WO2019044403A1 - 太陽光発電システム、パワーコンディショナ - Google Patents

Abstract

パワーコンディショナ１２は、太陽光パネル１１から入力される直流電圧（入力電圧）を昇圧した出力電圧を生成するＰＶコンバータ２１と、ＰＶコンバータ２１の出力電圧を交流電圧に変換するインバータ２２と、インバータ２２と商用電力系統１４との間に接続された第１のリレー２４とを有している。制御部２７は、パワーコンディショナ１２全体を制御する制御回路２７ａと、ＰＶコンバータ２１を制御する制御回路２７ｂと、インバータ２２を制御する制御回路２７ｃを含む。制御回路２７ａは、起動処理において、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｂの作動・停止を制御し、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６のインピーダンスを可変させる。制御回路２７ａは、ＰＶコンバータ２１の入力電圧Ｖ１及び入力電流Ｉ１を検出し、それらの値に基づいて第１のリレー２４を閉状態とするか否かを決定する。

Description

太陽光発電システム、パワーコンディショナ

　本発明は、太陽光発電システム、パワーコンディショナに関するものである。

　従来、太陽光パネルが接続されるパワーコンディショナは、太陽光パネルの直流電力を交流電力に変換するインバータ部と、交流電力を屋内交流負荷に供給する系統連系用リレーとを有している。パワーコンディショナの駆動電力は、商用電力系統から得てもよいが、災害時に自立運転すること等を考えると、太陽光パネルの出力電力から得ることが望ましい。しかしながら、そのようなシステムの場合は、太陽光パネルの出力電力がパワーコンディショナの動作に必要な電力を下回ると停止してしまう。起動したパワーコンディショナは、商用電力系統と連系する際に投入する系統連系用リレーを閉操作（オン）し、交流電力を屋内交流負荷に供給する。パワーコンディショナが停止すると、系統連系用リレーは開動作（オフ）する。

　日の出等の時間帯においては、それまでは夜間であるため太陽光パネルの発電はほぼゼロであるので、パワーコンディショナは停止し、系統連系用リレーは開動作（オフ）しているが、日の出と共に太陽光パネルに太陽光が当たり始めると、徐々に発電が始まる。太陽光パネルの開放電圧がある値以上になると、パワーコンディショナは起動を開始するが、この時、太陽光パネルの出力電力が不十分の場合、パワーコンディショナの起動により太陽光パネルの出力電圧がパワーコンディショナの動作に必要な電圧より低下し、パワーコンディショナが停止する。パワーコンディショナが停止すると太陽光パネルの出力電圧が開放電圧まで上昇するため、パワーコンディショナが再び起動する。従って、太陽光パネルの出力電力が不十分の場合、パワーコンディショナは起動と停止を繰り返す。つまり、パワーコンディショナが無駄に起動することとなる。これにより、商用電力系統と連系しないにも関わらず、系統連系用リレーは、閉動作と開動作とを無駄に繰り返すこととなる。このような無駄な開閉動作は、系統連系用リレーにおける騒音の発生や機械的寿命を短くする。

　このため、直流電力を交流電力に変換するインバータ部を動作させ、インバータ部の抵抗負荷により電力を消費しているときの直流電圧値により起動判定を行うものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７－５４２７３号公報

　ところで、上記のように抵抗負荷を用いて起動判定を行う場合、抵抗負荷の抵抗値が小さいと効率の低下をまねくため、抵抗値が大きいことが好ましい。しかし、抵抗値が大きい抵抗負荷を用いると、電力を消費しているときの直流電圧値が小さくなって起動判定が不安定となり、やはり無駄に起動するおそれがある。パワーコンディショナの無駄な起動や停止は、系統連系用リレーの無駄な開閉動作につながり、系統連系用リレーにおける騒音の発生や機械的寿命を短くする。

　本発明の目的は、無駄な起動を抑制可能な太陽光発電システム、パワーコンディショナを提供することにある。

　本開示の一態様である太陽光発電システムは、太陽光パネルと、前記太陽光パネルに接続されるＰＶコンバータと、前記ＰＶコンバータから出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、前記インバータに、前記交流電圧を供給する第１の交流負荷を接離する第１のリレーと、前記ＰＶコンバータと前記インバータとを制御する制御部と、前記ＰＶコンバータから出力される直流電圧を前記制御部の駆動電圧に変換するＤＣ－ＤＣコンバータと、を有し、前記制御部は、起動処理において、前記ＤＣ－ＤＣコンバータのインピーダンスを可変させ、前記ＰＶコンバータの入力電圧と入力電流、または前記ＰＶコンバータの出力電圧と出力電流を検出し、それらの値に応じて少なくとも前記第１のリレーを閉状態とするか否かを決定する。

　この構成によれば、ＤＣ－ＤＣコンバータのインピーダンスを可変することにより、太陽光パネルに対する負荷、つまり太陽光パネルに対する消費電力が変化する。太陽光パネルの出力特性（電流－電圧（Ｉ－Ｖ）特性）は、太陽光パネル固有のものである。電流－電圧（Ｉ－Ｖ）特性は、太陽光パネルに対する日射強度によって変化（太陽光パネルの出力電流、出力電圧が変化）する。従って、所望の出力特性が得られると、そのときの太陽光パネルの発電電力によりパワーコンディショナ全体の動作が可能か否かを判定できる。従って、ＤＣ－ＤＣコンバータのインピーダンスを可変したときのＰＶコンバータの入力電圧と入力電流とを検出し、それらの値により第１のリレーを閉状態とするか否かを決定することで、無駄な起動を抑制し、第１のリレーの無駄な開閉を抑制できる。

　上記の太陽光発電システムにおいて、前記第１の交流負荷は電力系統にも接続されていることが好ましい。
　この構成によれば、太陽光発電システムを電力系統に系統連系させることで、太陽光パネルの発電量が前記第１の交流負荷が要求する電力を上回ることがあれば、電力系統に逆潮流させることによって余剰電力を無駄にすることがなくなる。

　上記の太陽光発電システムにおいて、前記インバータに、前記交流電圧を供給する第２の交流負荷を接離する第２のリレーを有することが好ましい。
　この構成によれば、系統連系用リレーに相当する第１のリレーと、自立運転用リレーに相当する第２のリレーの両方を切り替える構成とすることで、電力系統との連系が停電等で遮断された場合であっても、自立運転を行って第２の交流負荷に対して交流電圧を供給できる。

　上記の太陽光発電システムにおいて、前記制御部は、前記ＰＶコンバータの入力電圧と入力電流、または前記ＰＶコンバータの出力電圧と出力電流から前記太陽光パネルの発電電力を推定し、推定した前記発電電力と運転可能電力とを比較して前記第１のリレー又は前記第２のリレーを閉状態とするか否かを決定することが好ましい。

　この構成によれば、ＰＶコンバータの入力電圧と入力電流、つまり太陽光パネルの出力電圧と出力電流を検出することにより、太陽光パネルの電流－電圧（Ｉ－Ｖ）特性が算出できる。この電流－電圧（Ｉ－Ｖ）特性により、太陽光パネルの発電電力を推定できる。推定した太陽光パネルの発電電力が運転可能電力より低い場合、第１のリレー又は第２のリレーを閉状態としないことを決定する、つまり開状態を維持する。このため、パワーコンディショナの無駄な起動を抑制し、第１のリレー又は第２のリレーの無駄な開閉を抑制できる。

　上記の太陽光発電システムにおいて、前記制御部は、前記起動処理を実行する主制御回路と、前記ＰＶコンバータを制御する第１制御回路と、前記インバータを制御する第２制御回路とを含み、前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、前記主制御回路の駆動電圧を生成する主変換部と、前記第１制御回路の駆動電圧を生成する第１変換部と、前記第２制御回路の駆動電圧を生成する第２変換部とを含み、前記主制御回路は、前記第１変換部と前記第２変換部の作動・停止を制御するものであり、前記起動処理において少なくとも前記第１変換部の作動・停止を制御して前記ＤＣ－ＤＣコンバータのインピーダンスを可変させることが好ましい。

　この構成によれば、第１変換部の作動・停止によりＤＣ－ＤＣコンバータのインピーダンスを可変して太陽光パネルの発電電力を判定できる。そして、第１変換部と第２変換部の作動・停止を制御することにより、ＤＣ－ＤＣコンバータのインピーダンスの変化量を大きくでき、太陽光パネルの発電電力の推定精度を高くすることが可能となる。

