JP6551143B2 - パワーコンディショナ及び太陽光発電システム - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池からの出力電圧を昇圧するとともに直流電力を交流電力に変換し、商用電源と連系運転する電力系統又は負荷に供給するパワーコンディショナ及び太陽光発電システムに関する。

太陽電池の発電量は、刻一刻と変化する日射量や気温に応じて変化する。そして、太陽電池には所定の電流−電圧特性（ＩＶ特性とも呼ばれる）があるため、発電効率が最も良くなる場合の太陽電池の出力電流および出力電圧は、日射量や気温に応じて刻一刻と変化する。このため、太陽光発電システムでは、太陽電池から最大限の電力が出力されるよう、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御と呼ばれる処理が行われている。ＭＰＰＴ制御とは、太陽電池から出力される電力が最大になる太陽電池の出力電圧を探索し、太陽電池がその出力電圧となるように調整するものである。

ＭＰＰＴ制御には各種の手法があるが、その一種に、例えば、「山登り法」と呼ばれる方式がある。山登り法とは、太陽電池の出力電流を監視しながら出力電圧を僅かに増減させて、出力電流と出力電圧の積である出力電力が最も高くなる場合の出力電圧を探索するというものである（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１１−１７０８３５号公報

太陽光発電システムは、通常、電力系統に接続される。そして、太陽光発電システムから電力系統へ送電可能な最大電力は、当該システムの設置者と電力会社との間の契約で取り決められた範囲内に制限される。よって、日射量の不足等により発電量が多少減っても最大限の売電収入が得られるよう、太陽光発電システムには、契約上送電可能な最大電力を上回る発電能力の太陽電池が設けられる。そして、契約で取り決められた範囲を超える電力が電力系統へ送電されないよう、太陽電池と電力系統との間に、太陽電池の発電能力を下回る容量のパワーコンディショナが設けられる。このため、パワーコンディショナは、自身の容量を超える量の電力が太陽電池から出力されると、太陽電池の出力電圧を増加させて発電効率を意図的に下げ、太陽電池の出力電力を抑制する。

ところで、太陽光発電システムには、上述したような山登り法によるＭＰＰＴ制御が行われているものがある。よって、山登り法によるＭＰＰＴ制御が行われる太陽光発電システムにおいて、パワーコンディショナの容量を超える量の電力が太陽電池から出力されると、パワーコンディショナは、太陽電池の出力電圧を増加させて太陽電池の出力電力を抑制する処理を行う。そして、太陽電池の出力電力がパワーコンディショナの容量の範囲内に収まると、当該パワーコンディショナは、太陽電池の出力電力を抑制する処理を中止して、山登り法によるＭＰＰＴ制御を再開し、太陽電池の出力電圧を増減させて太陽電池の出力電力が最大になる出力電圧の探索が行われる。山登り法によるＭＰＰＴ制御によって太陽電池の出力電圧が減少すると、パワーコンディショナの容量を超える量の電力が太陽電池から再び出力され、結果的に太陽電池の出力電力を抑制する処理が再度行われることになる。太陽電池の発電能力を下回る容量のパワーコンディショナを設けた太陽光発電システムにおいて、山登り法によるＭＰＰＴ制御が行われると、パワーコンディショナの容
量の上限（以下、「抑制値」という）付近でこのような太陽電池の出力電力の増減が繰り返される。パワーコンディショナの抑制値付近でこのような太陽電池の出力電力の増減が繰り返されると、出力電力の増減が繰り返されている間の太陽電池の出力電力の平均値は、抑制値より低い値となる。換言すると、太陽電池ではパワーコンディショナの容量を超える電力を発電できるにも関わらず、パワーコンディショナの容量の上限に達しない状態が継続され、太陽光発電システムの設置者は、売電収入の一部を逸失する。

そこで、本願は、太陽電池の発電能力を下回る容量のパワーコンディショナを設けた太陽光発電システムにおいて、山登り法によるＭＰＰＴ制御で生ずる発電効率の低下を抑制する技術を開示する。

上記課題を解決するため、本発明では、複数の太陽電池モジュールの総電力が増大する出力電圧の値を探索する際、複数のＤＣ／ＤＣコンバータが各々調整する各太陽電池モジュールの出力電圧が、互いに異なるタイミングで各太陽電池モジュールの基準電圧を挟んで増減するように複数のＤＣ／ＤＣコンバータを各々制御することにした。

より詳しくは、パワーコンディショナは、複数の太陽電池モジュールに各々対応する複数のＤＣ／ＤＣコンバータを有する電力処理部と、電力処理部を制御する制御部と、を備え、制御部は、複数のＤＣ／ＤＣコンバータが各々調整する各太陽電池モジュールの出力電圧が、複数の太陽電池モジュールに各々設定される各基準電圧を挟んで増減するように複数のＤＣ／ＤＣコンバータを各々制御して、複数の太陽電池モジュールの総電力が増大する出力電圧の値を各々探索し、各基準電圧を探索した値に修正する基準電圧修正機能と、総電力が電力処理部の容量の上限にある場合は、太陽電池モジュールの出力電圧が保持または上昇するように複数のＤＣ／ＤＣコンバータを各々制御し、総電力を制限する電力制限機能と、を有し、基準電圧修正機能は、少なくとも総電力が電力処理部の容量の上限にある場合は、複数のＤＣ／ＤＣコンバータが各々調整する各太陽電池モジュールの出力電圧が、互いに異なるタイミングで各基準電圧を挟んで増減するように複数のＤＣ／ＤＣコンバータを各々制御する。

