JPWO2008029711A1 - 系統連系インバータ装置 - Google Patents

Abstract

太陽電池１０の出力電圧が昇圧チョッパ１３により目標レベルの直流電圧に昇圧され、この昇圧電圧がインバータ２０で交流電圧に変換される。そして、昇圧チョッパ１３の昇圧電圧を増減して、太陽電池１０の出力電力が最大となる状態に同太陽電池１０の出力電圧を変化させるＭＰＰＴ制御が実行される。そして、上記目標レベルが、昇圧チョッパ１３への入力電圧のレベルに応じて可変設定される。

Description

この発明は、太陽電池の出力電圧を交流電圧に変換し、その交流電圧を商用電源系統に連系出力する系統連系インバータ装置に関する。

太陽電池の出力電圧をコンバータで所定レベルの直流電圧に変換（昇圧）し、その変換後の直流電圧をインバータで交流電圧に変換し、その交流電圧を商用電源系統に連系出力する系統連系インバータ装置がある。
この系統連系インバータ装置では、コンバータの出力電圧を増減制御して、太陽電池の出力電力が最大となる状態に同太陽電池の出力電圧（動作電圧ともいう）を変化させるＭＰＰＴ制御（Maximum Power Point Tracker；最大電力点追従制御）が実行される（例えば、特許第３４２６９４７号公報、特開２００５−７３３２１号公報）。このＭＰＰＴ制御の実行により、太陽電池の能力が最大限に発揮される。

系統連系インバータ装置の良好なインバータ効率を得るためには、コンバータの出力電圧（つまりインバータへの入力電圧）を連系先の商用電源の電圧に応じた目標レベルに設定する必要がある。例えば、連系先の商用電源の電圧が２００Ｖの場合、コンバータの出力電圧の目標レベルとして３３０Ｖ〜３５０Ｖが設定される。

ただし、開放電圧が高い特性の太陽電池が採用されている場合、その太陽電池の出力電圧（つまりコンバータへの入力電圧）が目標レベルを超える可能性がある。コンバータへの入力電圧が目標レベルより高くなると、コンバータの出力電圧の増減ができなくなり、結局、ＭＰＰＴ制御が不可能となる。ＭＰＰＴ制御が不可能になると、太陽電池の能力を最大限に発揮できない。

この発明の一態様の目的は、上記事情を考慮したもので、開放電圧が高い特性の太陽電池が採用されている場合でも、コンバータの出力電圧を確実に増減制御することができ、これによりＭＰＰＴ制御を実行できて太陽電池の能力を最大限に発揮させることが可能な系統連系インバータ装置を提供することである。

この発明の一態様の系統連系インバータ装置は、
光を受けて直流電圧を出力する太陽電池と、
前記太陽電池の出力電圧を予め設定されている目標レベルの直流電圧に変換するコンバータと、
前記コンバータの出力電圧をスイッチングにより交流電圧に変換するインバータと、
前記コンバータの出力電圧を増減制御して、前記太陽電池の出力電力が最大となる状態に、同太陽電池の出力電圧を変化させるＭＰＰＴ制御手段と、
前記目標レベルを前記コンバータへの入力電圧のレベルに応じて可変設定する電圧制御手段と、
を備え、前記インバータの出力電圧を商用電源系統に連系出力することを特徴とする系統連系インバータ装置。

を備える。

図１は、各実施形態の構成を示す図。 図２は、第１実施形態におけるＭＣＵの具体的な制御ブロックを示す図。 図３は、各実施形態におけるＭＰＰＴ制御パターンを示す図。 図４は、各実施形態における昇圧電圧・インバータ出力電流の関係を示す図。 図５は、第１実施形態におけるＭＣＵの主な制御を示すフローチャート。 図６は、第２実施形態におけるＭＣＵの具体的な制御ブロックを示す図。 図７は、第２実施形態の作用を示す図。

［１］以下、この発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。
図１において、１０は太陽電池（ＰＶ）で、家屋の屋根等に設置されており、光を受けることにより、直流電圧を出力する。この出力がコンデンサ１１に印加され、そのコンデンサ１１の電圧がコンバータたとえば昇圧チョッパ１３に供給される。

