JP6181578B2

JP6181578B2 - パワーコンディショナ

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Publication number: JP6181578B2
Application number: JP2014036653A
Authority: JP
Inventors: 義久森地
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
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Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2017-08-16
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Description

この発明は、パワーコンディショナに関する。

近年では、太陽光発電システムの普及にともない、太陽光発電用のパワーコンディショナが広く普及しつつある。パワーコンディショナは、太陽電池で発電した直流電力を電圧調整する直流変換部を有する。また、パワーコンディショナには、直流変換部を複数設けた構成を有するものがある。このようなパワーコンディショナでは、直流変換部が１つの場合に比べて、パワーコンディショナに入力可能な太陽電池の入力回路数を増やすことができる。

しかしながら、直流変換部が増えることによって故障発生の確率も増える。そこで、直流変換部の一部を構成するダイオードの故障を、コイルの電圧変化によって検出する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−０１９３６５号公報

複数の直流変換部を有するパワーコンディショナにおいては、直流変換部に故障が生じると、正常時の方向とは逆の方向に電流が流れることがある。このとき、直流変換部で上述のような逆の方向に電流が流れるような故障が生じると、該故障が生じた直流変換部に接続された太陽電池に他の太陽電池からの電流が入力され得る。これにより、故障が生じた直流変換部および該直流変換部に接続された太陽電池に定格以上の電流が流れるため、太陽電池に発熱が生じ得る。その結果、太陽電池に破損が生じる場合がある。

本発明の１つの目的は、直流変換部の故障を簡易に検知して所定の制御を行なうことで太陽電池の破損の発生を低減したパワーコンディショナを提供することにある。

本発明の一実施形態に係るパワーコンディショナは、第１スイッチング素子を有し、第１太陽電池に接続される第１直流変換部と、第２スイッチング素子を有し、第２太陽電池に接続されるとともに、前記第１直流変換部と並列接続された第２直流変換部と、前記第１直流変換部および前記第２直流変換部を制御する制御部と、を備えている。本実施形態において、前記制御部は、前記第１直流変換部において正常時の電流方向とは逆方向に流れる電流を検知した場合に、前記第１太陽電池に前記第２太陽電池からの出力電流が流れないように、前記第１直流変換部および前記第２直流変換部の少なくとも一方を制御する。

本発明の一実施形態によれば、第１直流変換部において正常時の電流方向と逆方向に流れる電流を検知した場合に、第１太陽電池に第２太陽電池からの出力電流が流れないように制御できるため、第１太陽電池の発熱を低減することができる。その結果、当該発熱による太陽電池の破損を低減できる。

本発明の実施形態に係るパワーコンディショナを備えた太陽光発電システムを示す図である。本発明の実施形態に係るパワーコンディショナの直流変換部の構成を示す図である。本発明の実施形態における制御を説明するためのメインフローチャートである。本発明の第１実施形態における保護制御のサブフローチャートである。本発明の第２実施形態における保護制御のサブフローチャートである。本発明の他の実施形態に係るパワーコンディショナの直流変換部の構成を示す図である。本発明の第３実施形態における保護制御のサブフローチャートである。本発明の第４実施形態における保護制御のサブフローチャートである。

以降、諸図面を参照しながら、本発明の実施態様を詳細に説明する。なお、図１および図２の破線では、直流変換部と制御部との間での情報のやりとりに用いる信号の流れを表す。

図１は、本発明の一実施形態に係るパワーコンディショナを有する太陽光発電システムの構成を示す図である。本実施形態に係るパワーコンディショナ１は、第１太陽電池２ａおよび第２太陽電池２ｂに接続されている。このような太陽光発電システムでは、第１太陽電池２ａおよび第２太陽電池２ｂで発電された電力をパワーコンディショナ１で種々の調整後に負荷（不図示）に供給する、もしくは商用系統３に逆潮流（売電）している。具体的に、太陽光発電システムでは、第１太陽電池２ａおよび第２太陽電池２ｂで発電された直流電力をパワーコンディショナ１で交流電力に変換した後に、交流電力を商用系統３に供給する。また、太陽光発電システムにおいて、太陽電池で発電された電力を商用系統に逆潮流する場合は、電力会社との契約によって発電した電力の全量を売電する全量配線と、優先的に負荷に電力供給して余剰電力がある場合に逆潮流する余剰配線とがあるが、本例においては全量配線の太陽光発電システムで説明する。