　上記の太陽光発電システムにおいて、前記ＰＶコンバータと前記インバータとの間の直流電圧バスに第１端が接続された双方向ＤＣ－ＤＣコンバータと、前記双方向ＤＣ－ＤＣコンバータの第２端に接続された蓄電装置と、を有することが好ましい。

　この構成によれば、太陽光パネルの発電電力がパワーコンディショナの運転可能電力より低い場合、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータを作動させて蓄電装置からの放電電圧によってインバータを作動させる。そして、インバータにより蓄電装置からの放電電圧を交流電圧に変換することにより、負荷に交流電圧を供給できる。

　上記の太陽光発電システムにおいて、前記制御部は、前記太陽光パネルの発電電力が運転可能電力より低い場合、前記ＰＶコンバータを停止し、前記双方向ＤＣ－ＤＣコンバータを作動させて前記蓄電装置の蓄積電圧に基づく直流電圧を前記直流電圧バスに出力することが好ましい。

　この構成によれば、太陽光パネルの発電電力がパワーコンディショナの運転可能電力より低い場合、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータを作動させて蓄電装置からの放電電圧によってインバータを作動させる。そして、インバータにより蓄電装置からの放電電圧を交流電圧に変換することにより、負荷に交流電圧を供給できる。

　本開示の一態様であるパワーコンディショナは、太陽光パネルから入力される直流電圧を交流電圧に変換して第１の交流負荷に出力するパワーコンディショナであって、前記太陽光パネルに接続されるＰＶコンバータと、前記ＰＶコンバータから出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、前記インバータに前記第１の交流負荷を接離する第１のリレーと、前記ＰＶコンバータと前記インバータとを制御する制御部と、前記ＰＶコンバータから出力される直流電圧を前記制御部の駆動電圧に変換するＤＣ－ＤＣコンバータと、を有し、前記制御部は、起動処理において、前記ＤＣ－ＤＣコンバータのインピーダンスを可変させ、前記ＰＶコンバータの入力電圧と入力電流、または前記ＰＶコンバータの出力電圧と出力電流を検出し、それらの値に応じて少なくとも前記第１のリレーを閉状態とするか否かを決定する。

　この構成によれば、ＤＣ－ＤＣコンバータのインピーダンスを可変することにより、太陽光パネルに対する負荷、つまり太陽光パネルに対する消費電力が変化する。太陽光パネルの出力特性（電流－電圧（Ｉ－Ｖ）特性）は、太陽光パネル固有のものである。電流－電圧（Ｉ－Ｖ）特性は、太陽光パネルに対する日射強度によって変化（太陽光パネルの出力電流、出力電圧）が変化する。従って、所望の出力特性が得られると、そのときの太陽光パネルの発電電力によりパワーコンディショナ全体の動作が可能か否かを判定できる。従って、ＤＣ－ＤＣコンバータのインピーダンスを可変したときのＰＶコンバータの入力電圧と入力電流とを検出し、それらの値により第１のリレーを閉状態とするか否かを決定することで、無駄な起動を抑制し、第１のリレーの無駄な開閉を抑制できる。

　上記のパワーコンディショナにおいて、前記第１の交流負荷は電力系統にも接続されていることが好ましい。
　この構成によれば、電力系統から完全に切り離された状態（オフグリッド）で動作するのではなく、常に電力系統に連系した連系運転とし、停電時にはパワーコンディショナの運転を止める、という動作になる。

　上記のパワーコンディショナにおいて、前記インバータに、前記交流電圧を供給する第２の交流負荷を接離する第２のリレーを有することが好ましい。
　この構成によれば、電力系統に問題がない時は系統連系運転とし、停電時には系統連系用リレーに相当する第１のリレーを開成させて系統連系を遮断した上で自立運転をすると共に、第２のリレーを閉成して第２の交流負荷を運転できる。なお、第２の交流負荷は、第２のリレーに接続された自立運転専用コンセントに接続されることが好ましく、この自立運転専用コンセントという別口から自己発電した電力を受け取ることができる。

　上記のパワーコンディショナは、前記ＰＶコンバータと前記インバータとの間の直流電圧バスに第１端が接続され、第２端に蓄電装置が接続された双方向ＤＣ－ＤＣコンバータを有することが好ましい。

　この構成によれば、太陽光パネルの発電電力がパワーコンディショナの運転可能電力より低い場合、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータを作動させて蓄電装置からの放電電圧によってインバータを作動させる。そして、インバータにより蓄電装置からの放電電圧を交流電圧に変換することにより、負荷に交流電圧を供給できる。

　本発明の太陽光発電システム、パワーコンディショナによれば、無駄な起動を抑制できる。

第１実施形態の太陽光発電システムの概略構成図。 第１実施形態のパワーコンディショナを示す概略回路図。 制御回路の起動処理を示すフローチャート。 （ａ）は太陽光パネルの電流－電圧（Ｉ－Ｖ）特性図、（ｂ）は太陽光パネルの電力－電圧（Ｐ－Ｖ）特性図。 日照強度に対する太陽光パネルの電力－電圧（Ｐ－Ｖ）特性の説明図。 変形例の太陽光発電システムを示す概略構成図。 変形例の太陽光発電システムを示す概略構成図。 第２実施形態の太陽光発電システムの概略構成図。 第２実施形態のパワーコンディショナを示す概略回路図。

　（第１実施形態）
　以下、第１実施形態を説明する。
　図１に示すように、本実施形態の太陽光発電システム１０は、太陽光パネル１１と、太陽光パネル１１に接続されたパワーコンディショナ１２とを有している。本実施形態において、パワーコンディショナ１２は、電力線１３を介して商用電力系統１４に接続される。商用電力系統１４は、電力会社が電力を伝送する配電系統である。電力線１３には、第１の交流負荷１５が接続されている。第１の交流負荷１５は、例えば分電盤に接続された屋内負荷である。屋内負荷としては、例えば、照明、冷蔵庫、洗濯機、空気調和機、電子レンジ等の一般家屋の電気機器が挙げられる。また、パワーコンディショナ１２には、第２の交流負荷１６が接続される。第２の交流負荷１６は、電気機器のうち、予め選定された負荷であり、照明、等の電気機器が挙げられる。なお、第２の交流負荷１６は、パワーコンディショナ１２に接続される図示しない自立運転用コンセント（アウトレット）に接続される冷蔵庫、等の電気機器としてもよい。上述の第１の交流負荷１５と第２の交流負荷１６は、商業施設や工場内の電気機器であってもよい。

　パワーコンディショナ１２は、太陽光パネル１１にて発電した直流電力を交流電力に変換して出力する。そして、パワーコンディショナ１２は、太陽光パネル１１と商用電力系統１４とを連系又は解列する。

　パワーコンディショナ１２は、ＰＶコンバータ２１、インバータ２２、フィルタ２３、系統連系用リレーに相当する第１のリレー（単に「リレー」と表記）２４、自立系統用リレーに相当する第２のリレー（単に「リレー」と表記）２５、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６、制御部２７を有している。ＰＶコンバータ２１とインバータ２２とＤＣ－ＤＣコンバータ２６は、直流電圧バス２８を介して互いに接続されている。制御部２７は、ＰＶコンバータ２１、インバータ２２、第１のリレー２４、第２のリレー２５を制御する。

　ＰＶコンバータ２１は、制御部２７からの制御信号によって動作する昇圧チョッパ回路であり、太陽光パネル１１から入力される直流電圧を昇圧して出力する。インバータ２２は、制御部２７からの制御信号によって動作する直流交流変換回路であり、ＰＶコンバータ２１の出力電圧を交流電圧に変換する。フィルタ２３は、インバータ２２から出力される交流電力の高周波成分を低減する。

　ＤＣ－ＤＣコンバータ２６は、例えば降圧回路であり、直流電圧バス２８の直流電圧を、制御部２７の動作に適した直流電圧に変換する。制御部２７は、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６から供給される直流電圧に基づいて動作し、ＰＶコンバータ２１、インバータ２２、第１のリレー２４、第２のリレー２５を制御する。

