JP6085086B2 - 太陽電池発電装置及びその運用装置 - Google Patents

Description

この発明は太陽電池発電装置の分野に関し、さらに具体的には電子回路を統合する太陽光電池モジュールに関する。
かかる太陽光電池モジュールは、太陽電池発電装置および太陽電池発電装置の運用装置を含む。

従来知られる方法において、太陽電池発電装置（ＰＶＧ）は、直列および／または並列に接続された１個以上の太陽電池（ＰＶ）を含む。
無機材料の場合、太陽電池は基本的に半導体材料で作られるダイオード（ｐｉｎ接合またはｐｎ接合）から構成される。
この材料は光エネルギーを吸収する特徴を有し、その大部分は電荷担体（電子および空孔）に伝えられる。
ダイオードの構造（ｐｉｎ接合またはｐｎ接合）は、それぞれｎ型およびｐ型の２つの領域にドーピングを施すことにより、非ドープ領域（ｐｉｎ接合においては「真性」領域と呼ばれ、「ｉ」で表される）により任意に分離される−によって、電荷担体を分離することができ、太陽電池に含まれる電極によって収集することができる。
太陽電池によって得られる電位差（開放電圧：Ｖｏｃ）および最大電流（短絡電流：Ｉｓｃ）は、太陽電池セルのアセンブリの構成材料とこの太陽電池セルを取り巻く条件（スペクトル強度を介した照度、温度等）によって異なる。
有機材料の場合は、励起子と呼ばれる電子−空孔の対が作られる、ドナーおよびアクセプタ材料という考え方で言及され、構成は根本的に異なるが、最終目的は同じであって、電荷担体を分離し、収集し電流を作り出す。

ところで、従来の図１は、例示として太陽電池発電装置を概略的に示す。
ほとんどの太陽電池発電装置は、直列および／または並列に接続された太陽電池セルからなる少なくとも１個のパネルから構成される。
幾つかの太陽電池セルのグループを直列に接続することによって、太陽電池セルのグループの総電圧を増やすことができる。
また、幾つかの太陽電池セルのグループを並列に接続することによって、発電装置の全体的なアンペア数を増やすことができる。
同様に、幾つかのパネルを直列および／または並列に接続し、用途に応じて発電装置の電圧および／またはアンペア数を増やすことができる。

図１は、それぞれ３個のセルのグループ２を含む、並列の２個の枝線を含む太陽電池発電装置を示す。
太陽電池発電装置の電気的安全を保証するため、逆流防止ダイオード３およびバイパスダイオード４が推奨される。
応用対象物からまたは当該発電装置の他の枝線から負電流が太陽電池セルの中に流入するのを避けるために、逆流防止ダイオード３が発電装置の並列の各枝線に直列に接続される。
バイパスダイオード４は、セルのグループ２に逆並列に接続される。
バイパスダイオード４により、不良または遮光問題を有するセルのグループ２が短絡され、これによりホットスポットの問題を解決することができる。

発電装置の最大電圧は、発電装置を構成するセルの最大電圧の合計に相当し、発電装置が生み出すことができる最大電流は太陽電池セルの最大電流の合計に相当する。
非接続の太陽電池セルにおいて太陽電池セルの最大電圧Ｖｏｃ、すなわちゼロ出力電流（開回路）になり、端子が開回路すなわち太陽電池セルの両端子上でゼロ電圧のとき太陽電池セルの最大電流Ｉｓｃが得られる。
ＶｏｃおよびＩｓｃの最大値は、太陽電池を作るときに使われた技術と材料によって異なる。
また、電流Ｉｓｃの最大値は、太陽電池セルの太陽光のレベルによって大きくことなる。
太陽電池セルは非線形の電流／電圧の特性と、電圧Ｖｏｐおよび電流Ｉｏｐの最適値に相当する最大電力点（ＭＰＰ）を有する電力特性を持つ。
図２は、太陽電池の電流−電圧Ｉｐｖおよび電力Ｐｐｖ特性を最大電力点（ＭＰＰ）とともに示す。
また、太陽電池発電装置は、非線形の電流／電圧特性および最大電力点を有する電力特性をもつことになる。
太陽電池セルの一部に光が当らない、あるいはグループの１個以上の太陽電池セルが不良の場合は、このグループの最大電力点ＭＰＰはことなる位置になる。