＜第１実施形態＞
パワーコンディショナ１は、電圧型制御インバータであって、図１に示すように、複数の直流変換部（第１直流変換部１１および第２直流変換部１２）と、直流変換部から出力された直流電力を交流電力に変換する交流変換部１３と、第１直流変換部１１、第２直流変換部１２および交流変換部１３を制御可能な制御部１４を含んで構成される。パワーコンディショナ１から商用系統３に出力される電力等の情報（発電電力や売電電力）は、制御部１４によって表示部１５に表示することができる。なお、表示部１５は、パワーコンディショナ１内部に設けられていなくてもよい。例えば、上述した電力等の情報は、通信部（不図示）等を通じて外部表示装置に情報を送信して表示されるようにしてもよい。

第１直流変換部１１は、第１太陽電池２ａから入力された直流電力の電圧を調整する。また、第２直流変換部１２は、第２太陽電池２ｂから入力された直流電力の電圧を調整する。また、第１直流変換部１１は、図１に示すように、出力側、すなわち、交流変換部１３側で第２直流変換部１２と並列接続されている。そのため、第１直流変換部１１および第２直流変換部１２の出力を合算して得られた電力が交流変換部１３に入力される。それゆえ、第１直流変換部１１および第２直流変換部１２では、双方の出力が相手側と同じ電圧値になるように出力電圧を調整している。よって、第１太陽電池２ａと第２太陽電池２ｂとの太陽電池ストリングの枚数や出力電圧は同じでなくてもよい。

また、第１直流変換部１１は、電流を測定するための第１ＣＴセンサ１１０を有する。また、第２直流変換部１２は、電流を測定するための第２ＣＴセンサ１２０を有する。これにより、第１太陽電池２ａおよび第２太陽電池２ｂの発電電力値（発電電流値）を制御部１４に送れば、発電電力（発電電流）を算出できる。

交流変換部１３は、直流電力を交流電力に変換する制御を行なう。このような制御の方法としては、一般的にはＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式の駆動信号に基づき直流の入力電圧を交流の出力電圧に変換する方法が用いられる。

制御部１４は、第１直流変換部１１、第２直流変換部１２および交流変換部１３の動作を監視し、異常等が発生した場合に機器の停止や補正を指令するものである。また、制御部１４は、各構成要素の出力電圧値や出力電流値を測定して情報を取得している。例えば、商用系統３側の電圧値（交流変換部１３の出力側の電圧値）の上昇を検知した場合に、電圧上昇抑制制御を行なうよう交流変換部１３に指令を送り、これを受けた交流変換部１３は出力電力を停止もしくは出力抑制を行なう。

また、制御部１４は、発電電力値や売電電力値の情報を積算し、積算発電電力量や積算売電量といった情報を生成し、表示部１５を介して使用者に情報提供を行なうことができる。また、異常状態の警告を行なうこともできる。

次に、パワーコンディショナ１の動作について詳述する。

第１直流変換部１１は、図２に示すように、正極側の入力部（ａ）と負極側の入力部（ｂ）、正極側の出力部（ｃ）と負極側の出力部（ｄ）を備えている。また、第１直流変換部１１は、第１スイッチング素子１１１、第１逆流防止素子１１２および第１コイル１１３を有している。具体的に、第１直流変換部１１では、入力部（ａ）側に第１コイル１１３、出力部（ｃ）側に第１逆流防止素子１１２が配置される。また、第１直流変換部１１は、第１コイル１１３と第１逆流防止素子１１２との間に、正極側の電路と負極側の電路との間をＯＮ−ＯＦＦによるスイッチングを行なう第１スイッチング素子１１１が配置される。