上記パワーコンディショナであれば、複数のＤＣ／ＤＣコンバータが各々調整する各太陽電池モジュールの出力電圧が、互いに異なるタイミングで各基準電圧を挟んで増減するので、山登り法によるＭＰＰＴ制御において変動する太陽電池モジュール全体の総電力の変動幅が、互いに同じタイミングで各基準電圧を挟んで増減する場合よりも抑制される。山登り法によるＭＰＰＴ制御において変動する太陽電池モジュール全体の総電力の変動幅が小さくなると、太陽電池モジュールの総電力が電力処理部の容量の上限に達した場合に、変動する総電力の平均が電力処理部の容量の上限により近接する。変動する総電力の平均が電力処理部の容量の上限により近接すると、太陽電池モジュールの総電力が電力処理部の容量の上限に達した場合における発電効率の低下が抑制される。

なお、基準電圧修正機能は、総電力が電力処理部の容量の上限にある場合は、各基準電圧の値の修正を停止するものであってもよい。総電力が電力処理部の容量の上限にある場合に基準電圧の値の修正が停止されれば、ＤＣ／ＤＣコンバータの昇降比の調整による太陽電池モジュールの総電力の上昇が止まるため、太陽電池モジュールの総電力を電力処理部の容量の上限で保つことができる。

また、基準電圧修正機能は、ＤＣ／ＤＣコンバータの個数によって定まる位相差に従った互いに異なるタイミングで各基準電圧を挟んで増減するように複数のＤＣ／ＤＣコンバータを各々制御して、総電力が増大する出力電圧の値を探索し、各基準電圧を探索した値に修正するものであってもよい。各太陽電池モジュールの出力電圧が、ＤＣ／ＤＣコンバ
ータの個数によって定まる位相差に従った互いに異なるタイミングで昇降圧されれば、山登り法によるＭＰＰＴ制御において変動する太陽電池モジュール全体の総電力の変動幅が可及的に抑制できる。

また、本発明は、複数の太陽電池モジュールに各々対応する複数のＤＣ／ＤＣコンバータを有する電力処理部と、電力処理部を制御する制御部と、を備え、制御部は、複数のＤＣ／ＤＣコンバータが各々調整する各太陽電池モジュールの出力電圧が、複数の太陽電池モジュールに各々設定される各基準電圧を挟んで増減するように複数のＤＣ／ＤＣコンバータを各々制御して、複数の太陽電池モジュールの総電力が増大する出力電圧の値を各々探索し、各基準電圧を探索した値に修正する基準電圧修正機能と、総電力が電力処理部の容量の上限にある場合は、複数の太陽電池モジュールのうち一部の太陽電池モジュールの出力電圧が上昇するように、一部の太陽電池モジュールに対応する所定のＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、総電力を制限する電力制限機能と、を有するパワーコンディショナであってもよい。

上記パワーコンディショナであれば、少なくとも太陽電池モジュールの総電力が電力処理部の容量の上限に達した場合に、山登り法によるＭＰＰＴ制御において変動する太陽電池モジュール全体の総電力の変動幅が、全ての太陽電池モジュールの出力電圧が互いに同じタイミングで基準電圧を挟んで増減する場合よりも抑制される。よって、太陽電池モジュールの総電力が電力処理部の容量の上限に達した場合に、変動する総電力の平均が電力処理部の容量の上限により近接する。変動する総電力の平均が電力処理部の容量の上限により近接すると、太陽電池モジュールの総電力が電力処理部の容量の上限に達した場合における発電効率の低下が抑制される。

また、基準電圧修正機能は、各太陽電池モジュールの出力電圧が互いに同じタイミングで各基準電圧を挟んで増減するように複数のＤＣ／ＤＣコンバータを各々制御して、複数の太陽電池モジュールの総電力が増大する出力電圧の値を各々探索し、各基準電圧を探索した値に修正するものであってもよい。各太陽電池モジュールの出力電圧が互いに同じタイミングで昇降圧されれば、山登り法によるＭＰＰＴ制御を簡素化できる。

また、本発明は、パワーコンディショナであって、複数の太陽電池モジュールに各々対応する複数のＤＣ／ＤＣコンバータを有する電力処理部と、電力処理部を制御する制御部と、を備え、制御部は、複数のＤＣ／ＤＣコンバータが各々調整する各太陽電池モジュールの出力電圧が、複数の太陽電池モジュールに各々設定される各基準電圧を挟んで増減するように複数のＤＣ／ＤＣコンバータを各々制御して、複数の太陽電池モジュールの総電力が増大する出力電圧の値を各々探索し、各基準電圧を探索した値に修正する基準電圧修正機能と、総電力が電力処理部の容量の上限にある場合は、複数の太陽電池モジュールのうち一部の太陽電池モジュールの出力電圧が上昇するように、一部の太陽電池モジュールに対応する所定のＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、総電力を制限する電力制限機能と、を有し、基準電圧修正機能は、総電力が電力処理部の容量の上限にない場合は、複数のＤＣ／ＤＣコンバータが各々調整する各太陽電池モジュールの出力電圧が、互いに異なるタイミングで各基準電圧を挟んで増減するように複数のＤＣ／ＤＣコンバータを各々制御するものであってもよい。

