JP6191403B2 - パワーコンディショナ、太陽電池システム、および異常判定方法 - Google Patents

パワーコンディショナ、太陽電池システム、および異常判定方法 Download PDF

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Description

本発明は、パワーコンディショナ、太陽電池システム、および異常判定方法に関する。
特許文献１には、複数の太陽電池ストリングが並列に接続される並列接続点の後段に設けられた分圧器により、太陽電池アレイの出力電圧を計測することが記載されている。
特許文献１ 特開平１０−０６３３５８号公報
複数の太陽電池ストリングが並列に接続される並列接続点における電圧は、複数の太陽電池ストリングのうち最も高い電圧を出力する太陽電池ストリングの電圧に依存する。したがって、複数の太陽電池ストリングを構成するそれぞれの太陽電池モジュールの数が異なる場合など、複数の太陽電池ストリングのそれぞれの発電量が異なる場合、並列接続点における電圧を測定することにより、複数の太陽電池ストリングのそれぞれの開放電圧を正確に検知することはできない。
本発明の一態様に係るパワーコンディショナは、第１電源から出力された直流を昇圧し、昇圧された直流を交流に変換して系統電源側に出力するパワーコンディショナであって、第１電源の出力端子間に接続される第１スイッチと、第１スイッチをオンオフすることにより、第１電源からの電圧を昇圧させる第１コイルまたは第１トランス巻線と、第１コイルまたは第１トランス巻線からの出力を整流する第１逆流防止回路とを含む第１昇圧回路と、第１スイッチのオフ期間中に、第１逆流防止回路の第１電源と反対側の電位を、第１逆流防止回路の第１電源側の電位以上に制御する電位制御部と、第１スイッチのオフ期間中で、かつ電位制御部により第１逆流防止回路の第１電源と反対側の電圧が、第１逆流防止回路の第１電源側の電圧以上に制御されている期間中に、第１電源の第１開放電圧値を取得する開放電圧値取得部と、第１開放電圧値と第１電源の特性に基づき予め定められた第１基準電圧値との比較に基づいて、第１電源の異常の有無を判定する電源異常判定部とを備える。
上記パワーコンディショナは、第２電源の電圧を昇圧させる第２昇圧回路と、第１昇圧回路の出力側と第２昇圧回路の出力側とを並列に接続する接続部とをさらに備え、電位制御部は、開放電圧値取得部が第１開放電圧値を取得する場合に、第２昇圧回路に含まれる第２スイッチをオンオフすることにより、接続部の電圧を、第１昇圧回路の入力側の電圧以上に制御することで、第１逆流防止回路の第１電源と反対側の電位を、第１逆流防止回路の第１電源側の電位以上に制御してもよい。
上記パワーコンディショナは、第１昇圧回路から出力される直流を交流に変換し、系統電源側に出力するインバータと、第１昇圧回路の出力側とインバータの入力側とを接続する接続部とをさらに備え、電位制御部は、開放電圧値取得部が第１開放電圧値を取得する場合、インバータを制御することにより、系統電源からの電力を接続部側に出力し、接続部の電圧を第１昇圧回路の入力側の電圧以上にすることで、第１逆流防止回路の第１電源と反対側の電位を、第１逆流防止回路の第１電源側の電位以上に制御してもよい。
上記パワーコンディショナは、接続部から出力される直流を交流に変換し、系統電源側に出力するインバータをさらに備え、電位制御部は、第２昇圧回路に含まれる第２スイッチをオンオフすることにより、接続部の電圧を、第１昇圧回路の入力側の電圧以上に制御できない場合、インバータを制御することにより、系統電源からの電力を接続部側に出力し、接続部の電圧を第１昇圧回路の入力側の電圧以上にすることで、第１逆流防止回路の第１電源と反対側の電位を、第１逆流防止回路の第１電源側の電位以上に制御してもよい。
上記パワーコンディショナにおいて、第２昇圧回路は、第２スイッチをオンオフすることにより、第２電源からの電圧を昇圧させる第２コイルまたは第２トランス巻線と、第２コイルまたは第２トランス巻線からの出力を整流する第２逆流防止回路とをさらに含み、電位制御部は、第２スイッチのオフ期間中に、第２逆流防止回路の第２電源と反対側の電位を、第２逆流防止回路の第２電源側の電位以上に制御し、開放電圧値取得部は、第２スイッチのオフ期間中で、かつ第２逆流防止回路の第２電源と反対側の電圧が、第２逆流防止回路の第２電源側の電圧以上に制御されている期間中に、第２電源の第２開放電圧値を取得し、電源異常判定部は、第２開放電圧値と第２電源の特性に基づき予め定められた第２基準電圧値との比較に基づいて、第２電源の異常の有無を判定してもよい。
本発明の一態様に係るパワーコンディショナは、第１電源から出力された直流を昇圧し、昇圧された直流を交流に変換して系統電源側に出力するパワーコンディショナであって、第１電源の出力端子間に接続される第１スイッチと、第１スイッチをオンオフすることにより、第１電源からの電圧を昇圧させる第１コイルまたは第１トランス巻線と、第１コイルまたは第１トランス巻線からの出力を整流する第１逆流防止回路とを含む第１昇圧回路と、第１昇圧回路から出力される直流を交流に変換し、系統電源側に出力するインバータと、第１昇圧回路の出力側とインバータの入力側とを接続する接続部と、第１スイッチのオフ期間中に、インバータを制御することにより、系統電源からの電力を接続部側に出力し、接続部の電圧を第１昇圧回路の入力側の電圧以上にすることで、第１逆流防止回路の第１電源と反対側の電位を、第１逆流防止回路の第１電源側の電位以上に制御する電位制御部と、第１スイッチのオフ期間中で、かつ電位制御部により第１逆流防止回路の第１電源と反対側の電圧が、第１逆流防止回路の第１電源側の電圧以上に制御されている期間中に、第１電源の第１開放電圧値を取得する開放電圧値取得部と、第１開放電圧値と第１電源の特性に基づき予め定められた第１基準電圧値との比較に基づいて、第１電源の異常の有無を判定する電源異常判定部とを備える。
本発明の一態様に係る太陽電池システムは、第１電源である第１太陽電池と、第１太陽電池からの直流を交流に変換して系統電源側に出力する上記パワーコンディショナとを備える。
本発明の一態様に係る太陽電池システムは、第１電源である第１太陽電池と、第１太陽電池と並列に接続された第２電源である第２太陽電池と、第１太陽電池および第２太陽電池からの直流を交流に変換して系統電源側に出力する上記パワーコンディショナとを備える。
本発明の一態様に係る異常判定方法は、第１電源の出力端子間に接続される第１スイッチと、第１スイッチをオンオフすることにより、第１電源からの電圧を昇圧させる第１コイルまたは第１トランス巻線と、第１コイルまたは第１トランス巻線からの出力を整流する第１逆流防止回路とを含む第１昇圧回路を備え、第１電源から出力された直流を昇圧し、昇圧された直流を交流に変換して系統電源側に出力するパワーコンディショナに接続される第１電源の異常判定を行う異常判定方法であって、第１スイッチのオフ期間中に、第１逆流防止回路の第１電源と反対側の電位を、第１逆流防止回路の第１電源側の電位以上に制御する段階と、第１スイッチのオフ期間中で、かつ第１逆流防止回路の第１電源と反対側の電圧が、第１逆流防止回路の第１電源側の電圧以上に制御されている期間中に、第１電源の第１開放電圧値を取得する段階と、第１開放電圧値と第１電源の特性に基づき予め定められた第１基準電圧値との比較に基づいて、第１電源の異常の有無を判定する段階とを含む。
上記異常判定方法において、パワーコンディショナは、第２電源の出力端子間に接続される第２スイッチを有し、第２スイッチがオンオフすることで第２電源からの直流を昇圧させる第２昇圧回路と、第１昇圧回路の出力側と第２昇圧回路の出力側とを並列に接続する接続部とをさらに備え、制御する段階は、第１開放電圧値を取得する場合、第２スイッチをオンオフすることにより、接続部の電圧を、第１昇圧回路の入力側の電圧以上に制御することで、第１逆流防止回路の第１電源と反対側の電位を、第１逆流防止回路の第１電源側の電位以上に制御してもよい。