最大電力点に追従するための制御装置を用いて太陽電池発電装置動作を最適化する方法（ＭＰＰＴすなわち最大電力点追従装置）が知られている。
かかるＭＰＰＴ制御装置６は、用途に応じて、ＤＣ／ＡＣコンバータまたはＤＣ／ＤＣコンバータの固定式のコンバータ（ＳＣ）と結合することができる。
図１は、発電装置の出力部に接続され、発電装置の太陽電池セル全体によって作られた電気エネルギーを収集し負荷に給電する固定式のＤＣ／ＡＣコンバータ８を示す。
負荷の必要に応じて、コンバータは、出力電圧を増大または削減するか、および／または出力電圧をリップリングすることができる。
また、図１は、コンバータ８と結合されたＭＰＰＴ制御装置６を示す。

ＭＰＰＴ制御装置６は、最適電圧値Ｖｏｐｔすなわち電力特性の最大点に相当する入力電圧を得るようにコンバータ８を制御するように設計される。
最大電力点は時間の経過とともに幾つかの変数パラメータ、特に存在する太陽光、セルの温度または動作状態にあるセルの数によって異なる。

このように、太陽電池発電装置の効率は、特定の太陽電池セルの機能不良や遮光にはそれほど大きな影響を受けない。
発電装置電気効率は、各太陽電池の状態に直接依存する。

例えば、最大電力点追従（ＭＰＰＴ）制御装置は、発電装置によって供給される電力に電圧変動の影響を特定するアルゴリズムを適用し、電力を増大する方向に電圧をシフトさせる。
このように、かかるアルゴリズムは、発電装置によって供給される電力を測定して第１の電圧を求め、一定時間の後、第１の電圧よりも大きい第２の電圧を加え、相当する電力を測定または推定する。
第２の電圧に相当する電力が第１の電圧に相当する電力よりも大きい場合は、アルゴリズムの次のステップでさらに大きい第３の電圧を加える。
反対の場合は、第３の印加電圧は第１の電圧よりも低い。
このように、システムは太陽電池発電装置の端子に対する電圧を永続的に徐々に調節し、最大電力点に可能な限り接近する。
ＭＰＰＴ制御装置に対して他のアルゴリズムを適用できるものと理解する。

しかしながら、発電装置の光電セルの各グループで作られるエネルギーの管理を最適化する必要があり、とりわけ負荷の必要に発電装置の電力をベストに合わせ、および／または不良および／または特定のセルに影響を与える太陽光の変動を有効かつ急速に補う必要がある。

この発明は、それぞれ１個以上の太陽電池セルと結合された複数のマイクロコンバータと、各マイクロコンバータからのエネルギーの流れを管理する少なくとも１個の再構成モジュールと、を含む太陽電池発電装置及びその運用装置を提案することを目的とする。

そこで、この発明は、
多数の太陽電池セル（１２）を有する太陽電池発電装置の運用装置であって、
各太陽電池セル（１２）に対して、各１つのＤＣ／ＤＣマイクロコンバータ（１４）が接続されており、
前記各ＤＣ／ＤＣマイクロコンバータ（１４）は、ＤＣ／ＤＣマイクロコンバータ（１４）を短絡、直列接続及び並列接続することが可能な再構成モジュール（２２）を介して出力インバータ（１８）に接続されており、
各太陽電池セル（１２）の状態を監視する中央制御装置（２０）を備え、
前記再構成モジュール（２２）は、前記中央制御装置（２０）からの指令に応じて、所定のＤＣ／ＤＣマイクロコンバータ（１４）を短絡し、複数の所定のＤＣ／ＤＣマイクロコンバータ（１４）を直列接続し、または複数の所定のＤＣ／ＤＣマイクロコンバータ（１４）を並列接続することによって、各ＤＣ／ＤＣマイクロコンバータ（１４）と出力インバータ（１８）との相互接続構成を再構築するものであることを特徴とする。
一実施態様において、前記各ＤＣ／ＤＣマイクロコンバータ（１４）に、前記中央制御装置（２０）との通信を行う個別制御装置（１６）が接続されている。
一実施態様において、前記個別制御装置（１６）が、対応する前記各ＤＣ／ＤＣマイクロコンバータ（１４）の最大電力動作点に追従するための制御装置（ＭＰＰＴ）を含む。
一実施態様において、前記個別制御装置（１６）が、計時装置を含む。
一実施態様において、前記個別制御装置（１６）が、温度センサーを含む。
一実施態様において、各太陽電池セル（１２）が、多接合型太陽電池である。
一実施態様において、前記中央制御装置（２０）が、負荷（１００）と通信するものである。
一実施態様において、前記中央制御装置（２０）が、外部のネットワークと通信するものである。
一実施態様において、前記再構成モジュール（２２）が、複数のスイッチ（２６）を含む。
また、本発明は、多数の太陽電池セル（１２）と、請求項１〜９のいずれか１項に記載の太陽電池発電装置の運用装置とを含む太陽電池発電装置に関する。