　第１のリレー２４は、例えば常開型の電磁継電器であり、制御部２７は制御信号によって閉状態と開状態とを制御する。第１のリレー２４は、インバータ２２に対して第１の交流負荷１５を接離する。第１のリレー２４の閉動作により太陽光発電システム１０（太陽光パネル１１）と商用電力系統１４とが連系し、第１のリレー２４の開動作により解列する。

　第２のリレー２５は、例えば常開型の電磁継電器であり、制御部２７は制御信号によって閉状態と開状態とを制御する。第２のリレー２５は、インバータ２２に対して第２の交流負荷１６を接離する。パワーコンディショナ１２（制御部２７）は、第２のリレー２５の閉動作により、太陽光パネル１１の発電電力により第２の交流負荷１６を運転する自立運転を可能とする。なお、自立運転の際、パワーコンディショナ１２（制御部２７）は、第１のリレー２４を開操作（オフ）する。

　制御部２７は、商用電力系統１４が停電しているか否かを判定する。電力線１３には図示しない電圧センサが設けられ、制御部２７は、その電力センサによる検出結果に基づいて、商用電力系統１４が停電しているか否かを判定する。制御部２７は、商用電力系統１４が停電しているか否かに基づいて連系運転と自立運転とを切り替える切替制御を実行する。制御部２７は、商用電力系統１４が停電していない場合、連系運転を行い、商用電力系統１４が停電した場合、連系運転から自立運転に切り替える。商用電力系統１４が停電から復電した場合、制御部２７は、自立運転から連系運転に切り替える。制御部２７は、連系運転から自立運転に切り替えるとき、パワーコンディショナ１２と商用電力系統１４とを解列状態とするように第１のリレー２４を制御し、かつ第２のリレー２５を閉成状態にする。制御部２７は、自立運転から連系運転に切り替えるとき、パワーコンディショナ１２と商用電力系統１４とを連系状態とするように第１のリレー２４を制御し、かつ第２のリレー２５を開成状態にする。

　図２に示すように、太陽光パネル１１の正極端子と負極端子はＰＶコンバータ２１に接続されている。ＰＶコンバータ２１の出力端子は、直流電圧バス２８の高圧側電線２８ａと低圧側電線２８ｂとに接続されている。

　ＰＶコンバータ２１は、インダクタＬ１１とトランジスタＴ１１とダイオードＤ１１と平滑コンデンサＣ１１とを有している。インダクタＬ１１の第１端子は太陽光パネル１１の正極端子に接続され、インダクタＬ１１の第２端子はトランジスタＴ１１とダイオードＤ１１のアノードに接続されている。ダイオードＤ１１のカソードは、平滑コンデンサＣ１１の第１端子に接続されている。平滑コンデンサＣ１１としては、例えばアルミ電解コンデンサやタンタル電解コンデンサが用いられる。トランジスタＴ１１は、例えばＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）である。インダクタＬ１１はトランジスタＴ１１のドレイン端子に接続され、トランジスタＴ１１のソース端子は太陽光パネル１１の負極端子と、平滑コンデンサＣ１１の第２端子に接続されている。なお、トランジスタＴ１１を絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）等としてもよい。

　このＰＶコンバータ２１は、制御信号に応じてトランジスタＴ１１がオンオフすることで、太陽光パネル１１から入力する第１の直流電圧を昇圧した第２の直流電圧を、直流電圧バス２８に出力する。平滑コンデンサＣ１１は、第２の直流電圧、つまりＰＶコンバータ２１の出力電圧を平滑化する。

　インバータ２２は、トランジスタＴ２１，Ｔ２２，Ｔ２３，Ｔ２４を含む。トランジスタＴ２１～Ｔ２４は、例えばＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。なお、トランジスタＴ２１～Ｔ２４としてＩＧＢＴ等を用いてもよい。トランジスタＴ２１，Ｔ２２のドレイン端子は高圧側電線２８ａに接続され、トランジスタＴ２１，Ｔ２２のソース端子はトランジスタＴ２３，Ｔ２４のドレイン端子に接続され、トランジスタＴ２３，Ｔ２４のソース端子は低圧側電線２８ｂに接続されている。トランジスタＴ２１のソース端子とトランジスタＴ２３のドレイン端子の間の接続点と、トランジスタＴ２２のソース端子とトランジスタＴ２４のドレイン端子の間の接続点は、フィルタ２３に接続されている。

　フィルタ２３は、インダクタＬ２１，Ｌ２２とコンデンサＣ２１とを含む。フィルタ２３は、インバータ２２から出力される交流電力の高周波成分を減衰させ、インバータ２２の出力電圧と出力電流とを正弦波に近づける。フィルタ２３には第１のリレー２４と第２のリレー２５（図１参照）が接続されている。

　パワーコンディショナ１２は、電圧センサ３１，３３と電流センサ３２，３４とを有している。電圧センサ３１は、ＰＶコンバータ２１の入力端子間に設けられている。電圧センサ３１は、ＰＶコンバータ２１の入力電圧を検出するために設けられている。電圧センサ３１は、ＰＶコンバータ２１の入力電圧に応じた信号を制御部２７に出力する。

　電流センサ３２は、例えば太陽光パネル１１の正極端子とＰＶコンバータ２１の間に設けられている。電流センサ３２は、ＰＶコンバータ２１の入力電流を検出するために設けられている。電流センサ３２は、ＰＶコンバータ２１の入力電流に応じた信号を制御部２７に出力する。

　電圧センサ３３は、直流電圧バス２８に設けられている。電圧センサ３３は、直流電圧バス２８の高圧側電線２８ａと低圧側電線２８ｂとの間に接続されている。電圧センサ３３は、直流電圧バス２８の電圧に応じた信号を制御部２７に出力する。

　電流センサ３４は、例えば直流電圧バス２８の高圧側電線２８ａに設けられている。電流センサ３４は、ＰＶコンバータ２１の出力電流を検出するために設けられている。電流センサ３４は、ＰＶコンバータ２１の出力電流に応じた信号を制御部２７に出力する。

　本実施形態の制御部２７は、複数（本実施形態では３つ）の制御回路２７ａ，２７ｂ，２７ｃを含む。そして、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６は、制御回路２７ａ，２７ｂ，２７ｃに対応する３つのＤＣ－ＤＣコンバータ２６ａ，２６ｂ，２６ｃを含む。

　本実施形態において、制御回路２７ａは、パワーコンディショナ全体を制御するマネージャ回路である。制御回路２７ｂは、ＰＶコンバータ２１を制御する回路である。そして、制御回路２７ｃは、インバータ２２を制御する回路である。

　ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ａ～２６ｃは、例えば絶縁型の降圧回路である。ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ａは、常時動作し、直流電圧バス２８の直流電圧を降圧した駆動電圧を制御回路２７ａに供給する。ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｂ，２６ｃは、制御回路２７ａにより作動・停止が制御される。作動したＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｂ，２６ｃは、直流電圧バス２８の直流電圧を降圧した駆動電圧を制御回路２７ｂ，２７ｃに供給する。

　制御回路２７ａは、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ａから供給される駆動電圧に基づいて動作し、後述する起動処理を実行する。制御回路２７ａは、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｂ，２６ｃの作動・停止を制御する。また、制御回路２７ａは、制御回路２７ｂ，２７ｃの作動・停止を制御する。

　例えば、制御回路２７ａは、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｂを作動・停止を制御するための制御信号を出力する。ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｂは、その制御信号に基づいて作動又は停止する。作動したＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｂは、直流電圧バス２８の直流電圧を降圧した駆動電圧を生成する。その駆動電圧は制御回路２７ｂに供給される。

　制御回路２７ａは、制御回路２７ｂを作動・停止を制御するための制御信号を出力する。制御回路２７ｂは、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｂから供給される駆動電圧に基づいて動作可能となる。そして、制御回路２７ｂは、制御回路２７ａから入力する制御信号に基づいて動作し、電圧センサ３１，３３、電流センサ３２，３４により検出する各値に基づいてＰＶコンバータ２１を制御する。

　例えば、制御回路２７ｂは、ＰＶコンバータ２１のトランジスタＴ１１をオンオフする制御信号のデューティ比を、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）制御により調整する。そして、制御回路２７ｂは、入力電圧Ｖ１と入力電流Ｉ１とに基づいて、太陽光パネル１１の出力電力を最大にする最大電力点追従（ＭＰＰＴ：Maximum Power Point Tracking）制御を実行する。これにより、ＰＶコンバータ２１は、太陽光パネル１１から入力する第１の直流電圧を昇圧した第２の直流電圧を生成する。