上記異常判定方法において、パワーコンディショナは、第１昇圧回路から出力される直流を交流に変換し、系統電源側に出力するインバータと、第１昇圧回路の出力側とインバータの入力側とを接続する接続部とをさらに備え、制御する段階は、第１開放電圧値を取得する場合、インバータを制御することにより、系統電源からの電力を接続部側に出力し、接続部の電圧を第１昇圧回路の入力側の電圧以上にすることで、第１逆流防止回路の第１電源と反対側の電位を、第１逆流防止回路の第１電源側の電位以上に制御してもよい。
上記異常判定方法において、パワーコンディショナは、第１昇圧回路の出力側と接続部を介して接続され、第１昇圧回路から出力される直流を交流に変換し、系統電源側に出力するインバータをさらに備え、制御する段階は、第２スイッチをオンオフすることにより、接続部の電圧を、第１昇圧回路の入力側の電圧以上に制御できない場合、インバータを制御することにより、系統電源からの電力を接続部側に出力し、接続部の電圧を第１昇圧回路の入力側の電圧以上にすることで、第１逆流防止回路の第１電源と反対側の電位を、第１逆流防止回路の第１電源側の電位以上に制御してもよい。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
本実施形態に係る太陽電池システムの全体構成の一例を示すシステム構成図である。 本実施形態に係る制御装置の機能ブロックの一例を示す図である。 制御装置が太陽電池ストリングの異常の有無の判定を行う手順の一例を示すフローチャートである。 電位制御部が、判定対象の太陽電池ストリングに接続された対象の昇圧回路の入力側の電圧以上に、接続部の電圧を制御する手順の一例を示すフローチャートである。 本実施形態の変形例に係る太陽電池システムの全体構成の一例を示すシステム構成図である。 本実施形態の変形例に係る制御装置による太陽電池ストリングの異常判定の手順の一例を示すフローチャートである。 本実施形態の他の変形例に係る太陽電池システムの全体構成の一例を示すシステム構成図である。 本実施形態の他の変形例に係る制御装置による太陽電池ストリングの異常判定の手順の一例を示すフローチャートである。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図１は、本実施形態に係る太陽電池システムの全体構成の一例を示すシステム構成図を示す。太陽電池システムは、複数の太陽電池ストリング２００ａおよび２００ｂと、パワーコンディショナ１０とを備える。複数の太陽電池ストリング２００ａおよび２００ｂは、直列または並列に接続された複数の太陽電池モジュールを有する。複数の太陽電池ストリング２００ａおよび２００ｂは、直流電圧を出力する第１電源および第２電源の一例である。第１電源および第２電源は、太陽電池、太陽電池を直列または並列に接続した太陽電池モジュール、または燃料電池などの太陽電池以外の他の電源でもよい。なお、パワーコンディショナ１０は、電源システムの一例である。
パワーコンディショナ１０は、複数の太陽電池ストリング２００ａおよび２００ｂから出力される直流電圧を昇圧し、昇圧された直流電圧を交流電圧に変換して、系統電源３００側に出力する。
パワーコンディショナ１０は、コンデンサＣ１ａおよびＣ１ｂ、昇圧回路２０ａおよび２０ｂ、接続部３０、コンデンサＣ２、インバータ４０、コイルＬ２、コンデンサＣ３、連系リレー５０、供給電源６０、および制御装置１００を備える。なお、本実施形態では、パワーコンディショナ１０が、昇圧回路２０ａおよび２０ｂを備える形態について説明するが、パワーコンディショナ１０の外部に昇圧回路２０ａおよび昇圧回路２０ｂの少なくとも一方が設けられてもよい。
コンデンサＣ１ａの一端および他端は、太陽電池ストリング２００ａの正極端子および負極端子に電気的に接続され、太陽電池ストリング２００ａから出力される直流電圧を平滑化する。昇圧回路２０ａは、コイルＬ１ａ、スイッチＴｒａおよびダイオードＤａを有する。昇圧回路２０ａは、いわゆるチョッパ方式スイッチングレギュレータでよい。
スイッチＴｒａは、太陽電池ストリング２００ａの正極端子および負極端子間に接続される第１スイッチの一例であり、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）でよい。コイルＬ１ａの一端は、コンデンサＣ１ａの一端に接続され、コイルＬ１ａの他端は、スイッチＴｒａのコレクタに接続される。スイッチＴｒａのコレクタは、ダイオードＤａのアノードに接続され、スイッチＴｒａのエミッタは、コンデンサＣ１ａの他端に接続される。コイルＬ１ａは、スイッチＴｒａがオン期間中に太陽電池ストリング２００ａからの電力に基づくエネルギーを蓄積し、スイッチＴｒａがオフ期間中に蓄積されたエネルギーを放出する。これにより、昇圧回路２０ａは、太陽電池ストリング２００ａからの直流電圧を昇圧する。ダイオードＤａは、スイッチＴｒａと接続部３０との間に設けられ、コイルＬ１ａからの出力を整流する。また、ダイオードＤａは、昇圧された直流電圧が昇圧回路２０ａの出力側から入力側に流れることを防止する。ダイオードＤａは、太陽電池ストリング２００ａと直列に接続され、太陽電池ストリング２００ａへの電流の逆流を防止する第１逆流防止回路の一例である。
コンデンサＣ１ｂの一端および他端は、太陽電池ストリング２００ｂの正極端子および負極端子に電気的に接続され、太陽電池ストリング２００ｂから直流電圧を平滑化する。昇圧回路２０ｂは、コイルＬ１ｂ、スイッチＴｒｂおよびダイオードＤｂを有する。昇圧回路２０ａは、いわゆるチョッパ方式スイッチングレギュレータでよい。
スイッチＴｒｂは、太陽電池ストリング２００ｂの正極端子および負極端子間に接続される第２スイッチの一例であり、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）でよい。コイルＬ１ｂの一端は、コンデンサＣ１ｂの一端に接続され、コイルＬ１ａの他端は、スイッチＴｒｂのコレクタに接続される。スイッチＴｒｂのコレクタは、ダイオードＤｂのアノードに接続され、スイッチＴｒｂのエミッタは、コンデンサＣ１ｂの他端に接続される。コイルＬ１ｂは、スイッチＴｒｂがオン期間中に太陽電池ストリング２００ｂからの電力に基づくエネルギーを蓄積し、スイッチＴｒｂがオフ期間中に蓄積されたエネルギーを放出する。これにより、昇圧回路２０ｂは、太陽電池ストリング２００ｂからの直流電圧を昇圧する。ダイオードＤｂは、スイッチＴｒｂと接続部３０との間に設けられ、コイルＬ１ｂからの出力を整流する。また、ダイオードＤｂは、昇圧された直流電圧が昇圧回路２０ｂの出力側から入力側に流れることを防止する。ダイオードＤｂは、太陽電池ストリング２００ｂと直列に接続され、太陽電池ストリング２００ｂへの電流の逆流を防止する第２逆流防止回路の一例である。
なお、昇圧回路２０ａおよび２０ｂは、上記の構成には限定されず、例えば、ハーフブリッジ型昇圧回路、フルブリッジ型昇圧回路などの１次巻線および２次巻線を含むトランス巻線を有する絶縁型の昇圧回路により構成してもよい。絶縁型の昇圧回路は、太陽電池ストリング２００ａまたは太陽電池ストリング２００ｂなどの電源の出力端子間に接続される複数のスイッチを有する。複数のスイッチは、１次巻線と直列に接続されており、複数のスイッチがオンオフすることで、１次巻線に励磁電流が流れ、２次巻線に誘導電流が流れる。太陽電池システムが備える昇圧回路が、フルブリッジ型昇圧回路などのトランス巻線を有する絶縁型の昇圧回路の場合、１次巻線と直列に接続され、電源の出力端子間に接続される複数のスイッチが、第１スイッチまたは第２スイッチとして機能する。