第１スイッチング素子１１１は、例えば、トランジスタやＦＥＴ素子やＩＧＢＴといった半導体スイッチング素子である。第１スイッチング素子１１１は、スイッチングのデューティ等を制御するＰＷＭ制御部によって制御される。具体的には、第１コイル１１３と第１逆流防止素子１１２との間をスイッチングで制御することによって、第１直流変換部１１の出力部（ｃ）,（ｄ）間の電圧調整を可能としている。

第１逆流防止素子１１２は、例えば、シリコンダイオード、ショットキーバリアダイオードまたはトランジスタ等の電流を一方向にしか流さない指向性を有する半導体素子である。

また、第２直流変換部１２は、第２スイッチング素子１２１、第２逆流防止素子１２２、第２コイル１２３を有している。第２直流変換部１２は、第１直流変換部１１と同等の構成および機能を備えており、第２直流変換部１２の出力部（ｃ）,（ｄ）間の電圧調整を可能としている。なお、第１直流変換部１１および第２直流変換部１２による電圧調整は、一般的に、入力部（ａ）,（ｂ）間に入力される電圧よりも出力部（ｃ）,（ｄ）間から出力される電圧の方が高電圧になるように電圧調整する昇圧動作が行なわれる。一方、入力電圧が定格入力電圧よりも高かった場合などには、降圧動作を行なってもよい。なお、以下の説明において、電圧調整は、昇圧動作を指すものとして事例を用いて説明する。

本実施形態では、図２に示すように、第１ＣＴセンサ１１０および第２ＣＴセンサ１２０は、負極側の電路の第１スイッチング素子１１１または第２スイッチング素子１２１）よりも入力部（ｂ）寄りに配置されている。第１太陽電池２ａの発電電流は、正極側の電路の入力部（ａ）から第１コイル１１３に入力された後に、第１逆流防止素子１１２を通って出力部（ｃ）から交流変換部１３に入力される。また、負極側の電路の出力部（ｄ）から入力される電流は、第１ＣＴセンサ１１０を通って第１太陽電池２ａの負極側に入力される（図２中の矢印参照）。また、第２太陽電池２ｂの発電電流は、正極側の電路の入力部（ａ）から第２コイル１２３に入力された後に、第２逆流防止素子１２２を通って出力部（ｃ）から交流変換部１３に入力される。また、負極側の電路の出力部（ｄ）から入力される電流は、第２ＣＴセンサ１２０を通って第２太陽電池２ｂの負極側に入力される。なお、図２中の矢印は、第１直流制御部１１および第２直流制御部１２において流れる電流の正常な方向を示している。

第１ＣＴセンサ１１０および第２ＣＴセンサ１２０は、第１太陽電池２ａおよび第２太陽電池２ｂの発電電流を測定し、発電電力を算出するために用いられる。また、ＣＴセンサは、電流の流れる向きを検出することができる。そのため、制御部１４は、第１ＣＴセンサ１１０および第２ＣＴセンサ１２０で第１直流変換部１１および第２直流変換部１２の電流の流れる方向を検出し、電流の流れる方向が正常状態であるか否かを判定することができる。なお、電流の流れる方向は、通常、直流変換部が正常状態であるかぎりは一定の方向を維持している。そのため、ＣＴセンサおいて、正常状態時に電流の流れる方向が正の値であったものが、負の値で検出された場合には、当該ＣＴセンサを有する直流変換部に故障等が生じ、電流が逆方向に流れていると判定できる。具体的には、例えば、第１逆流防止素子１１２が短絡状態で故障した場合、第２直流変換部１２から出力された電流が第１直流変換部１１の出力部（ｃ）から第１逆流防止素子１１２が許容する方向とは逆方向に流れるようになる。そのため、図２の電流の向きを示す矢印と逆方向に電流が流れることになる。このとき、第１ＣＴセンサ１１０では、例えば、正常時にプラス１０［Ａ］で検出されていた値が、マイナス１０［Ａ］の値で検出された場合に第１直流変換部１１内で逆方向に電流が流れていると判定する。また、第２ＣＴセンサ１２０は、第１ＣＴセンサ１１０と同様の方法で、第２直流変換部１２内の電流方向を検出できる。上述の電流方向の判定は、制御部１４が行なう。なお、本実施形態では正常時は電流値が正の値、故障時は負の値として説明するが、機器設計によっては正常時に電流値が負の値となるようにしている場合もあるので、その場合には判定が逆で行なわれるようにしておけばよい。