　また、制御回路２７ａは、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｃを作動・停止を制御するための制御信号を出力する。ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｃは、その制御信号に基づいて作動又は停止する。作動したＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｃは、直流電圧バス２８の直流電圧を降圧した駆動電圧を生成する。その駆動電圧は制御回路２７ｃに供給される。

　制御回路２７ａは、制御回路２７ｃを作動・停止を制御するための制御信号を出力する。制御回路２７ｃは、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｃから供給される駆動電圧に基づいて動作可能となる。そして、制御回路２７ｃは、制御回路２７ａから入力する制御信号に基づいて動作し、インバータ２２のトランジスタＴ２１～Ｔ２４を制御して第２の直流電圧を交流電圧に変換する。

　制御回路２７ａは、起動処理において、パワーコンディショナ１２の運転が可能か否かを判定する。パワーコンディショナ１２の運転は、太陽光パネル１１の発電電力に基づいて交流電力を生成し、その交流電力を出力することである。つまり、パワーコンディショナ１２の運転は、ＰＶコンバータ２１の作動と、インバータ２２の作動と、第１のリレー２４と第２のリレー２５とを閉状態とすることを含む。生成した交流電力を出力するためには、リレー（第１のリレー２４、第２のリレー２５）を閉状態とする必要がある。このため、制御回路２７ａは、起動処理において、少なくともリレーの作動を決定する。

　制御回路２７ａは、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６のインピーダンスを可変し、太陽光パネル１１の出力電圧と出力電流、つまりＰＶコンバータ２１の入力電圧Ｖ１と入力電流Ｉ１を検出する。そして、制御回路２７ａは、検出結果に基づいて、少なくともリレーの作動を決定する。

　詳述すると、本実施形態において、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６は３つの絶縁型のＤＣ－ＤＣコンバータ２６ａ～２６ｃを含む。ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ａは、制御回路２７ａの駆動電圧を生成するものであり、常時動作する。ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｂ，２６ｃは、制御回路２７ａによってその作動と停止が制御される。絶縁型のＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｂ，２６ｃが停止している場合、直流電圧バス２８からＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｂ，２６ｃに電流は流れない。そして、絶縁型のＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｂ，２６ｃが作動している場合、直流電圧バス２８からＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｂ，２６ｃに電流が流れる。つまり、日の出が始まる早朝の時間帯になって、それまで待機電力低減のため停止していたＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｂ，２６ｃを作動させることにより、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６のインピーダンスが変化する。ＤＣ－ＤＣコンバータ２６のインピーダンスの変化は、ＰＶコンバータ２１、つまり太陽光パネル１１に対する負荷の変化となる。

　本実施形態において、制御回路２７ａは、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｂの作動・停止を制御する。この場合、１つのＤＣ－ＤＣコンバータ２６ａが作動しているときと、２つのＤＣ－ＤＣコンバータ２６ａ，２６ｂが動作しているときとで、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６のインピーダンス、つまり太陽光パネル１１に対する負荷が変化し、消費電力が変化する。このインピーダンス（負荷）を変化させ、太陽光パネル１１の出力電圧と出力電流、つまりＰＶコンバータ２１の入力電圧Ｖ１と入力電流Ｉ１を検出する。

　制御回路２７ａは、これらの検出結果に基づいて、太陽光パネル１１の電流－電圧（Ｉ－Ｖ）特性を測定する。そして、制御回路２７ａは、電流－電圧特性により、太陽光パネル１１の発電電力を推定する。

　図４（ａ）は、太陽光パネル１１の出力電流と出力電圧の特性（Ｉ－Ｖ特性）を示し、図４（ｂ）は、太陽光パネル１１の出力電力と出力電圧の特性（Ｐ－Ｖ特性）を示す。太陽光パネル１１は、日照によって発電し始める。太陽光パネル１１は、出力電圧の広い範囲においてほぼ一定の出力電流となる定電流特性を有している。図４（ａ）において、出力電流が流れない（＝０）のときの電圧は開放電圧Ｖｏｃである。図４（ｂ）において、出力電力が最大となる点を最大電力点Ｐｍａｘとし、その時の出力電圧を最適動作電圧Ｖｏｐとする。太陽光パネル１１は、日照強度や表面温度等により出力特性が変化する。例えば、図４（ａ）に示す電流－電圧（Ｉ－Ｖ）特性において、出力電流は、日照強度が強くなると多くなり、日照強度が弱くなると少なくなる。出力電流に応じて出力電力も変化する。

　制御回路２７ａは、太陽光パネル１１に対応する特性のデータを記憶している。上述の電流－電圧（Ｉ－Ｖ）特性、電力－電圧（Ｐ－Ｖ）特性は、接続される太陽光パネル１１固有のものである。従って、制御回路２７ａには、接続される太陽光パネル１１に応じて、特性のデータ、例えば出力電圧と出力電流と発電電力とを関連付けたテーブルデータが予め記憶される。なお、特性のデータとして、例えば所定の関数（演算式）の係数が記憶されても良い。

　制御回路２７ａは、記憶した特性のデータに基づいて、太陽光パネル１１の発電電力を推定する。そして、制御回路２７ａは、推定した発電電力と予め設定した運転可能電力とを比較する。運転可能電力は、パワーコンディショナ１２全体を動作させるために必要な電力に応じて設定される。また、運転可能電力は、パワーコンディショナ１２の動作に応じた変化分や素子の特性等による消費電力のずれ量等を余裕度（マージン）として含む値に設定される。

　制御回路２７ａは、推定した太陽光パネル１１の発電電力が運転可能電力以上の場合、パワーコンディショナ１２の運転が可能と判断し、リレー（第１のリレー２４、第２のリレー２５）を閉状態とすることを決定する。一方、推定した発電電力が運転可能電力未満の場合、制御回路２７ａは、リレー（第１のリレー２４、第２のリレー２５）を閉状態としない。

　制御回路２７ｂは、太陽光パネル１１から最大電力が得られるように、ＰＶコンバータ２１を制御して、太陽光パネル１１から入力する第１の直流電圧を昇圧した第２の直流電圧を生成する。

　詳述すると、制御回路２７ｂは、ＰＶコンバータ２１のトランジスタＴ１１に制御信号を出力し、トランジスタＴ１１はその制御信号によりオンオフする。インダクタＬ１１は、トランジスタＴ１１がオンしている期間、太陽光パネル１１からの電力に基づくエネルギを蓄積する。そして、インダクタＬ１１は、トランジスタＴ１１がオフしている期間、蓄積したエネルギを放出する。これにより、ＰＶコンバータ２１は、入力電圧Ｖ１を昇圧して、入力電圧Ｖ１より高い電圧値の出力電圧Ｖ２を出力する。

　入力電圧Ｖ１に対する出力電圧Ｖ２の比（昇圧比）は、ＰＶコンバータ２１のトランジスタＴ１１のオン期間とオフ期間、つまりトランジスタＴ１１に供給する制御信号のデューティ比により変更できる。制御回路２７ｂは、昇圧比、つまりトランジスタＴ１１に供給する制御信号のデューティ比を、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）制御により調整する。そして、制御回路２７ｂは、入力電圧Ｖ１と入力電流Ｉ１とに基づいて、太陽光パネル１１の出力電力を最大にする最大電力点追従（ＭＰＰＴ：Maximum Power Point Tracking）制御を実行する。

　図５は、日照強度に対する出力特性（Ｐ－Ｖ特性）を示す。図５において、曲線Ａ１～Ａ４において、曲線Ａ１ほど日照強度が高く、曲線Ａ４ほど日照強度が低い。このように、太陽光パネル１１は、日照強度や表面温度等により出力特性が変化する。そして、日照強度等に応じて最大電力点Ｐｍａｘ（最適動作電圧Ｖｏｐ）が変化する。このため、制御回路２７ｂは、入力電圧Ｖ１を最適動作電圧Ｖｏｐに追従する、つまりＰＶコンバータ２１のトランジスタＴ１１をオンオフする制御信号のデューティ比を変化させ、最大電力点Ｐｍａｘを探索する制御を行う。

