期間およびオフ期間を決定する。スイッチ制御部１２は、決定されたオン期間だけ周期的にスイッチＳＷをオンすべく、スイッチＳＷのゲートに制御信号を出力する。スイッチ制御部１２は、スイッチＳＷのゲートに制御信号を出力することで、昇圧動作を実行する。スイッチＳＷは、ゲートに入力された制御信号に基づいて、ドレインおよびソースー間に流れる電流をオンオフする。

本実施形態では、さらに、スイッチ制御部１２は、昇圧動作を実行する前に、コイルＬの短絡の有無を検出すべく、予め定められたパルス幅（例えば、２μｓｅｃ）のパルス信号を単発的にスイッチＳＷのゲートに出力する。つまり、スイッチ制御部１２は、スイッチＳＷをパルス幅に応じた期間だけオンし、太陽電池モジュール５０ｄとコイルＬとを含む閉回路を形成する。なお、パルス信号のパルス幅は、昇圧動作時のスイッチング周期Ｔより小さい幅である。好ましくは、パルス信号のパルス幅は、昇圧動作時のスイッチング周期Ｔの１／１０以下の幅である。ただし、短絡によりコイルＬから出力される２次電流が検出可能なパルス幅は、昇圧装置の回路構成によって異なる。したがって、パルス信号のパルス幅は、対象となる昇圧装置を用いた実測値に基づいて設定することが好ましい。

電流検出部１４は、電流センサ２０を介してスイッチＳＷから出力される出力電流Ｉｓを検出する。

短絡検出部１６は、パルス信号に基づいてスイッチＳＷがパルス幅に応じた期間だけオンした場合に、電流検出部１４により検出される出力電流Ｉｓの変化量に基づいてコイルＬの短絡の有無を検出する。短絡検出部１６は、出力電流Ｉｓの変化量が予め定められた基準変化量より大きい場合に、コイルＬに短絡が生じていると判断する。

ここで、コイルＬが短絡していない場合、スイッチＳＷを２μｓｅｃのような短期間だけオンして、第１コンデンサＣ１から放電される電流をコイルＬに入力したとしても、コイルＬのインダクタンスの影響により、コイルＬから電流は出力されない。したがって、この場合、スイッチＳＷのソースからは電流は出力されない。よって、電流検出部１４により検出される出力電流Ｉｓは、パルス信号が出力されたことによっては変化しない。

一方、コイルＬが短絡している場合、コイルＬは、例えば短絡により１次コイルおよび２次コイルを構成することがある。この場合、第１コンデンサＣ１から放電される電流を短期間だけコイルＬの一端に入力すると、１次コイルとして機能するコイルＬの一部に１次電流が入力されることになる。１次コイルに１次電流が流れることで、２次コイルとして機能するコイルＬの他の部分に２次電圧が発生し、コイルＬの他端から２次電流が出力されることになる。

すなわち、コイルＬが短絡している場合、コイルＬはインダクタンスが極端に減少したかのように振舞う。したがって、第１コンデンサＣ１から放電される電流を短期間だけコイルＬに入力した場合でも、コイルＬが短絡している場合には、コイルＬのインダクタンスの影響をほとんど受けず、コイルＬの他端から電流が出力されることになる。

よって、コイルＬが短絡している場合、電流検出部１４により検出される出力電流Ｉｓは、パルス信号が出力されたことによって変化する。そのため、短絡検出部１６は、パルス信号が出力されたことにより出力電流Ｉｓに変化が発生した場合、コイルＬの短絡が発生したと判断できる。つまり、短絡検出部１６は、パルス信号が出力されたことに対応して、例えば短絡により一部分が２次コイルとして機能するコイルＬから２次電流が出力されたことを検出した場合に、コイルＬに短絡が生じていると判断する。言い換えれば、短絡検出部１６は、短絡によりコイルＬの一部分が１次コイルを構成し、コイルＬの他の部分が２次コイルを構成する場合に、スイッチＳＷが単発的にオンしたことに対応して１次コイルに電流が入力され、２次コイルに２次電流が流れたことにより、電流検出部１４により検出される電流の変化量が予め定められた基準変化量より大きい場合に、コイルＬに短絡が生じていると判断する。

本実施形態では、スイッチ制御部１２は、昇圧動作の開始前にパルス信号を出力し、短絡検出部１６がコイルＬの短絡の有無を検出する。より具体的には、制御部１０を構成するＣＰＵが起動してから、昇圧動作を開始するまでの間に、パルス信号は出力される。