これにより、再構成モジュールは、負荷の必要に応じて、および／または太陽電池セルのそれぞれのグループの状態に応じて、エネルギーの流れの伝送を調節するができる。
エネルギーの流れの伝送の構成の変更は中央ユニットにより制御される。
これにより、必要に応じておよび／またはそれぞれの太陽電池セルの動作条件に応じて供給される電力を調節することにより発電装置の電気エネルギーの生産を最適化することが可能となる。
また、本発明の他の特徴と利点は、実施例としてあげる、本発明の実施態様に付随する説明を読み、付属の図面を参照すれば明らかとなろう。

図１は最新の太陽電池発電装置の図である。 図２は太陽電池の電流−電圧および電力の理論的特性を示す図である。 図３は本発明に係る電子的運用装置を例示的に示す図である。（実施例） 図４は本発明に係るシステムの再構成モジュールを示す図である。（実施例）

以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。

図３及び図４はこの発明の実施例を示すものである。
本発明は、直列および／または並列に接続された複数の太陽電池を含む太陽電池発電装置の電子的運用装置を提案する。
本発明に係る電子回路システムは、複数のマイクロコンバータを含む。
「マイクロコンバータ」とは、発電装置の複数の太陽電池セル全体と結合された単体の出力コンバータに対する用語であり、１個の太陽電池または太陽電池の小さなグループと結合された１個のコンバータを意味する。
各マイクロコンバータは、少なくとも１個の太陽電池と電気的に接続され電池によって作られたエネルギーを集めて負荷に向けて伝送する。
太陽電池発電装置が対象とする電気的需要を、「負荷」と呼ぶ。

また、本発明の運用装置は、少なくとも１個の再構成モジュールを制御する中央制御装置を含む。
この再構成モジュールは、幾つかのマイクロコンバータの出力電力を負荷に向けて伝送するようにされている。
中央制御装置は、各再構成モジュールを制御し、負荷の要求および／または発電装置の各太陽電池セルの状態に応じて各コンバータからのエネルギーの流れの分配を制御する。
したがって、各太陽電池によって作られるエネルギーの管理は、太陽電池セルの不良および／または一部太陽電池セルの早期老化および／またはホットポイントの発生等と係わりなく、最適化することができる。

図３は、本発明に係る太陽電池発電装置の電子的運用装置の一例を示す。
このシステムにより、各太陽電池の電気エネルギーの生産を最適化することが可能となる。

本発明に係る運用装置は、それぞれ少なくとも１個の太陽電池に接続された複数の（ＤＣ／ＤＣまたはＤＣ／ＡＣ）マイクロコンバータ１４を含む。
図３の実施例において、６個のマイクロコンバータ１４が示され、６個の太陽電池セル１２のグループに接続されている。
この概略構成は、単に例示としてのみあげるものであって、このシステムは、数十ないし数百のマイクロコンバータ１４を管理でき、各マイクロコンバータは、百個ないし数百個の太陽電池セル１２と関係することができる、と理解されるものとする。

各マイクロコンバータ１４は、マイクロコンバータ１４と接続された各太陽電池セル１２のエネルギーを管理する個別制御装置１６と結合することができる。
この個別制御装置１６は、特に、結合された各太陽電池１２の最大電力点追従制御を行うためのＭＰＰＴ制御装置を含むことができる。
ＭＰＰＴ制御装置は、例えば上に説明したアルゴリズム等の、各太陽電池１２の最大電力点を探すためのアルゴリズムを適用するようにされている。
個別制御装置１６は、電圧センサー、電流センサーおよび温度センサーを含むことができる。
これにより、接続されたマイクロコンバータ１４の入力部および／または出力部で電気的データ（電流および／または電圧）を測定することができる。
また、パネルの温度を測ることもできる。
個別制御装置１６は、中央制御装置２０との通信状態を保ち、接続されたマイクロコンバータ１４の動作変更を制御するようにされている。
個別制御装置１６は、中央制御装置２０に測定値を直接送るか、測定値を直接処理して中央制御装置２０に動作不良のみを報告するようにしてもよい。
このために個別制御装置１６は、マイクロコントローラまたはＦＰＧＡを含むことができる。
個別制御装置１６がＭＰＰＴ制御装置を内蔵する場合は、本発明に適用できるようにできるリアルタイムコンピュータを含む。