昇圧チョッパ１３は、直流リアクトル１４、トランジスタたとえばＩＧＢＴ１５、逆流防止用ダイオード１６、およびコンデンサ１７を有するいわゆるＤＣ−ＤＣコンバータであり、制御部であるＭＣＵ１から供給される所定周期のＰＷＭ信号に応じてＩＧＢＴ１５がオン，オフすることにより、入力電圧（直流電圧）を予め設定されている目標レベルの直流電圧に昇圧して出力する。目標レベルとして、当該系統連系インバータ装置の良好なインバータ効率を得るための本来の第１基準レベル、およびその第１基準レベルよりも高い第２基準レベルが用意されている。連系先の商用電源の電圧が２００Ｖの場合、第１基準レベルとして例えば３５０Ｖが用意され、第２基準レベルとして例えば３８０Ｖが用意されている。

この昇圧チョッパ１３の出力電圧（昇圧電圧という）がインバータ２０に供給される。インバータ２０は、４つのトランジスタたとえばＩＧＢＴ２１，２２，２３，２４からなるフルブリッジ回路、およびＩＧＢＴ２１，２２，２３，２４にそれぞれ逆並列接続された還流ダイオードＤを有し、ＭＣＵ１から供給されるＰＷＭ信号に応じたＩＧＢＴ２１，２２，２３，２４のオン，オフ（スイッチング）により、入力電圧（直流電圧）を後述する商用電源系統の電圧およびその周波数に合わせた交流電圧に変換する。

このインバータ２０の出力端にノイズフィルタとなる交流リアクトル２５とコンデンサ２６が接続され、そのコンデンサ２６に第１スイッチ手段たとえばリレー接点２７，２８および出力用コンデンサ２９，３０を介して系統出力端子（１００Ｖ／２００Ｖ）３１が接続されている。そして、系統出力端子３１に商用電源系統（単相三線式交流２００Ｖ）が接続される。なお、商用電源系統には、各種電気機器が接続される。

また、上記コンデンサ２６に、第２スイッチ手段たとえばリレー接点３２および出力用コンデンサ３３を介して自立運転出力端子（１００Ｖ）３４が設けられている。この自立運転出力端子３４は、災害や停電などで商用電源が遮断された場合に各種電気機器を運転可能とするためのものである。なお、自立運転時にはリレー接点２７が開き、リレー接点３２が閉じる。

上記リレー接点２７，２８，３２は、ＭＣＵ１により制御される。そして、リレー接点２７とリレー接点２８との間の通電路における系統電圧（交流電圧）、その系統電圧の周波数、太陽電池１０の出力電圧（ＰＶ電圧）、太陽電池１０の出力電流（ＰＶ電流）、および昇圧チョッパ１３の昇圧電圧が、それぞれＭＣＵ１によって監視および制御される。

ＭＣＵ１には、さらに、ＥＥＰＲＯＭ２および操作表示部３が接続されている。ＥＥＰＲＯＭ２は、各種データの記憶用である。操作表示部３は、当該系統連系インバータ装置の運転・停止を指示するための操作手段を有するとともに、当該系統連系インバータ装置の運転状態などを表示するための表示手段を有している。

そして、ＭＣＵ１は、主要な機能として、次の（１）〜（３）の手段を有している。
（１）昇圧チョッパ１３の昇圧電圧を増減制御して、太陽電池１０の出力電力が最大となる状態に、太陽電池１０の出力電圧（ＰＶ電圧；動作電圧ともいう）を変化させるＭＰＰＴ制御（Maximum Power Point Tracker；最大電力点追従制御）を実行するＭＰＰＴ制御手段（後述のＭＰＰＴ制御手段４１）。

