TWI675535B - 轉換裝置以及混合電源系統 - Google Patents

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土道和美
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Abstract

本發明提供一種可抑制因電勢誘發衰減現象所致的太陽能電池的性能降低的技術。本發明的轉換裝置包括：直流/直流(DC/DC)轉換器，於輸入端連接有太陽能電池，在將由所述太陽能電池發出的直流電力進行變換並輸出時，在自所述太陽能電池輸入的電力為規定值以上時使所述太陽能電池的負極的對地電位高於所述輸出的負極的對地電位；以及控制部，使自所述太陽能電池輸出的電力的電壓發生變化並檢測所述電力的峰值，在所述峰值未達所述規定值時，停止所述DC/DC轉換器的動作。

Description

轉換裝置以及混合電源系統
本發明是有關於一種轉換裝置以及混合電源系統。
在利用太陽光進行發電的太陽光發電系統中，太陽能電池經由包含逆變器（Inverter）等的電力調節器（power conditioner）與商用電力系統或負載裝置連接，而讓太陽能電池所發出的電力提供給商用電力系統或負載裝置。
近年來，由於太陽光發電系統高電壓化，且由於逆變器高效率化而無變壓器型的太陽光發電系統持續增加。與此相伴隨的，是會發生太陽能電池的電池與接地的框架之間產生大的電位差的情形。而且，已知因濕度、溫度（高溫高濕）此等外部因素而產生的漏電流，是導致電勢誘發衰減PID（Potential Induced Degradation，PID）現象的因素。
圖11是用於說明PID現象的一例的示意圖。在圖11中，示意性地表示太陽光發電系統的太陽能電池10所包括的一個太陽能電池串1S。太陽能電池10是將多個太陽能電池串並聯連接。太陽能電池串1S串聯連接多個太陽能電池模組（太陽能電池面板）1，經由電力調節器（Power Conditioner System，PCS）與商用電力系統45連接。太陽能電池串1S的各太陽能電池模組1因在白天接受太陽光照射而發電，而在正側輸入端子311與負側輸入端子312之間產生電位差。
圖12是表示太陽能電池模組1的構造的示意圖。如圖12所示，太陽能電池模組1具有：框架11、底層片12、電池(Cell)13、玻璃14、以及密封材15。
電池13為具有藉由光電效應(photovoltaic effect)將光能變換為電能的半導體層（發電層）的元件。於電池13的受光面側設置有玻璃14，於電池13的非受光面側設置有底層片12，於玻璃14以及底層片12與電池13之間填充密封材15，而將電池13進行密封。框架11設置於太陽能電池模組1的外圍，用以作為安裝太陽能電池模組1時固定於支撐台等的固定構件。又，框架11為導電性金屬且被接地。
如圖11所示，串聯連接的各太陽能電池模組1的電池13的對地電位(potential to ground)，在輸入端子311側的太陽能電池模組1中為正，在輸入端子312側的太陽能電池模組1中為負。若所述對地電位差變大，而如圖12中以虛線箭頭所示，在太陽能電池模組1的電池13與框架11之間、及在附著於玻璃表面的水分91與電池13之間產生漏電流，則玻璃14等的鈉離子朝電池13轉移而阻礙電池13的電子的移動，則將引起電池13的性能降低而產生PID現象的情形。
[現有技術文獻]
[非專利文獻]
[非專利文獻1]大規模太陽能商業（Mega SolarBusiness）/困境（Trouble）/，日經BP股份有限公司,［2016年9月13日檢索］,網際網路＜http://techon.nikkeibp.co.jp/atcl/feature/15/302961/010500010/?ST=msb&P=1＞
[發明所欲解決之課題]
因電勢誘發衰減（PID）現象所致的性能降低會隨著太陽能電池模組1的對地電位越大則越明顯地顯現，因此，隨著近年來的太陽能電池系統的高電壓化而導致因PID所致的問題不斷地變大。
不過，已知即便在發生PID現象，而太陽能電池模組的性能降低之情形下，若到了夜晚太陽能電池模組停止發電，而對地電位變小，則各太陽能電池模組的性能降低會和緩地恢復。因此，在夜間對地電位消失的太陽能電池系統中，因PID所致的性能降低得到抑制。
不過，已知即便在產生了PID，而太陽能電池模組的性能降低之情形下，到了夜晚若太陽能電池模組停止發電，而對地電位變小，則各太陽能電池模組的性能降低會和緩地恢復。然而，夜間的恢復較為緩和，而存在未必充分地進行恢復的問題。又，在除了太陽能電池以外還包括蓄電池的混合型電源系統中，即便在夜間蓄電池仍進行充放電，而太陽能電池模組的對地電位不會變小，因此因PID所致的太陽能電池模組的性能降低成為問題。