上記のパワーコンディショナであれば、複数の太陽電池モジュールの総電力が電力処理部の容量の上限に達する前の段階において、各太陽電池モジュールの出力電圧が互いに異なるタイミングで基準電圧を挟んで増減されるので、総電力が電力処理部の容量の上限に達するまでのタイミングを遅らせることができる。

また、本発明は、太陽光発電システムとしての側面から捉えることもできる。例えば、
本発明は、上記何れかのパワーコンディショナと、複数の太陽電池モジュールと、を備える太陽光発電システムであってもよい。

本発明によれば、太陽電池の発電能力を下回る容量のパワーコンディショナを設けた太陽光発電システムにおいて、山登り法によるＭＰＰＴ制御で生ずる発電効率の低下を抑制することができる。

図１は、実施例１における太陽光発電システムの概略構成を示す。 図２は、各太陽電池モジュールの電力−電圧特性（Ｐ−Ｖ特性）を表したグラフの一例である。 図３は、山登り法によるＭＰＰＴ制御をイメージした図である。 図４は、電力制限部が実現する制御内容を示したフローチャートである。 図５は、基準電圧修正部が実現する制御内容を示したフローチャートである。 図６は、制御装置が制御を行うと観測される太陽光発電システムの各プロセス値の挙動の一例を示した図である。 図７は、基準電圧修正部が、出力電圧が互いに異なるタイミングで昇降圧を行わず、出力電圧を同じタイミングで昇圧および降圧すると仮定した場合に観測される太陽光発電システムの各プロセス値の挙動の一例を示した図である。 図８は、第１変形例の太陽光発電システムにおいて観測される各プロセス値の挙動の一例を示した図である。 図９は、第２変形例の太陽光発電システムにおいて観測される各プロセス値の挙動の一例を示した図である。 図１０は、第２実施例において、基準電圧修正部が実現する制御内容を示したフローチャートである。 図１１は、実施例２の制御装置が制御を行うと観測される太陽光発電システムの各プロセス値の挙動の一例を示した図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。

＜実施例１＞
図１は、実施例１における太陽光発電システム１の概略構成を示す。太陽光発電システム１には複数の太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃとパワーコンディショナ３が設けられている。実際のシステムにおいては、各太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃが複数個直列に繋がった太陽電池ストリング（不図示）がさらに並列に複数連結されることで太陽電池アレイ（不図示）が構成されている。各太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、パワーコンディショナ３に備わっているＤＣ／ＤＣコンバータ４Ａ，４Ｂ，４Ｃに各々接続されており、太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃの出力がＤＣ／ＤＣコンバータ４Ａ，４Ｂ，４Ｃに入力される。ＤＣ／ＤＣコンバータ４Ａ，４Ｂ，４Ｃによって変圧された太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃの直流電力は、パワーコンディショナ３に備わっているＤＣ／ＡＣインバータ５に入力される。ＤＣ／ＡＣインバータ５は、系統電源１０に接続されている。

パワーコンディショナ３は、各太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃの出力電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ４Ａ，４Ｂ，４Ｃで昇圧し、ＤＣ／ＤＣコンバータ４Ａ，４Ｂ，４Ｃによって昇圧された太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃの直流電力をＤＣ／ＡＣインバータ５で交流電力に変換する。パワーコンディショナ３で生成された交流電力は、系統電源
１０に給電され、太陽光発電システム１が設置されている宅内（構内）で消費され或いは電力系統へ売電される。

パワーコンディショナ３には、ＤＣ／ＤＣコンバータ４Ａ，４Ｂ，４ＣやＤＣ／ＡＣインバータ５を制御する制御装置６が備わっている。制御装置６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリを内蔵する電子機器であり、メモリに保存されているコンピュー
タプログラムをＣＰＵが実行して、太陽光発電システム１の各部にあるセンサ類の情報を基にした各種演算処理を行い、ＤＣ／ＤＣコンバータ４Ａ，４Ｂ，４ＣやＤＣ／ＡＣインバータ５へ制御信号を出力する。制御装置６は、メモリに保存されているコンピュータプログラムをＣＰＵが実行すると、少なくとも電力制限部７と基準電圧修正部８という２つの機能部を実現する。

電力制限部７は、太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃの総電力（以下、「総電力ＰＴ」という）が、パワーコンディショナ３が処理できる容量の上限を超えないように、太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃの発電量を抑制する機能部である。図２は、各太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃの電力−電圧特性（Ｐ−Ｖ特性）を表したグラフの一例である。太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃの発電効率は、太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃの出力電圧（以下、「出力電圧ＶＭ」といい、特に太陽電池モジュール２Ａの出力電圧をいう場合は「出力電圧ＶＭＡ」といい、太陽電池モジュール２Ｂの出力電圧をいう場合は「出力電圧ＶＭＢ」、太陽電池モジュール２Ｃの出力電圧をいう場合は「出力電圧ＶＭＣ」という。）と出力電流とのバランスに応じて増減するため、太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃが発電する総電力ＰＴと出力電圧ＶＭとの関係をグラフで表すと、図２に示すように、ある出力電圧において電力がピークとなる山形のカーブを描く。出力電圧ＶＭは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４Ａ，４Ｂ，４Ｃにおける電圧の昇降比を調整することで制御可能なため、電力制限部７は、３つのＤＣ／ＤＣコンバータ４Ａ，４Ｂ，４Ｃのうち少なくとも何れかのＤＣ／ＤＣコンバータの昇降比を調整することで、当該ＤＣ／ＤＣコンバータに対応する太陽電池モジュールの発電効率を低下させ、太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃの総電力ＰＴを抑制することができる。