（２）昇圧チョッパ１３の昇圧の目標レベルをその昇圧チョッパ１３への入力電圧のレベルに応じて可変設定する電圧制御手段（後述の電圧制御手段４２）。具体的には、昇圧チョッパ１３への入力電圧レベルが予め定められている設定値たとえば３８０Ｖ以下の場合には、目標レベルとして、第１基準レベルたとえば３５０Ｖを設定する。昇圧チョッパ１３への入力電圧レベルが上記設定値より高い場合には、目標レベルとして、第１基準レベルより高い第２基準レベルたとえば３８０Ｖを設定する。

（３）昇圧チョッパ１３の昇圧電圧が上記目標レベルより所定レベル高い制限レベルを超えないように、上記ＭＰＰＴ制御手段の増減制御に制限を加える制御手段（後述のリミッタ４３）。制限レベルとしては、目標レベルとして第１基準レベル３５０Ｖが設定されている場合には第１制限レベルたとえば３７０Ｖが設定され、目標レベルとして第２基準レベル３８０Ｖが設定されている場合には第２制限レベルたとえば４００Ｖが設定される。

つぎに、この実施形態の作用について説明する。ＭＣＵ１の具体的な制御ブロックを図２に示し、ＭＰＰＴ制御パターンを図３に示し、昇圧チョッパ１３の昇圧電圧とインバータ２０の出力電流の関係を図４に示し、ＭＣＵ１の主な制御のフローチャートを図５に示している。

まず、ＭＰＰＴ制御について説明する。太陽電池１０の出力電圧（ＰＶ電圧）および出力電流（ＰＶ電流）は、それぞれローパスフィルタ処理を経て、ＰＶ電圧vpv_lpfおよびＰＶ電流ipv_lpfとなる。このＰＶ電圧vpv_lpfおよびＰＶ電流ipv_lpfがＭＰＰＴ制御手段４１に供給される。

ＭＰＰＴ制御手段４１は、ＭＰＰＴ制御（山登り法ともいう）を実行する。すなわち、ＰＶ電圧vpv_lpfおよびＰＶ電流ipv_lpfに基づく太陽電池１０の出力電力が一定周期たとえば１００msごとに演算して求められ、求められた出力電力が最大となるように、昇圧チョッパ１３に対する入力電流指令値ipv_mppt_refが増減される。例えば、太陽電池１０の現時点の出力電力がそれまでの値よりも増えた場合は、入力電流指令値ipv_mppt_refが増加される。太陽電池１０の現時点の出力電力がそれまでの値よりも減った場合は、入力電流指令値ipv_mppt_refが低減される。この入力電流指令値ipv_mppt_refの増減により昇圧チョッパ１３におけるＩＧＢＴ１５のオン，オフデューティが変化して、昇圧チョッパ１３の昇圧電圧が変化する。これに伴い、太陽電池１０の出力電圧（ＰＶ電圧）が変化し、図３に示すように、太陽電池１０の出力電力が最大となる点に、太陽電池１０の出力電圧（ＰＶ電圧）および出力電流（ＰＶ電流）が収束する。

昇圧チョッパ１３の昇圧電圧の目標レベルである直流電圧基準レベルvdc_refは、電圧制御手段４２によって決定される。すなわち、電圧制御手段４２は、インバータ２０の運転開始前の昇圧チョッパ１３への入力電圧vpv_lpfが設定値３８０Ｖ以下の例えば１３０Ｖ〜３８０Ｖの範囲にあれば第１基準レベル３５０Ｖを直流電圧基準レベルvdc_refとして出力する。また、電圧制御手段４２は、インバータ２０の運転開始前の昇圧チョッパ１３への入力電圧vpv_lpfが上記設定値より高ければ、第１基準レベル３５０Ｖよりも高い第２基準レベル３８０Ｖを直流電圧基準レベルvdc_refとして出力する。昇圧チョッパ１３におけるＩＧＢＴ１５のオン，オフデューティは、入力電流指令値ipv_mppt_refと昇圧チョッパ１３への実際の入力電力ipv_lpfとの差dipvのＰＩ制御により決定される。