　制御回路２７ｃは、インバータ２２を制御して第２の直流電圧を交流電圧に変換する。そして、制御回路２７ａは、第１のリレー２４を閉状態（オン）として交流電圧を第１の交流負荷１５又は商用電力系統１４に供給する。また、制御回路２７ａは、第２のリレー２５を閉状態（オン）として交流電圧を第２の交流負荷１６に供給する。

　図３は、制御回路２７ａが実施する起動処理の一例を示す。制御回路２７ａは、図３に示すステップＳ１～Ｓ１１の処理を実行する。そして、これらの処理において、制御回路２７ａは、第１のリレー２４の作動を決定する。起動処理を開始する前提条件として、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｂ，２６ｃは動作しておらず、第１のリレー２４は開状態である。そして、本実施形態において、制御回路２７ａには、太陽光パネル１１から出力される微少の出力電力に基づいてＤＣ－ＤＣコンバータ２６ａから供給される動作電圧により動作する。太陽光パネル１１は、例えば夜明けによって太陽光が照射されると発電を開始する。図２に示すＰＶコンバータ２１は動作していないときにトランジスタＴ１１がオフであるため、ＰＶコンバータ２１の入力電圧Ｖ１に応じた出力電圧Ｖ２、詳しくは入力電圧Ｖ１からインダクタＬ１１とダイオードＤ１１とを通過した出力電圧Ｖ２が直流電圧バス２８に現れる。ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ａは直流電圧バス２８の電圧に基づいて制御回路２７ａの駆動電圧を生成する。従って、太陽光パネル１１の発電によって、先ず制御回路２７ａが動作し、起動処理を実施する。

　先ず、ステップＳ１において、制御回路２７ａは、入力電圧Ｖ１が基準電圧以上か否かを判定する。制御回路２７ａは、入力電圧Ｖ１が基準電圧以上ではない場合にはステップＳ１に戻り、入力電圧Ｖ１が基準電圧以上の場合にはステップＳ２に移行する。

　基準電圧は、太陽光パネル１１が十分な電圧を出力しているか否か、つまり太陽光パネル１１に対して日照が所定以上あるか否かを判定するために設定される。太陽光パネル１１の開放電圧Ｖｏｃは、日射量が少ないときには低く、日射量の増加によって上昇し、日射量がある程度以上では大きく変化しない。そして、太陽光パネル１１の出力電圧、つまりＰＶコンバータ２１の入力電圧Ｖ１は、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ａと制御回路２７ａの動作によって開放電圧Ｖｏｃから僅かに低下した値となる。従って、制御回路２７ａは、入力電圧Ｖ１と基準電圧とを大小比較することにより、太陽光パネル１１に対してある程度の日射量（日照強度）があるか否かを判定する。

　次に、ステップＳ２において、制御回路２７ａは、入力電圧Ｖ１と中間電圧（出力電圧Ｖ２）との差が所定値以下か否かを判定する。制御回路２７ａは入力電圧Ｖ１と中間電圧との差が所定値以下の場合に次のステップＳ３に移行し、差が所定値より大きい場合にはステップＳ１に移行する。

　上述したように、ＰＶコンバータ２１は動作していないときにトランジスタＴ１１がオフであるため、ＰＶコンバータ２１の入力電圧Ｖ１に基づいて、インダクタＬ１１とダイオードＤ１１とを通過した出力電圧Ｖ２が直流電圧バス２８に現れため、中間電圧は入力電圧Ｖ１とほぼ等しい。制御回路２７ａは、上述のステップＳ１において、太陽光パネル１１の出力電圧（入力電圧Ｖ１）が基準電圧以上か否かを判定している。従って、入力電圧Ｖ１と中間電圧（出力電圧Ｖ２）は基準電圧以上になる。入力電圧Ｖ１と中間電圧との差の電圧が所定値以上の場合、入力電圧Ｖ１を検出するための電圧センサ３１と、中間電圧（出力電圧Ｖ２）を検出するための電圧センサ３３の少なくとも一方が異常で電圧に応じた信号を出力していない虞がある。従って、制御回路２７ａは、このステップＳ２において、電圧センサ３１，３３の異常の有無を判別することができる。

　ステップＳ３において、制御回路２７ａは、入力電圧と入力電流とを得る。このときの入力電圧と入力電流をそれぞれＶ１ａ，Ｉ１ａとする。
　ステップＳ４において、制御回路２７ａは、図２に示すＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｂの動作を開始させる。制御回路２７ａは、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｂに制御信号を出力し、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｂは、その制御信号に基づいて動作を開始する。これにより、パワーコンディショナ１２において、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ａ，２６ｂが動作する。従って、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ａのみが動作しているときと比べ、パワーコンディショナ１２における消費電力が増加する。

　ステップＳ５において、制御回路２７ａは、入力電圧と入力電流とを得る。このときの入力電圧と入力電流をそれぞれＶ１ｂ，Ｉ１ｂとする。
　ステップＳ６において、制御回路２７ａは、上述のステップＳ３において得た入力電圧Ｖ１ａ及び入力電流Ｉ１ａと、ステップＳ５において得た入力電圧Ｖ１ｂ及び入力電流Ｉ１ｂに基づいて、太陽光パネル１１の電流－電圧（Ｉ－Ｖ）特性を算出し、発電電力を推定する。

　ステップＳ７において、制御回路２７ａは、太陽光パネル１１の発電電力が運転可能電力以上か否かを判定する。発電電力が運転可能電力以上の場合、リレー（第１のリレー２４，第２のリレー２５）を閉状態とすることを決定し、次のステップＳ８に移行する。

　ステップＳ８において、制御回路２７ａは、制御回路２７ｂを作動させ、ＰＶコンバータ２１の動作を開始させる。
　ステップＳ９において、制御回路２７ａは、制御回路２７ｃを作動させ、インバータ２２の動作を開始させる。

　ステップＳ１０において、制御回路２７ａは、第１のリレー２４及び第２のリレー２５を閉状態（オン）とする。この後、制御回路２７ｂは、ＭＰＰＴ制御によりＰＶコンバータ２１を制御する。制御回路２７ｃは、インバータ２２を制御する。

　上述のステップＳ７において、制御回路２７ａは、発電電力が運転可能電力以上ではない、つまり発電電力が運転可能電力より低いと判定した場合、ステップＳ１１に移行する。そのステップＳ１１において、制御回路２７ａは、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｂを停止し、所定時間待機する。その後、制御回路２７ａは、ステップＳ１に移行する。このステップＳ１１における待機により、起動判定処理を短時間で繰り返し実行することを防ぐ。

　（作用）
　次に、上述の太陽光発電システム１０の作用を説明する。
　太陽光発電システム１０は、太陽光パネル１１とパワーコンディショナ１２とを有している。パワーコンディショナ１２は、太陽光パネル１１から入力される直流電圧（入力電圧）を昇圧した出力電圧を生成するＰＶコンバータ２１と、ＰＶコンバータ２１の出力電圧を交流電圧に変換するインバータ２２と、インバータ２２と商用電力系統１４との間に接続された第１のリレー２４とを有している。制御部２７は、パワーコンディショナ１２全体を制御する制御回路２７ａと、ＰＶコンバータ２１を制御する制御回路２７ｂと、インバータ２２を制御する制御回路２７ｃを含む。ＤＣ－ＤＣコンバータ２６が、制御回路２７ａ，２７ｂ，２７ｃのそれぞれに対応する駆動電圧を生成するＤＣ－ＤＣコンバータ２６ａ，２６ｂ，２６ｃを含む。制御回路２７ａは、起動処理において、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｂの作動・停止を制御し、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６のインピーダンス、太陽光パネル１１に対する負荷を可変させる。そして、制御回路２７ａは、ＰＶコンバータ２１の入力電圧Ｖ１及び入力電流Ｉ１と検出し、それらの値に基づいて第１のリレー２４を閉状態とするか否かを決定する。

