JP6755623B2

JP6755623B2 - Ｐｖパワーコンディショナ

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Publication number: JP6755623B2
Application number: JP2016178902A
Authority: JP
Inventors: 修久松本; 敦牧谷
Original assignee: Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2016-09-13
Filing date: 2016-09-13
Publication date: 2020-09-16
Anticipated expiration: 2036-09-13
Also published as: JP2018046634A

Description

本発明は、ＰＶパワーコンディショナに係り、更に詳しくは、太陽電池から供給される直流電力を交流電力に変換して出力するＰＶパワーコンディショナの改良に関する。

ＰＶ（Photo Voltaic）パワーコンディショナは、太陽電池から供給される直流電力を交流電力に変換して出力する電力変換装置である。ＰＶパワーコンディショナは、例えば、直流電圧を昇圧する昇圧チョッパと、昇圧チョッパから入力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、昇圧チョッパ及びインバータを制御する制御回路とを備える。昇圧チョッパは、日射量に応じて出力電圧が変化する太陽電池の特性に合わせて、太陽電池から入力される入力電圧を中間電圧に変換する。制御回路は、中間電圧が一定に保持されるように昇圧チョッパをフィードバック制御する。

なお、特許文献１には、電圧センサＶ３又はＶ４が故障した場合に、コンバータ３の昇圧率が急激に変動することを防止する燃料電池システムが記載されている。このシステムでは、コンバータ３の出力電圧Ｖｏを測定する電圧センサＶ３に対し、インバータ６の入力端子間電圧Ｖｍを測定する電圧センサＶ４が検証用電圧センサとして並列に接続される。電圧センサＶ３又はＶ４の故障は、出力電圧Ｖｏと入力端子間電圧Ｖｍとの偏差に基づいて検出される。

特開２０１３−１１０７９３号公報

上述した様な従来のＰＶパワーコンディショナでは、中間電圧を計測する電圧センサに不具合が発生すると、中間電圧を保持するためのコンデンサが破損してしまうという問題があった。例えば、中間電圧を計測するための分圧回路の抵抗素子が電蝕によって損傷し、抵抗値が増大し、或いは、開放状態になることが考えられる。また、半田の剥離等によって分圧回路が断線することも考えられる。この様なケースでは、中間電圧を正しく計測することができず、誤った計測値に基づいて昇圧チョッパがフィードバック制御されることになる。このため、中間電圧が増大し、コンデンサに過電圧が付加されることがあった。

また、インバータは、インバータの出力電流が一定に保持されるようにフィードバック制御され、インバータの入力電圧、すなわち、中間電圧には動作可能な範囲がある。このため、電圧センサの不具合によって誤った計測値が取得され、その影響で中間電圧が減少すると、インバータが正常に動作することができなくなってしまうという問題もあった。

なお、特許文献１に記載のシステムのように中間電圧を計測するための回路を二重化すれば、一方の回路に不具合が発生しても、他方の回路を用いて中間電圧を正しく計測することができる。しかしながら、回路の二重化によって製造コストが増大してしまうという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、中間電圧を保持するコンデンサの破損を抑制することができるＰＶパワーコンディショナを提供することを目的とする。また、インバータの動作不良を抑制することができるＰＶパワーコンディショナを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様によるＰＶパワーコンディショナは、太陽電池から供給される直流電力を交流電力に変換して出力するＰＶパワーコンディショナであって、上記太陽電池から入力される入力電圧を中間電圧に昇圧する昇圧チョッパと、上記中間電圧を出力電圧に変換するインバータと、上記中間電圧を計測し、中間電圧計測値を出力する中間電圧センサと、上記中間電圧計測値に基づいて、上記昇圧チョッパを制御するチョッパ制御手段と、上記中間電圧センサの異常を検知するセンサ異常検知手段とを備える。上記チョッパ制御手段は、上記センサ異常検知手段の検知結果に基づいて、上記昇圧チョッパを停止させる。

この様な構成によれば、中間電圧を計測する中間電圧センサに不具合が発生すると昇圧チョッパが停止するため、中間電圧を保持するコンデンサに過電圧が付加されるのを抑制することができる。また、中間電圧センサに不具合が発生すれば、昇圧チョッパを停止させるため、インバータの動作不良を抑制することができる。