次に、直流変換部において逆方向に電流が流れた場合に行なう制御方法について図３のメインフローチャートを用いて説明する。なお、本メインフローチャートの制御および以下で説明するサブフローの制御については、すべて制御部１４で行なう。

ＳＴＥＰ１では、第１ＣＴセンサ１１０の電流の流れる方向を検出する。ＳＴＥＰ２では、ＳＴＥＰ１で検出した電流の流れる方向が、予め設定された所定の方向（機器設計上の電流の流れる方向）、すなわち、正常時の電流方向であるか否かを判定する。ここで、電流の流れる方向が正常時の方向と同じであれば、正常状態であると判定してＳＴＥＰを終了する。

一方で、第１ＣＴセンサ１１０で電流の流れる方向が所定の方向と逆方向になっていると判定して、制御部１４でその情報を検知した場合は、ＳＴＥＰ３に進み、保護動作を行なうサブフローを実行させる。保護動作を行なうサブフローは、状況に応じて別のサブフローに置き換えることで保護動作の最適化を図ることが可能である。なお、本実施形態では、制御部１４が第１ＣＴセンサ１１０で正常時と逆方向に電流が流れていることを検知した例で保護動作の手順について図４のサブフロー「保護動作１」を用いて説明する。

ＳＴＥＰ２で電流の方向が正常でないと判定された際に、制御部１４は、第２直流変換部１２のＰＷＭ制御部で第２スイッチング素子１２１をＯＮ（正極側と負極側とを常時短絡状態にする）にすることで第２直流変換部１２の制御を行なう（ＳＴＥＰ３１１）。これにより、第２太陽電池２ｂの発電電流は、第２スイッチング素子１２１で短絡することによって第２直流変換部１２内に閉じ込められる。それゆえ、第２直流変換部１２からの出力がゼロとなる。よって、第１直流変換部１１に故障が生じていても、第２太陽電池２ｂの発電電流、すなわち、第２直流変換部１２の出力電流が第１直流変換部１１および第１太陽電池２ａに入力されるのを防ぐことができる。これにより、本実施形態では、第１太陽電池２ａの発熱を低減することができるため、当該発熱による太陽電池の破損を低減できる。このように、本実施形態では、第２太陽電池２ｂの発電電流を第２直流変換部１２内で短絡させることによって、第２太陽電池２ｂの発電電流が第１直流変換部１１に入力されないように制御している。このとき、第２直流変換部１２内で短絡が起こったことを表示部１５に表示してもよい。これにより、パワーコンディショナ１の使用者が、機器に異常が発生したことを容易に確認できる。

次いで、第１ＣＴセンサ１１０で電流の方向を検出する（ＳＴＥＰ３１２）。そして、第１ＣＴセンサ１１０で検出された電流の流れる方向が正常時と同じか否かを判定する（ＳＴＥＰ３１３）。ここで、第１直流変換部１１内における電流方向が正常時と異なった原因が、第１逆流防止素子１１２の短絡故障であったならば、ＳＴＥＰ３１１で第２直流変換部１２の出力を停止させたことによって、第２直流変換部１２から第１直流変換部１１に向かって入力される逆方向の電流は第１ＣＴセンサ１１０で検出されない。このような状態であれば、第１直流変換部１１内において電流が正常に流れているため、図４に示した本サブフローを終了してメインフローに戻る。