　例えば、太陽光パネル１１の出力特性（電流－電圧（Ｉ－Ｖ）特性）は、太陽光パネル１１固有のものである。従って、ＰＶコンバータ２１の入力電圧と入力電流、つまり太陽光パネル１１の出力電圧と出力電流を検出することにより、太陽光パネル１１の電流－電圧（Ｉ－Ｖ）特性が算出できる。この電流－電圧（Ｉ－Ｖ）特性により、太陽光パネル１１の発電電力を推定できる。推定した発電電力がパワーコンディショナ１２の運転可能電力以上の場合、制御回路２７ａは、リレー（第１のリレー２４、第２のリレー２５）を閉状態とすることを決定する。そして、制御回路２７ａは、商用電力系統１４と連系する、つまり制御回路２７ｂ，２７ｃを作動させる。作動した制御回路２７ｂはＰＶコンバータ２１を制御する。作動した制御回路２７ｂはインバータ２２を制御する。これにより、太陽光パネル１１の発電電力に基づいて交流電圧を生成する。そして、第１のリレー２４，第２のリレー２５をオンして交流電圧を第１の交流負荷１５、第２の交流負荷１６に供給できる。

　一方、制御回路２７ａは、推定した太陽光パネル１１の発電電力が運転可能電力より低い場合、リレー（第１のリレー２４、第２のリレー２５）を閉状態としないことを決定する、つまり開状態を維持する。このため、第１のリレー２４、第２のリレー２５は、無駄に開閉しない。

　リレー（第１のリレー２４、第２のリレー２５）を閉状態としないことを決定した場合、制御回路２７ａは、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｂを停止させ、所定時間待機する（図３のステップＳ１１）。この待機によって、短時間に起動処理が繰り返し実行される、つまりＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｂの作動と停止とが短時間に繰り返されることを防止する。

　例えば、夜明け等のように、太陽光パネル１１に対する日照強度が時間経過とともに強くなる場合がある。この場合、日照強度が弱く、太陽光パネル１１の出力電力が運転可能電力より低い場合、制御回路２７ａにおける上述の起動処理により、第１のリレー２４と第２のリレー２５の無駄な開閉を抑制できる。そして、太陽が昇って日照強度が強くなり、太陽光パネル１１の出力電圧（ＰＶコンバータ２１の入力電圧V1）が運転基準値を超えると、太陽光パネル１１は、商用電力系統１４との連系に十分な電力を発電している。このため、制御回路２７ａは、インバータ２２を動作させるとともに第１のリレー２４と第２のリレー２５を閉状態とする。これにより、パワーコンディショナ１２は、太陽光パネル１１を商用電力系統１４に連系できる。そして、太陽光パネル１１による発電電力により生成した交流電力を、第１の交流負荷１５と第２の交流負荷１６とに供給できる。

　以上記述したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
　（１－１）太陽光発電システム１０は、太陽光パネル１１とパワーコンディショナ１２とを有している。パワーコンディショナ１２は、太陽光パネル１１から入力される直流電圧（入力電圧）を昇圧した出力電圧を生成するＰＶコンバータ２１と、ＰＶコンバータ２１の出力電圧を交流電圧に変換するインバータ２２と、インバータ２２と商用電力系統１４との間に接続された第１のリレー２４とを有している。制御部２７は、パワーコンディショナ１２全体を制御する制御回路２７ａと、ＰＶコンバータ２１を制御する制御回路２７ｂと、インバータ２２を制御する制御回路２７ｃを含む。ＤＣ－ＤＣコンバータ２６が、制御回路２７ａ，２７ｂ，２７ｃのそれぞれに対応する駆動電圧を生成するＤＣ－ＤＣコンバータ２６ａ，２６ｂ，２６ｃを含む。制御回路２７ａは、起動処理において、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｂの作動・停止を制御し、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６のインピーダンス、太陽光パネル１１に対する負荷を可変させる。そして、制御回路２７ａは、ＰＶコンバータ２１の入力電圧Ｖ１及び入力電流Ｉ１と検出し、それらの値に基づいて第１のリレー２４を閉状態とするか否かを決定する。

　太陽光パネル１１の出力特性（電流－電圧（Ｉ－Ｖ）特性）は、太陽光パネル１１固有のものである。電流－電圧（Ｉ－Ｖ）特性は、太陽光パネル１１に対する日射強度によって変化（太陽光パネル１１の出力電流、出力電圧）が変化する。従って、所望の出力特性が得られると、そのときの太陽光パネル１１の発電電力によりパワーコンディショナ１２全体の動作が可能か否かを判定できる。従って、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６のインピーダンスを可変したときのＰＶコンバータ２１の入力電圧と入力電流とを検出し、それらの値によりリレー（第１のリレー２４，第２のリレー２５）を閉状態とするか否かを決定することで、無駄な起動を抑制し、リレー（第１のリレー２４，第２のリレー２５）の無駄な開閉を抑制できる。従って、騒音の発生やリレー（第１のリレー２４，第２のリレー２５）の機械的寿命の低下を抑制できる。

　（１－２）ＰＶコンバータ２１の入力電圧と入力電流、つまり太陽光パネル１１の出力電圧と出力電流を検出することにより、太陽光パネル１１の電流－電圧（Ｉ－Ｖ）特性が算出できる。この電流－電圧（Ｉ－Ｖ）特性により、太陽光パネル１１の発電電力を推定できる。推定した太陽光パネル１１の発電電力が運転可能電力より低い場合、リレー（第１のリレー２４、第２のリレー２５）を閉状態としないことを決定する、つまり開状態を維持する。このため、パワーコンディショナ１２の無駄な起動を抑制し、第１のリレー２４、第２のリレー２５の無駄な開閉を抑制できる。

　尚、上記第１実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
　（変形例１）
　図６に示すように、太陽光発電システム１０ａは、太陽光パネル１１と、太陽光パネル１１に接続されたパワーコンディショナ１２ａとを有している。パワーコンディショナ１２ａは、電力系統に連系しない、いわゆるオフグリッドでの使用を想定し、自立負荷に相当する第１の交流負荷１５に接続されている。第１の交流負荷１５は、例えば分電盤に接続された屋内負荷である。屋内負荷としては、例えば、照明、冷蔵庫、洗濯機、空気調和機、電子レンジ等の一般家屋の電気機器が挙げられる。上述の第１の交流負荷１５は、商業施設や工場内の電気機器であってもよい。

　パワーコンディショナ１２ａは、ＰＶコンバータ２１、インバータ２２、フィルタ２３、第１のリレー２４、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６、制御部２７を有している。ＰＶコンバータ２１とインバータ２２とＤＣ－ＤＣコンバータ２６は、直流電圧バス２８を介して互いに接続されている。制御部２７は、ＰＶコンバータ２１、インバータ２２、第１のリレー２４を制御する。

　ＰＶコンバータ２１は、制御部２７からの制御信号によって動作する昇圧チョッパ回路であり、太陽光パネル１１から入力される直流電圧を昇圧して出力する。インバータ２２は、制御部２７からの制御信号によって動作する直流交流変換回路であり、ＰＶコンバータ２１の出力電圧を交流電圧に変換する。フィルタ２３は、インバータ２２から出力される交流電力の高周波成分を低減する。

　ＤＣ－ＤＣコンバータ２６は、例えば降圧回路であり、直流電圧バス２８の直流電圧を、制御部２７の動作に適した直流電圧に変換する。制御部２７は、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６から供給される直流電圧に基づいて動作し、ＰＶコンバータ２１、インバータ２２、第１のリレー２４を制御する。

　第１のリレー２４は、例えば常開型の電磁継電器であり、制御部２７は制御信号によって閉状態と開状態とを制御する。第１のリレー２４は、インバータ２２に対して第１の交流負荷１５を接離する。パワーコンディショナ１２ａ（制御部２７）は、第１のリレー２４の閉動作により、太陽光パネル１１の発電電力により第１の交流負荷１５を運転する自立運転を可能とする。

　（変形例２）
　図７に示すように、太陽光発電システム１０ｂは、太陽光パネル１１と、太陽光パネル１１に接続されたパワーコンディショナ１２ｂとを有している。本実施形態において、パワーコンディショナ１２ａは、電力線１３を介して商用電力系統１４に接続される。商用電力系統１４は、電力会社が電力を伝送する配電系統である。電力線１３には、第１の交流負荷１５が接続されている。第１の交流負荷１５は、本実施例においては、例えば分電盤に接続された屋内負荷である。屋内負荷としては、例えば、照明、冷蔵庫、洗濯機、空気調和機、電子レンジ等の一般家屋の電気機器が挙げられる。なお、上述の第１の交流負荷１５は、商業施設や工場内の電気機器であってもよい。