本発明の第２の態様によるＰＶパワーコンディショナは、上記構成に加え、上記インバータの出力電圧を計測し、出力電圧計測値を出力する出力電圧センサと、上記インバータを駆動するためのインバータ駆動信号を生成するインバータ制御手段とを更に備え、上記センサ異常検知手段が、上記出力電圧計測値と上記インバータ駆動信号とから上記中間電圧を推定して電圧推定値を求め、当該電圧推定値を上記中間電圧計測値と比較して上記中間電圧センサの異常を検知するように構成される。

この様な構成によれば、出力電圧計測値とインバータ駆動信号とを利用して中間電圧センサの異常を検知することができる。また、昇圧チョッパ及びインバータの運転中に中間電圧センサの異常を検知することができる。

本発明の第３の態様によるＰＶパワーコンディショナは、上記構成に加え、上記入力電圧を計測し、入力電圧計測値を出力する入力電圧センサを更に備え、上記チョッパ制御手段が、上記昇圧チョッパを駆動するためのチョッパ駆動信号を生成し、上記センサ異常検知手段が、上記入力電圧計測値と上記チョッパ駆動信号とから上記中間電圧を推定して電圧推定値を求め、当該電圧推定値を上記中間電圧計測値と比較して上記中間電圧センサの異常を検知するように構成される。

この様な構成によれば、入力電圧計測値とチョッパ駆動信号とを利用して中間電圧センサの異常を検知することができる。また、昇圧チョッパ及びインバータの運転中に中間電圧センサの異常を検知することができる。

本発明の第４の態様によるＰＶパワーコンディショナは、上記構成に加え、上記センサ異常検知手段が、上記電圧推定値を求めて上記中間電圧計測値と比較することを繰り返し、複数回の比較結果に基づいて、上記中間電圧センサの異常を検知するように構成される。この様な構成によれば、中間電圧センサの異常を検知する際の検知精度を向上させることができる。

本発明の第５の態様によるＰＶパワーコンディショナは、上記構成に加え、上記センサ異常検知手段が、上記中間電圧計測値を予め定められた電圧下限値と比較して上記中間電圧センサの異常を検知するように構成される。この様な構成によれば、不具合の発生によって中間電圧計測値が異常に低下した場合に、昇圧チョッパを速やかに停止させることができる。

本発明の第６の態様によるＰＶパワーコンディショナは、上記構成に加え、上記入力電圧を計測し、入力電圧計測値を出力する入力電圧センサを更に備え、上記センサ異常検知手段が、上記昇圧チョッパの起動前に計測された上記入力電圧計測値及び上記中間電圧計測値を比較して上記中間電圧センサの異常を検知するように構成される。この様な構成によれば、昇圧チョッパの起動前に中間電圧センサの異常を検知することができる。

本発明によれば、中間電圧を計測する中間電圧センサに不具合が発生すると昇圧チョッパが停止するため、中間電圧を保持するコンデンサの破損を抑制することができる。また、中間電圧センサに不具合が発生すれば、昇圧チョッパを停止させるため、インバータの動作不良を抑制することができる。

本発明の実施の形態によるＰＶパワーコンディショナ１の一構成例を示した図である。図１の中間電圧センサ２３の構成例を示した図である。図１のＰＶパワーコンディショナ１における運転中の動作の一例を示したフローチャートである。図１のＰＶパワーコンディショナ１の電源オン状態における動作の一例を示したフローチャートである。図１のＰＶパワーコンディショナ１における起動時の動作の一例を示したフローチャートである。

＜ＰＶパワーコンディショナ１＞
図１は、本発明の実施の形態によるＰＶパワーコンディショナ１の一構成例を示した図である。ＰＶパワーコンディショナ１は、太陽電池２による発電電力を交流電力に変換して系統電源３へ出力する電力変換装置であり、出力電圧や周波数を系統電源３と一致させ、出力波形を系統電源３と同期させる系統連系制御を行う。また、ＰＶパワーコンディショナ１は、系統電源３の停電及び復電を判断し、出力を停止又は再開させる系統保護制御を行う。さらに、ＰＶパワーコンディショナ１は、太陽電池２の動作点を制御し、発電電力を最大化させる動作点制御を行う。

このＰＶパワーコンディショナ１は、入力コンデンサ１０、昇圧チョッパ１１、中間コンデンサ１２、インバータ１３、出力コンデンサ１４、開閉器１５、制御回路１６、入力電圧センサ２１、入力電流センサ２２、中間電圧センサ２３、出力電流センサ２４及び出力電圧センサ２５により構成される。制御回路１６は、チョッパ制御部１００、インバータ制御部１０１、過電圧保護部１０２及びセンサ異常検知部１０３により構成される。