ただし、昇圧チョッパ１３の昇圧電圧vdc_lpfが制限レベルvdc_limitに達すると、昇圧チョッパ１３におけるＩＧＢＴ１５のオン，オフデューティがそれ以上増加しないように、入力電流指令値ipv_mppt_refがリミッタ４３により制限される。昇圧チョッパ１３の昇圧電圧vdc_lpfが制限レベルvdc_limit未満であれば、入力電流指令値ipv_mppt_refは制限されることなく、リミッタ４３からそのまま出力される。

この場合、目標レベルとして第１基準レベル３５０Ｖが設定されていれば、昇圧チョッパ１３の昇圧電圧vdc_lpfが第１制限レベルvdc_limitである３７０Ｖに達したとき、昇圧チョッパ１３におけるＩＧＢＴ１５のオン，オフデューティがそれ以上増加しないように、入力電流指令値ipv_mppt_refがリミッタ４３により制限される。目標レベルとして第２基準レベル３８０Ｖが設定されていれば、昇圧チョッパ１３の昇圧電圧vdc_lpfが第２制限レベルvdc_limitである４００Ｖに達したとき、昇圧チョッパ１３におけるＩＧＢＴ１５のオン，オフデューティがそれ以上増加しないように、入力電流指令値ipv_mppt_refがリミッタ４３により制限される。

そして、リミッタ４３から出力される入力電流指令値ipv_mppt_refと実際のＰＶ電流ipv_lpfとの差diqvが演算され、その差diqvのＰＩ制御により、最終的な電流指令値vpv_refpiが生成される。この電流指令値vpv_refpiと電圧制御手段４２から出力される直流電圧基準レベルvdc_refとの比較演算により、昇圧チョッパ１３に対するＰＷＭ信号が生成される。

また、第１または第２基準レベルvdc_refと実際の昇圧電圧vdc_lpfとの差dvdcが求められ、その差dvdcのＰＩ制御値pi_vdc_refと基準正弦波sin(wt_pll)との乗算により、インバータ２０の出力電流の有効成分指令値ip_vdc_refが生成される。この基準レベルvdc_ref、昇圧電圧vdc_lpf、インバータ出力電流の関係を図４に示している。基準正弦波sin(wt_pll)は、系統電圧（交流電圧）の正弦波の零クロス点を捉え、その零クロス点に所定量のバイアスを付けるＰＬＬ（Phase Locked Loop）処理によって得られる。

インバータ２０の出力電流の無効成分指令値iq_refは、インバータ２０の出力段に接続されているノイズフィルタ（交流リアクトル２５およびコンデンサ２６からなる）のコンデンサ２６に流れる電流vac_rms・2・π・f・c（ｆは系統電圧の周波数、ｃはコンデンサ２６の容量）および商用電源系統への逆潮によって連系点の電圧が所定レベル以上に上昇した場合に、これを低減する為に進相電力を注入する際に制御される。この場合、力率の下限が０．８５などに設定されて、連系点の電圧が所定レベル未満に低下するまで無効電力が注入される。この注入によっても無効電力が低下しない場合には、有効成分が絞られていく。

また、有効成分指令値ip_refと無効成分指令値iq_refからインバータ２０の出力電流の指令値iac_refが生成され、これと実際のインバータ２０の出力電流iu_adとの差diacがＰＩ制御されることにより、インバータ２０に対する最終指令値vac_refが算出される。この最終指令値vac_refとインバータ２０の入力の昇圧電圧vdc_lpfとの比較演算によって変調率ｍが求められ、その変調率ｍのパルス幅変調によってインバータ２０に対するＰＷＭ信号が生成される。なお、vuv_adはＵ相の系統電圧と中性点間の電圧、vwv_adはW相の系統電圧と中性点間の電圧である。vuv_ad_rmsおよびvwv_ad_rmsの_rmsは、実効値を表している。こうして、上記最終指令値vac_refに基づいてインバータ２０が駆動制御され、そのインバータ２０の出力が商用電源系統へ逆潮していく。