一方、ＳＴＥＰ３１３で電流の流れる方向が正常時と同じ方向でないと判定された場合は、ＳＴＥＰ３１１とは異なる保護動作が必要と判定される。そのため、ＳＴＥＰ３１４に進み、制御部１４で本サブフローによる保護動作では解決できない旨の情報を表示部１５等に送信して使用者に知らせる。

なお、パワーコンディショナ１が直流変換部を３つ以上有する場合には、電流の流れる方向が所定の方向と異なると検出したＣＴセンサを有する直流変換部以外の他の直流変換部は、上述した第２直流変換部１２と同じ制御を行なえばよい。このように、本実施形態では、電流方向が異なる直流変換部が発生したことを検知した場合において、正常な電流方向で動作している直流変換部を制御している。そのため、上述のＳＴＥＰ１では、第１ＣＴセンサの電流方向を検出しているが、全ての直流変換部の電流方向について各直流変換部内のＣＴセンサを用いて検出し、ＳＴＥＰ３１１で正常時と同じ方向で電流が流れている直流変換部を上述の第２直流変換部と同様の制御を行なえばよい。

＜第２実施形態＞
本実施形態では、図５に示すように、第１実施形態と保護動作のサブフロー「保護動作２」が異なっている。以下、本実施形態の制御方法について説明する。

ＳＴＥＰ２で電流の方向が正常でないと判定された際に、制御部１４は、第１直流変換部１１のＰＷＭ制御部で第１スイッチング素子１１１をＯＮ（正極側と負極側とを常時短絡状態にする）にすることで第１直流変換部１１の制御を行なう（ＳＴＥＰ３１１）。これにより、第１太陽電池２ｂの発電電流は、第１直流変換部１２内に閉じ込められる。そのため、第２直流変換部１２の出力電流が第１直流変換部１１および第１太陽電池２ａに入力できなくなる。それゆえ、本実施形態では、第１太陽電池２ａの発熱を低減することができるため、当該発熱による太陽電池の破損を低減できる。このように、本実施形態で
は、第１太陽電池２ａの発電電流を第１スイッチング素子１１１の部分で短絡させることで第１直流変換部１１内に閉じ込めることによって、第２太陽電池２ｂの発電電流が第１直流変換部１１に入力されないように制御している。そのため、第２太陽電池２ｂの発電電流は、交流変換部１３に入力できるため、負荷への供給または商用系統３への逆潮流に利用できる。

次いで、第１ＣＴセンサ１１０で電流の方向を検出する（ＳＴＥＰ３２２）。そして、第１ＣＴセンサ１１０で検出された電流の流れる方向が正常時と同じか否かを判定する（ＳＴＥＰ３２３）。ここで、第１直流変換部１１内における電流方向が逆方向になった原因が、第１逆流防止素子１１２の短絡故障であったならば、ＳＴＥＰ３２１で第１太陽電池２ａの発電電流を第１直流変換部１１内で短絡させることによって、第２直流変換部１２から入力される逆方向の電流が第１ＣＴセンサ１１０で検出されなくなる。このような状態であれば、第１直流変換部１１内において電流が正常に流れているため、図５に示した本サブフローを終了してメインフローに戻る。

一方、ＳＴＥＰ３２３で電流の流れる方向が正常時と同じ方向でないと判定された場合は、ＳＴＥＰ３２１とは異なる保護動作が必要と判定される。そのため、ＳＴＥＰ３２４に進み、制御部１４で本サブフローによる保護動作では解決できない旨の情報を表示部１５等に送信して使用者に知らせる。