基準電圧修正部８は、太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃの総電力ＰＴが増大する出力電圧ＶＭの値を探索し、ＤＣ／ＤＣコンバータ４Ａ，４Ｂ，４Ｃが制御する太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃの出力電圧ＶＭの制御目標値として設定される基準電圧（以下、「基準電圧ＶＲ」という）を探索した値に修正する機能部である。なお、説明の便宜上、以下においては各太陽電池モジュールに各々設定される各基準電圧を一律に基準電圧ＶＲというが、各太陽電池モジュールには基準電圧ＶＲが各々独立して設定されているものとする。基準電圧修正部８は、いわゆる山登り法と呼ばれる手法でＭＰＰＴ制御を行う機能部であり、出力電圧ＶＭが基準電圧ＶＲを僅かに上回ったり下回ったりすることを繰り返すようにＤＣ／ＤＣコンバータ４Ａ，４Ｂ，４Ｃの昇降比を意図的に変動させて、太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃの総電力ＰＴが増大する方の出力電圧ＶＭの値を探索する。図３は、山登り法によるＭＰＰＴ制御をイメージした図である。例えば、出力電圧ＶＭが基準電圧ＶＲを僅かに上回った場合の総電力ＰＴが、出力電圧ＶＭが基準電圧ＶＲに一致する場合の総電力ＰＴよりも大きければ、基準電圧ＶＲは僅かに高い値へ修正される。また、例えば、出力電圧ＶＭが基準電圧ＶＲを僅かに下回った場合の総電力ＰＴが、出力電圧ＶＭが基準電圧ＶＲに一致する場合の総電力ＰＴよりも大きければ、基準電圧ＶＲは僅かに低い値へ修正される。基準電圧修正部８による基準電圧ＶＲの修正が継続されれば、出力電圧ＶＭは、太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃの発電効率が最も高くなる値に調整され続けることになる。

以下、制御装置６において実行される制御の内容を説明する。

図４は、電力制限部７が実現する制御内容を示したフローチャートである。電力制限部７は、図４に示すように、太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃの総電力ＰＴを取得する（Ｓ１０１）。電力制限部７は、ステップＳ１０１の処理を実行した後、取得した総電力ＰＴがパワーコンディショナ３の容量の上限である抑制開始電力量（以下、「抑制開始電力ＰＪ」という）以上であるか否かを判定する（Ｓ１０２）。抑制開始電力ＰＪは、パワーコンディショナ３が過熱等により損傷するのを防ぐために、ＤＣ／ＤＣコンバータ４Ａ，４Ｂ，４ＣやＤＣ／ＡＣインバータ５の容量に応じてパワーコンディショナ３の出荷時に予め設定された値である。電力制限部７は、ステップＳ１０２の処理で肯定判定を行った場合、基準電圧修正部８に対し、抑制モードを開始する旨の通知を行う（Ｓ１０３）。一方、電力制限部７は、ステップＳ１０２の処理で否定判定を行った場合、取得した総電力ＰＴが、抑制モードを解除すべき電力である抑制解除電力（以下、「抑制解除電力ＰＫ」という）以下であるか否かを判定する（Ｓ１０４）。抑制解除電力ＰＫは、抑制モードの開始と終了が連続して繰り返されるのを防ぐために、抑制開始電力ＰＪよりも僅かに小さい値に設定されており、パワーコンディショナ３の出荷時に予め設定された値である。電力制限部７は、ステップＳ１０４の処理で肯定判定を行った場合、基準電圧修正部８に対し、抑制モードを停止する旨の通知を行う（Ｓ１０５）。電力制限部７は、ステップＳ１０３の処理を終えるか、ステップＳ１０４の処理で否定判定を行うか、或いは、ステップＳ１０５の処理を終えると、再びステップＳ１０１以降の処理を実行する。