図３において、複数のマイクロコンバータ１４は、さらに負荷１００に適合するための発電装置の出力インバータ１８に接続される。
図３には、１個の出力インバータ１８が示されるが、太陽電池発電装置のサイズおよび構成に応じて複数の出力コンバータ１８が直列、並列またはカスケード状に置かれてもよいと理解されるものとする。
図の実施例において、出力インバータ１８はＤＣ／ＡＣインバータであるがＤＣ／ＤＣコンバータでもよく、出力インバータ１８は、対象の用途に応じて電圧ステップアップまたはステップダウンコンバータでもよい。

各マイクロコンバータ１４と出力インバータ１８の接続は、電力切り替え部である再構成モジュール２２を介して行われる。
図３において、再構成モジュール２２は３個のマイクロコンバータ１４と結合されているが、この実施例は単に説明のためのものであって、これに限定されるものではない。

再構成モジュール２２により、各マイクロコンバータ１４から出力インバータ１８に向けてのエネルギーの流れを管理することが可能となり、また、セル１２の特定のグループの潜在的不良および／または負荷１００の特定のエネルギー要求に応じて、エネルギーの流れを再構成することができる。
再構成モジュールは中央制御装置２０に制御される。

中央制御装置２０は、例えばマイクロコントローラであってもよい。
中央制御装置２０は、各個別制御装置１６から情報を受取り、再構成モジュール２２と各個別制御装置１６を制御することができる。
中央制御装置２０は、例えば、特定のエネルギー要求リクエスト等の情報を負荷１００から受取り、負荷１００に情報を伝送、例えば緊急電力カット等を通知してもよい。
また、中央制御装置２０は、外部のネットワークと通信し、不良もしくはメンテナンスの要求について通知してもよい。

中央制御装置２０と上記上部要素間の通信は、ネットワークケーブル、ラインのキャリア電流（ＬＣＣ）、無線通信プロトコル（ＷｉＦｉ）その他、任意の適切な手段により確保できる。
中央制御装置２０と個別制御装置１６間の通信、中央制御装置２０と負荷１００間、中央制御装置２０と外部のネットワーク間の通信は、双方向で行われる。
一方、中央制御装置２０と再構成モジュール２２間の通信は一方向に行われ、再構成モジュール２２は自分自身では情報通信を行うことなく中央制御装置２０の制御を受ける。
これらの各通信は、異なる技術と異なるプロトコルを用いることもできる。

各個別制御装置１６および／または負荷１００により受取った情報から、中央制御装置２０は、要求および／または発電装置の太陽電池セル全体およびマイクロコンバータ動作条件を考慮することにより、各再構成モジュール２２を制御し、各マイクロコンバータ１４により伝送されるエネルギーの流れを修正することができる。
また、中央制御装置２０は各個別制御装置１６を制御し、各マイクロコンバータ１４の最適な管理変更を行わせることもできる。
特に、太陽電池セル１２のあるグループの故障もしくは不良の場合に、中央制御装置２０は、これら各グループに結合された個別制御装置１６により認知し、太陽電池セル１２の各グループにより得られるエネルギーの流れを再構成制御することができる。

図４は、再構成モジュール２２の詳細を図式的に示す。
図４において、再構成モジュール２２は、３個のマイクロコンバータ１４と接続されているが、これに限定されるものではない。
再構成モジュール２２は、２ｎの電力入力を有し、（ここで、ｎはモジュールと結合されたマイクロコンバータ１４の数と等しい）；２個の電力出力を有する。
再構成モジュール２２は、各マイクロコンバータ１４により得られた電力を入力として受取り、増幅した電力を出力部に提供する。
再構成モジュール２２は、中央制御装置２０に制御される複数のスイッチ２６を含む。
スイッチ２６は、再構成モジュール２２内に用いられる電子回路に応じて、また中央制御装置２０との選択された通信プロトコルに応じて、適切ないずれのタイプのものであってもよい。
例えば、トランジスタまたはプログラマブル論理回路（ＦＰＧＡ）を用いることができる。