なお、本実施形態では、第１直流制御部１１のみを制御しているが、第２直流制御部１１２も同時に制御してもよい。具体的には、第１ＣＴセンサ１１０で電流の流れる方向が正常時と異なると判定した場合に、第１直流変換部１１のスイッチング素子１１１および第２直流変換部１２の第２スイッチング素子１２１をそれぞれＯＮにする制御を行なってもよい。第１スイッチング素子１１１のみを制御した場合は、第１スイッチング素子１１１に対して第１太陽電池２ａの発電電流と第２直流変換部１２の出力電流とを合算した電流が第１スイッチング素子１１１に作用するため、第１スイッチング素子１１１自体が発熱することがある。これに対し、第１スイッチング素子１１１の制御に加えて、第２スイッチング素子１２１も制御することによって、第１スイッチング素子１１１に対する第２直流変換部１２の出力電流による影響を緩和することができる。これにより、特定の直流制御部（スイッチング素子）への電流の集中を低減できる。

＜第３実施形態＞
本実施形態は、図６に示すように、第１直流変換部１１および第２直流変換部１２の構成が上述の実施形態と異なっている。具体的に、第１直流変換部１１は、第１逆流防止素子１１２の代わりに第１トランジスタ１１４を用いている。また、第１直流変換部１１は、第１ＣＴセンサ１１０を第１スイッチング素子１１１よりも出力部（ｄ）側に配置している。第２直流変換部１２は、第２逆流防止素子１２２の代わりに第２トランジスタ１２４を用いている。また、第２直流変換部１２は、第２ＣＴセンサ１２０を第２スイッチング素子１２１よりも出力部（ｄ）側に配置している。

第１トランジスタ１１４および第２トランジスタ１２４は、電流を双方向に流すことが可能な素子または回路で構成されている。第１トランジスタ１１４および第２トランジスタ１２４は、各々のＰＷＭ制御部からの信号によってＯＮ状態にすることで電流が流れ、上記信号でＯＦＦ状態にすることで電流の流れを止めることができる。なお、第１トランジスタ１１４および第２トランジスタ１２４にＦＥＴ素子を用いる場合は、ドレイン―ソース間に寄生ダイオードを有さないものでなければ動作しない。

第１トランジスタ１１４は、第１コイル１１３と第１スイッチング素子１１１とともに電圧調整動作を行なう構成部品であり、第１太陽電池２ａから入力された電流を電圧調整
して出力部（ｃ）から出力する。これにより、所望の電圧に調整された出力は、ＰＷＭ制御部で第１トランジスタ１１４をＯＮにすることによって、交流変換部１３に入力される。

第２トランジスタ１２４は、第２コイル１２３と第２スイッチング素子１２１とともに電圧調整動作を行なう構成部品であり、第２太陽電池２ｂから入力された電流を電圧調整して出力部（ｃ）から出力する。これにより、所望の電圧に調整された出力は、ＰＷＭ制御部で第２トランジスタ１２４をＯＮにすることによって、交流変換部１３に入力される。

次に、本実施形態の制御方法について、図７の保護動作のサブフロー「保護動作３」について説明する。なお、メインフローについては第１実施形態と同様である。

ＳＴＥＰ２で電流の方向が正常でないと判定された際に、制御部１４は、第２直流変換部１２のＰＷＭ制御部で第２トランジスタ１２４をＯＦＦにすることで第２直流変換部１２の制御を行なう（ＳＴＥＰ３３１）。これにより、第２太陽電池２ｂの発電電流は、第２直流変換部１２から出力できなくなるため、第２直流変換部１２からの出力がゼロとなる。よって、第１直流変換部１１に故障が生じていても、第２太陽電池２ｂの発電電流、すなわち、第２直流変換部１２の出力電流が第１直流変換部１１および第１太陽電池２ａに入力されるのを防ぐことができる。これにより、本実施形態では、第１太陽電池２ａの発熱を低減することができるため、当該発熱による太陽電池の破損を低減できる。このように、本実施形態では、第２太陽電池２ｂの発電電流が外部に出力されないように、第２直流変換部１２内で閉じ込める制御を行なっている。これにより、本実施形態では、第２太陽電池２ｂの発電電流が第１直流変換部１１に入力されないように制御している。このとき、第２直流変換部１２の第２トランジスタ１２４がＯＦＦになったことを表示部１５に表示してもよい。これにより、パワーコンディショナ１の使用者が、機器に異常が発生したことを容易に確認できる。