接続部３０は、昇圧回路２０ａの出力側と昇圧回路２０ｂの出力側とを並列に接続する。コンデンサＣ２は、接続部３０から出力される直流電圧を平滑化する。インバータ４０は、スイッチを含み、スイッチがオンオフすることで昇圧回路２０ａおよび２０ｂから出力された直流電圧を交流電圧に変換する。インバータ４０は、例えば、ブリッジ接続された４つの半導体スイッチを含む単相フルブリッジＰＷＭインバータにより構成してもよい。４つの半導体スイッチのうち、一方の一対の半導体スイッチは直列に接続される。４つの半導体スイッチのうち、他方の一対の半導体スイッチは、直列に接続され、かつ一方の一対の半導体スイッチと並列に接続される。
インバータ４０と系統電源３００との間には、コイルＬ２およびコンデンサＣ３が設けられる。コイルＬ２およびコンデンサＣ３は、インバータ４０から出力された交流電圧からノイズを除去する。また、コンデンサＣ３と系統電源３００との間には、連系リレー５０が設けられる。連系リレー５０がオンすることで、パワーコンディショナ１０と系統電源３００とが電気的に接続され、オフすることでパワーコンディショナ１０と系統電源３００とが電気的に遮断される。
供給電源６０は、例えば、電源ＩＣチップにより構成される。供給電源６０は、接続部３０の両端に接続され、接続部３０から取り出される直流電圧から、制御装置１００に供給する予め定められた電圧値を示す電力を生成し、生成された電力を制御装置１００に供給する。
制御装置１００は、太陽電池ストリング２００ａおよび２００ｂから最大電力が得られるように、昇圧回路２０ａおよび２０ｂ、インバータ４０のスイッチング動作を制御して、太陽電池ストリング２００ａおよび２００ｂから出力される直流電圧を昇圧し、昇圧された直流電圧を交流電圧に変換して、系統電源３００側に出力する。
パワーコンディショナ１０は、電圧センサ１２ａおよび１２ｂ、および電圧センサ１６をさらに備える。電圧センサ１２ａは、太陽電池ストリング２００ａの両端の電位差に対応する電圧値Ｖａｉｎを検知する。電圧センサ１２ｂは、太陽電池ストリング２００ｂの両端の電位差に対応する電圧値Ｖｂｉｎを検知する。電圧センサ１６は、接続部３０の両端の電位差に対応する電圧値Ｖｏｕｔを検知する。
以上のように構成された太陽電池システムにおいて、太陽電池ストリング２００ａおよび２００ｂの開放電圧値を検知して、検知された開放電圧値に基づいて、太陽電池ストリング２００ａおよび２００ｂの異常の有無を判定する。
図２は、制御装置１００の機能ブロックの一例を示す図である。制御装置１００は、電位制御部１０２、開放電圧値取得部１０４、電源異常判定部１０６、気象情報取得部１０８、送受信部１１０、タイミング決定部１１２、および記憶部１１４を備える。電位制御部１０２、開放電圧値取得部１０４、電源異常判定部１０６、気象情報取得部１０８、タイミング決定部１１２、および記憶部１１４は、マイクロコンピュータにより構成してもよい。送受信部１１０は、無線アンテナにより構成してもよい。
電位制御部１０２は、昇圧回路２０ａに含まれるスイッチＴｒａをオンオフすることにより、スイッチＴｒａがオン期間中に太陽電池ストリング２００ａからの電力に基づくエネルギーをコイルＬ１ａに蓄積し、スイッチＴｒａがオフ期間中にコイルＬ１ａからエネルギーを放出することで昇圧回路２０ａによって太陽電池ストリング２００ａの電圧を昇圧させる。電位制御部１０２は、昇圧回路２０ｂに含まれるスイッチＴｒｂをオンオフすることにより、スイッチＴｒｂがオン期間中に太陽電池ストリング２００ｂからの電力に基づくエネルギーをコイルＬ１ｂに蓄積し、スイッチＴｒｂがオフ期間中にコイルＬ１ｂからエネルギーを放出することで昇圧回路２０ｂによって太陽電池ストリング２００ｂの電圧を昇圧させる。
また、電位制御部１０２は、太陽電池ストリング２００ａの開放電圧値である第１開放電圧値を取得する場合、昇圧回路２０ａのスイッチＴｒａをオフする。また、電位制御部１０２は、太陽電池ストリング２００ａの第１開放電圧値を取得する場合、ダイオードＤａの太陽電池ストリング２００ａと反対側の電位を、ダイオードＤａの太陽電池ストリング２００ａ側の電位以上に制御する。これにより、太陽電池ストリング２００ａを昇圧回路２０ａと物理的に遮断することなく、昇圧回路２０ａの入力側の電圧値を検知することで、太陽電池ストリング２００ａの開放電圧値を検知できる。
電位制御部１０２は、太陽電池ストリング２００ｂの開放電圧値である第２開放電圧値を取得する場合、昇圧回路２０ｂのスイッチＴｒｂをオフする。また、電位制御部１０２は、太陽電池ストリング２００ｂの第２開放電圧値を取得する場合、ダイオードＤｂの太陽電池ストリング２００ｂと反対側の電位を、ダイオードＤｂの太陽電池ストリング２００ｂ側の電位以上に制御する。これにより、太陽電池ストリング２００ｂを昇圧回路２０ｂと物理的に遮断することなく、昇圧回路２０ｂの入力側の電圧値を検知することで、太陽電池ストリング２００ｂの開放電圧値を検知できる。
開放電圧値取得部１０４は、パワーコンディショナ１０が備える電圧センサ１２ａ，２ｂ、および１６などを介してパワーコンディショナ１０の各点において電圧値を取得する。開放電圧値取得部１０４は、昇圧回路２０ａのスイッチＴｒａのオフ期間中で、かつダイオードＤａの太陽電池ストリング２００ａと反対側の電圧が、ダイオードＤａの太陽電池ストリング２００ａ側の電圧以上に制御されている期間中に、太陽電池ストリング２００ａの第１開放電圧値を取得する。また、開放電圧値取得部１０４は、昇圧回路２０ｂのスイッチＴｒｂのオフ期間中で、かつダイオードＤｂの太陽電池ストリング２００ｂと反対側の電圧が、ダイオードＤｂの太陽電池ストリング２００ｂ側の電圧以上に制御されている期間中に、太陽電池ストリング２００ｂの第２開放電圧値を取得する。
ここで、供給電源６０は、自身が駆動するための電力である駆動電力を接続部３０から取得している。昇圧回路２０ａの入力側の電圧よりも出力側の電圧が低い場合、ダイオードＤａを介して太陽電池ストリング２００ａからの一部の電流がインバータ４０側に流れ込む。これにより、コンデンサＣ２の両端にかかる電圧が変動してしまう。つまり、接続部３０の両端の電圧が変動してしまう。接続部３０の両端の電圧が変動すると、供給電源６０に供給される電力が安定せず、供給電源６０から制御装置１００に安定して電力供給ができなくなる可能性がある。
本実施形態によれば、開放電圧値を取得する太陽電池ストリングに接続された昇圧回路の出力側の電圧を入力側の電圧以上にする。これにより、昇圧回路に含まれるダイオードのアノード側の電位をカソード側の電位以上にできる。よって、昇圧回路に含まれるダイオードを介して検知対象の太陽電池ストリングからの一部の電流がインバータ４０側に流れ込むことを防止できる。よって、太陽電池ストリングの開放電圧を正確に検知できる。しかも、接続部３０の両端の電圧が安定するので、供給電源６０に供給される電力が安定し、供給電源６０から制御装置１００に安定して電力供給できる。なお、供給電源６０は、系統電源３００からの電力を直接取り込んで、系統電源３００からの電力に基づいて、制御装置１００に供給する電力を生成してもよい。
電位制御部１０２は、開放電圧値取得部１０４が第１開放電圧値を取得する場合、昇圧回路２０ｂに含まれるスイッチＴｒｂをオンオフすることにより、接続部３０の電圧を、昇圧回路２０ａの入力側の電圧以上に制御してもよい。電位制御部１０２は、開放電圧値取得部１０４が第２開放電圧値を取得する場合、昇圧回路２０ａに含まれるスイッチＴｒａを制御することで、接続部３０の電圧を、昇圧回路２０ｂの入力側の電圧以上に制御してもよい。
ここで、気象条件などによっては、太陽電池ストリング２００ａまたは太陽電池ストリング２００ｂから得られる電力が少なく、昇圧回路２０ａまたは２０ｂによる昇圧動作により、接続部３０の電圧を昇圧回路２０ｂの入力側の電圧または昇圧回路２０ａの入力側の電圧以上にすることができない場合がある。この場合、電位制御部１０２は、インバータ４０に含まれるスイッチを制御することで、系統電源３００からの電力に基づいて接続部３０の電圧を昇圧回路２０ｂの入力側の電圧または昇圧回路２０ａの入力側の電圧以上にしてもよい。