太陽電池２は、太陽光を受光して電力に変換する発電装置である。太陽電池２では、光起電力効果を利用して、太陽光のエネルギーが直流電力に直接に変換される。例えば、太陽電池２は、複数のセルを直列又は並列に接続した太陽光発電モジュール（photovoltaic module）からなる。この太陽電池２は、例えば、５０Ｖ〜４２０Ｖ程度の直流電圧を出力することができる。

系統電源３は、電力会社の電力網、すなわち、商用系統を介して供給される商用電源である。ＰＶパワーコンディショナ１は、例えば、単相三線式で、定格電圧１００Ｖ又は２００Ｖの周波数５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの系統電源３に接続される。

入力コンデンサ１０は、太陽電池２から入力される入力電流を平滑化するための容量素子であり、例えば、電解コンデンサからなる。この入力コンデンサ１０は、太陽電池２と昇圧チョッパ１１との間に配置され、太陽電池２に並列に接続されている。

昇圧チョッパ１１は、太陽電池２から入力される入力電圧を中間電圧に昇圧するためのＤＣ−ＤＣコンバータ回路である。この昇圧チョッパ１１は、インダクタ１１１、スイッチング素子１１２、還流ダイオード１１３及びダイオード１１４により構成される。中間電圧は、例えば、３１０Ｖ程度である。

インダクタ１１１は、スイッチング素子１１２がオン状態であるときに流れる電流によってエネルギーを蓄積し、スイッチング素子１１２がオフ状態であるときに蓄積したエネルギーを使ってダイオード１１４を介し中間コンデンサ１２を充電するチョークコイルである。

スイッチング素子１１２は、チョッパ制御部１００からのチョッパ駆動信号により、オン状態とオフ状態とが切り替えられる半導体素子である。このスイッチング素子１１２には、所定の耐圧及びスイッチング特性を有するトランジスタ、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）又はＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：金属酸化物型電界効果トランジスタ）が用いられる。チョッパ駆動信号は、スイッチング素子１１２のゲート端子に入力される。還流ダイオード１１３は、スイッチング素子１１２を保護するための半導体素子であり、スイッチング素子１１２のソース端子とドレイン端子との間に並列に接続される。

中間コンデンサ１２は、中間電圧を保持するための容量素子であり、例えば、電解コンデンサからなる。この中間コンデンサ１２は、昇圧チョッパ１１とインバータ１３との間に配置され、昇圧チョッパ１１に並列に接続されている。

インバータ１３は、中間電圧を出力電圧に変換するための電圧変換回路である。このインバータ１３は、単相インバータであり、４つのスイッチング素子１３１と、４つの還流ダイオード１３２と、２つのインダクタ１３３とにより構成される。出力電圧の実効値は、２００Ｖである。

スイッチング素子１３１は、インバータ制御部１０１からのインバータ駆動信号により、オン状態とオフ状態とが切り替えられる半導体素子である。このスイッチング素子１３１には、所定の耐圧及びスイッチング特性を有するトランジスタ、例えば、ＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴが用いられる。インバータ駆動信号は、スイッチング素子１３１のゲート端子に入力される。還流ダイオード１３２は、スイッチング素子１３１を保護するための半導体素子であり、スイッチング素子１３１のソース端子とドレイン端子との間に並列に接続される。

出力コンデンサ１４は、インバータ１３から出力される出力電流から高調波成分を除去するための容量素子である。この出力コンデンサ１４は、インバータ１３と開閉器１５との間に配置され、インバータ１３に並列に接続されている。開閉器１５は、インバータ１３を系統電源３から解列させるための継電器である。

入力電圧センサ２１は、入力電圧を計測し、入力電圧計測値Ｖｉｎを出力する計測器であり、例えば、入力コンデンサ１０に並列に接続される。入力電流センサ２２は、入力電流を計測し、入力電流計測値Ｉｉｎを出力する計測器であり、例えば、入力コンデンサ１０と昇圧チョッパ１１のインダクタ１１１との間に配置される。