次いで、第１ＣＴセンサ１１０で電流の方向を検出する（ＳＴＥＰ３３２）。そして、、第１ＣＴセンサ１１０で検出された電流の流れる方向が正常時と同じか否かを判定する（ＳＴＥＰ３３３）。ここで、電流の流れる方向が正常であると判定されれば、電流の逆流が無くなったことを確認できるため、図７に示した本サブフローを終了してメインフローに戻る。

一方、ＳＴＥＰ３３３で電流の流れる方向が正常時と同じ方向でないと判定された場合は、ＳＴＥＰ３３１とは異なる保護動作が必要と判定される。そのため、ＳＴＥＰ３３４に進み、制御部１４で本サブフローによる保護動作では解決できない旨の情報を表示部１５等に送信して使用者に知らせる。

また、本実施形態において、第２トランジスタ１２４をＯＦＦにする制御を行なう際に、第２スイッチング素子１２１をＯＦＦにするように制御してもよい。これにより、第２太陽電池２ｂの出力の電圧調整を行なうための第２スイッチング素子１２１のスイッチング動作を止めることができるため、第２スイッチング素子１２１の発熱を低減できる。

また、本実施形態では、第１実施形態および第２実施形態で示した第１スイッチング素子１１１および第２スイッチング素子１２１の制御を併用するようにしてもよい。

＜第４実施形態＞
本実施形態は、図６の回路構成において、保護動作で用いるサブフローが第３実施形態と異なっている。次に、本実施形態の制御方法について、図８の保護動作のサブフロー「
保護動作４」について説明する。

ＳＴＥＰ２で電流の方向が正常でないと判定された際に、制御部１４は、第１直流変換部１１のＰＷＭ制御部で第１トランジスタ１１４をＯＦＦにすることで第１直流変換部１２の制御を行なう（ＳＴＥＰ３４１）。これにより、第１太陽電池２ｂの発電電流は、第１直流変換部１２から出力できなくなる。そのため、第２直流変換部１２の出力電流が第１直流変換部１１および第１太陽電池２ａに入力できなくなる。それゆえ、本実施形態では、第１太陽電池２ａの発熱を低減することができるため、当該発熱による太陽電池の破損を低減できる。このように、本実施形態では、第１太陽電池２ａの発電電流を第１直流変換部１１から出力できなくすることによって、第２太陽電池２ｂの発電電流が第１直流変換部１１に入力されないように制御している。そのため、第２太陽電池２ｂの発電電流は、交流変換部１３に入力できるため、負荷への供給または商用系統３への逆潮流に利用できる。

次いで、第１ＣＴセンサ１１０で電流の方向を検出する（ＳＴＥＰ３４２）。そして、第１ＣＴセンサ１１０で検出された電流の流れる方向が正常時と同じか否かを判定する（ＳＴＥＰ３４３）。ここで、電流の流れる方向が正常であると判定されれば、電流の逆流が無くなったことを確認できるため、図８に示した本サブフローを終了してメインフローに戻る。

一方、ＳＴＥＰ３４３で電流の流れる方向が正常時と同じ方向でないと判定された場合は、ＳＴＥＰ３４１とは異なる保護動作が必要と判定される。そのため、ＳＴＥＰ３４４に進み、制御部１４で本サブフローによる保護動作では解決できない旨の情報を表示部１５等に送信して使用者に知らせる。ＳＴＥＰ３４１の制御で対処できない場合とは、例えば、第１トランジスタ１１４の故障が想定される。このとき、ＰＷＭ制御部で第１スイッチング素子１１１をＯＮにして、第１トランジスタ１１４をＯＦＦにする命令を送った際に第１ＣＴセンサ１１０で逆方向に流れる電流が検出されると、第１トランジスタ１１４および第１スイッチング素子１１１の両方が故障していると判定できる。このような場合は、第２直流変換部１２の第２トランジスタ１２４をＯＦＦにする制御をしてもよい。これにより、第２直流変換部１２からの出力を止めることができるため、第２直流変換部１２からの出力電流が第１直流変換部１１に入力されるのを防ぐことができる。また、仮に第２直流変換部１２でも発電電流の逆流が生じていた場合であっても、第２直流変換部１２からの出力電流が第１直流変換部１１に入力されるのを防ぐことができる。