災害や停電などで商用電源が遮断されると（商用電源系統の停止）、当該系統連系インバータ装置の単独運転となる。この単独運転は、ＭＣＵ１によって検出される。

すなわち、ＭＣＵ１は、単独運転を検出する機能として、受動方式の検出手段および能動方式の検出手段をそれぞれ１つ以上備える必要がある。受動方式の検出手段として例えば周波数変化率方式があり、能動方式の検出手段として例えば周波数シフト方式がある。

周波数変化率方式の検出手段は、系統電圧の周期の変化率に基づき、単独運転を検出する。

周波数シフト方式の検出手段は、系統電圧の正弦波の零クロス点を捉え、その零クロス点に所定量のバイアスを付けるＰＬＬ（Phase Locked Loop）処理によって基準正弦波sin(wt_pll)を得、その基準正弦波sin(wt_pll)に基づいてインバータ２０の出力電流を制御する。この状態で、商用電源が遮断されると、系統電圧の周期が上記バイアス分だけ短くなる。周波数シフト方式の検出手段は、系統電圧の周期を監視し、系統電圧の周期が上記バイアス分だけ短くなった場合に、単独運転であると判定する。

この第１実施形態の全体的な作用について図５のフローチャートにより説明する。
操作表示部３に対する操作が監視されており（ステップ１０１）、その操作表示部３で系統連系運転開始の操作がなされると（ステップ１０２のＹＥＳ）、昇圧チョッパ１３への入力電圧、つまりインバータ２０の運転開始前の太陽電池１０の出力電圧（ＰＶ電圧）vpv_lpfが、設定値３８０Ｖ以下の１３０Ｖ〜３８０Ｖの範囲に収まっているか否かが判定される（ステップ１０３）。昇圧チョッパ１３への入力電圧が１３０Ｖ〜３８０Ｖの範囲に収まっていれば（ステップ１０３のＹＥＳ）、その入力電圧と設定値３８０Ｖとが比較される（ステップ１０４）。なお、入力電圧が１３０Ｖ〜３８０Ｖの範囲に収まっていない場合は、待機状態のままとなって、系統連系運転が開始されず、昇圧チョッパ１３への入力電圧が１３０Ｖ〜３８０Ｖの範囲に収まるまでステップ１０３の処理が繰り返される。

昇圧チョッパ１３への入力電圧が設定値３８０Ｖ以下であれば（ステップ１０４のＹＥＳ）、昇圧チョッパ１３の昇圧電圧の目標レベルとして、良好なインバータ効率を得るための第１基準レベル３５０Ｖが設定される（ステップ１０５）。この第１基準レベル３５０Ｖが、直流電圧基準レベルvdc_refとして、系統連系運転の制御に使用される。

昇圧チョッパ１３への入力電圧が設定値３８０Ｖより高い場合には（ステップ１０４のＮＯ）、昇圧チョッパ１３の昇圧電圧の目標レベルとして、第１基準レベル３５０Ｖより高い第２基準レベル３８０Ｖが設定される（ステップ１０６）。この第２基準レベル３８０Ｖが、直流電圧基準レベルvdc_refとして、系統連系運転の制御に使用される。

第１基準レベル３５０Ｖまたは第２基準レベル３８０Ｖが設定された後、系統連系運転待機となって、系統電圧およびその周波数（以下、系統周波数という）がチェックされる（ステップ１０７）。このチェックにおいて、系統電圧および系統周波数が規定の状態を一定時間たとえば３００秒程度にわたり継続した場合、その系統周波数がＥＥＰＲＯＭ２に記憶されるとともに、リレー接点２７，２８がオンされて系統連系運転が開始される（ステップ１０８）。

系統連系運転の実施中、負荷で電力が消費されると、昇圧チョッパ１３の昇圧電圧が低下する。昇圧チョッパ１３の昇圧電圧が低下すると、その低下分を補うために、昇圧チョッパ１３におけるＩＧＢＴ１５のオン，オフデューティを高める制御が実行される。また、系統電圧が所定値以上上昇した場合には、無効電力を注入する無効電力注入制御が実行されて、系統電圧の上昇が抑制される。