中間電圧センサ２３は、中間電圧を計測し、中間電圧計測値Ｖｉｍを出力する計測器であり、例えば、中間コンデンサ１２に並列に接続される。出力電流センサ２４は、インバータ１３の出力電流を計測し、出力電流計測値Ｉｏｕｔを出力する計測器であり、例えば、インバータ１３のインダクタ１３３と出力コンデンサ１４との間に配置される。出力電圧センサ２５は、インバータ１３の出力電圧を計測し、出力電圧計測値Ｖｏｕｔを出力する計測器であり、例えば、出力コンデンサ１４に並列に接続される。

チョッパ制御部１００は、入力電圧計測値Ｖｉｎ、入力電流計測値Ｉｉｎ及び中間電圧計測値Ｖｉｍに基づいて、昇圧チョッパ１１を駆動するためのチョッパ駆動信号を生成し、昇圧チョッパ１１へ出力する。このチョッパ制御部１００は、中間電圧計測値Ｖｉｍに基づいて、中間電圧が一定値Ｖｒｅｆ１を保持するようにフィードバック制御を行う。中間電圧の電圧指令値Ｖｒｅｆ１は、予め定められる。

チョッパ制御部１００は、入力電圧計測値Ｖｉｎ及び入力電流計測値Ｉｉｎに基づいて、太陽電池２の出力電力Ｐが最大となるように、目標電圧Ｖｒｅｆ２を指定する。太陽電池２は、日射量や温度によって出力特性（Ｖ−Ｉ特性）が変化するため、ＭＰＰＴ（最大電力点追従）制御により、太陽電池２の出力電圧、すなわち、入力電圧Ｖｉｎを制御し、出力特性上における動作点を最適化すれば、出力電力Ｐを最大化することができる。

チョッパ駆動信号は、例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）信号であり、パルスのデューティ比は、入力電圧計測値Ｖｉｎ及び目標電圧Ｖｒｅｆ２の差分と、中間電圧計測値Ｖｉｍ及び電圧指令値Ｖｒｅｆ１の差分とに基づいて決定される。

インバータ制御部１０１は、出力電圧計測値Ｖｏｕｔ、出力電流計測値Ｉｏｕｔ及び中間電圧計測値Ｖｉｍに基づいて、インバータ１３を駆動するためのインバータ駆動信号を生成し、インバータ１３へ出力する。このインバータ制御部１０１は、出力電流計測値Ｉｏｕｔに基づいて、出力電流が一定値Ｉｒｅｆを保持するようにフィードバック制御を行う。

電流指令値Ｉｒｅｆは、出力電圧計測値Ｖｏｕｔ及び中間電圧計測値Ｖｉｍに基づいて指定される。インバータ駆動信号は、例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）信号であり、パルスのデューティ比は、出力電流計測値Ｉｏｕｔ及び電流指令値Ｉｒｅｆの差分に基づいて決定される。

過電圧保護部１０２は、中間電圧計測値Ｖｉｍを予め定められた電圧上限値と比較し、中間電圧計測値Ｖｉｍが電圧上限値Ｖｍａｘを上回った場合に、インバータ１３を停止させることにより、インバータ１３の破損を防止する。電圧上限値Ｖｍａｘは、例えば、４２５Ｖである。

センサ異常検知部１０３は、中間電圧センサ２３の異常を検知し、検知結果をチョッパ制御部１００及びインバータ制御部１０１へ出力する。このセンサ異常検知部１０３は、出力電圧計測値Ｖｏｕｔとインバータ駆動信号とから中間電圧を推定して電圧推定値Ｖｉｎｆ１を求め、当該電圧推定値Ｖｉｎｆ１を中間電圧計測値Ｖｉｍと比較して中間電圧センサ２３の異常を検知する。

この検知方法によれば、昇圧チョッパ１１及びインバータ１３の運転中に中間電圧センサ２３の異常を検知することができる。また、インバータ１３の制御に用いる出力電圧計測値Ｖｏｕｔを利用して中間電圧センサ２３の異常を検知するため、中間電圧を計測するための回路を二重化する場合に比べ、製造コストの増大を抑制することができる。

電圧推定値Ｖｉｎｆ１は、出力電圧計測値Ｖｏｕｔとインバータ駆動信号のデューティ比とから、所定の演算式を利用して求められる。中間電圧センサ２３の異常は、例えば、電圧推定値Ｖｉｎｆ１と中間電圧計測値Ｖｉｍとの誤差の絶対値が一定値Ｖｔｈ１以下であるか否かによって検知される。判定用の閾値Ｔｈ１は、予め定められる。