因此，本發明的目的在於提供一種抑制太陽能電池的因為PID現象所致的性能降低的技術。
[解決課題之手段]
為了解決所述課題，本揭示的一例採用以下構成。
即，本揭示的一例的轉換裝置包括直流/直流（DC/DC（Direct Current/ Direct Current））轉換器（converter）以及控制部。直流/直流（DC/DC）轉換器於輸入端連接到太陽能電池，在將由所述太陽能電池發出的直流電力進行變換並輸出時，在所述太陽能電池輸入的電力為規定值以上時，使所述太陽能電池的負極的對地電位高於所述輸出的負極的對地電位；以及控制部，使自所述太陽能電池輸出的電力的電壓發生變化並檢測所述電力的峰值，在所述峰值未達所述規定值時，停止所述DC/DC轉換器的動作。
如此般，所述轉換裝置在太陽能電池輸出的電力值較低，而無法使太陽能電池的負極的對地電位高於DC/DC轉換器的輸出側負極的對地電位時，藉由停止DC/DC轉換器的動作，而可防止產生因PID所導致的性能降低。
又，本揭示的一例的轉換裝置包括：
DC/DC轉換器，於輸入端連接到太陽能電池，並將所述太陽能電池發出的直流電力進行變換並輸出，而所述太陽能電池輸入的電力的電壓為規定值以上時，使所述太陽能電池的負極的對地電位高於所述輸出的負極的對地電位；以及
控制部，使所述太陽能電池輸出的電力的電壓發生變化並檢測所述電力的峰值點，在所述峰值點的所述電壓未達所述規定值時，停止所述DC/DC轉換器的動作。
如此般，所述轉換裝置在太陽能電池輸出的電力的電壓值較低，而無法使太陽能電池的負極的對地電位高於DC/DC轉換器的輸出側負極的對地電位時，藉由停止DC/DC轉換器的動作，而可防止產生因PID所致的性能降低。
又，本揭示的一例的轉換裝置包括：
DC/DC轉換器，於輸入端連接到太陽能電池，將所述太陽能電池發出的直流電力進行變換並輸出，而自所述太陽能電池輸入的電力為規定值以上時，使所述太陽能電池的負極的對地電位高於所述輸出的負極的對地電位；以及
控制部，取得表示天氣或照度的資訊，在基於所述資訊推定的來自所述太陽能電池的電力未達所述規定值時，停止所述DC/DC轉換器的動作。
如此般，所述轉換裝置在因惡劣天氣或低照度而無法使太陽能電池的負極的對地電位高於DC/DC轉換器的輸出側負極的對地電位時，藉由停止DC/DC轉換器的動作，而可防止產生因PID所致的性能降低。
又，本揭示的一例的混合電源系統包括：
太陽能電池；
所述轉換裝置，連接於所述太陽能電池；以及
蓄電裝置，包含與所述轉換裝置的輸出連接的蓄電池。
在此混合電源系統中，即便在太陽能電池的輸出為低時，藉由蓄電裝置使DC/DC轉換器的輸出側維持在較高的電壓，在無法使太陽能電池的負極的對地電位高於DC/DC轉換器的輸出側負極的對地電位時，藉由停止DC/DC轉換器的動作，而可防止產生因PID所致的性能降低。
[發明的效果]
根據本發明，可抑制因PID所致的太陽能電池的性能降低。
以下，基於圖式對本發明的一個層面的實施形態（以下亦表述為「實施形態」）進行說明。
§1 應用例
圖1（A）及圖1（B）是表示本實施形態的太陽光發電系統100的構成的方塊圖；圖2（A）及圖2（B）是作為比較例的太陽光發電系統200所包括的DC/DC轉換器220以及逆變器單元30的電路構成的圖；圖3是表示比較例的對地電位的圖；圖4是表示太陽光發電系統100在啟動過程中的P-V曲線的變化的樣態的圖。
在圖1（A）及圖1（B）的例子中，太陽光發電系統100包括：太陽能電池10、DC/DC轉換器20、逆變器單元30、以及控制部40，且經由配電盤60與商用電力系統或負載裝置連接。DC/DC轉換器20與控制部40構成本實施例的轉換裝置42。又，逆變器單元30與轉換裝置42構成本實施例的電力調節器。
夜間對於太陽能電池10的照度低，太陽光發電系統100處於停止的狀態。若是對太陽能電池10的照度上升，而輸入DC/DC轉換器20的電力達到基準值，則控制部40使DC/DC轉換器20開始進行來自太陽能電池10的電力的變換，且藉由逆變器單元30將直流電力變換為交流電力並輸出。
在動作開始後，控制部40以最大功率追蹤（Maximum Power Point Tracking，MPPT）方式進行控制，使得自太陽能電池10輸出最大電力。例如，控制部40若使DC/DC轉換器20動作，而使電壓發生變化，則如圖4所示，由於電力值發生變化，因此利用登山法求得所述電力值的峰值點，且以跟蹤所述峰值點的方式進行控制。