なお、パワーコンディショナ１が３つ以上の直流変換部を有している場合は、逆方向に流れた電流が検知された直流変換部のトランジスタをＯＦＦにする制御を行なえばよい。このとき、全てのトランジスタをＯＦＦにする制御を行なってもよい。

また、本実施形態では、第１直流変換部１１の第１トランジスタ１１４をＯＦＦにする制御を行なう際に、第２直流変換部１２の第２トランジスタ１２４はＯＮにする制御をしてもよい。これにより、第２太陽電池２ｂの発電電流は、交流変換部１３に入力できるため、負荷への供給または商用系統３への逆潮流に利用できる。

また、第１トランジスタ１１４の故障を検知した上述の方法によって、第２トランジスタ１２４の故障も検知された場合には、第１実施形態または第２実施形態のように第１スイッチング素子１１１や第２スイッチング素子１２１を短絡状態にする保護動作を行なえばよい。また、保護動作１乃至保護動作４を順次実行して電流の流れる向きが正常時と同じか否かを確認していくことで、故障の発生箇所を特定し、表示装置１５等に表示してもよい。

１パワーコンディショナ
２ａ第１太陽電池
２ｂ第２太陽電池
３商用系統
１１第１直流変換部
１２第２直流変換部
１３制御部
１４交流変換部
１５表示部
１１０第１ＣＴセンサ
１１１第１スイッチング素子
１１２第１逆流防止素子
１１３第１コイル
１１４第１トランジスタ
１２０第２ＣＴセンサ
１２１第２スイッチング素子
１２２第２逆流防止素子
１２３第２コイル
１２４第２トランジスタ
ａ〜ｂ入力部
ｃ〜ｄ出力部

Claims

第１スイッチング素子を有し、第１太陽電池に接続される第１直流変換部と、
第２スイッチング素子を有し、第２太陽電池に接続されるとともに、前記第１直流変換部と並列接続された第２直流変換部と、
前記第１直流変換部および前記第２直流変換部を制御する制御部と、を備え、
該制御部は、前記第１直流変換部において正常時の電流方向と逆方向に流れる電流を検知した場合に、前記第１太陽電池に前記第２太陽電池からの出力電流が流れないように、前記第１直流変換部および前記第２直流変換部の少なくとも一方を制御する、パワーコンディショナ。
前記制御部は、前記第２スイッチング素子をＯＮにすることによって、第２太陽電池から入力された電流を前記第２直流変換部内で短絡させるように前記第２直流変換部を制御する、請求項１に記載のパワーコンディショナ。
前記制御部は、前記第１スイッチング素子をＯＮにすることによって、前記第１太陽電池から入力された電流を前記第１直流変換部内で短絡させるように前記第１直流変換部を制御する、請求項１または請求項２に記載のパワーコンディショナ。
第２直流変換部は、前記第２太陽電池から入力された電流を電圧調整して出力するトランジスタをさらに備え、
前記制御部は、前記第１直流変換部において正常時の電流方向と逆方向に流れる電流を検知した場合に、前記第２直流変換部の前記トランジスタをＯＦＦにするように前記第２直流変換部を制御する、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のパワーコンディショナ。
第１直流変換部は、前記第１太陽電池から入力された電流を電圧調整して出力するトランジスタをさらに備え、
前記制御部は、前記第１直流変換部において正常時の電流方向と逆方向に流れる電流を検知した場合に、前記第１直流変換部の前記トランジスタをＯＦＦにするように前記第１直流変換部を制御する、請求項１乃至４に記載のパワーコンディショナ。