　パワーコンディショナ１２ｂは、太陽光パネル１１にて発電した直流電力を交流電力に変換して出力する。そして、パワーコンディショナ１２ｂは、太陽光パネル１１と商用電力系統１４とを連系又は解列する。

　パワーコンディショナ１２ｂは、ＰＶコンバータ２１、インバータ２２、フィルタ２３、系統連系用リレーに相当する第１のリレー（単に「リレー」と表記）２４、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６、制御部２７を有している。ＰＶコンバータ２１とインバータ２２とＤＣ－ＤＣコンバータ２６は、直流電圧バス２８を介して互いに接続されている。制御部２７は、ＰＶコンバータ２１、インバータ２２、第１のリレー２４を制御する。

　ＰＶコンバータ２１は、制御部２７からの制御信号によって動作する昇圧チョッパ回路であり、太陽光パネル１１から入力される直流電圧を昇圧して出力する。インバータ２２は、制御部２７からの制御信号によって動作する直流交流変換回路であり、ＰＶコンバータ２１の出力電圧を交流電圧に変換する。フィルタ２３は、インバータ２２から出力される交流電力の高周波成分を低減する。

　ＤＣ－ＤＣコンバータ２６は、例えば降圧回路であり、直流電圧バス２８の直流電圧を、制御部２７の動作に適した直流電圧に変換する。制御部２７は、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６から供給される直流電圧に基づいて動作し、ＰＶコンバータ２１、インバータ２２、第１のリレー２４を制御する。

　第１のリレー２４は、例えば常開型の電磁継電器であり、制御部２７は制御信号によって閉状態と開状態とを制御する。第１のリレー２４は、インバータ２２に対して第１の交流負荷１５を接離する。第１のリレー２４の閉動作により太陽光発電システム１０ｂ（太陽光パネル１１）と商用電力系統１４とが連系し、第１のリレー２４の開動作により解列する。

　制御部２７は、商用電力系統１４が停電しているか否かを判定する。電力線１３には図示しない電圧センサが設けられ、制御部２７は、その電力センサによる検出結果に基づいて、商用電力系統１４が停電しているか否かを判定する。制御部２７は、商用電力系統１４が停電していない場合、連系運転を行い、商用電力系統１４が停電した場合、第１のリレー２４を開成する。この場合、ＰＶコンバータ２１以外に蓄電池等がパワーコンディショナ１２ｂに対して接続されていなければ、パワーコンディショナ１２ｂは運転を停止する。商用電力系統１４が停電から復電した場合、制御部２７は、第１のリレー２４を閉成して連系運転を再開する。

　（第２実施形態）
　以下、第２実施形態を説明する。
　なお、この第２実施形態において、上述の第１実施形態と同じ部材については同じ符号を付し、その説明の一部又は全てを省略することがある。

　図８に示すように、本実施形態の太陽光発電システム１１０は、太陽光パネル１１と、太陽光パネル１１に接続されたパワーコンディショナ１１２と、パワーコンディショナ１１２に接続された蓄電装置１１３とを有している。蓄電装置１１３は、複数の蓄電池を含む。

　パワーコンディショナ１１２は、太陽光パネル１１にて発電した直流電力を交流電力に変換して出力する。そして、パワーコンディショナ１１２は、太陽光パネル１１と商用電力系統１４とを連系又は解列する。

　また、パワーコンディショナ１１２は、太陽光パネル１１にて発電した直流電力を蓄電装置１１３に充電する。そして、パワーコンディショナ１１２は、太陽光パネル１１の発電電力と蓄電装置１１３の放電電力のいずれか一方を、第１の交流負荷１５、第２の交流負荷１６に供給する。

　パワーコンディショナ１１２は、ＰＶコンバータ２１、インバータ２２、フィルタ２３、系統連系用リレーに相当する第１のリレー（単に「リレー」と表記）２４、自立系統用リレーに相当する第２のリレー（単に「リレー」と表記）２５、ＤＣ－ＤＣコンバータ１２６、制御部１２７、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２９を有している。ＰＶコンバータ２１とインバータ２２とＤＣ－ＤＣコンバータ１２６は、直流電圧バス２８を介して互いに接続されている。双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２９の第１端子は直流電圧バス２８に接続され、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２９の第２端子は蓄電装置１１３に接続されている。制御部１２７は、ＰＶコンバータ２１、インバータ２２、第１のリレー２４、第２のリレー２５、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２９を制御する。

　図９に示すように、本実施形態の制御部１２７は、複数（本実施形態では４つ）の制御回路２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄを含む。そして、ＤＣ－ＤＣコンバータ１２６は、制御回路２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄに対応する４つのＤＣ－ＤＣコンバータ２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄを含む。

　本実施形態において、制御回路２７ａは、パワーコンディショナ全体を制御するマネージャ回路である。制御回路２７ｂは、ＰＶコンバータ２１を制御する回路である。そして、制御回路２７ｃは、インバータ２２を制御する回路である。制御回路２７ｄは、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２９を制御する回路である。

　ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ａ～２６ｄは、例えば絶縁型の降圧回路である。ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ａは、常時動作し、直流電圧バス２８の直流電圧を降圧した駆動電圧を制御回路２７ａに供給する。ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｂ～２６ｄは、制御回路２７ａにより作動・停止が制御される。作動したＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｂ～２６ｄは、直流電圧バス２８の直流電圧を降圧した駆動電圧を制御回路２７ｂ～２７ｄに供給する。

　制御回路２７ａは、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ａから供給される駆動電圧に基づいて動作し、後述する起動処理を実行する。制御回路２７ａは、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｂ～２６ｄの作動・停止を制御する。また、制御回路２７ａは、制御回路２７ｂ～２７ｄの作動・停止を制御する。

　制御回路２７ａは、ＤＣ－ＤＣコンバータ１２６のインピーダンスを可変し、太陽光パネル１１の出力電圧と出力電流、つまりＰＶコンバータ２１の入力電圧Ｖ１と入力電流Ｉ１を検出する。そして、制御回路２７ａは、検出結果に基づいて、少なくともリレーの作動を決定する。

　例えば、制御回路２７ａは、起動処理において、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｂの作動・停止を制御することにより、ＤＣ－ＤＣコンバータ１２６のインピーダンスを可変し、太陽光パネル１１の電流－電圧（Ｉ－Ｖ）特性を測定する。制御回路２７ａは、電流－電圧特性により、太陽光パネル１１の発電電力を推定する。そして、制御回路２７ａは、推定した太陽光パネル１１の発電電力が運転可能電力以上の場合、パワーコンディショナ１２の運転が可能と判断し、リレー（第１のリレー２４、第２のリレー２５）を閉状態とすることを決定する。従って、太陽光パネル１１により十分な発電電力が得られる場合、その太陽光パネル１１の発電電力に基づく交流電力を、第１の交流負荷１５，第２の交流負荷１６に供給できる。

　一方、推定した発電電力が運転可能電力未満の場合、制御回路２７ａは、リレー（第１のリレー２４）を閉状態としない。この場合、制御回路２７ａは、制御回路２７ｂを作動させない、つまりＰＶコンバータ２１を作動させない。そして、制御回路２７ａは、蓄電装置１１３から電力供給が可能か否かを判定する。例えば、制御回路２７ａは、蓄電装置１１３の蓄電量（例えば、ＳＯＣ（State of Charge））に基づいて、蓄電装置１１３から放電可能か否かを判定する。放電可能と判定した場合、制御回路２７ａは、制御回路２７ｄを作動させる。制御回路２７ｄは、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２９を制御し、蓄電装置１１３から放電される直流電圧に基づいて、直流電圧バス２８に所望の直流電圧を出力させる。

　そして、制御回路２７ａは、制御回路２７ｃを作動させ、リレー（第１のリレー２４，第２のリレー２５）を閉状態とする。制御回路２７ｃは、インバータ２２を制御し、直流電圧バス２８の直流電圧に基づいて交流電圧を生成する。その交流電圧は、閉状態の第１のリレー２４，第２のリレー２５を介して第１の交流負荷１５，第２の交流負荷１６に供給される。