太陽能電池10包括並聯連接的多個太陽能電池串1S，太陽能電池串1S包括串聯連接的多個太陽能電池模組1。各太陽能電池模組1為藉由光電效應將太陽光的光能變換為電能，且作為直流電力而輸出的模組。太陽能電池模組1為例如是如圖12所示周知的構成，為藉由框架11保持電池13密封於玻璃14與底層片12之間的面板的結構。再者，在圖12中示意性地表示一個電池13，但在太陽能電池模組1內設置有多個電池13，藉由電極圖案16而串聯連接，進而將所述串聯連接的電池13並聯連接成多個。所述電池13與太陽能電池模組1的輸出端子（未圖示）連接，藉由各電池13發出的電力自所述輸出端子輸出。框架11與所述電池13等的內部電路分開而另外接地，因此電池13與框架11等之間會有電位差（對地電位）。
DC/DC轉換器20將來自太陽能電池10的輸出進行變換並輸出到逆變器單元30。
逆變器單元30包括逆變器，所述逆變器將來自DC/DC轉換器20輸入的直流電力變換為交流電力，並提供給商用電力系統或負載裝置。又，逆變器單元30包括並網繼電器等，控制與商用電力系統的連接（並網）及斷網。
在圖2（A）的例子中，太陽光發電系統200包括：太陽能電池10、DC/DC轉換器220、以及逆變器單元30，且經由配電盤60與商用電力系統或負載裝置連接。
DC/DC轉換器220為具有電抗器（Reactor）L9、升壓用開關元件S9、以及二極體D9的非絕緣型升壓電路。電抗器L9的一端連接於太陽能電池10的正極，另一端連接於二極體D9的陽極（anode）以及開關元件S9的高電位側的一端。二極體D9的陽極連接於電抗器L9以及開關元件S9的高電位側的一端，陰極（cathode）連接於DC/DC轉換器220的輸出側的正極。開關元件S9與太陽能電池10並聯連接，低電位側的一端連接於太陽能電池10的負極、以及DC/DC轉換器220的輸出側的負極。
在比較實施例的太陽光發電系統200中，將DC/DC轉換器220的電抗器L9以及二極體D9連接於正極側，將DC/DC轉換器220的負極側共用，而將所述負極與太陽能電池10以及逆變器單元30的負極連接。藉此，太陽能電池10的負極的對地電位與逆變器單元30的負極的對地電位變為相同。因此，例如如圖2（B）所示，在逆變器單元30的直流側的正極32、負極33間的電壓為320 V，對地39的負極33的電位為-160 V時，太陽能電池10的負極的電位對地19形成-160 V。而且，在太陽能電池10發電，而正負極間的電壓為284 V時，正極的電位（對地電位）形成+124 V。此時，例如如圖3所示，在太陽能電池10的太陽能電池串1S包含太陽能電池模組1-1～太陽能電池模組1-10時，負極側（圖3的陰影部）的太陽能電池模組1-1～太陽能電池模組1-6會具有負的對地電位，而產生因PID所導致的性能降低的風險。
因此，在本實施形態的太陽光發電系統100中，DC/DC轉換器20不將太陽能電池10的負極及逆變器31的負極共用化，在將太陽能電池10發出的直流電壓輸出到所述逆變器側時，使太陽能電池10的負極的對地電位高於逆變器31的負極的對地電位。藉此，可抑制位於太陽能電池10的負極側的太陽能電池模組1的對地電位變為負，而抑制因PID所致的太陽能電池10的性能劣化。例如，藉由使太陽能電池10的負極的對地電位為0 V以上，而防止因PID所致的太陽能電池10的性能劣化。在圖1（B）的例子中，利用DC/DC轉換器20將太陽能電池的輸出電壓V1（例如284 V）升壓並施加於逆變器單元30的正負極間，而使逆變器單元30的正負極間的電壓V4、即逆變器31的正負極間的電壓為568 V。此種情形下，由於逆變器單元30的正負極的中間的對地電位為0 V，因此正極的對地電位為+284 V，負極的對地電位為-284 V。而且，DC/DC轉換器20將太陽能電池10的正極與逆變器單元30的正極共用化，且使對地電位相等，而使太陽能電池10的正極的對地電位為+284 V。因此，在太陽能電池10的正負極間的電壓為284 V時的負極的對地電位為0 V，而防止因PID所致的太陽能電池10的性能劣化。
然而，在剛啟動後或陰天時等來自太陽能電池10的輸出為低時，存在太陽能電池10的負極的對地電位不會變為0 V以上的情形。因此，若在來自太陽能電池10的輸出為低的狀態下持續運轉，則產生因PID所致的性能降低的風險。
因此，在本實施形態的太陽光發電系統100中，在來自太陽能電池10的輸出較低，而無法使太陽能電池10的負極的對地電位成為0 V以上時，在利用例如MPPT方式進行控制時的峰值點的電壓未達規定值時，在峰值電力未達規定值時，在天氣或照度滿足PID的產生條件時，停止DC/DC轉換器的動作。
藉此，在本實施形態的太陽光發電系統100中，可防止在太陽能電池10的輸出為低的狀態下的因PID所致的性能降低。
§2 構成例
（2.1）