電位制御部１０２は、昇圧回路２０ｂに含まれるスイッチＴｒｂを制御することで、接続部３０の電圧を、昇圧回路２０ａの入力側の電圧以上に制御できない場合、インバータ４０に含まれる各スイッチをオンオフすることにより、系統電源３００からの電力を接続部３０側に出力することで、接続部３０の電圧を昇圧回路２０ａの入力側の電圧以上に制御してもよい。また、電位制御部１０２は、昇圧回路２０ａに含まれるスイッチＴｒａを制御することで、接続部３０の電圧を、昇圧回路２０ａの入力側の電圧以上に制御できない場合、インバータ４０に含まれる各スイッチをオンオフすることにより、系統電源３００からの電力を接続部３０側に出力することで、接続部３０の電圧を昇圧回路２０ｂの入力側の電圧以上に制御してもよい。なお、電位制御部１０２は、インバータ４０から出力される電流の位相を系統電源３００の電圧の位相と逆位相になるように、インバータ４０に含まれる各スイッチをＰＷＭ制御することで、インバータ４０に系統電源３００からの電力を接続部３０側に出力させることができる。
電源異常判定部１０６は、第１開放電圧値と太陽電池ストリング２００ａの特性に基づき予め定められた第１基準電圧値との比較に基づいて、太陽電池ストリング２００ａの異常の有無を判定する。また、電源異常判定部１０６は、第２開放電圧値と太陽電池ストリング２００ｂの特性に基づき予め定められた第２基準電圧値との比較に基づいて、太陽電池ストリング２００ｂの異常の有無を判定する。太陽電池ストリング２００ａおよび太陽電池ストリング２００ｂの発電量は、劣化などにより低下する可能性がある。発電量が低下している場合、検出される開放電圧値も小さくなる。そこで、電源異常判定部１０６は、第１開放電圧値または第２開放電圧値が第１基準電圧値または第２基準電圧値より予め定められた値以上に小さい場合に、太陽電池ストリング２００ａまたは２００ｂに異常があると判定してもよい。
電源異常判定部１０６は、予め定められた気象条件において最初に開放電圧値取得部１０４により取得された第１開放電圧値または第２開放電圧値を第１基準電圧値または第２基準電圧値として決定してもよい。電源異常判定部１０６は、太陽電池ストリング２００ａおよび太陽電池ストリング２００ｂの発電量が予め定められた発電量のときに最初に開放電圧値取得部１０４により取得された第１開放電圧値または第２開放電圧値を第１基準電圧値または第２基準電圧値として決定してもよい。電源異常判定部１０６は、パワーコンディショナ１０の出力電力が予め定められた出力電力のときに最初に開放電圧値取得部１０４により取得された第１開放電圧値または第２開放電圧値を第１基準電圧値または第２基準電圧値として決定してもよい。電源異常判定部１０６は、パワーコンディショナ１０の内部温度が予め定められた温度のときに最初に開放電圧値取得部１０４により取得された第１開放電圧値または第２開放電圧値を第１基準電圧値または第２基準電圧値として決定してもよい。
電源異常判定部１０６は、決定された第１基準電圧値または第２電流値と現時点で開放電圧値取得部１０４により取得された第１開放電圧値または第２開放電圧値と比較する。電源異常判定部１０６は、第１基準電圧値または第２基準電圧値と第１開放電圧値または第２開放電圧値との差分が予め定められた基準差分よりも大きい場合に、太陽電池ストリング２００ａまたは太陽電池ストリング２００ｂが異常であると判定してもよい。
気象情報取得部１０８は、太陽電池ストリング２００ａおよび太陽電池ストリング２００ｂの発電量に影響を与えるパラメータである太陽電池ストリング２００ａおよび太陽電池ストリング２００ｂの設置場所付近の気象情報を取得する。気象情報は、気温、照度などを含む。送受信部１１０は、無線または有線を介して外部と通信する。送受信部１１０は、外部の管理装置から太陽電池ストリング２００ａおよび２００ｂの異常判定の実行を命令するメッセージを受信してもよい。また、送受信部１１０は、電源異常判定部１０６による判定結果を外部の管理装置などに送信してもよい。送受信部１１０は、開放電圧値取得部１０４が取得した第１開放電圧値および第２開放電圧値を外部の管理装置などに送信してもよい。
タイミング決定部１１２は、電源異常判定部１０６が太陽電池ストリング２００ａおよび太陽電池ストリング２００ｂの異常判定を行うタイミングを示す判定タイミングを決定する。タイミング決定部１１２は、例えば、気象情報取得部１０８が取得した気象情報に基づいて判定タイミングを決定してもよい。タイミング決定部１１２は、現在の気象条件が、第１基準電圧値および第２基準電圧値が決定されたときの気象条件と一致する場合に、現時点が判定タイミングであると決定してもよい。
また、タイミング決定部１１２は、太陽電池ストリング２００ａおよび太陽電池ストリング２００ｂのそれぞれの現時点の発電量が、第１基準電圧値および第２基準電圧値が取得されたときの発電量に基づき定められた基準範囲に含まれる場合に、現時点が判定タイミングであると決定してもよい。タイミング決定部１１２は、パワーコンディショナ１０の現時点の出力電力が、第１基準電圧値および第２基準電圧値が取得されたときの出力電力に基づき定められる基準範囲に含まれる場合に、現時点が判定タイミングであると決定してもよい。タイミング決定部１１２は、パワーコンディショナ１０の現時点の内部温度が、第１基準電圧値および第２基準電圧値が取得されたときの内部温度に基づき定められる基準範囲に含まれる場合に、現時点が判定タイミングであると決定してもよい。
また、タイミング決定部１１２は、現在の日付が予め定められた日付になった場合に、現時点が判定タイミングであると決定してもよい。あるいは、タイミング決定部１１２は、パワーコンディショナ１０の起動回数が予め定められた回数に達する毎に、判定タイミングであると決定してもよい。さらに、タイミング決定部１１２は、現在の日付が予め定められた日付になった後、またはパワーコンディショナ１０の起動回数が予め定められた回数に達した後、気象条件、太陽電池ストリング２００ａおよび太陽電池ストリング２００ｂの発電量、パワーコンディショナ１０の出力電力、パワーコンディショナ１０の内部温度のうち、少なくとも１つのパラメータが最初に予め定められた基準範囲に含まれた時点で、判定タイミングであると決定してもよい。
タイミング決定部１１２は、送受信部１１０が外部の管理装置から異常判定の実行を命令するメッセージを受信した場合に、現時点が判定タイミングであると決定してもよい。また、タイミング決定部１１２は、送受信部１１０が外部の管理装置から異常判定の実行を命令するメッセージを受信した後、気象条件、太陽電池ストリング２００ａおよび太陽電池ストリング２００ｂの発電量、パワーコンディショナ１０の出力電力、パワーコンディショナ１０の内部温度のうち、少なくとも１つのパラメータが最初に予め定められた基準範囲に含まれた時点で、判定タイミングであると決定してもよい。
記憶部１１４は、第１基準電圧値および第２基準電圧値、異常判定を行うタイミングを決定するための気象条件、太陽電池ストリング２００ａおよび２００ｂの発電量、パワーコンディショナ１０の出力電力、および内部温度などを記憶する。
図３は、制御装置１００が太陽電池ストリング２００ａおよび２００ｂの異常の有無の判定を行う手順の一例を示すフローチャートを示す。
タイミング決定部１１２は、上記のようないずれかの条件を満たす場合に、現時点を太陽電池ストリング２００ａおよび２００ｂの異常判定を行う判定タイミングであると決定する（Ｓ１００）。制御装置１００は、無駄な電力消費を抑制すべく、連系リレー５０をオフして、パワーコンディショナ１０と系統電源３００とを電気的に遮断する（Ｓ１０２）。