図５は、基準電圧修正部８が実現する制御内容を示したフローチャートである。基準電圧修正部８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４Ａ，４Ｂ，４Ｃの昇降比を調整し、出力電圧ＶＭＡと出力電圧ＶＭＢと出力電圧ＶＭＣが、互いに異なるタイミングで、基準電圧ＶＲに対して既定の電位差（以下、「電位差ΔＶ」という）を加算した値となったり、基準電圧ＶＲから電位差ΔＶだけ減算した値となったりするように昇降圧を行う（Ｓ２０１）。電位差ΔＶとは、ＭＰＰＴ制御の一種である山登り法において行われる電圧変動の変動幅であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ４Ａ，４Ｂ，４Ｃや太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃの性能等に応じて、パワーコンディショナ３の工場出荷時に適宜設定された既定の電位差である。そして、基準電圧修正部８は、太陽電池モジュール２Ａの出力電圧ＶＭＡが基準電圧ＶＲに電位差ΔＶを加算した値となっている時の太陽電池モジュール２Ａの電力ＰＴｉＡと、太陽電池モジュール２Ａの出力電圧ＶＭＡが基準電圧ＶＲから電位差ΔＶを減算した値となっている時の太陽電池モジュール２Ａの電力ＰＴｄＡとを取得する（Ｓ２０２）。次に、基準電圧修正部８は、電力ＰＴｉＡが電力ＰＴｄＡより大きいか否かを判定する（Ｓ２０３）。基準電圧修正部８は、ステップＳ２０３で肯定判定を行った場合、電力制限部７が抑制モードにあるか否かの確認処理（Ｓ２０４）を行い、ステップＳ２０４で否定判定を下した場合には、基準電圧ＶＲが電位差ΔＶを加算した値となるように基準電圧ＶＲの値を修正する（Ｓ２０５）。そして、基準電圧修正部８は、ステップＳ２０５の処理を実行した後、ステップＳ２０１以降の処理を再び実行する。一方、基準電圧修正部８は、ステップＳ２０３の処理で否定判定を行った場合、電力ＰＴｉＡが総電力ＰＴｄＡより小さいか否かを判定する（Ｓ２０６）。基準電圧修正部８は、ステップＳ２０６で肯定判定を行った場合、電力制限部７が抑制モードにあるか否かの確認処理（Ｓ２０７）を行い、ステップＳ２０７で否定判定を下した場合には、基準電圧ＶＲが電位差ΔＶを減算した値となるように基準電圧ＶＲの値を修正する（Ｓ２０８）。そして、基準電圧修正部８は、ステップＳ２０８の処理を実行した後、ステップＳ２０１以降の処理を再び実行する。他方、基準電圧修正部８は、ステップＳ２０３の処理とステップＳ２０６の処理の何れにおいても否定判定を行った場合、ステップＳ２０４の処理で肯定判定を行った場合、または、ステップＳ２０７の処理で肯定判定を行った場合、基準電圧ＶＲの値を修正することなく、ステップＳ２０１以降の処理を再び実行する。

なお、ここでは説明の便宜上、出力電圧ＶＭＡと出力電圧ＶＭＢと出力電圧ＶＭＣを全て基準電圧ＶＲに合わせて制御することを前提に説明しているが、出力電圧ＶＭＡと出力
電圧ＶＭＢと出力電圧ＶＭＣは、各々に対して個別に用意された基準電圧となるように制御されてもよい。また、ここでは説明の便宜上、太陽電池モジュール２Ａの電力を基にして基準電圧ＶＲを修正することを前提に説明しているが、基準電圧ＶＲは、太陽電池モジュール２Ｂまたは太陽電池モジュール２Ｃの電力を基にして修正されてもよい。

図６は、制御装置６が上記の制御を行うと観測される太陽光発電システム１の各プロセス値の挙動の一例を示した図である。電力制限部７が抑制モードになる前は、基準電圧修正部８が山登り法によるＭＰＰＴ制御を行うことにより、太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃの総電力ＰＴが徐々に増加する。そして、総電力ＰＴが抑制開始電力ＰＪに達すると、電力制限部７が抑制モードへ移行する。電力制限部７が抑制モードへ移行すると、基準電圧修正部８による基準電圧ＶＲの値の修正が行われなくなるため、総電力ＰＴの増加が止まる。そして、３つの太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃを備える太陽光発電システム１においては、基準電圧修正部８の処理によって出力電圧ＶＭＡ，ＶＭＢ，ＶＭＣが互いに異なるタイミングで昇降圧される太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃの発電により、図６に示されるように、総電力ＰＴに微小な振れはあるものの、総電力ＰＴは概ね抑制開始電力ＰＪの付近で安定した挙動を示す。

図７は、基準電圧修正部８が、上記のように出力電圧ＶＭＡ，ＶＭＢ，ＶＭＣが互いに異なるタイミングで昇降圧を行わず、出力電圧ＶＭＡ，ＶＭＢ，ＶＭＣを同じタイミングで昇圧および降圧すると仮定した場合に観測される太陽光発電システム１の各プロセス値の挙動の一例を示した図である。出力電圧ＶＭＡ，ＶＭＢ，ＶＭＣが同じタイミングで昇圧および降圧される場合、図６と図７とを見比べると明らかなように、総電力ＰＴの振れ幅が大きい。よって、例えば、総電力ＰＴが抑制開始電力ＰＪに達すると、山登り法によるＭＰＰＴ制御に従って互いに同じタイミングで昇降圧される出力電圧ＶＭＡ，ＶＭＢ，ＶＭＣの変動により、総電力ＰＴが抑制開始電力ＰＪ付近で振れ幅の大きい増減を繰り返す。このため、総電力ＰＴが抑制開始電力ＰＪ付近にある場合の総電力ＰＴの平均は、必然的に抑制開始電力ＰＪより低い値となる。太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃでは抑制開始電力ＰＪを上回る量の電力を発電できるにも関わらず、総電力ＰＴが抑制開始電力ＰＪより低い値で安定すると、太陽光発電システム１の設置者は、売電収入の一部を逸失してしまう。一方、本実施例の太陽光発電システム１では、山登り法によるＭＰＰＴ制御において、出力電圧ＶＭＡ，ＶＭＢ，ＶＭＣが互いに異なるタイミングで昇降圧を行っているため、総電力ＰＴが抑制開始電力ＰＪに達しても、出力電圧ＶＭＡ，ＶＭＢ，ＶＭＣが互いに同じタイミングで昇降圧される場合に比べて、逸失する売電収入を抑制することができる。