圖5（A）及圖5（B）是表示太陽光發電系統100的構成例（2.1）的圖。再者，對具有與所述圖1相同功能的元素賦予相同符號等而省略再次說明。
在圖5（A）的例子中，連接於太陽能電池10的DC/DC轉換器20為具有電抗器L0、升壓用開關元件S0、二極體D0、及電容器C0、輸入電流檢測器27、輸入電壓檢測器28、以及輸出電壓檢測器29的非絕緣型升壓電路。
電抗器L0的一端連接於太陽能電池10的負極，另一端連接於二極體D0的陰極以及開關元件S0的低電位側的一端。
二極體D0的陰極連接於電抗器L0以及開關元件S0的低電位側的一端，陽極連接於DC/DC轉換器20的輸出端的負極。即，電抗器L0以及二極體D0在DC/DC轉換器20的負極側線路中串聯連接。
開關元件S0的高電位側的一端連接於太陽能電池10的正極、以及逆變器31的正極，低電位側的一端連接於二極體D0的陰極以及電抗器L0的逆變器31側端部。
開關元件S0例如可為金屬氧化物半導體（metal-oxide-semiconductor，MOS）型場效電晶體、絕緣閘極型雙極電晶體（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）等開關元件。開關元件S0藉由未圖示的驅動電路進行開關動作，週期性地將高電位側的一端（在本例中為汲極）與低電位側的一端（在本例中為源極）之間進行導通/關斷。
電容器C0與太陽能電池10並聯地連接於DC/DC轉換器20的輸入側正負極間，將藉由開關元件S0的開關動作而升壓的DC/DC轉換器20的輸出平滑化。
DC/DC轉換器20藉由開關元件S0的開關動作將自太陽能電池10輸入的直流電壓（例如284 V）升壓為例如規定的電壓（例如564 V）並朝逆變器單元30輸出。
逆變器單元30具有：電容器C9、逆變器31、AC電抗器ACL1、以及AC電抗器ACL2。
電容器C9為連接於逆變器單元30的直流側的正負極間，將經由DC/DC轉換器20輸入的直流電壓的雜訊成分平滑化的濾波器電路。
逆變器31將來自太陽能電池10的直流電力變換為交流電力，且經由AC電抗器ACL1、AC電抗器ACL2輸出。
輸入電流檢測器27檢測自太陽能電池10朝DC/DC轉換器20輸入的電流。輸入電壓檢測器28連接於太陽能電池10的正負極間，檢測朝DC/DC轉換器20輸入的電力的電壓值，即檢測施加於DC/DC轉換器20的輸入端的電壓（輸入電壓）。輸出電壓檢測器29連接於DC/DC轉換器20的輸出側正負極間，檢測自DC/DC轉換器20輸出的電力的電壓。
控制部40在由輸入電壓檢測器28檢測到的電壓值超過規定的啟動電壓值（例如50 V）時，開始對開關元件S0的開關動作，即開始DC/DC轉換器20的動作，而進行MPPT控制。
在圖5（B）的例子中，將太陽能電池10的正負極間的電壓V1（例如284 V）藉由DC/DC轉換器20進行升壓並朝逆變器單元30的正負極間施加，而使逆變器單元30的正負極間的電壓V4為568 V。此種情形下，由於逆變器單元30的正負極的中間的對地電位為0 V，因此正極的對地電位為+284 V，負極的對地電位為-284 V。而且，DC/DC轉換器20將太陽能電池10的正極與逆變器單元30的正極共用化，且使對地電位相等，而使太陽能電池10的正極的對地電位為+284 V。因此，在太陽能電池10的正負極間的電壓為284 V時的負極的對地電位為0 V，而防止因PID所致的太陽能電池10的性能劣化。在本例中是使太陽能電池10的負極的對地電位成為0 V，但在採用多晶矽型太陽能電池時，亦可成為高於0 V的對地電位。再者，在採用薄膜矽型的太陽能電池時，若使太陽能電池10的負極的對地電位過高，則會產生薄膜的剝離，因此理想的是使太陽能電池10的負極的對地電位成為0 V。然而，此時的對地電位並非嚴格地限定於0 V，亦可為在不產生PID的程度下未達0 V，或在不產生薄膜的剝離的程度下超過0 V。
而且，控制部40在剛啟動後或陰天時等情況下進行最大功率追蹤（MPPT）控制時的峰值點，在太陽能電池10的輸出電壓V1未達規定值（例如284 V）時，停止開關元件S0的開關動作，即停止DC/DC轉換器20的動作。如此般，在太陽能電池10的輸出電壓V1較低，而無法使太陽能電池10的負極的對地電位高於DC/DC轉換器20的輸出側負極的對地電位時，即無法成為0 V以上時，藉由停止DC/DC轉換器20的動作，而可防止因PID所致的性能降低的產生。再者，規定值並非嚴格地限定於可使太陽能電池10的負極的對地電位成為0 V以上的值，亦可決定為在不產生PID的程度下未達0 V的值。
（2.2）
圖6（A）及圖6（B）是表示太陽光發電系統100的構成實施例（2.2）的圖。再者，對具有與所述太陽光發電系統100相同的功能的元素賦予相同符號等而省略再次說明。