インバータ駆動信号のデューティ比は、出力電流計測値Ｉｏｕｔに基づくフィードバック制御の影響を受ける。このため、出力電圧計測値Ｖｏｕｔとインバータ駆動信号のデューティ比とから求められる電圧推定値Ｖｉｎｆ１は、中間電圧計測値Ｖｉｍと異なる。インバータ１３の出力が安定していれば、電圧推定値Ｖｉｎｆ１と実際の中間電圧とは概ね一致することから、中間電圧センサ２３に不具合がなければ、電圧推定値Ｖｉｎｆ１は、中間電圧計測値Ｖｉｍと近い値を示す筈である。

センサ異常検知部１０３は、検知精度を上げるために、電圧推定値Ｖｉｎｆ１を求めて中間電圧計測値Ｖｉｍと比較することを繰り返し、複数回の比較結果に基づいて、中間電圧センサ２３の異常を検知する。センサ異常検知部１０３は、例えば、電圧推定値Ｖｉｎｆ１及び中間電圧計測値Ｖｉｍの誤差の絶対値が一定値Ｔｈ１を上回っていることを検知した場合、電圧推定値Ｖｉｎｆ１を求めて中間電圧計測値Ｖｉｍと比較することを一定時間繰り返す。そして、センサ異常検知部１０３は、一定時間内に、複数回連続して誤差の絶対値が一定値Ｔｈ１を上回っていることを検知した場合に、中間電圧センサ２３に不具合が発生していると判断する。

なお、入力電圧計測値Ｖｉｎとチョッパ駆動信号とから中間電圧を推定して電圧推定値Ｖｉｎｆ２を求め、当該電圧推定値Ｖｉｎｆ２を中間電圧計測値Ｖｉｍと比較して中間電圧センサ２３の異常を検知してもよい。電圧推定値Ｖｉｎｆ２は、入力電圧計測値Ｖｉｎとチョッパ駆動信号のデューティ比とから、所定の演算式を利用して求められる。

また、センサ異常検知部１０３は、中間電圧計測値Ｖｉｍを予め定められた電圧下限値Ｖｍｉｎと比較して中間電圧センサ２３の異常を検知する。この検知方法によれば、制御回路１６の電源がオン状態である場合に、中間電圧センサ２３の異常を検知することができる。また、不具合の発生によって中間電圧計測値Ｖｉｍが異常に低下した場合に、昇圧チョッパ１１を速やかに停止させることができる。中間電圧センサ２３の異常は、例えば、中間電圧計測値Ｖｉｍが電圧下限値Ｖｍｉｎ以下であるか否かによって検知される。

このＰＶパワーコンディショナ１は、入力電圧がオン閾値を上回れば、制御回路１６の電源がオン状態に自動的に切り替えられる。また、入力電圧がオフ閾値を下回れば、制御回路１６の電源がオフ状態に自動的に切り替えられ、昇圧チョッパ１１及びインバータ１３のスイッチング動作が停止する。オフ閾値は、例えば、４０Ｖである。そこで、電圧下限値Ｖｍｉｎには、オフ閾値よりも小さい値、例えば、２０Ｖ程度が指定される。

また、センサ異常検知部１０３は、昇圧チョッパ１１の起動前に計測された入力電圧計測値Ｖｉｎ及び中間電圧計測値Ｖｉｍを比較して中間電圧センサ２３の異常を検知する。この検知方法によれば、昇圧チョッパ１１の起動前に中間電圧センサ２３の異常を検知することができる。中間電圧センサ２３の異常は、例えば、入力電圧計測値Ｖｉｎと中間電圧計測値Ｖｉｍとの誤差の絶対値が一定値Ｔｈ２以下であるか否かによって検知される。判定用の閾値Ｔｈ２は、予め定められる。

チョッパ制御部１００及びインバータ制御部１０１は、センサ異常検知部１０３の検知結果に基づいて、昇圧チョッパ１１及びインバータ１３をそれぞれ停止させる。中間電圧センサ２３に不具合が発生すると昇圧チョッパ１１が停止するため、中間電圧を保持する中間コンデンサ１２に過電圧が付加されるのを抑制することができる。また、中間電圧センサ２３に不具合が発生すれば、昇圧チョッパ１１及びインバータ１３を停止させるため、インバータ１３の動作不良を抑制することができる。