負荷の要求に応じて、再構成モジュール２２は、マイクロコンバータ１４を直列に構成することによって高電圧を提供することもでき、あるいはマイクロコンバータ１４を並列に構成することによって大電流を提供することもできる。
適切なスイッチ２６の開閉を制御する中央制御装置２０によって、モジュールの直列、並列構成が制御される。
負荷１００の要求は、負荷から直接送られるリクエストか、ネットワークからの指令により中央制御装置２０に知らされる。

図３に示すように、複数の再構成モジュール２２を直列に配列し、太陽電池発電装置の構成を広い電圧範囲に構成することができる。
また、複数の再構成モジュール２２を並列に配列し、太陽電池発電装置を広い電流範囲に構成することができる。

このように、本発明に係る電子的運用装置により、時間の経過とともに要求が変化する場合でも、太陽電池発電装置が関係づけられた負荷の異なる要求を管理することができる。
さらに、本発明に係る電子的運用装置により、当該発電装置の要素の一時的または致命的な機能不良状態を管理することが可能となる。

太陽電池セル１２のあるグループおよび／またはマイクロコンバータ１４が機能不良の場合は、再構成モジュール２２は、関係する電力の入力を短絡するか、一時的あるいは固定的にバイパスすることができる。
マイクロコンバータ１４の短絡またはバイパス動作は、適切なスイッチ２６の開閉を制御する中央制御装置２０によって制御される。

太陽電池セル１２のグループの機能不良の原因は、特に太陽電池セル１２の老化、太陽光の不足または致命的な不良等、複数ある場合がある。
機能不良の原因が複数あることは、太陽電池セル１２の当該グループの動作条件を検出するうえで望ましく、検出が容易なものとなる。
太陽電池１２のグループの機能不良は、マイクロコンバータ１４の入力部の電流−電圧特性の変化により検出することができる。
個別制御装置１６は、例えばマイクロコンバータ１４の入力部でこれらの電気的データを測定する。
この測定は連続して行ってもよく、定期的に行ってもよい。

マイクロコンバータ１４の機能不良は、電流−電圧特性の変化によって検出することができる。
個別制御装置１６は、これらの電気的データをマイクロコンバータ１４の出力部で測定する。
この測定は連続して行ってもよく、定期的に行ってもよい。

本発明に係る運用装置により、これらの機能不良状況を克服することを提案する。
上記のように、個別制御装置１６は、電流と電圧をマイクロコンバータ１４の入力部と出力部で測定する。

積Ｉｐｖ・Ｖｐｖすなわちマイクロコンバータ１４の入力部での電力がゼロの場合は、関係する（１以上の）太陽電池セル１２に光が当たっていないか不良であることを意味する。
一時的な遮光、長時間の遮光および致命的な不良を識別するために、個別制御装置１６は計時装置を含むことができる。
積Ｉｐｖ・Ｖｐｖが、第１の閾値よりも短い間ゼロにとどまる場合は、個別制御装置１６は単純な一時的遮光と判断し、マイクロコンバータ１４に自己を一時的に短絡回路にセットするように指令して、この状況を直接管理することができる。
積Ｉｐｖ・Ｖｐｖが、第１の閾値よりも長く、第２の閾値よりも短い時間ゼロにとどまる場合は、個別制御装置１６は長時間の遮光と判断し、中央制御装置２０に警告する。
積Ｉｐｖ・Ｖｐｖが、第２の閾値よりも長い時間ゼロにとどまる場合は、個別制御装置１６は当該セルグループが致命的な不良であると判断し、中央制御装置２０に警告する。
当然ながら、時間の閾値は用途によって異なる。
また単一の時間の閾値を使うか、または閾値を使わずに判断することも可能である。