在圖6（A）的例子中，DC/DC轉換器20包括第一變換部21、以及第二變換部22。第一變換部21為具有電抗器L1、開關元件S1、二極體D1、以及電容器C1的非絕緣型降壓電路。
電抗器L1的一端連接於逆變器31的正極，另一端連接於二極體D1的陰極以及開關元件S1的逆變器側的一端。
二極體D1的陰極連接於電抗器L1以及開關元件S1的逆變器側的一端，陽極連接於太陽能電池10的負極。
開關元件S1的一端（例如汲極）連接於太陽能電池10的正極，另一端（例如源極）連接於二極體D1的陰極以及電抗器L1的太陽能電池側端部。
電容器C1與太陽能電池10並聯地連接於第一變換部21的輸入側的正負極間，將藉由開關動作降壓的第一變換部21的輸出平滑化。
第二變換部22為具有電抗器L2、開關元件S2、二極體D2、以及電容器C2的非絕緣型升壓電路。
電抗器L2的一端連接於太陽能電池10的負極，另一端連接於二極體D2的陰極以及開關元件S2的低電位側的一端。
二極體D2的陰極連接於電抗器L2以及開關元件S2的低電位側的一端，陽極連接於DC/DC轉換器20的輸出端的負極。即，電抗器L2以及二極體D2在DC/DC轉換器20的負極側線路上串聯連接。
開關元件S2的高電位側的一端連接於第一變換部21的正極以及逆變器31的正極，低電位側的一端連接於二極體D2的陰極以及電抗器L2的逆變器31側端部。
電容器C2在第二變換部22的太陽能電池側正負極間，即一端連接於開關元件S2的正極側端部，另一端連接於電抗器L2的太陽能電池側端部，將藉由開關動作升壓的第二變換部22的輸出平滑化。
在本例的DC/DC轉換器20中，如圖6（B）所示，第一變換部21將負極作為共用而將太陽能電池10的輸出電壓V1（例如284 V）降壓至規定的電壓V2。然後，第二變換部22將正極作為共用而將電壓V2升壓至2倍的電壓V4（例如320）。藉此，本例的太陽光發電系統100使太陽能電池10的負極的對地電位成為0 V。
而且，控制部40在進行最大功率追蹤（MPPT）控制時的峰值點上，在太陽能電池10的輸出電壓V1未達規定值，例如未達逆變器31的正負極間的電壓的1/2（在圖6（A）及圖6（B）的例子中為160 V）時，停止開關元件S0的開關動作，即停止DC/DC轉換器20的動作。如此般，在太陽能電池10的輸出電壓V1較低，而無法使太陽能電池10的負極的對地電位高於DC/DC轉換器20的輸出側負極的對地電位時，藉由停止DC/DC轉換器20的動作，而可防止因PID所致的性能降低的產生。
（2.3）
圖7（A）及圖7（B）是表示太陽光發電系統100的構成實施例（2.3）的圖。本例的DC/DC轉換器20A與圖6（A）及圖6（B）的DC/DC轉換器20相比，電路構成相同，直流電壓的變換的參數不同。再者，替代在圖6（A）及圖6（B）的例子中，DC/DC轉換器20連接於逆變器單元30，而在本例中連接於電力調節器（Power Conditioner System，PCS）50A。在本例中，對具有與所述太陽光發電系統100相同的功能的元素賦予相同符號等而省略再次說明。
在圖7（A）的例子中，DC/DC轉換器20A包括第一變換部21、以及第二變換部22。第一變換部21使太陽能電池10的正極的對地間電位成為電力調節器50A的正極的對地間電位以上。又，第二變換部22使太陽能電池10的負極的對地間電位高於電力調節器50A的負極的對地間電位。
又，本例的轉換裝置42構成為與電力調節器50A為獨立的個體，將DC/DC轉換器20A的輸出電力輸出到電力調節器50A的直流側外部端子51、直流側外部端子52朝電力調節器 50A。此處，轉換裝置42使太陽能電池10的輸出電壓V1、與朝直流側外部端子51及直流側外部端子52施加的輸出電壓V3為相等。因此，在存在如所述圖2（A）及圖2（B）般藉由電力調節器50將太陽能電池10的輸出電壓V1進行變換，並朝商用電力系統或負荷供給時，招致因PID所致的太陽能電池10的性能劣化的太陽光發電系統200時，藉由將轉換裝置42連接於太陽能電池10與電力調節器50之間，對太陽能電池10的正負極的對地間電位進行變換，而可防止因PID所致的太陽能電池10的性能劣化。即，藉由在現有的太陽光發電系統上增加轉換裝置42，而可容易地防止因PID所致的太陽能電池10的性能劣化。