＜実施例１の第１変形例＞
以下、実施例１の第１変形例について説明する。本第１変形例では、太陽光発電システム１に備わる太陽電池モジュールが太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂの２つであり、ＤＣ／ＤＣコンバータもＤＣ／ＤＣコンバータ４Ａ，４Ｂの２つである。その他については、上記実施例１と同様である。

本第１変形例のように、太陽電池モジュールおよびＤＣ／ＤＣコンバータが偶数個ずつ備わる太陽光発電システム１では、各プロセス値が以下のような挙動を示す。図８は、本第１変形例の太陽光発電システム１において観測される各プロセス値の挙動の一例を示した図である。太陽電池モジュールおよびＤＣ／ＤＣコンバータが偶数個ずつ備わっている場合、基準電圧修正部８は、出力電圧ＶＭＡと出力電圧ＶＭＢが交互に昇降圧するようにＤＣ／ＤＣコンバータ４Ａ，４Ｂを制御する。このため、２つの太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂの総電力ＰＴは、図８に示されるように、振れ幅の無い一定の値を示す。このため、総電力ＰＴが抑制開始電力ＰＪに達すると、総電力ＰＴが抑制開始電力ＰＪで一定となり、逸失する売電収入を実施例１よりも更に抑制することができる。

＜実施例１の第２変形例＞
以下、実施例１の第２変形例について説明する。本第２変形例では、基準電圧修正部８が、山登り法によるＭＰＰＴ制御において基本的に出力電圧ＶＭＡ，ＶＭＢ，ＶＭＣを同じタイミングで昇降圧する。そして、電力制限部７が抑制モードの場合のみ、基準電圧修正部８は、出力電圧ＶＭＡ，ＶＭＢ，ＶＭＣが同じタイミングで昇降圧するようにしていたＤＣ／ＤＣコンバータ４Ａ，４Ｂ，４Ｃに対する制御方法を変更し、出力電圧ＶＭＡ，ＶＭＢ，ＶＭＣが互いに異なるタイミングで昇降圧するようにＤＣ／ＤＣコンバータ４Ａ，４Ｂ，４Ｃを制御する。その他については上記実施例１と同様である。

図９は、本第２変形例の太陽光発電システム１において観測される各プロセス値の挙動の一例を示した図である。電力制限部７が非抑制モードにあり、出力電圧ＶＭＡ，ＶＭＢ，ＶＭＣが同じタイミングで昇降圧される状態においては、総電力ＰＴが振れ幅の大きい挙動を示す。そして、総電力ＰＴが抑制開始電力ＰＪに達し、電力制限部７が非抑制モードから抑制モードへ移行すると、出力電圧ＶＭＡ，ＶＭＢ，ＶＭＣが互いに異なるタイミングで昇降圧され、総電力ＰＴの振れ幅が小さくなる。

本第２変形例の太陽光発電システム１では、少なくとも総電力ＰＴが抑制開始電力ＰＪに達している間、山登り法によるＭＰＰＴ制御において、出力電圧ＶＭＡ，ＶＭＢ，ＶＭＣが互いに異なるタイミングで昇降圧が行われる。よって、総電力ＰＴが抑制開始電力ＰＪに達しても、出力電圧ＶＭＡ，ＶＭＢ，ＶＭＣが互いに同じタイミングで昇降圧され続ける場合に比べて、逸失する売電収入を抑制することができる。

＜実施例２＞
以下、実施例２について説明する。実施例２は、実施例１の太陽光発電システム１の電力制限部７と基準電圧修正部８が行う制御内容を改変したものであり、その他については実施例１と同様である。そこで、以下、相違点についてのみ説明し、その他の説明については省略する。

本実施例では、電力制限部７が上記のステップＳ１０３およびステップＳ１０５において行う処理が実施例１のものと少々異なっている。すなわち、実施例１のステップＳ１０３では、ステップＳ１０２の処理で肯定判定を行った場合、基準電圧修正部８に対して抑制モードを開始する旨の通知を行っていた。また、実施例１のステップＳ１０５では、ステップＳ１０４の処理で肯定判定を行った場合、基準電圧修正部８に対して抑制モードを停止する旨の通知を行っていた。本実施例では、基準電圧修正部８に対する通知に代えて、電力制限部７がＤＣ／ＤＣコンバータ４Ｃの昇降比の調整を行う。すなわち、本実施例では、電力制限部７が上記のステップＳ１０３の抑制モードに遷移すると、電力制限部７がＤＣ／ＤＣコンバータ４Ｃの昇降比を調整して、太陽電池モジュール２Ｃの出力電圧ＶＭＣを上げる。そして、電力制限部７は、ステップＳ１０５が実行されて抑制モードが停止され、非抑制モードへ遷移するまで、総電力ＰＴが抑制開始電力ＰＪを超えないようにＤＣ／ＤＣコンバータ４Ｃの昇降比を調整し続ける。