次いで、電位制御部１０２は、判定対象の太陽電池ストリングに接続された対象の昇圧回路のスイッチをオフして、対象の昇圧回路の昇圧動作を停止する（Ｓ１０４）。例えば、電位制御部１０２は、判定対象の太陽電池ストリング２００ａに接続された昇圧回路２０ａのスイッチＴｒａをオフして、昇圧回路２０ａの昇圧動作を停止する。
電位制御部１０２は、電圧センサ１２ａおよび電圧センサ１６を介して、対象の昇圧回路の入力側の電圧値および出力側の電圧値を取得する。電位制御部１０２は、対象の昇圧回路の入力側の電圧以上に、対象の昇圧回路の出力側の電圧、つまり接続部３０の電圧を制御する（Ｓ１０６）。これにより、電位制御部１０２は、対象の昇圧回路に含まれるダイオードのカソード側の電位をアノード側の電位以上に制御する。例えば、昇圧回路２０ａのスイッチＴｒａがオフ状態で、ダイオードＤａのカソード側の電位がアノード側の電位以上である場合、太陽電池ストリング２００ａから電流は出力されない。よって、電圧センサ１２ａにより検知される電圧値は、太陽電池ストリング２００ａの開放電圧値に対応する。
そこで、開放電圧値取得部１０４は、対象の昇圧回路のスイッチがオフ期間中に、対象の昇圧回路の入力側に設けられた電圧センサを介して開放電圧値を取得する（Ｓ１０８）。開放電圧値取得部１０４は、例えば、昇圧回路２０ａのスイッチＴｒａがオフ期間中で、かつ昇圧回路２０ａの出力側の電圧、つまり接続部３０の電圧が、昇圧回路２０ａの入力側の電圧以上に制御されている期間中に、電圧センサ１２ａを介して第１開放電圧値を取得する。
電源異常判定部１０６は、取得された開放電圧値と、判定対象の太陽電池ストリングに対応する基準電圧値とを比較することで、判定対象の太陽電池ストリングの異常の有無を判定する（Ｓ１１０）。判定終了後、制御装置１００は、すべての太陽電池ストリングの異常の有無の判定が行われたか否かを判定する（Ｓ１１２）。すべての太陽電池ストリングの異常の有無の判定が行われていなければ、制御装置１００は、ステップＳ１０２からステップＳ１１０までの処理を繰り返す。制御装置１００は、例えば、太陽電池ストリング２００ａの異常の有無の判定後、太陽電池ストリング２００ｂの異常の有無の判定を行う。
電源異常判定部１０６は、開放電圧値取得部１０４が取得するごとに記憶部１１４に記憶させた複数の開放電圧値と、基準電圧値とに基づいて判定対象の太陽電池ストリングの異常の有無を判定してもよい。電源異常判定部１０６は、当該複数の開放電圧値の平均値を算出し、平均値と基準電圧値との比較に基づいて判定対象の太陽電池ストリングの異常の有無を判定してもよい。また、電源異常判定部１０６は、取得された開放電圧値と、基準電圧値との差分が定められた基準差分以上の場合で、かつ開放電圧値が取得されたときの照度などの気象情報に関する条件と、基準電圧値に対応付けられた照度などの気象情報に関する条件とが一致する場合に、判定対象の太陽電池ストリングの異常と判定してもよい。例えば、電源異常判定部１０６は、取得された開放電圧値と基準電圧値との差分が定められた基準差分以上の場合で、かつ開放電圧値が取得されたときの照度が、基準電圧値を決定したときの照度に基づいて定められる基準照度範囲に含まれる場合、判定対象の太陽電池ストリングの異常と判定してもよい。
図４は、電位制御部１０２が、判定対象の太陽電池ストリングに接続された対象の昇圧回路の入力側の電圧以上に、接続部３０の電圧を制御する手順の一例を示すフローチャートを示す。
電位制御部１０２は、判定対象の太陽電池ストリングに接続された昇圧回路の入力側の電圧Ｖｉｎを取得する（Ｓ２００）。電位制御部１０２は、対象の昇圧回路以外の他の昇圧回路に昇圧動作をさせて、接続部３０の電圧Ｖｂｕｓを電圧Ｖｉｎ以上に制御する（Ｓ２０２）。次いで、電位制御部１０２は、他の昇圧回路の昇圧動作により、電圧Ｖｂｕｓが電圧Ｖｉｎ以上になったかどうかを判定する（Ｓ２０４）。
例えば、他の昇圧回路に接続された太陽電池ストリングに対する照度が低く、当該太陽電池ストリングの発電量が低く、他の昇圧回路の昇圧動作により、接続部３０の電圧Ｖｂｕｓを判定対象の太陽電池ストリングに接続された昇圧回路の入力側の電圧Ｖｉｎ以上に制御できない場合がある。この場合、電位制御部１０２は、連系リレー５０をオンして、パワーコンディショナ１０と系統電源３００とを電気的に接続する（Ｓ２０６）。さらに、電位制御部１０２は、インバータ４０を制御して、系統電源３００からの電力により、電圧Ｖｂｕｓを電圧Ｖｉｎ以上に制御する（Ｓ２０８）。例えば、電位制御部１０２は、系統電源３００の交流電圧の位相と逆位相になるようにインバータ４０の出力電流の位相を制御すべく、インバータ４０に含まれる各スイッチをＰＷＭ制御する。以上の処理により、電位制御部１０２は、電圧Ｖｂｕｓを電圧Ｖｉｎ以上に制御できる。
上記実施形態では、パワーコンディショナ１０は、２つの昇圧回路を備える例について説明した。しかし、パワーコンディショナ１０は、３つ以上の昇圧回路を備えてもよい。パワーコンディショナ１０が、３つの昇圧回路を備える場合、電位制御部１０２は、３つの昇圧回路のうち判定対象の太陽電池ストリングに接続された対象の昇圧回路に含まれるスイッチをオフした状態で、３つの昇圧回路のうちいずれか１つの他の昇圧回路に昇圧動作をさせて、接続部３０の電圧Ｖｂｕｓを電圧Ｖｉｎ以上に制御してもよい。
図５は、本実施形態の変形例に係る太陽電池システムの全体構成の一例を示すシステム構成図を示す。本変形例に係る太陽電池システムは、パワーコンディショナ１０の外部に昇圧回路２０ｂが設けられている点で、図１に示す太陽電池システムと異なる。また、本変形例に係る太陽電池システムは、太陽電池ストリング２００ｂの開放電圧値を取得する制御装置１００ｂと、制御装置１００ｂに駆動電力を供給する供給電源６０ｂとを備える点で、図１に示す太陽電池システムと異なる。
太陽電池ストリング２００ｂから出力される直流電圧を昇圧する昇圧回路２０ｂの出力側は、パワーコンディショナ１０に設けられた昇圧回路２０ａの入力側に接続される。昇圧回路２０ｂの出力側の両端には、供給電源６０ｂが接続されている。供給電源６０ｂは、昇圧回路２０ｂの出力側から取り出される直流電圧から、制御装置１００ｂに供給する予め定められた電圧値を示す電力を生成し、生成された電力を制御装置１００ｂに供給する。
制御装置１００ｂは、制御装置１００と例えば、無線または有線により通信する。また、制御装置１００ｂは、制御装置１００と同様に、マイクロコンピュータおよび無線アンテナを含んで構成してもよい。制御装置１００ｂは、制御装置１００からの要求に応じて、昇圧回路２０ｂの昇圧動作を停止し、スイッチＴｒｂをオフした状態で、電圧センサ１２ｂを介して太陽電池ストリング２００ｂの第２開放電圧値を取得し、取得した第２開放電圧値を制御装置１００に送信する。なお、制御装置１００ｂは、取得した第２開放電圧値と予め記憶された第２基準電圧値との比較に基づき、太陽電池ストリング２００ｂの異常の有無を判定し、判定結果を制御装置１００に送信してもよい。
ここで、太陽電池ストリング２００ｂの発電量は、太陽電池ストリング２００ａの発電量より少ない。太陽電池ストリング２００ａおよび太陽電池ストリング２００ｂを構成する太陽電池モジュールは同一の仕様のモジュールでなくてもよい。一方、太陽電池ストリング２００ａおよび太陽電池ストリング２００ｂを構成する太陽電池モジュールが同一の仕様のモジュールであれば、太陽電池ストリング２００ｂを構成する太陽電池モジュールの数は、太陽電池ストリング２００ａを構成する太陽電池モジュールの数より少なくてもよい。