在本例中，如圖7（B）所示，第一變換部21將負極作為共用而將太陽能電池10的輸出電壓V1（例如284 V）降壓至規定的電壓V2（例如124 V），第二變換部22將正極作為共用而將電壓V2升壓至與太陽能電池10的輸出相同的電壓V3（例如284 V）。然後，電力調節器 50A的DC/DC轉換器220將所述電壓V3升壓至規定的電壓V4（例如320 V）。此種情形下，由於如前文所述般DC/DC轉換器220的輸出側負極的對地電位為-160 V、輸入側正極的對地電位為+124 V，因此與所述DC/DC轉換器220連接且將正極共用化的第二變換部22的輸入側正極的對地電位亦為+124 V。因此，藉由使第一變換部21的輸出電壓成為124 V，使負極的對地電位成為0 V，使太陽能電池10的負極的對地電位成為0 V，而防止因PID所致的太陽能電池10的性能劣化。
而且，控制部40在進行MPPT控制時的峰值點，在太陽能電池10的輸出電壓V1未達規定值時，停止開關元件S0的開關動作，即停止DC/DC轉換器20的動作。此處，規定值是指例如自朝逆變器31輸入的輸入電壓即DC/DC轉換器20的輸出電壓V3減去電壓V4的1/2的值。在圖7（A）及圖7（B）的例子中，如下式般成為124 V。
規定值=V3-（V4/2）=284-（320/2）
如此般，在太陽能電池10的輸出電壓V1較低，而無法使太陽能電池10的負極的對地電位高於DC/DC轉換器20的輸出側負極的對地電位時，藉由停止DC/DC轉換器20的動作，而可防止因PID所致的性能降低的產生。
（2.4）
圖8是表示太陽光發電系統的構成實施例（2.4）的圖。在圖8中，太陽光發電系統100為包括太陽能電池10、蓄電池210、DC/DC轉換器20、DC/DC轉換器221、以及逆變器單元30的混合電源系統。蓄電池210與DC/DC轉換器221構成本例的蓄電裝置。再者，在本例中，對具有與所述太陽光發電系統100相同的功能的元素賦予相同符號等而省略再次說明。
蓄電池210為鋰離子電池等二次電池，蓄積自太陽能電池10或商用電力系統供給的電力。又，蓄電池210將所蓄積的電力在夜間或電力緊張時等放出而朝負載裝置供給。
DC/DC轉換器221將自蓄電池210放出的電力變換（在本例中為升壓）為規定電壓並朝逆變器單元30輸入。又，DC/DC轉換器221將自太陽能電池10或商用電力系統供給的電力經由逆變器單元30輸入，並將自所述逆變器單元30的電力變換為（在本例中降壓）規定電壓且朝蓄電池210供給而使其充電。
逆變器單元30包括逆變器31，所述逆變器31將自DC/DC轉換器20、DC/DC轉換器221輸入的直流電力變換為交流電力且朝商用電力系統或負載裝置供給，且將來自商用電力系統的交流電力變換為直流電力並朝DC/DC轉換器221供給。又，逆變器單元30包括未圖示的並網繼電器等，控制與商用電力系統的連接（並網）及斷網。
DC/DC轉換器20藉由利用來自控制部40的控制信號對開關元件S0進行的開關動作，將自太陽能電池10輸入的直流電壓（例如284 V）升壓為規定的電壓（例如568 V）並朝逆變器單元30輸出。
連接於蓄電池210的DC/DC轉換器221具有電抗器L9、以及升降壓用的開關元件S8及開關元件S9。又，亦可具有反向並聯於開關元件S8、開關元件S9的二極體。
電抗器L9的一端連接於蓄電池210的正極，另一端連接於開關元件S8及開關元件S9的一端。
開關元件S9與蓄電池210並聯連接。開關元件S9的低電位側的一端連接於蓄電池210的負極以及逆變器單元30的負極，高電位側的一端連接於電抗器L9以及開關元件S8。
開關元件S8的一端連接於逆變器單元30的正極，另一端連接於電抗器L9以及開關元件S9。
DC/DC轉換器221藉由開關元件S8、開關元件S9的開關動作，將自蓄電池210放出的直流電壓（例如100 V）升壓為規定的電壓（例如568 V）且朝逆變器單元30輸出，又，將來自逆變器單元30的直流電壓（例如568 V）降壓為規定的電壓（例如100 V）且朝蓄電池210供給而使其充電。
在本例的太陽光發電系統100中，白天，太陽能電池10發電，在電壓V1達到所輸入的規定值（例如568 V）時，與所述構成例同樣地，太陽能電池10的負極的對地電位成為0 V，而防止因PID所致的性能降低。
而且，控制部40在進行MPPT控制時的峰值點上，在太陽能電池10的輸出電壓V1未達規定值時，停止開關元件S0的開關動作，即停止DC/DC轉換器20的動作。此處，規定值例如為朝逆變器31輸入的輸入電壓、即DC/DC轉換器20的輸出電壓V3的1/2，在圖8的例子中為284 V。
如此般，在太陽能電池10的輸出電壓V1較低，而無法使太陽能電池10的負極的對地電位高於DC/DC轉換器20的輸出側負極的對地電位時，藉由停止DC/DC轉換器20的動作，而可防止因PID所致的性能降低的產生。
（2.5）
在前述的構成例中，控制部40在進行MPPT控制時的峰值點上，在太陽能電池10的輸出電壓V1未達規定值時停止DC/DC轉換器20的動作，但並不限定於此，亦可根據所述峰值點的電力值停止DC/DC轉換器20的動作。