また、本実施例では、基準電圧修正部８が行う処理が実施例１のものと異なっている。基準電圧修正部８は、実施例１のように、出力電圧ＶＭＡ，ＶＭＢ，ＶＭＣが互いに異なるタイミングで昇降圧されるようにＤＣ／ＤＣコンバータ４Ａ，４Ｂ，４Ｃを制御するのではなく、出力電圧ＶＭＡ，ＶＭＢ，ＶＭＣが同じタイミングで昇降圧されるようにＤＣ／ＤＣコンバータ４Ａ，４Ｂ，４Ｃを制御する。

図１０は、本実施例において、基準電圧修正部８が実現する制御内容を示したフローチャートである。本実施例において、基準電圧修正部８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４Ａ，４
Ｂ，４Ｃの昇降比を調整し、太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃの各出力電圧ＶＭＡ，ＶＭＢ，ＶＭＣが、基準電圧ＶＲに既定の電位差ΔＶを加算した値となるように昇圧する（Ｓ３０１）。基準電圧修正部８は、ステップＳ３０１の処理を実行して、出力電圧ＶＭが基準電圧ＶＲに電位差ΔＶを加算した値（ＶＲ＋ΔＶ）となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ４Ａ，４Ｂ，４Ｃの昇降比を調整した後、太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃの総電力ＰＴを取得する（Ｓ３０２）。ステップＳ３０２において取得された総電力ＰＴを、以下、「総電力ＰＴｉ」という。基準電圧修正部８は、ステップＳ３０２の処理を実行した後、ＤＣ／ＤＣコンバータ４Ａ，４Ｂ，４Ｃの昇降比を調整し、太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃの出力電圧ＶＭが、基準電圧ＶＲから電位差ΔＶを減算した値となるように降圧する（Ｓ３０３）。基準電圧修正部８は、ステップＳ３０３の処理を実行して、出力電圧ＶＭが基準電圧ＶＲから電位差ΔＶを減算した値（ＶＲ−ΔＶ）となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ４Ａ，４Ｂ，４Ｃの昇降比を調整した後、太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃの総電力ＰＴを取得する（Ｓ３０４）。ステップＳ３０４において取得された総電力ＰＴを、以下、「総電力ＰＴｄ」という。基準電圧修正部８は、ステップＳ３０４の処理を実行した後、総電力ＰＴｉが総電力ＰＴｄより大きいか否かを判定する（Ｓ３０５）。基準電圧修正部８は、ステップＳ３０５で肯定判定を行った場合、基準電圧ＶＲが電位差ΔＶを加算した値となるように基準電圧ＶＲの値を修正する（Ｓ３０６）。そして、基準電圧修正部８は、ステップＳ３０６の処理を実行した後、ステップＳ３０１以降の処理を再び実行する。一方、基準電圧修正部８は、ステップＳ３０５の処理で否定判定を行った場合、総電力ＰＴｉが総電力ＰＴｄより小さいか否かを判定する（Ｓ３０７）。基準電圧修正部８は、ステップＳ３０７で肯定判定を行った場合、基準電圧ＶＲが電位差ΔＶを減算した値となるように基準電圧ＶＲの値を修正する（Ｓ３０８）。そして、基準電圧修正部８は、ステップＳ３０８の処理を実行した後、ステップＳ３０１以降の処理を再び実行する。他方、基準電圧修正部８は、ステップＳ３０５の処理とステップＳ３０７の処理の何れにおいても否定判定を行った場合、基準電圧ＶＲの値を修正することなく、ステップＳ３０１以降の処理を再び実行する。

図１１は、実施例２の制御装置６が上記の制御を行うと観測される太陽光発電システム１の各プロセス値の挙動の一例を示した図である。電力制限部７が抑制モードになる前は、基準電圧修正部８が山登り法によるＭＰＰＴ制御を行うことにより、太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃの総電力ＰＴが徐々に増加する。そして、総電力ＰＴが抑制開始電力ＰＪに達すると、電力制限部７が抑制モードへ移行する。電力制限部７が抑制モードにある間は、総電力ＰＴが抑制開始電力ＰＪを超えないようにＤＣ／ＤＣコンバータ４Ｃの昇降比が調整され続けるため、総電力ＰＴの増加が止まる。

本実施例では、山登り法によるＭＰＰＴ制御において、出力電圧ＶＭＡ，ＶＭＢ，ＶＭＣが同じタイミングで昇降圧されるため、総電力ＰＴの振れ幅は実施例１よりも大きい。しかし、総電力ＰＴが抑制開始電力ＰＪに達すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４Ｃの昇降比の調整により、総電力ＰＴの振れ幅が抑制される。よって、本実施例も実施例１と同様、総電力ＰＴが抑制開始電力ＰＪに達した場合に、出力電圧ＶＭＡ，ＶＭＢ，ＶＭＣが互いに同じタイミングで昇降圧され続ける場合に比べて、逸失する売電収入を抑制することができる。