太陽電池ストリング２００ａおよび２００ｂが上記のように構成されている場合、太陽電池ストリング２００ａから出力される電圧は、太陽電池ストリング２００ｂから出力される電圧より高い。よって、昇圧回路２０ｂの昇圧動作を停止した状態において、昇圧回路２０ｂの出力側の電圧は、昇圧回路２０ｂの入力側の電圧より高い。よって、この場合、昇圧回路２０ｂのスイッチＴｒｂをオフしておけば、昇圧回路２０ｂの出力側の電圧を制御することなく、昇圧回路２０ｂの入力側の電圧値を検知することで、太陽電池ストリング２００ｂの第２開放電圧値を検知できる。
また、昇圧回路２０ｂの出力側の電圧は、昇圧回路２０ｂの入力側の電圧より高い状態が維持されるので、昇圧回路２０ｂの出力側の電圧は大きく変動しない。したがって、昇圧回路２０ｂの出力側の電圧を制御することなく、供給電源６０ｂは、安定して制御装置１００ｂに電力を供給できる。
図６は、本実施形態の変形例に係る制御装置１００による太陽電池ストリングの異常判定の手順の一例を示すフローチャートを示す。
タイミング決定部１１２は、外部の管理装置などからの異常判定の要求を示すメッセージの受信、気象条件、太陽電池ストリング２００ａおよび２００ｂの発電量、パワーコンディショナ１０の出力電力または内部温度などに基づいて、異常判定を行う判定タイミングを決定する（Ｓ３００）。電位制御部１０２は、判定対象の各太陽電池ストリングに接続された各昇圧回路２０ａおよび２０ｂのスイッチＴｒａおよびＴｒｂをオフして、各昇圧回路２０ａおよび２００ｂの昇圧動作を停止させる。電位制御部１０２は、例えば、送受信部１１０を介して制御装置１００ｂに対して昇圧回路２０ｂの昇圧動作を停止させるためのメッセージを送信し、制御装置１００ｂにより昇圧回路２０ｂの昇圧動作を停止させてもよい。
次いで、電位制御部１０２は、インバータ４０を制御して、系統電源３００の出力電圧の位相と逆位相になるようにインバータ４０の出力電流の位相を制御して、系統電源３００からの電力により、接続部３０の電圧Ｖｂｕｓを昇圧回路２０ａの入力側の電圧Ｖｉｎ以上に制御する（Ｓ３０４）。
開放電圧値取得部１０４は、各昇圧回路２０ａおよび２０ｂのスイッチＴｒａおよびＴｒｂがオフしている期間中に、各昇圧回路２０ａおよび２０ｂの入力側に設けられた電圧センサ１２ａおよび電圧センサ１２ｂを介して各開放電圧値を取得する（Ｓ３０６）。より具体的には、開放電圧値取得部１０４は、昇圧回路２０ａのスイッチＴｒａがオフしている期間中、電圧センサ１２ａを介して太陽電池ストリング２００ａの第１開放電圧値を取得する。さらに、開放電圧値取得部１０４は、送受信部１１０を介して制御装置１００ｂに対して太陽電池ストリング２００ｂの第２開放電圧値を要求するメッセージを送信する。制御装置１００ｂは、メッセージに応じて、昇圧回路２０ｂのスイッチＴｒｂがオフしている期間中に、電圧センサ１２ｂを介して太陽電池ストリング２００ｂの第２開放電圧値を取得して、制御装置１００に送信する。
次いで、電源異常判定部１０６は、取得した各開放電圧値と、各開放電圧値に対応する基準電圧値とを比較することで、各太陽電池ストリングの異常の有無を判定する（Ｓ３０８）。
以上の通り、本変形例に係る太陽電池システムによれば、パワーコンディショナ１０の内部および外部に昇圧回路が設けられている場合でも、それぞれの昇圧回路に接続された各太陽電池ストリングの開放電圧値を取得して、各太陽電池ストリングの異常の有無を判定できる。
図７は、本実施形態に係る他の変形例に係る太陽電池システムの全体構成の一例を示すシステム構成図を示す。他の変形例に係る太陽電池システムは、パワーコンディショナ１０の外部に昇圧回路２０ａおよび２０ｂとコンデンサＣ２とが設けられている点で、図１に示す太陽電池システムとは異なる。また、太陽電池システムが制御装置１００ａ、供給電源６０ａ、太陽電池ストリング２００ｃ、供給電源６０ｃおよび制御装置１００ｃをさらに含み、太陽電池ストリング２００ｃは、昇圧回路を介さずにパワーコンディショナ１０に接続されている点で、図１に示す太陽電池システムとは異なる。なお、制御装置１００ａ、コンデンサＣ１ａ、供給電源６０ａ、電圧センサ１２ａを備えるユニットが、昇圧ユニットの一例である。
太陽電池ストリング２００ａ、２００ｂおよび２００ｃは、接続部３０を介して並列に接続されている。太陽電池ストリング２００ｃとパワーコンディショナ１０との間には、パワーコンディショナ１０側から太陽電池ストリング２００ｃ側に電流が流れることを防止する逆流防止回路の一例であるダイオードＤｃが設けられている。昇圧回路２０ａの出力側、昇圧回路２０ｂの出力側、太陽電池ストリング２００ｃのダイオードＤｃを介した出力側は、パワーコンディショナ１０の外部に設けられた接続部３０の一部により並列に接続されている。
供給電源６０ａおよび供給電源６０ｃは、接続部３０から取り出される直流電圧から、制御装置１００ａまたは制御装置１００ｃに供給する予め定められた電圧値を示す電力を生成し、生成された電力を制御装置１００ａまたは制御装置１００ｃに供給する。
制御装置１００ａおよび１００ｃは、制御装置１００と無線または有線により通信してもよい。また、制御装置１００ａおよび１００ｃは、制御装置１００と同様に、マイクロコンピュータおよび無線アンテナを含んで構成してもよい。制御装置１００ａおよび１００ｃは、制御装置１００からの要求に応じて、電圧センサ１２ａまたは電圧センサ１２ｃを介して太陽電池ストリング２００ａまたは２００ｃの開放電圧値を取得し、取得した開放電圧値を制御装置１００に送信する。なお、制御装置１００ａまたは１００ｃは、取得した開放電圧値と予め記憶された基準電圧値との比較に基づき、太陽電池ストリング２００ａまたは２００ｃの異常の有無を判定し、判定結果を制御装置１００に送信してもよい。
制御装置１００は、制御装置１００ａ、１００ｂおよび１００ｃからそれぞれの太陽電池ストリングの電圧値を取得し、取得した電圧値のうち最大電圧値以上に接続部３０の両端の電圧値を制御する。より具体的には、制御装置１００は、インバータ４０の出力電流の位相が系統電源３００の出力電圧の位相と逆位相になるように、インバータ４０に含まれる各スイッチを制御し、インバータ４０を介して系統電源３００から接続部３０側に電力を供給し、上記最大電圧値以上に接続部３０の両端の電圧値を制御する。これにより、太陽電池ストリング２００ａ、２００ｂおよび２００ｃのそれぞれをパワーコンディショナ１０と物理的に切断することなく、太陽電池ストリング２００ａ、２００ｂおよび２００ｃのそれぞれの開放電圧値をより正確に検知できる。
図８は、本実施形態の他の変形例に係る制御装置１００による太陽電池ストリングの異常判定の手順の一例を示すフローチャートを示す。
タイミング決定部１１２は、外部からの異常判定の要求を示すメッセージの受信、気象条件、太陽電池ストリング２００ａ、２００ｂおよび２００ｃの発電量、パワーコンディショナ１０の出力電力または内部温度などに基づいて、異常判定を行う判定タイミングを決定する（Ｓ４００）。
電位制御部１０２は、判定対象の各太陽電池ストリングに接続された各昇圧回路のスイッチをオフして、各昇圧回路の昇圧動作を停止させる（Ｓ４０４）。電位制御部１０２は、例えば、送受信部１１０を介して制御装置１００ａおよび１００ｂに対して昇圧回路２０ａおよび２０ｂの昇圧動作を停止させるためのメッセージを送信し、制御装置１００ａおよび１００ｂにより昇圧回路２０ａおよび２０ｂの昇圧動作を停止させてもよい。
開放電圧値取得部１０４は、制御装置１００ａ、１００ｂおよび１００ｃを介して各太陽電池ストリング２００ａ、２００ｂおよび２００ｃとパワーコンディショナ１０との間に接続されたダイオードＤａ、ＤｂおよびＤｃのアノード側の電圧値を取得する（Ｓ４０４）。なお、制御装置１００ａは、供給電源６０ａからの電力により駆動し、制御装置１００ｂは、供給電源６０ｂからの電力により駆動し、制御装置１００ｃは、供給電源６０ｃからの電力により駆動する。開放電圧値取得部１０４は、電圧センサ１２ａ、１２ｂおよび１２ｃを介して制御装置１００ａ、１００ｂおよび１００ｃが取得した昇圧回路２０ａの入力側の電圧値、昇圧回路２０ｂの入力側の電圧値、およびダイオードＤｃのアノード側の各電圧値を取得する。