遮光が生じた場合、中央制御装置２０は再構成モジュール２２に指令を与え、遮光されたグループを短絡し、遮光されていない太陽電池セル１２のグループのマイクロコンバータ１４から得られる流れを組織しなおすことによってエネルギーの流れを再構成する。
例えば、中央制御装置２０は特定の個別制御装置１６に指令を与え、遮光されていないセルと関係するマイクロコンバータ１４の動作を変更する。
中央制御装置２０からの指令をうけて、個別制御装置１６はマイクロコンバータ１４を強制的に出力低下のモードに変える。
実際に各マイクロコンバータ１４は関係する太陽電池セル１２から供給される電圧を（最大電圧Ｖｏｃの限度内で）ステップアップまたはステップダウンすることができる。

セル１２のあるグループが致命的な不良の場合は、個別制御装置１６は中央制御装置２０これを通知し、マイクロコンバータ１４に指令を与え自己をバイパスモードにセットさせる。
実際に各マイクロコンバータ１４はバイパスダイオードと逆流防止ダイオードに変更することができる。
当然ながらマイクロコンバータ１４は、図２で説明した従来の保護ダイオードの存在を排除しない。
中央制御装置２０は、この致命的な不良の通知を受け、このことをオペレータに通知することができる。

積Ｉｓ・Ｖｓすなわちマイクロコンバータ１４の外部電力がゼロまたは無限大の場合は、マイクロコンバータ１４が不良であることを意味する。
個別制御装置１６は中央制御装置２０にこれを通知し、中央制御装置２０は再構成モジュール２２に指令を与え、対応する不良のマイクロコンバータの電力入力を短絡させる。
また、中央制御装置２０は指令を与え他の不良でないマイクロコンバータから供給されるエネルギーの流れを再構成することができる。
また、中央制御装置２０はこの不良をオペレータに通知することができる。

また、本発明に係る電子的運用装置は、安全機能を含むことができる。
例えば、中央制御装置はマイクロコンバータ１４および出力コンバータ１８全体の停止を指令することができる。
中央制御装置２０は、負荷１００または外部のネットワークからの指令を受取り、あるいは例えば太陽電池セル１２の特定のグループが加熱している等、個別制御装置１６から受けた情報に基づいて緊急停止等の制御を行うことができる。
また、各個別制御装置１６はローカル安全機能を含むことができ、特に太陽電池セル１２のあるグループが加熱した場合、そのマイクロコンバータ１４を短絡し、このことを中央制御装置２０に通知することができる。

本発明に係る電子的運用装置は盗難防止機能を含むことができる。
例えば、発電装置が移動されたことの通知を受けた場合、中央制御装置２０は、例えば機械的スイッチにより再構成モジュール２２に全てのスイッチ２６を開放するよう指令することができる。
この場合は、再構成モジュール２２のスイッチ２６を再起動するには、オペレータの指令が必要となる。
しかる後、太陽電池から負荷１００へのエネルギーの伝送が可能となる。

さらに、運用装置の中央制御装置２０は、太陽電池セル１２の各グループおよび／または各パネル２４のマイクロコンバータ１４の動作条件に関する情報を、電力ネットワークの中央システムに伝送することができる。
これにより、パネル２４のメンテナンスを促進することができる。
特に、メンテナンスを担当するオペレータに太陽電池セル１２の特定のグループまたは特定のマイクロコンバータ１４の機能不良をより速やかに警告し、しかるべき対策を採ることができる。

本発明に係る運用装置は、全体としてまたは部分的に太陽電池発電装置に統合することができる。
発電装置は複数のパネル２４を含み、各パネル２４は直列および／または並列に接続された太陽電池の複数のグループを含むことができる。
図３において、それぞれ太陽電池セル１２の３つのグループを含む２個のパネル２４が示されているが、これにより数的な限定を示すものではないと理解すべきである。

可能な実施態様によれば、多接合型太陽電池を用いることができる。
この場合、異なる接合の電気的カップリングという問題を管理することが必要となる。
例えば、タンデム接合を有する多接合型太陽電池は、当該デバイスによる太陽スペクトラム吸収のための面積を増やすために、順に積み上げられた幾つかの単純接合からなる多接合型太陽電池を必要とする。
タンデム接合を有する多接合型太陽電池により、より効率的な電気変換を得る可能性が考えられる。
タンデム接合を有する多接合型太陽電池における電気的カプリングの主な問題点は、日射の条件に係わりなく太陽電池の性能における調和を必要とすることである。
タンデムの各太陽電池セルによる電流生産は、各太陽電池セルが活性化するスペクトラムの領域によって任意に異なり、また日射の条件によって変わるので、このような理想的なケースは現実には得ることができない。
結果、タンデム接合を有する多接合型太陽電池に固有の、最も弱い要素による限界が生じる。
かかる電流の限界によってタンデム接合を有する多接合型太陽電池の理論的効率が大きく引き下げられる。
解決策は、タンデム接合を有する多接合型太陽電池の接合を電気的に切り離すことである。
タンデムの太陽電池セルは常に光的には結合されが、電気的には分離される。
これにより各接合は２個の電極と結合され、これにより４個の電極を有する多接合型太陽電池（タンデムの場合）が得られる。
このシステムを持つタンデムの各太陽電池セルにマイクロコンバータ１４を接続することにより、電気的に切り離された太陽電池セルで動作し、それぞれ再構成モジュール２２によって最適に管理される多接合型太陽電池を得ることが可能となる。