控制部40利用下述方式進行控制，即：使DC/DC轉換器20動作，藉由輸入電流檢測器27、輸入電壓檢測器28檢測自太陽能電池輸入的電力的值與電壓，且控制開關元件S0的開關動作使電壓發生變化，利用登山法求得電力值的峰值點，並跟蹤所述峰值點。而且，在所述峰值點的電力值未達規定值時，停止DC/DC轉換器20的動作。
如此般，在太陽能電池10的輸出電壓V1較低，而無法使太陽能電池10的負極的對地電位高於DC/DC轉換器20的輸出側負極的對地電位時，藉由停止DC/DC轉換器20的動作，而可防止因PID所致的性能降低的產生。
（2.6）
在所述構成例中，控制部40在進行MPPT控制時的峰值點上，在太陽能電池10的輸出電壓V1或電力值未達規定值時停止DC/DC轉換器20的動作，但並不限定於此，亦可根據照度停止DC/DC轉換器20的動作。
圖9（A）及圖9（B）是表示太陽光發電系統的構成例（2.6）的圖。在圖9（A）及圖9（B）中，太陽光發電系統100包括照度計26。
照度計26測量太陽能電池10的受光面的照度。若太陽能電池10的受光面的照度為高，則太陽能電池10的輸出變高，若所述照度為低，則太陽能電池10的輸出變低。因此，將太陽能電池10的輸出為低而推定為如所述構成例般無法使太陽能電池10的負極的對地電位成為0 V以上的照度預先求作臨限值。再者，所述照度的臨限值亦可根據溫度或濕度等其他資訊進行設定。例如，由於在溫度或濕度為高時，易於產生PID現象，因此可設定為與溫度或濕度較低的情形相比在溫度或濕度為較高時照度的臨限值變高。
而且，控制部40在使DC/DC轉換器20動作時，監測照度計26的測量值，在所述照度為臨限值以下時，停止DC/DC轉換器20的動作。
如此般，在推定為太陽能電池10的受光面的照度為低，而無法使太陽能電池10的負極的對地電位高於DC/DC轉換器20的輸出側負極的對地電位時，藉由停止DC/DC轉換器20的動作，而可防止因PID所致的性能降低的產生。
（2.7）
在所述構成例（2.6）中，是根據照度停止DC/DC轉換器20的動作，但並不限定於此，亦可根據天氣停止DC/DC轉換器20的動作。
圖10（A）及圖10（B）是表示太陽光發電系統的構成例（2.7）的圖。在圖10（A）及圖10（B）中，太陽光發電系統100包括通訊模組25。
通訊模組25為用於經由無線通訊線路、或網際網路等網路與其他裝置通訊的模組。控制部40經由通訊模組25連接於外部伺服器，發送所述太陽光發電系統100的識別資訊而要求天氣資訊。接收到所述要求的外部伺服器將表示藉由識別資訊特定的地域的天氣的天氣資訊，發送到所述太陽光發電系統100的控制部40。天氣資訊為例如：晴天、陰天、下雨、下雪。又，亦可為晴天，微陰天、烏雲漫天、雲高陰天、下雨、下雪等。
若天氣為晴天或微陰天，則太陽能電池10的輸出變高，若天氣為下雨或下雪，則太陽能電池10的輸出變低。因此，預先求得推定為太陽能電池10的輸出為低而如所述構成實施例般無法使太陽能電池10的負極的對地電位為0 V以上的天氣條件。再者，所述天氣條件亦可根據時刻或溫度、濕度等其他資訊進行設定。例如，若為晴天則設為自日落時刻至日出時刻的30分鐘後，若為陰天則設為自日落時刻至日出時刻的1小時後，可如上文所述般將推定為無法使太陽能電池10的負極的對地電位成為0 V以上的時間帶根據每種天氣而進行不同地設定。進而，由於在溫度或濕度為高時易於產生PID，因此可設定為與溫度或濕度為低的情形相比在溫度或濕度為高時，將所述時間帶加長。
而且，控制部40在使DC/DC轉換器20進行動作時，定期取得天氣資訊，在所述天氣資訊等滿足所述天氣條件時停止DC/DC轉換器20的動作。
如此般，在推定為天氣惡劣，而無法使太陽能電池10的負極的對地電位高於DC/DC轉換器的輸出側負極的對地電位時，藉由停止DC/DC轉換器20的動作，而可防止因PID所致的性能降低的產生。
§3 形態例
本揭示的一例的轉換裝置（42）包括：
DC/DC轉換器（20），於輸入端連接有太陽能電池，在將由所述太陽能電池發出的直流電力進行變換並輸出時，在自所述太陽能電池輸入的電力為規定值以上時，使所述太陽能電池的負極的對地電位高於所述輸出的負極的對地電位；以及
控制部（40），使自所述太陽能電池輸出的電力的電壓發生變化並檢測所述電力的峰值，在所述峰值未達所述規定值時，停止所述DC/DC轉換器的動作。
又，本揭示的一例的轉換裝置（42）包括：
DC/DC轉換器（20），於輸入端連接有太陽能電池，在將由所述太陽能電池發出的直流電力進行變換並輸出時，在自所述太陽能電池輸入的電力的電壓為規定值以上時，使所述太陽能電池的負極的對地電位高於所述輸出的負極的對地電位；以及