本実施形態において、制御部１０を構成するＣＰＵは、太陽電池モジュール５０ｄから電源を取っている。したがって、太陽電池モジュール５０ｄから出力される直流電圧がＣＰＵの起動に必要な第１基準電圧（例えば、３７Ｖ）に達した時点で、ＣＰＵが起動する。ＣＰＵが起動すると、ＣＰＵは、太陽電池モジュール５０ｄから出力される直流電圧が第１基準電圧より高い第２基準電圧（例えば、４０Ｖ）に達した時点で、スイッチＳＷのゲートに予め定められたパルス幅のパルス信号を出力する。これにより、ＣＰＵは、コイルＬの短絡の有無を検出できる。

太陽電池モジュール５０ｄから出力される直流電圧は、太陽光の変動等により変動する。したがって、太陽電池モジュール５０ｄから出力される直流電圧が、第１基準電圧に達した時点で、ＣＰＵがパルス信号を出力した場合、太陽電池モジュール５０ｄから出力される直流電圧の変動により、コイルＬの短絡の有無を検出する前にＣＰＵが停止してしまうこともある。そこで、本実施形態では、太陽電池モジュール５０ｄから出力される直流電圧が第１基準電圧より高い第２基準電圧に達した時点で、ＣＰＵはパルス信号を出力する。

図３Ａは、コイルＬに短絡が生じていない状態で、パルス信号を出力した場合に、ＣＰＵに入力される出力電流Ｉｓに対応する電圧値を示すアナログ信号Ｓの変化の一例を示す図である。一方、図３Ｂは、コイルＬに短絡が生じている状態で、パルス信号を出力した場合に、ＣＰＵに入力されるアナログ信号Ｓの変化の一例を示す図である。

図３Ａに示すように、入力電圧（太陽電池モジュール５０ｄの出力電圧）が第１基準電圧に達したことに対応して、制御部１０を構成するＣＰＵが起動する。さらに、入力電圧が第２基準電圧に達したことに対応して、ＣＰＵがパルス幅４μｓｅｃのパルス信号を出力する。しかし、ＣＰＵに入力されるアナログ信号Ｓは変動しない。

一方、図３Ｂに示すように、コイルＬに短絡が生じている場合、入力電圧が第２基準電圧に達したことに対応して、ＣＰＵがパルス信号を出力すると、ＣＰＵに入力されるアナログ信号Ｓに変化が現れる。ここで、アナログ信号Ｓの変化は、パルス信号が出力された後に生じている。これは、ＣＰＵに入力されるアナログ信号Ｓにより示される出力電流Ｉｓは、電流センサ２０を構成するノイズフィルタ２２などの影響により、実際にスイッチＳＷのソースから出力される出力電流Ｉｓよりも遅延しているからである。この遅延量は、ノイズフィルタ２２の時定数の大きさにより変動する。より具体的には、ノイズフィルタ２２の時定数が大きいほど、遅延量は大きくなる。

このように、ＣＰＵに入力されるアナログ信号Ｓが示す出力電流Ｉｓは、実際の出力電流Ｉｓよりも遅延している。したがって、短絡検出部１６が電流検出部１４を介して検出する出力電流Ｉｓの変化に基づいてコイルＬの短絡を検出する場合には、上記の遅延量を考慮する必要がある。

そこで、本実施形態では、短絡検出部１６は、パルス信号が出力されてから予め定められた第１期間（例えば、３０μｓｅｃ）を経過後に電流検出部１４により検出される出力電流Ｉｓに変化が生じているかどうかにより、コイルＬの短絡の有無を検出する。さらに具体的には、短絡検出部１６は、パルス信号が出力されてから第１期間を経過後に電流検出部１４により検出される第１の出力電流Ｉｓと、パルス信号が出力されてから第１期間より長い第２期間（例えば、１ｍｓｅｃ）経過後に電流検出部１４により検出される基準電流値としての第２の出力電流Ｉｓとを取得する。短絡検出部１６は、第１の出力電流Ｉｓと第２の出力電流Ｉｓとの差分値が予め定められた基準差分値以上の場合に、コイルＬに短絡が生じていると判断する。なお、基準電流値は、予め定められた電流値でもよい。また、基準電流値は、パルス信号が出力される前に電流検出部１４により検出される電流値でもよい。

なお、電流センサ２０は、出力電流Ｉｓを電圧値に変換して出力している。つまり、電流センサ２０から出力される出力電流Ｉｓの電流値は、アナログ信号の電圧の大きさにより示されている。したがって、第１の出力電流Ｉｓと第２の出力電流Ｉｓとの差分値は、電圧値により表されており、基準差分値の大きさは、例えば０．５Ｖである。なお、基準差分値は、対象となる昇圧装置を用いた実測値に基づいて設定すればよい。