付属の図面に示した実施例を参照しながら本発明を説明してきたが、この説明に限定されるものではないと理解すべきである。
特に、太陽電池セル１２のグループ、マイクロコンバータ１４、および再構成モジュール２２の数と配置は、予想される用途および太陽電池発電装置の構成により異なる。
個別制御装置１６内に含まれるＭＰＰＴ制御装置で使われるアルゴリズムは、既存のアルゴリズムであってもよく、引き続いて開発されたものであってもよく、また各個別制御装置１６は同じアルゴリズムを持たなくてもよい。
また、中央制御装置２０とシステムの各要素または外部のネットワーク間で使われる通信プロトコルは、利用可能な技術に応じて調整されてもよい。

１２ 太陽電池セル
１４ マイクロコンバータ
１６ 個別制御装置
１８ 出力インバータ
２０ 中央制御装置
２２ 再構成モジュール
１００ 負荷

Claims (10)

1. 多数の太陽電池セル（１２）を有する太陽電池発電装置の運用装置であって、
   各太陽電池セル（１２）に対して、各１つのＤＣ／ＤＣマイクロコンバータ（１４）が接続されており、
   前記各ＤＣ／ＤＣマイクロコンバータ（１４）は、ＤＣ／ＤＣマイクロコンバータ（１４）を短絡、直列接続及び並列接続することが可能な再構成モジュール（２２）を介して出力インバータ（１８）に接続されており、
   各太陽電池セル（１２）の状態を監視する中央制御装置（２０）を備え、
   前記再構成モジュール（２２）は、前記中央制御装置（２０）からの指令に応じて、所定のＤＣ／ＤＣマイクロコンバータ（１４）を短絡し、複数の所定のＤＣ／ＤＣマイクロコンバータ（１４）を直列接続し、または複数の所定のＤＣ／ＤＣマイクロコンバータ（１４）を並列接続することによって、各ＤＣ／ＤＣマイクロコンバータ（１４）と出力インバータ（１８）との相互接続構成を再構築するものであることを特徴とする太陽電池発電装置の運用装置。
2. 前記各ＤＣ／ＤＣマイクロコンバータ（１４）に、前記中央制御装置（２０）との通信を行う個別制御装置（１６）が接続されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池発電装置の運用装置。
3. 前記個別制御装置（１６）が、対応する前記各ＤＣ／ＤＣマイクロコンバータ（１４）の最大電力動作点に追従するための制御装置（ＭＰＰＴ）を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池発電装置の運用装置。
4. 前記個別制御装置（１６）が、計時装置を含むことを特徴とする請求項２または３に記載の太陽電池発電装置の運用装置。
5. 前記個別制御装置（１６）が、温度センサーを含むことを特徴とする請求項２〜４に記載の太陽電池発電装置の運用装置。
6. 各太陽電池セル（１２）が、多接合型太陽電池であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の太陽電池発電装置の運用装置。
7. 前記中央制御装置（２０）が、負荷（１００）と通信するものであることを特徴とする請求項１〜６に記載の太陽電池発電装置の運用装置。
8. 前記中央制御装置（２０）が、外部のネットワークと通信するものであることを特徴とする請求項１〜７に記載の太陽電池発電装置の運用装置。
9. 前記再構成モジュール（２２）が、複数のスイッチ（２６）を含むことを特徴とする請求項１〜８に記載の太陽電池発電装置の運用装置。
10. 多数の太陽電池セル（１２）と、請求項１〜９のいずれか１項に記載の太陽電池発電装置の運用装置とを含むことを特徴とする太陽電池発電装置。

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