＜中間電圧センサ２３＞
図２は、図１の中間電圧センサ２３の構成例を示した図である。この中間電圧センサ２３は、複数の抵抗素子Ｒ１及びＲ２からなる分圧回路により構成される。中間電圧は、直列に接続された５つの抵抗素子Ｒ１と、並列に接続された２つの抵抗素子Ｒ２とによって分圧され、分圧電圧に基づいて、中間電圧計測値Ｖｉｍが求められる。

例えば、Ｒ１の抵抗値＝１００ｋΩ、Ｒ２の抵抗値＝１０ｋΩとすれば、分圧電圧を中間電圧の１／１００にすることができる。抵抗素子Ｒ１及びＲ２には、金属皮膜抵抗が用いられる。抵抗素子Ｒ１及びＲ２の抵抗値を１００ｋΩ以下とすることにより、電蝕に対する耐性を向上させることができる。電蝕は、電気化学的腐蝕であり、抵抗素子の電蝕が進行すると、抵抗値が上昇し、最終的には開放状態になる。

この様な中間電圧センサ２３において、いずれかの抵抗素子Ｒ１が電蝕によって損傷すると、抵抗値が増大し、或いは、開放状態になるため、分圧比が変化し、中間電圧計測値Ｖｉｍが低下する。中間電圧計測値Ｖｉｍが低下すると、昇圧チョッパ１１は、中間電圧計測値Ｖｉｍに基づくフィードバック制御の影響により、中間電圧を際限なく増大させることになる。このとき、中間コンデンサ１２には、過電圧が付加され、中間コンデンサ１２の防爆弁が開放し、或いは、中間コンデンサ１２が破裂することがあった。

本実施の形態によるＰＶパワーコンディショナ１では、中間電圧センサ２３の異常を検知して昇圧チョッパ１１を停止させるため、中間コンデンサ１２の破損を防止することができる。

図３のステップＳ１０１〜Ｓ１０９は、図１のＰＶパワーコンディショナ１における運転中の動作の一例を示したフローチャートである。まず、ＰＶパワーコンディショナ１は、出力電圧の計測値Ｖｏｕｔを取得し（ステップＳ１０１）、インバータ駆動信号を取得する（ステップＳ１０２）。

次に、ＰＶパワーコンディショナ１は、出力電圧の計測値Ｖｏｕｔとインバータ駆動信号のデューティ比とから中間電圧を推定して電圧推定値Ｖｉｎｆ１を求め（ステップＳ１０３）、中間電圧計測値Ｖｉｍと比較する（ステップＳ１０４）。このとき、ＰＶパワーコンディショナ１は、電圧推定値Ｖｉｎｆ１と中間電圧計測値Ｖｉｍとの誤差が一定値Ｔｈ１以下であれば（ステップＳ１０５）、この処理を終了する。

一方、ＰＶパワーコンディショナ１は、電圧推定値Ｖｉｎｆ１と中間電圧計測値Ｖｉｍとの誤差が一定値Ｔｈ１を上回っていれば、一定時間が経過するまで、ステップＳ１０１からステップＳ１０５までの処理手順を繰り返す（ステップＳ１０６）。

ＰＶパワーコンディショナ１は、一定時間内に、複数回連続して誤差が一定値Ｔｈ１を上回っていることを検知した場合に（ステップＳ１０７）、中間電圧センサ２３に不具合が発生していると判断し（ステップＳ１０８）、昇圧チョッパ１１及びインバータ１３のスイッチング動作を停止させる（ステップＳ１０９）。

図４のステップＳ２０１〜Ｓ２０５は、図１のＰＶパワーコンディショナ１の電源オン状態における動作の一例を示したフローチャートである。この異常検知処理は、図３に示した異常検知処理よりも短いサイクルで行われる。まず、ＰＶパワーコンディショナ１は、中間電圧の計測値Ｖｉｍを取得し（ステップＳ２０１）、電圧下限値Ｖｍｉｎと比較する（ステップＳ２０２）。このとき、ＰＶパワーコンディショナ１は、中間電圧測定値Ｖｉｍが電圧下限値Ｖｍｉｎを上回っていれば（ステップＳ２０３）、この処理を終了する。

一方、ＰＶパワーコンディショナ１は、中間電圧測定値Ｖｉｍが電圧下限値Ｖｍｉｎ以下であれば、中間電圧センサ２３に不具合が発生していると判断し（ステップＳ２０４）、昇圧チョッパ１１及びインバータ１３のスイッチング動作を停止させる（ステップＳ２０５）。