また、短絡検出部１６は、パルス信号の出力に基づく第１の出力電流Ｉｓと第２の出力電流Ｉｓとの差分値の算出を複数回繰り返し、これらの差分値の平均値と基準差分値との比較に基づき、コイルＬの短絡の有無を判断してもよい。これにより、コイルＬの短絡の有無の判定の精度を向上させることができる。なお、短絡検出部１６は、スイッチ制御部１２が単発的にパルス信号を複数回出力した後に、電流検出部１４により検出された第１の出力電流Ｉｓと第２の出力電流Ｉｓとの差分値を算出し、その差分値と基準差分値との比較に基づき、コイルＬの短絡の有無を判断してもよい。

さらに、本実施形態では、昇圧装置１００が起動した後、昇圧動作を開始する前に、スイッチ制御部１２がパルス信号を単発的に出力することで、短絡検出部１６がコイルＬの短絡の有無を検出している。しかし、スイッチ制御部１２は、起動直後ではなく、昇圧動作の開始の直前、昇圧動作の途中、または昇圧動作の終了後に、スイッチ制御部１２がパルス信号を単発的に出力することで、短絡検出部１６がコイルＬの短絡の有無を検出してもよい。

図４は、本実施形態に係るコイルＬの検出手順の一例を示すフローチャートである。

太陽電池モジュール５０ｄから出力される直流電圧が第１基準電圧に達したことにより、制御部１０を構成するＣＰＵが起動する（Ｓ１００）。ＣＰＵが起動後、スイッチ制御部１２が、例えば第１電解コンデンサＣ１の両端に接続された電圧センサを介して太陽電池モジュール５０ｄから出力される直流電圧の電圧値を取得する。そして、スイッチ制御部１２は、太陽電池モジュール５０ｄから出力される直流電圧が第２基準電圧である４０Ｖに達したか否かを判定する（Ｓ１０２）。判定の結果、太陽電池モジュール５０ｄから出力される直流電圧が第２基準電圧以上の場合には、４μｓｅｃのパルス幅を有するパルス信号を単発的にスイッチＳＷのゲートに出力する（Ｓ１０４）。

短絡検出部１６は、パルス信号を出力してから第１期間である３０μｓｅｃが経過したか否かを判定する（Ｓ１０６）。判定の結果、第１期間を経過していた場合、短絡検出部１６は、第１期間を経過した時点で電流センサ２０から出力され、Ａ／Ｄ変換された第１の出力電流Ｉｓを、電流検出部１４を介して取得して、記憶する。つまり、ＣＰＵは、パルス信号が出力された時点にスイッチＳＷから出力される出力電流Ｉｓの第１のＡ／Ｄ値を測定し、記憶する（Ｓ１０８）。

次いで、短絡検出部１６は、パルス信号を出力してから第２期間である１ｍｓｅｓを経過したか否かを判定する（Ｓ１１０）。判定の結果、パルス信号を出力してから第２期間を経過していた場合、短絡検出部１６は、第２期間を経過した時点で電流センサ２０から出力され、Ａ／Ｄ変換された第２の出力電流Ｉｓを、電流検出部１４を介して取得して、記憶された第１の出力電流Ｉｓと第２の出力電流Ｉｓとの差分値を記憶する。つまり、ＣＰＵは、パルス信号の出力の影響が生じていない期間においてスイッチＳＷから出力される出力電流Ｉｓの第２のＡ／Ｄ値を測定し、第２のＡ／Ｄ値と記憶されている第１のＡ／Ｄ値との差分値を記憶する（Ｓ１１２）。

さらに、短絡検出部１６は、出力されたパルス信号の回数が、予め定められた平均回数に達したか否かを判定する（Ｓ１１４）。平均回数に達していなければ、さらに１ｍｓｅｃのタイムラグが経過した後、つまり、パルス信号を出力してから２ｍｓｅｃが経過した後（Ｓ１１６）、上述のステップＳ１０４からステップＳ１１４の手順を繰り返す。

平均回数に達していれば、短絡検出部１６は、記憶された各差分値の平均値（平均電圧）が基準差分値（０．５Ｖ）以上か否かを判定することで、コイルＬの短絡の有無を判定する（Ｓ１１８）。判定の結果、平均値が基準差分値以上の場合には、短絡検出部１６は、コイルＬの短絡が生じている、つまり、コイルＬにレアショートが生じていると判定し、制御部１０は、レアショート検出処理を実行する（Ｓ１２０）。より具体的には、制御部１０は、昇圧動作を禁止する。つまり、スイッチ制御部１２がスイッチＳＷを周期的にオンオフするための制御信号を出力することを禁止する。