＜その他の変形例＞
その他の変形例としては、例えば、上記実施例１の技術思想と実施例２の技術思想とを組み合わせたものが考えられる。すなわち、例えば、総電力ＰＴが抑制開始電力ＰＪに達するまでは、実施例１のように山登り法によるＭＰＰＴ制御において出力電圧ＶＭＡ，ＶＭＢ，ＶＭＣを互いに異なるタイミングで昇降圧し、電力抑制部７が抑制モードにある間は、実施例２のように、総電力ＰＴが抑制開始電力ＰＪを超えないようにＤＣ／ＤＣコンバータ４Ｃの昇降比を調整して総電力ＰＴの増加を止めるようにしてもよい。

このような変形例であれば、複数の太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃの総電力ＰＴが抑制開始電力ＰＪに達する前の段階において、各太陽電池モジュール２Ａ，２Ｂ，２Ｃの出力電圧ＶＭＡ，ＶＭＢ，ＶＭＣが互いに異なるタイミングで基準電圧ＶＲを挟んで増減されるので、総電力ＰＴが抑制開始電力ＰＪに達するまでのタイミングを遅らせることができる。

１・・・太陽光発電システム
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ・・・太陽電池モジュール
３・・・パワーコンディショナ
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ・・・ＤＣ／ＤＣコンバータ
５・・・ＤＣ／ＡＣインバータ
６・・・制御装置
７・・・電力制限部
８・・・基準電圧修正部
１０・・・系統電源

Claims (6)

1. 複数の太陽電池モジュールに各々対応する複数のＤＣ／ＤＣコンバータを有する電力処理部と、
   前記電力処理部を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータが各々調整する前記各太陽電池モジュールの出力電圧が、前記複数の太陽電池モジュールに各々設定される各基準電圧を挟んで増減するように前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータを各々制御して、前記複数の太陽電池モジュールの総電力が増大する前記出力電圧の値を各々探索し、前記各基準電圧を前記探索した値に修正する基準電圧修正機能と、
   前記総電力が前記電力処理部の容量の上限にある場合は、前記総電力が保持されるように前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータの昇降比を各々調整し、前記総電力を制限する電力制限機能と、を有し、
   前記基準電圧修正機能は、前記総電力が前記電力処理部の容量の上限にある場合は、前記各基準電圧の値の修正を停止し、前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータが各々調整する前記各太陽電池モジュールの出力電圧が、互いに異なるタイミングで前記各基準電圧を挟んで増減するように前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータを各々制御する、
   パワーコンディショナ。
2. 前記基準電圧修正機能は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの個数によって定まる位相差に従った互いに異なるタイミングで前記各基準電圧を挟んで増減するように前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータを各々制御して、前記総電力が増大する前記出力電圧の値を探索し、前記各基準電圧を前記探索した値に修正する、
   請求項１に記載のパワーコンディショナ。
3. 複数の太陽電池モジュールに各々対応する複数のＤＣ／ＤＣコンバータを有する電力処理部と、
   前記電力処理部を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータが各々調整する前記各太陽電池モジュールの出力電圧が、前記複数の太陽電池モジュールに各々設定される各基準電圧を挟んで増減するよう
   に前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータを各々制御して、前記複数の太陽電池モジュールの総電力が増大する前記出力電圧の値を各々探索し、前記各基準電圧を前記探索した値に修正する基準電圧修正機能と、
   前記総電力が前記電力処理部の容量の上限にある場合は、前記複数の太陽電池モジュールのうち一部の太陽電池モジュールの出力電圧が上昇するように、前記一部の太陽電池モジュールに対応する所定のＤＣ／ＤＣコンバータの昇降比を調整し、前記総電力を制限する電力制限機能と、を有する、
   パワーコンディショナ。
4. 前記基準電圧修正機能は、前記各太陽電池モジュールの出力電圧が互いに同じタイミングで前記各基準電圧を挟んで増減するように前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータを各々制御して、前記複数の太陽電池モジュールの総電力が増大する前記出力電圧の値を各々探索し、前記各基準電圧を前記探索した値に修正する、
   請求項３に記載のパワーコンディショナ。
5. 複数の太陽電池モジュールに各々対応する複数のＤＣ／ＤＣコンバータを有する電力処理部と、
   前記電力処理部を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータが各々調整する前記各太陽電池モジュールの出力電圧が、前記複数の太陽電池モジュールに各々設定される各基準電圧を挟んで増減するように前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータを各々制御して、前記複数の太陽電池モジュールの総電力が増大する前記出力電圧の値を各々探索し、前記各基準電圧を前記探索した値に修正する基準電圧修正機能と、
   前記総電力が前記電力処理部の容量の上限にある場合は、前記複数の太陽電池モジュールのうち一部の太陽電池モジュールの出力電圧が上昇するように、前記一部の太陽電池モジュールに対応する所定のＤＣ／ＤＣコンバータの昇降比を調整し、前記総電力を制限する電力制限機能と、を有し、
   前記基準電圧修正機能は、前記総電力が前記電力処理部の容量の上限にない場合は、前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータが各々調整する前記各太陽電池モジュールの出力電圧が、互いに異なるタイミングで前記各基準電圧を挟んで増減するように前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータを各々制御する、
   パワーコンディショナ。
6. 請求項１から５の何れか一項に記載のパワーコンディショナと、
   複数の太陽電池モジュールと、を備える
   太陽光発電システム。

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