図５のステップＳ３０１〜Ｓ３０６は、図１のＰＶパワーコンディショナ１における起動時の動作の一例を示したフローチャートである。まず、ＰＶパワーコンディショナ１は、入力電圧の計測値Ｖｉｎを取得し（ステップＳ３０１）、中間電圧の計測値Ｖｉｍを取得する（ステップＳ３０２）。

次に、ＰＶパワーコンディショナ１は、入力電圧計測値Ｖｉｎと中間電圧計測値Ｖｉｍとを比較し（ステップＳ３０３）、入力電圧計測値Ｖｉｎと中間電圧計測値Ｖｉｍとの誤差が一定値Ｔｈ２以下であれば、中間電圧センサ２３は正常であると判断し（ステップＳ３０５）、昇圧チョッパ１１及びインバータ１３のスイッチング動作を開始させる（ステップＳ３０６）。

一方、ＰＶパワーコンディショナ１は、入力電圧計測値Ｖｉｎと中間電圧計測値Ｖｉｍとの誤差が一定値Ｔｈ２を上回っていれば、中間電圧センサ２３に不具合が発生していると判断し（ステップＳ３０４）、この処理を終了する。

本実施の形態によれば、中間電圧センサ２３に不具合が発生すると昇圧チョッパ１１が停止するため、中間コンデンサ１２の破損を抑制することができる。特に、インバータ１３の制御に用いる出力電圧計測値Ｖｏｕｔとインバータ駆動信号とを利用して中間電圧センサ２３の異常を検知するため、製造コストを増大させることなく、中間コンデンサ１２の破損を抑制することができる。また、中間電圧センサ２３に不具合が発生すれば、昇圧チョッパ１１及びインバータ１３を停止させるため、インバータ１３の動作不良を抑制することができる。

１ＰＶパワーコンディショナ
２太陽電池
３系統電源
１０入力コンデンサ
１１昇圧チョッパ
１２中間コンデンサ
１３インバータ
１４出力コンデンサ
１５開閉器
１６制御回路
２１入力電圧センサ
２２入力電流センサ
２３中間電圧センサ
２４出力電流センサ
２５出力電圧センサ
１００チョッパ制御部
１０１インバータ制御部
１０２過電圧保護部
１０３センサ異常検知部

Claims

太陽電池から供給される直流電力を交流電力に変換して出力するＰＶパワーコンディショナにおいて、
上記太陽電池から入力される入力電圧を中間電圧に昇圧する昇圧チョッパと、
上記中間電圧を出力電圧に変換するインバータと、
上記中間電圧を計測し、中間電圧計測値を出力する中間電圧センサと、
上記中間電圧計測値に基づいて、上記昇圧チョッパを制御するチョッパ制御手段と、
上記中間電圧センサの異常を検知するセンサ異常検知手段と、
上記インバータの出力電圧を計測し、出力電圧計測値を出力する出力電圧センサと、
上記インバータを駆動するためのインバータ駆動信号を生成するインバータ制御手段とを備え、
上記センサ異常検知手段は、上記出力電圧計測値と上記インバータ駆動信号とから上記中間電圧を推定して電圧推定値を求め、当該電圧推定値を上記中間電圧計測値と比較して上記中間電圧センサの異常を検知し、
上記チョッパ制御手段は、上記センサ異常検知手段の検知結果に基づいて、上記昇圧チョッパを停止させることを特徴とするＰＶパワーコンディショナ。
上記センサ異常検知手段は、上記電圧推定値を求めて上記中間電圧計測値と比較することを繰り返し、複数回の比較結果に基づいて、上記中間電圧センサの異常を検知することを特徴とする請求項１に記載のＰＶパワーコンディショナ。
上記センサ異常検知手段は、上記中間電圧計測値を予め定められた電圧下限値と比較して上記中間電圧センサの異常を検知することを特徴とする請求項１又は２に記載のＰＶパワーコンディショナ。
上記入力電圧を計測し、入力電圧計測値を出力する入力電圧センサを更に備え、
上記センサ異常検知手段は、上記昇圧チョッパの起動前に計測された上記入力電圧計測値及び上記中間電圧計測値を比較して上記中間電圧センサの異常を検知することを特徴とする請求項１に記載のＰＶパワーコンディショナ。