なお、スイッチ制御部１２がスイッチＳＷを周期的にオンオフしていなければ、たとえコイルＬが短絡していても、コイルＬはただの電線として機能するので、コイルＬの温度は極端に上昇しない。よって、昇圧装置１００は、コイルＬに短絡が生じている場合でも、太陽電池モジュール５０ｄからの出力を遮断せず、単に昇圧せずに接続部１１０を介してパワーコンディショナ２００に出力してもよい。これにより、太陽電池モジュール５０ｄから出力される電圧が、昇圧装置１００により昇圧する必要がない電圧に達している場合には、たとえコイルＬが短絡している場合にも、電力として有効に利用することができる。よって、太陽電池モジュール５０ｄで生成された電力の無駄を抑制できる。

一方、判定の結果、平均値が基準差分値より小さい場合には、短絡検出部１６は、コイルＬに短絡が生じていない、つまり、コイルＬにレアショートが生じていないと判定する。この場合、制御部１０は、次の処理を継続する（Ｓ１２２）。つまり、制御部１０は、スイッチ制御部１２を介して太陽電池モジュール５０ｄから出力される電圧の昇圧動作を実行する。

以上、本実施形態によれば、コイルＬに単発的に電流を入力することで、コイルＬの短絡の有無を検出することができる。よって、温度センサなどの部品を新たに設けることなく、コイルＬの短絡を検出できる。

さらに、コイルＬの温度変化に基づいてコイルＬの短絡の有無を検出する場合には、実際に昇圧動作を行って、コイルＬの温度変化を測定する必要がある。しかし、本実施形態によれば、昇圧動作を実行せずとも、コイルＬに単発的に電流を入力するだけで、コイルＬの短絡を検出できる。よって、コイルＬの短絡の有無を検出し、かつコイルＬの温度上昇によるその他の不具合も抑制できる。

加えて、本実施形態によれば、昇圧装置１００が昇圧動作を実行するために用いられる回路のみを使用することで、コイルＬの短絡を検出できる。すなわち、ＣＰＵがスイッチＳＷをオンオフするための制御信号をスイッチＳＷのゲートに出力するハードウェア構成、およびＣＰＵがスイッチＳＷから出力される出力電流Ｉｓを検出するハードウェア構成は、昇圧装置１００が昇圧動作を実行するのに用いられる構成である。本実施形態では、それらのハードウェア構成を利用して、コイルＬの短絡を検出している。

したがって、本実施形態によれば、パルス信号をスイッチＳＷに出力するソフトウェア構成、およびスイッチＳＷから出力される電流値に基づいてコイルＬの短絡の有無を検出するソフトウェア構成を、ＣＰＵが実行するプログラムとして追加するだけで、コイルＬの短絡を検出できる。つまり、本実施形態によれば、昇圧装置１００のハードウェア構成を変更せずに、部品点数を増加させることなく、コイルＬの短絡を検出できる。

なお、本実施形態では、昇圧装置にコイルＬの短絡を検出する短絡検出装置を設ける例について説明した。しかし、本実施形態に係るコイルＬの短絡の検出の手法は、電源にコイルおよびスイッチが接続された昇圧装置以外の装置または回路に適用することもできる。たとえば、本実施形態に係るコイルＬの短絡の検出の手法は、チョッパ回路を備えた降圧装置、またはパワーコンディショナなどにも適用できる。

また、本実施形態では、コイルＬに接続される電源として、太陽電池モジュールを例に説明した。しかし、当該電源は、太陽電池モジュールには限定されず、燃料電池発電、風力発電等のいわゆる分散型電源でもよい。また、昇圧装置１００を起動させる電源としては、本実施形態で記載した太陽電池モジュールが最も良いが、商用電源または蓄電池など他の電源でもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ 制御部
１２ スイッチ制御部
１４ 電流検出部
１６ 短絡検出部
２０ 電流センサ
２２ ノイズフィルタ
２４ アンプ
３０ 整流・平滑回路
５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ 太陽電池モジュール
５０ｄ 太陽電池モジュール
１００ 昇圧装置
１１０ 接続部
２００ パワーコンディショナ

Claims (11)