　以上記述したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
　（２－１）上述の第１実施形態と同様の効果が得られる。
　（２－２）本実施形態のパワーコンディショナ１１２は、蓄電装置１１３に接続された双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２９を有している。制御部１２７は、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２９を制御する制御回路２７ｄを含む。太陽光パネル１１の発電電力（推定値）が運転可能電力より低い場合、制御回路２７ａは、制御回路２７ｄを作動させ、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２９により蓄電装置１１３からの放電電力により直流電圧バス２８に直流電圧を供給する。制御回路２７ａは、制御回路２７ｃを作動させ、インバータ２２により直流電圧バス２８の直流電圧を交流電圧に変換する。そして、制御回路２７ａは、リレー（第１のリレー２４，第２のリレー２５）を閉状態とすることにより、交流電圧を第１の交流負荷１５，第２の交流負荷１６に供給できる。そして、商用電力系統１４からの売電を抑制できる。

　尚、上記各実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
　・上記第１実施形態に対し、ＰＶコンバータ２１とインバータ２２とを１つの制御回路により制御するようにしてもよい。その場合、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６は、その１つの制御回路に対する１つのＤＣ－ＤＣコンバータを含む。制御回路２７ａはその１つのＤＣ－ＤＣコンバータの作動・停止を制御し、太陽光パネル１１の発電電力を推定する。

　・上記第１実施形態において、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｂに替えてＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｃの作動・停止を制御し、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６のインピーダンスを可変してもよい。また、２つのＤＣ－ＤＣコンバータ２６ｂ，２６ｃの作動・停止を制御してＤＣ－ＤＣコンバータ２６のインピーダンスを可変してもよい。この場合、１つのＤＣ－ＤＣコンバータ２６ａが作動しているときと、３つのＤＣ－ＤＣコンバータ２６ａ～２６ｃが動作しているときとで、ＤＣ－ＤＣコンバータ２６のインピーダンス、つまり太陽光パネル１１に対する負荷が変化する。制御するＤＣ－ＤＣコンバータの数は、太陽光パネル１１に対する負荷量、消費電力に対応する。可変する負荷量を多くすることにより、太陽光パネル１１の出力特性（Ｉ－Ｖ特性）、推定する発電電力の精度を向上できる。第２実施形態においても同様に、起動処理において作動させるＤＣ－ＤＣコンバータの数を適宜変更することにより、推定する発電電力の精度を向上できる。

　・上記第２実施形態において、第１実施形態の変形例１と同様に、電力系統に連系しない、いわゆるオフグリッドでの使用を想定し、パワーコンディショナ１１２を自立負荷に相当する第１の交流負荷１５に接続してもよい。また、上記第２実施形態において、上記第１実施形態の変形例２と同様に、第１のリレー２４を有し、第２のリレー２５を有していない構成としてもよい。

　・実施形態の制御部２７、１２７及び制御回路２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄは、例えば、実施形態の制御部及び制御回路の動作を実現するように構成されたコンピュータ可読命令を格納した１つ以上のメモリと、そのコンピュータ可読命令を実行するように構成された１つ以上のプロセッサとを備えてもよい。実施形態の制御部及び制御回路は、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）等の集積回路であってもよい。

　１１…太陽光パネル、１２，１１２…パワーコンディショナ、１４…商用電力系統（電力系統）、１５…第１の交流負荷、１６…第２の交流負荷、２１…ＰＶコンバータ、２２…インバータ、２４…第１のリレー、２５…第２のリレー、２６，１２６…ＤＣ－ＤＣコンバータ、２６ａ…ＤＣ－ＤＣコンバータ（主変換部）、２６ｂ…ＤＣ－ＤＣコンバータ（第１変換部）、２６ｃ…ＤＣ－ＤＣコンバータ（第２変換部）、２７，１２７…制御部、２７ａ…制御回路（主制御回路）、２７ｂ…制御回路（第１制御回路）、２７ｃ…制御回路（第２制御回路）、２８…直流電圧バス、２９…双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ、３１，３３…電圧センサ、３２，３４…電流センサ、１１３…蓄電装置。

Claims (11)

1. 　太陽光パネルと、
   　前記太陽光パネルに接続されるＰＶコンバータと、
   　前記ＰＶコンバータから出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、
   　前記インバータに、前記交流電圧を供給する第１の交流負荷を接離する第１のリレーと、
   　前記ＰＶコンバータと前記インバータとを制御する制御部と、
   　前記ＰＶコンバータから出力される直流電圧を前記制御部の駆動電圧に変換するＤＣ－ＤＣコンバータと、
   を有し、
   　前記制御部は、起動処理において、前記ＤＣ－ＤＣコンバータのインピーダンスを可変させ、前記ＰＶコンバータの入力電圧と入力電流、または前記ＰＶコンバータの出力電圧と出力電流を検出し、それらの値に応じて少なくとも前記第１のリレーを閉状態とするか否かを決定する、
   太陽光発電システム。
2. 　前記第１の交流負荷は、電力系統に接続されている、請求項１に記載の太陽光発電システム。
3. 　前記インバータに、前記交流電圧を供給する第２の交流負荷を接離する第２のリレーを有する、請求項１又は２に記載の太陽光発電システム。
4. 　前記制御部は、前記ＰＶコンバータの入力電圧と入力電流、または前記ＰＶコンバータの出力電圧と出力電流から前記太陽光パネルの発電電力を推定し、推定した前記発電電力と運転可能電力とを比較して前記第１のリレー又は前記第２のリレーを閉状態とするか否かを決定する、
   請求項３に記載の太陽光発電システム。
5. 　前記制御部は、前記起動処理を実行する主制御回路と、前記ＰＶコンバータを制御する第１制御回路と、前記インバータを制御する第２制御回路とを含み、
   　前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、前記主制御回路の駆動電圧を生成する主変換部と、前記第１制御回路の駆動電圧を生成する第１変換部と、前記第２制御回路の駆動電圧を生成する第２変換部とを含み、
   　前記主制御回路は、前記第１変換部と前記第２変換部の作動・停止を制御するものであり、前記起動処理において少なくとも前記第１変換部の作動・停止を制御して前記ＤＣ－ＤＣコンバータのインピーダンスを可変させる、
   請求項１～４の何れか１項に記載の太陽光発電システム。
6. 　前記ＰＶコンバータと前記インバータとの間の直流電圧バスに第１端が接続された双方向ＤＣ－ＤＣコンバータと、
   　前記双方向ＤＣ－ＤＣコンバータの第２端に接続された蓄電装置と、
   を有する、請求項１～５の何れか１項に記載の太陽光発電システム。
7. 　前記制御部は、前記太陽光パネルの発電電力が運転可能電力より低い場合、前記ＰＶコンバータを停止し、前記双方向ＤＣ－ＤＣコンバータを作動させて前記蓄電装置の蓄積電圧に基づく直流電圧を前記直流電圧バスに出力する、請求項６に記載の太陽光発電システム。
8. 　太陽光パネルから入力される直流電圧を交流電圧に変換して第１の交流負荷に出力するパワーコンディショナであって、
   　前記太陽光パネルに接続されるＰＶコンバータと、
   　前記ＰＶコンバータから出力される直流電圧を前記交流電圧に変換するインバータと、
   　前記インバータに前記第１の交流負荷を接離する第１のリレーと、
   　前記ＰＶコンバータと前記インバータとを制御する制御部と、
   　前記ＰＶコンバータから出力される直流電圧を前記制御部の駆動電圧に変換するＤＣ－ＤＣコンバータと、
   を有し、
   　前記制御部は、起動処理において、前記ＤＣ－ＤＣコンバータのインピーダンスを可変させ、前記ＰＶコンバータの入力電圧と入力電流、または前記ＰＶコンバータの出力電圧と出力電流を検出し、それらの値に応じて少なくとも前記第１のリレーを閉状態とするか否かを決定する、
   パワーコンディショナ。
9. 　前記第１の交流負荷は、電力系統に接続されている、請求項８に記載のパワーコンディショナ。
10. 　前記インバータに、前記交流電圧を供給する第２の交流負荷を接離する第２のリレーを有する、請求項８又は９に記載のパワーコンディショナ。
11. 　前記ＰＶコンバータと前記インバータとの間の直流電圧バスに第１端が接続され、第２端に蓄電装置が接続された双方向ＤＣ－ＤＣコンバータを有する、
    請求項８～１０の何れか１項に記載のパワーコンディショナ。

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