次いで、電位制御部１０２は、取得した各電圧値の中から最大電圧値を特定する（Ｓ４０６）。そして、電位制御部１０２は、インバータ４０を制御して、インバータ４０を介して系統電源３００からの電力を接続部３０側に出力することで、接続部３０の両端の電圧値を、特定された最大電圧値以上に制御する（Ｓ４０８）。
開放電圧値取得部１０４は、昇圧回路２０ａのスイッチＴｒａおよび昇圧回路２０ｂのスイッチＴｒｂをオフした状態で、電圧センサ１２ａ、１２ｂおよび１２ｃを介して制御装置１００ａ、１００ｂおよび１００ｃが取得した昇圧回路２０ａの入力側の電圧値、昇圧回路２０ｂの入力側の電圧値、およびダイオードＤｃのアノード側の各電圧値を各開放電圧値として取得する（Ｓ４１０）。
電源異常判定部１０６は、各開放電圧値と各開放電圧値に対応する各基準電圧値との比較に基づいて太陽電池ストリング２００ａ、２００ｂおよび２００ｃの異常の有無を判定する（Ｓ４１２）。
上記他の変形例に係る太陽電池システムによれば、パワーコンディショナ１０の外部に昇圧回路が設けられている場合、および太陽電池ストリングがパワーコンディショナ１０に昇圧回路を介さずに接続されている場合でも、各太陽電池ストリングの開放電圧値を取得して、各太陽電池ストリングの異常の有無を判定できる。
なお、複数の太陽電池ストリングのうち太陽電池モジュール数が最大である太陽電池ストリングが１つの場合など、他の太陽電池ストリングに比べて発電量が高い太陽電池ストリングが１つのみの場合がある。この場合には、予め最大発電量の太陽電池ストリングとして特定されている太陽電池ストリングに接続されたダイオードのアノード側の電圧値以上に接続部３０の電圧値を制御すればよい。よって、この場合には、図８に示すステップＳ４０４およびステップＳ４０６の処理を省略してもよい。
また、開放電圧値取得部１０４は、太陽電池ストリング２００ａ、２００ｂおよび２００ｃの開放電圧値を個別に取得してもよい。太陽電池ストリング２００ａの第１開放電圧値を取得する場合、電位制御部１０２は、インバータ４０または昇圧回路２０ｂのスイッチを制御することで、接続部３０の両端の電圧値を、昇圧回路２０ａの入力側の電圧値以上に制御してもよい。また、太陽電池ストリング２００ｂの第２開放電圧値を取得する場合、電位制御部１０２は、インバータ４０または昇圧回路２０ａのスイッチを制御することで、接続部３０の両端の電圧値を、昇圧回路２０ｂの入力側の電圧値以上に制御してもよい。さらに、太陽電池ストリング２００ｃの開放電圧値である第３開放電圧値を取得する場合、電位制御部１０２は、インバータ４０、昇圧回路２０ａ、または昇圧回路２０ｂのスイッチを制御することで、接続部３０の両端の電圧値を、ダイオードＤｃのアノード側の電圧値以上に制御してもよい。
以上の通り、上記各太陽電池システムによれば、パワーコンディショナ１０に設けられた昇圧回路またはインバータを利用して、太陽電池ストリングとパワーコンディショナ１０との間に接続された逆流防止回路であるダイオードのアノード側の電位以上に、ダイオードのカソード側の電位を制御する。また、太陽電池ストリングに昇圧回路が接続されている場合には、昇圧回路のスイッチをオフしておく。これにより、太陽電池ストリングからダイオードまたは昇圧回路のスイッチを介して電流が流れない。これにより、太陽電池ストリングから電流が流れない状態で太陽電池ストリングの両端の電圧値を検知できる。つまり、太陽電池ストリングの開放電圧値を検知できる。
上記各太陽電池システムによれば、太陽電池ストリングとパワーコンディショナとを物理的に切断することなく、太陽電池ストリングの開放電圧値を正確に検知できる。よって、例えば、点検者が太陽電池ストリングの設置場所に訪問することなく、遠隔操作により、太陽電池ストリングの開放電圧値に基づく太陽電池ストリングの異常の有無を検査できる。
さらに、パワーコンディショナ１０が複数の昇圧回路を備えている場合には、判定対象の太陽電池ストリングに接続された対象の昇圧回路の入力側の電圧以上に接続部３０の電圧を制御する電圧制御動作を、判定対象の太陽電池ストリング以外の太陽電池ストリングからの電力を用いた他の昇圧回路の昇圧動作により実現できる。これにより、電圧制御動作に伴う系統電源３００からの電力消費を可能な限り抑制できる。
なお、制御装置１００が備える各部は、太陽電池ストリングの開放電圧値の取得および異常の有無の判定に関する各種処理を行う、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記憶されたプログラムをコンピュータにインストールし、このプログラムをコンピュータに実行させることで、構成してもよい。つまり、コンピュータに太陽電池ストリングの開放電圧値の取得および異常の有無の判定に関する各種処理を行うプログラムを実行させることにより、制御装置１００が備える各部としてコンピュータを機能させることで、制御装置１００を構成してもよい。
コンピュータはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）等の各種メモリ、通信バス及びインタフェースを有し、予めファームウェアとしてＲＯＭに格納された処理プログラムをＣＰＵが読み出して順次実行することで、制御装置１００として機能する。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
１０ パワーコンディショナ
２０ａ，２０ｂ 昇圧回路
３０ 接続部
４０ インバータ
５０ 連系リレー
６０，６０ａ、６０ｂ、６０ｃ 供給電源
１００，１００ａ，１００ｂ、１００ｃ 制御装置
１０２ 電位制御部
１０４ 開放電圧値取得部
１０６ 電源異常判定部
１０８ 気象情報取得部
１１０ 送受信部
１１２ タイミング決定部
１１４ 記憶部
２００ａ，２００ｂ，２００ｃ 太陽電池ストリング
３００ 系統電源
Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃ ダイオード
Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ コイル
Ｔｒａ，Ｔｒｂ スイッチ

Claims (12)

  1. 第１電源から出力された直流を昇圧し、昇圧された直流を交流に変換して系統電源側に出力するパワーコンディショナであって、
    前記第１電源の出力端子間に接続される第１スイッチと、前記第１スイッチをオンオフすることにより、前記第１電源からの電圧を昇圧させる第１コイルまたは第１トランス巻線と、前記第１コイルまたは前記第１トランス巻線からの出力を整流する第１逆流防止回路とを含む第１昇圧回路と、
    前記第１スイッチのオフ期間中に、前記第１逆流防止回路の前記第１電源と反対側の電位を、前記第１逆流防止回路の前記第１電源側の電位以上に制御する電位制御部と、
    前記第１スイッチのオフ期間中で、かつ前記電位制御部により前記第１逆流防止回路の前記第１電源と反対側の電圧が、前記第１逆流防止回路の前記第１電源側の電圧以上に制御されている期間中に、前記第１電源の第１開放電圧値を取得する開放電圧値取得部と、
    前記第１開放電圧値と前記第１電源の特性に基づき予め定められた第１基準電圧値との比較に基づいて、前記第１電源の異常の有無を判定する電源異常判定部と
    を備えるパワーコンディショナ。
  2. 第２電源の電圧を昇圧させる第２昇圧回路と、
    前記第１昇圧回路の出力側と前記第２昇圧回路の出力側とを並列に接続する接続部と
    をさらに備え、
    前記電位制御部は、前記開放電圧値取得部が前記第１開放電圧値を取得する場合に、前記第２昇圧回路に含まれる第２スイッチをオンオフすることにより、前記接続部の電圧を、前記第１昇圧回路の入力側の電圧以上に制御することで、前記第１逆流防止回路の前記第１電源と反対側の電位を、前記第１逆流防止回路の前記第１電源側の電位以上に制御する、請求項１に記載のパワーコンディショナ。