1. 電源から出力される直流電圧が予め定められた第１基準電圧を超えた場合に起動する昇圧装置が備える前記電源に接続された昇圧回路が有するスイッチに対して、オンオフ制御のための制御信号を周期的に出力することで前記電源からの直流電圧の昇圧を開始する前に、前記直流電圧が前記第１基準電圧より高い予め定められた第２基準電圧を超えたことに対応して、前記スイッチに対してパルス信号を単発的に出力することで、前記パルス信号のパルス幅に応じた期間だけ前記スイッチをオンし、前記昇圧回路が有する、前記電源と前記スイッチとの間に接続されたコイルに対して前記電源からの電流を単発的に入力するスイッチ制御部と、
   前記コイルから出力される電流を検出する電流検出部と、
   前記パルス信号により前記スイッチがオンした場合に、前記電流検出部により検出される電流値の変化に基づいて前記コイルの短絡を検出する短絡検出部と
   を備える短絡検出装置。
2. 前記短絡検出部は、前記電流検出部により検出された前記電流値と基準電流値との差分値と、予め定められた基準差分値との比較に基づき、前記コイルの短絡を検出する請求項１に記載の短絡検出装置。
3. 前記短絡検出部は、前記スイッチ制御部から前記パルス信号が出力されてから、予め定められた第１期間を経過後に前記電流検出部により検出された電流値と、前記第１期間より長い予め定められた第２期間経過後に前記電流検出部により検出された電流値との差分値と、前記基準差分値との比較に基づき、前記コイルの短絡を検出する請求項２に記載の短絡検出装置。
4. 前記電流検出部は、予め定められた時定数を有するノイズフィルタを介して前記電流を検出し、
   前記第１期間は、前記時定数に基づき定められる請求項３に記載の短絡検出装置。
5. 前記スイッチ制御部は、前記パルス信号を予め定められた間隔毎に複数回出力し、
   前記短絡検出部は、前記パルス信号が出力される毎に、前記差分値を算出し、算出された各差分値と前記基準差分値とに基づき、前記コイルの短絡を検出する請求項２から請求項４のいずれか１つに記載の短絡検出装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の短絡検出装置と、
   前記昇圧回路と
   を備える昇圧装置。
7. 前記スイッチ制御部は、前記短絡検出部が前記コイルの短絡を検出した場合、前記制御信号の出力を禁止する請求項６に記載の昇圧装置。
8. 前記スイッチ制御部は、前記制御信号の出力周期が示す期間より小さいパルス幅を有する前記パルス信号を出力する請求項６または請求項７に記載の昇圧装置。
9. 太陽電池と、
   前記太陽電池から出力される直流電圧を昇圧する請求項６から請求項８のいずれか１つに記載の昇圧装置と、
   前記昇圧装置により昇圧された直流電圧を商用系統の交流電圧に変換するパワーコンディショナと
   を備える太陽光発電システム。
10. 電源から出力される直流電圧が予め定められた第１基準電圧を超えた場合に起動する昇圧装置が備える前記電源に接続された昇圧回路が有するスイッチに対して、オンオフ制御のための制御信号を周期的に出力することで前記電源からの直流電圧の昇圧を開始する前に、前記直流電圧が前記第１基準電圧より高い予め定められた第２基準電圧を超えたことに対応して、前記スイッチに対してパルス信号を単発的に出力することで、前記パルス信号のパルス幅に応じた期間だけ前記スイッチをオンし、前記昇圧回路が有する、前記電源と前記スイッチとの間に接続されたコイルに対して前記電源からの電流を単発的に入力するスイッチ制御段階と、
    前記コイルから出力される電流を検出する電流検出段階と、
    前記スイッチがオンした場合に、前記電流検出段階において検出される電流値の変化に基づいて前記コイルの短絡を検出する短絡検出段階と
    を備える短絡検出方法。
11. 電源から出力される直流電圧が予め定められた第１基準電圧を超えた場合に起動する昇圧装置が備える前記電源に接続された昇圧回路が有するスイッチに対して、オンオフ制御のための制御信号を周期的に出力することで前記電源からの直流電圧の昇圧を開始する前に、前記直流電圧が前記第１基準電圧より高い予め定められた第２基準電圧を超えたことに対応して、前記スイッチに対してパルス信号を単発的に出力することで、前記パルス信号のパルス幅に応じた期間だけ前記スイッチをオンし、前記昇圧回路が有する、前記電源と前記スイッチとの間に接続されたコイルに対して前記電源からの電流を単発的に入力するスイッチ制御部と、
    前記コイルから出力される電流を検出する電流検出部と、
    前記スイッチがオンした場合に、前記電流検出部により検出される電流値の変化に基づいて前記コイルの短絡を検出する短絡検出部と
    してコンピュータを機能させるためのプログラム。

Images