なお、ＭＣＵ１では、インバータ２０の出力電圧の超過、インバータ２０の出力電流の超過、インバータ２０の出力電流における直流分の超過、太陽電池１０の出力電圧（ＰＶ電圧）の超過、太陽電池１０の出力電流（ＰＶ電流）の超過、太陽電池１０の出力電流（ＰＶ電流）の不平衡など、種々の異常が監視される。これら異常のいずれかが検出されると、系統連系運転が停止されるとともに、操作表示部３でエラーが表示される。

自立運転出力端子（１００Ｖ）３４が使用される自立運転では、リレー接点２７が開かれてリレー接点３２が閉じられる。このとき、系統連系運転の待機時に検出されてＥＥＰＲＯＭ２に記憶された系統周波数が読出され、その系統周波数を有する１００Ｖの交流電圧が生成される。なお、系統連系運転が実施されない状態で自立運転が実行される場合には、ＥＥＰＲＯＭ２に予め記憶されている初期系統周波数が使用される。

以上のように、昇圧チョッパ１３の昇圧電圧の目標レベルとして、良好なインバータ効率を得るための第１基準レベル３５０Ｖ、およびその第１基準レベルより高い第２基準レベル３８０Ｖが用意され、インバータ２０の運転開始前の昇圧チョッパ１３への入力電圧が第１基準レベル３５０Ｖ以下の場合はその第１基準レベル３５０Ｖが目標レベルとして設定されるので、良好なインバータ効率を確保することができる。

開放電圧の高い特性の太陽電池１０が採用されているなどの理由で、インバータ２０の運転開始前の昇圧チョッパ１３への入力電圧レベルが第１基準レベル３５０Ｖより高い場合には、第２基準レベル３８０Ｖが目標レベルとして設定される。したがって、昇圧チョッパ１３への入力電圧レベルが第１基準レベル３５０Ｖより高くても、昇圧チョッパ１３の昇圧電圧を確実に増減制御することができる。これにより、ＭＰＰＴ制御を確実に実行できて、太陽電池１０の能力を最大限に発揮させることが可能となる。

［２］第２実施形態について説明する。
ＭＣＵ１は、主要な機能として、次の（１１）〜（１３）の手段を有する。

（１１）昇圧チョッパ１３の昇圧電圧を増減制御して、太陽電池１０の出力電力が最大となる状態に、太陽電池１０の出力電圧（ＰＶ電圧）を変化させるＭＰＰＴ制御を実行するＭＰＰＴ制御手段（ＭＰＰＴ制御手段４１）。

（１２）昇圧チョッパ１３の昇圧電圧が目標レベルたとえば３５０Ｖより所定レベル高い制限レベルたとえば３７０Ｖを超えないように、上記ＭＰＰＴ制御手段の増減制御に制限を加える第１制限手段（リミッタ４３）。

（１３）昇圧チョッパ１３への入力電圧レベルが制限レベル３７０Ｖを超えた場合にインバータ２０の出力電流を一定の低レベルに制限する電流制限制御を実行し、その後、昇圧チョッパ１３への入力電圧レベルが上記目標レベル３５０Ｖ以下に低下した場合に上記電流制限制御を解除する第２制限手段。

上記第２制限手段として、図６に示すように、太陽電池１０の出力電圧（ＰＶ電圧）vpv_lpfが制限レベル３７０Ｖを超えた場合にインバータ２０の出力電流の指令値iac_refを一定の低レベル(例えば２Ａ)に制限する電流制限制御を実行し、その後、太陽電池１０の出力電圧（ＰＶ電圧）vpv_lpfが目標レベル３５０Ｖ以下に低下した場合に上記電流制限制御を解除するリミッタ４４が追加される。

なお、図示していないが、ＭＣＵ１は、一般にインバータ２０の出力が過大にならないように、インバータ２０の出力電流の指令値iac_refを制限する過大電流制限の機能を有する。この過大電流制限の機能は、インバータ２０の出力電流の指令値iac_refを無条件に例えば２０Ａに制限するものであり、上記リミッタ４４の機能とは異なる。