控制部（40），使自所述太陽能電池輸出的電力的電壓發生變化並檢測所述電力的峰值點，在所述峰值點的所述電壓未達所述規定值時，停止所述DC/DC轉換器的動作。
又，本揭示的一例的轉換裝置（42）包括：
DC/DC轉換器（20），於輸入端連接有太陽能電池，在將由所述太陽能電池發出的直流電力進行變換並輸出時，在自所述太陽能電池輸入的電力為規定值以上時，使所述太陽能電池的負極的對地電位高於所述輸出的負極的對地電位；以及
控制部（40），取得表示天氣或照度的資訊，在基於所述資訊推定的來自所述太陽能電池的電力未達所述規定值時，停止所述DC/DC轉換器的動作。
所述本發明的實施形態以及變形例終極而言僅為例示，本發明並不限定於所述實施形態以及變形例。又，在所述實施形態以及變形例中顯示的特徵性構成，在不脫離本發明的主旨的範圍內當然可進行組合。
1、1-1～1-10：太陽能電池模組
1S：太陽能電池串
10：太陽能電池
11：框架
12：底層片
13：電池
14：玻璃
15：密封材
16：電極圖案
19、39：地
20、20A、20B、220、221：DC/DC轉換器
21：第一變換部
22：第二變換部
25：通訊模組
26：照度計
27：輸入電流檢測器
28：輸入電壓檢測器
29：輸出電壓檢測器
30：逆變器單元
31：逆變器
32：（逆變器單元的直流側的）正極
33：（逆變器單元的直流側的）負極
40：控制部
42：轉換裝置
45：商用電力系統
50、50A：電力調節器/PCS
51、52：直流側外部端子
60：配電盤
91：水分
100、200：太陽光發電系統
210：蓄電池
311：正側輸入端子/輸入端子
312：負側輸入端子/輸入端子
ACL1、ACL2：AC電抗器
C0、C1、C2、C9：電容器
D0、D1、D2、D9：二極體
L0、L1、L2、L9：電抗器
S0、S1、S2、S8、S9：開關元件
V1：（太陽能電池的）輸出電壓/電壓
V2：（規定的）電壓
V3：輸出電壓/電壓
V4：（逆變器單元的正負極間的）電壓
圖1（A）及圖1（B）是表示實施形態的太陽光發電系統的構成的方塊圖。
圖2（A）及圖2（B）是表示作為比較例的太陽光發電系統所包括的DC/DC轉換器以及逆變器單元的電路構成的圖。
圖3是表示比較例的對地電位的圖。
圖4是表示太陽光發電系統在啟動過程中的P-V（功率對電壓）曲線的變化的樣態的圖。
圖5（A）及圖5（B）是表示太陽光發電系統的構成例（2.1）的圖。
圖6（A）及圖6（B）是表示太陽光發電系統的構成例（2.2）的圖。
圖7（A）及圖7（B）是表示太陽光發電系統的構成例（2.3）的圖。
圖8是表示太陽光發電系統的構成例（2.4）的圖。
圖9（A）及圖9（B）是表示太陽光發電系統的構成例（2.6）的圖。
圖10（A）及圖10（B）是表示太陽光發電系統的構成例（2.7）的圖。
圖11是用於說明PID現象的一例的概念圖。
圖12是示意性地表示太陽能電池模組1的構造的圖。

Claims (4)

  1. 一種轉換裝置，包括：直流/直流轉換器，包括輸入端連接到太陽能電池，所述直流/直流轉換器將所述太陽能電池發出的直流電力進行變換並輸出，當所述太陽能電池輸入的電力為規定值以上時，使所述太陽能電池的負極的對地電位高於所述輸出的負極的對地電位；以及控制部，從所述太陽能電池輸出的電力的電壓發生變化，檢測所述電力的峰值，在所述峰值未達所述規定值時，停止所述直流/直流轉換器的動作。
  2. 一種轉換裝置，包括：直流/直流轉換器，包括輸入端連接到太陽能電池，所述直流/直流轉換器將所述太陽能電池發出的直流電力進行變換並輸出，當所述太陽能電池輸入的電力的電壓為規定值以上時，使所述太陽能電池的負極的對地電位高於所述輸出的負極的對地電位；以及控制部，從自所述太陽能電池輸出的電力的電壓發生變化，檢測所述電力的峰值點，在所述峰值點處的所述電壓未達所述規定值時，停止所述直流/直流轉換器的動作。
  3. 一種轉換裝置，包括：直流/直流轉換器，包括輸入端連接到太陽能電池，所述直流/直流轉換器將所述太陽能電池發出的直流電力進行變換並輸出，當所述太陽能電池輸入的電力為規定值以上時，使所述太陽能電池的負極的對地電位高於所述輸出的負極的對地電位；以及控制部，從表示天氣或照度的資訊，在基於所述資訊推定的來自所述太陽能電池的電力未達所述規定值時，停止所述直流/直流轉換器的動作。
  4. 一種混合電源系統，其包括：太陽能電池；連接於所述太陽能電池的如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的轉換裝置；以及蓄電裝置，包含與所述轉換裝置的輸出連接的蓄電池。
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