  3. 前記第１昇圧回路から出力される直流を交流に変換し、系統電源側に出力するインバータと、
    前記第１昇圧回路の出力側と前記インバータの入力側とを接続する接続部と
    をさらに備え、
    前記電位制御部は、前記開放電圧値取得部が前記第１開放電圧値を取得する場合、前記インバータを制御することにより、前記系統電源からの電力を前記接続部側に出力し、前記接続部の電圧を前記第１昇圧回路の入力側の電圧以上にすることで、前記第１逆流防止回路の前記第１電源と反対側の電位を、前記第１逆流防止回路の前記第１電源側の電位以上に制御する、請求項１に記載のパワーコンディショナ。
  4. 前記接続部から出力される直流を交流に変換し、系統電源側に出力するインバータをさらに備え、
    前記電位制御部は、前記第２昇圧回路に含まれる第２スイッチをオンオフすることにより、前記接続部の電圧を、前記第１昇圧回路の入力側の電圧以上に制御できない場合、前記インバータを制御することにより、前記系統電源からの電力を前記接続部側に出力し、前記接続部の電圧を前記第１昇圧回路の入力側の電圧以上にすることで、前記第１逆流防止回路の前記第１電源と反対側の電位を、前記第１逆流防止回路の前記第１電源側の電位以上に制御する、請求項２に記載のパワーコンディショナ。
  5. 前記第２昇圧回路は、前記第２スイッチをオンオフすることにより、前記第２電源からの電圧を昇圧させる第２コイルまたは第２トランス巻線と、前記第２コイルまたは前記第２トランス巻線からの出力を整流する第２逆流防止回路とをさらに含み、
    前記電位制御部は、前記第２スイッチのオフ期間中に、前記第２逆流防止回路の前記第２電源と反対側の電位を、前記第２逆流防止回路の前記第２電源側の電位以上に制御し、
    前記開放電圧値取得部は、前記第２スイッチのオフ期間中で、かつ前記第２逆流防止回路の前記第２電源と反対側の電圧が、前記第２逆流防止回路の前記第２電源側の電圧以上に制御されている期間中に、前記第２電源の第２開放電圧値を取得し、
    前記電源異常判定部は、前記第２開放電圧値と前記第２電源の特性に基づき予め定められた第２基準電圧値との比較に基づいて、前記第２電源の異常の有無を判定する、請求項２または請求項４に記載のパワーコンディショナ。
  6. 第１電源から出力された直流を昇圧し、昇圧された直流を交流に変換して系統電源側に出力するパワーコンディショナであって、
    前記第１電源の出力端子間に接続される第１スイッチと、前記第１スイッチをオンオフすることにより、前記第１電源からの電圧を昇圧させる第１コイルまたは第１トランス巻線と、前記第１コイルまたは前記第１トランス巻線からの出力を整流する第１逆流防止回路とを含む第１昇圧回路と、
    前記第１昇圧回路から出力される直流を交流に変換し、系統電源側に出力するインバータと、
    前記第１昇圧回路の出力側と前記インバータの入力側とを接続する接続部と、
    前記第１スイッチのオフ期間中に、前記インバータを制御することにより、前記系統電源からの電力を前記接続部側に出力し、前記接続部の電圧を前記第１昇圧回路の入力側の電圧以上にすることで、前記第１逆流防止回路の前記第１電源と反対側の電位を、前記第１逆流防止回路の前記第１電源側の電位以上に制御する電位制御部と、 前記第１スイッチのオフ期間中で、かつ前記電位制御部により前記第１逆流防止回路の前記第１電源と反対側の電圧が、前記第１逆流防止回路の前記第１電源側の電圧以上に制御されている期間中に、前記第１電源の第１開放電圧値を取得する開放電圧値取得部と、
    前記第１開放電圧値と前記第１電源の特性に基づき予め定められた第１基準電圧値との比較に基づいて、前記第１電源の異常の有無を判定する電源異常判定部と
    を備えるパワーコンディショナ。
  7. 前記第１電源である第１太陽電池と、
    前記第１太陽電池からの直流を交流に変換して系統電源側に出力する請求項１から請求項６のいずれか１つに記載のパワーコンディショナと
    を備える太陽電池システム。
  8. 前記第１電源である第１太陽電池と、
    前記第１太陽電池と並列に接続された前記第２電源である第２太陽電池と、
    前記第１太陽電池および前記第２太陽電池からの直流を交流に変換して系統電源側に出力する請求項２、４、または５に記載のパワーコンディショナと
    を備える太陽電池システム。
  9. 第１電源の出力端子間に接続される第１スイッチと、前記第１スイッチをオンオフすることにより、前記第１電源からの電圧を昇圧させる第１コイルまたは第１トランス巻線と、前記第１コイルまたは前記第１トランス巻線からの出力を整流する第１逆流防止回路とを含む第１昇圧回路を備え、前記第１電源から出力された直流を昇圧し、昇圧された直流を交流に変換して系統電源側に出力するパワーコンディショナに接続される前記第１電源の異常判定を行う異常判定方法であって、
    前記第１スイッチのオフ期間中に、前記第１逆流防止回路の前記第１電源と反対側の電位を、前記第１逆流防止回路の前記第１電源側の電位以上に制御する段階と、
    前記第１スイッチのオフ期間中で、かつ前記第１逆流防止回路の前記第１電源と反対側の電圧が、前記第１逆流防止回路の前記第１電源側の電圧以上に制御されている期間中に、前記第１電源の第１開放電圧値を取得する段階と、
    前記第１開放電圧値と前記第１電源の特性に基づき予め定められた第１基準電圧値との比較に基づいて、前記第１電源の異常の有無を判定する段階と
    を含む異常判定方法。
  10. 前記パワーコンディショナは、第２電源の出力端子間に接続される第２スイッチを有し、前記第２スイッチがオンオフすることで前記第２電源からの直流を昇圧させる第２昇圧回路と、前記第１昇圧回路の出力側と前記第２昇圧回路の出力側とを並列に接続する接続部とをさらに備え、
    前記制御する段階は、前記第１開放電圧値を取得する場合、前記第２スイッチをオンオフすることにより、前記接続部の電圧を、前記第１昇圧回路の入力側の電圧以上に制御することで、前記第１逆流防止回路の前記第１電源と反対側の電位を、前記第１逆流防止回路の前記第１電源側の電位以上に制御する、請求項９に記載の異常判定方法。
  11. 前記パワーコンディショナは、前記第１昇圧回路から出力される直流を交流に変換し、系統電源側に出力するインバータと、前記第１昇圧回路の出力側と前記インバータの入力側とを接続する接続部とをさらに備え、
    前記制御する段階は、前記第１開放電圧値を取得する場合、前記インバータを制御することにより、前記系統電源からの電力を前記接続部側に出力し、前記接続部の電圧を前記第１昇圧回路の入力側の電圧以上にすることで、前記第１逆流防止回路の前記第１電源と反対側の電位を、前記第１逆流防止回路の前記第１電源側の電位以上に制御する、請求項９に記載の異常判定方法。
  12. 前記パワーコンディショナは、前記第１昇圧回路の出力側と前記接続部を介して接続され、前記第１昇圧回路から出力される直流を交流に変換し、系統電源側に出力するインバータをさらに備え、
    前記制御する段階は、前記第２スイッチをオンオフすることにより、前記接続部の電圧を、前記第１昇圧回路の入力側の電圧以上に制御できない場合、前記インバータを制御することにより、前記系統電源からの電力を前記接続部側に出力し、前記接続部の電圧を前記第１昇圧回路の入力側の電圧以上にすることで、前記第１逆流防止回路の前記第１電源と反対側の電位を、前記第１逆流防止回路の前記第１電源側の電位以上に制御する、請求項１０に記載の異常判定方法。
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