この第２実施形態の作用について説明する。
図７に示すように、太陽電池１０の出力電圧つまり昇圧チョッパ１３への入力電圧レベルが目標レベル３５０Ｖ以下の場合に、ＭＰＰＴ制御手段４１のＭＰＰＴ制御が実行される。このＭＰＰＴ制御の実行により、太陽電池１０の能力が最大限に発揮される。

ただし、運転開始時の太陽電池１０の出力電圧（ＰＶ電圧）は、その太陽電池１０の開放電圧に近い高レベルとなる。このため、開放電圧の高い太陽電池１０が採用されている場合は、リミッタ４３の存在にかかわらず、昇圧チョッパ１３への入力電圧レベルが制限レベル３７０Ｖを超える可能性が高い。昇圧チョッパ１３への入力電圧レベルが制限レベル３７０Ｖを超えると、昇圧チョッパ１３の出力電圧の増減ができなくなり、ＭＰＰＴ制御手段４１のＭＰＰＴ制御が不可能となる。ＭＰＰＴ制御が不可能になると、太陽電池１０の能力を最大限に発揮できない。

そこで、昇圧チョッパ１３への入力電圧レベルが制限レベル３７０Ｖを超えた場合には、リミッタ４４が動作して、インバータ２０の出力電流を一定の低レベルに制限するための電流制限制御が実行される。この電流制限制御の実行により、インバータ２０の出力電力が低減される。インバータ２０の出力電力が低減されると、太陽電池１０の負荷が小さくなる。太陽電池１０の負荷が小さくなると、太陽電池１０の出力電圧（ＰＮ電圧）が下降方向にゆるやかに変化し、これに伴い、昇圧チョッパ１３への入力電圧レベルが低下する。

昇圧チョッパ１３への入力電圧レベルが目標レベル３５０Ｖ以下に低下すると、リミッタ４４の電流制限制御が解除される。こうして、昇圧チョッパ１３への入力電圧レベルが目標レベル３５０Ｖ以下に低下することにより、昇圧チョッパ１３の出力電圧の増減が可能となって、ＭＰＰＴ制御手段４１のＭＰＰＴ制御を早期に再開することができる。

このように、開放電圧の高い特性の太陽電池１０が採用されて、昇圧チョッパ１３への入力電圧レベルが制限レベル３７０Ｖを超えた場合でも、その入力電圧レベルを迅速に低減して、ＭＰＰＴ制御に早期に復帰することができる。よって、ＭＰＰＴ制御の実行率を向上させることができて、太陽電池１０の能力を最大限に発揮させることができる。

また、昇圧チョッパ１３への入力電圧レベルが制限レベル３７０Ｖを超えたときに電流制限制御を開始し、昇圧チョッパ１３への入力電圧レベルが目標レベル３５０Ｖ以下となったときに電流制限制御を解除するので（ヒステリシスが確保されているので）、太陽電池１０の出力電圧の変動に伴って電流制限制御が頻繁にオン，オフを繰り返すようないわゆるチャタリングを回避することができて、常に安定した制御が可能となる。

仮に、リミッタ４４の電流制限制御が無ければ、インバータ２０から大電流が出力され、太陽電池１０の負荷が大きくなる。太陽電池１０の負荷が大きくなると、太陽電池１０の出力電圧（ＰＶ電圧）が急激に大きく低下して、昇圧チョッパ１３への入力電圧が規定の１３０Ｖ以下となる。この場合、昇圧チョッパ１３の動作を継続できなくなり、系統連系運転が停止してしまう。これに対し、リミッタ４４の電流制限制御が実行されることにより、昇圧チョッパ１３への入力電圧が急激に大きく低下する事態が回避される。これにより、昇圧チョッパ１３の動作を継続することができて、系統連系運転を継続することができる。

なお、この発明は、上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。

この発明は、太陽電池の出力を動作電力として使用する電気機器への利用が可能である。

以上のように、昇圧チョッパ１３の昇圧電圧の目標レベルとして、良好なインバータ効率を得るための第１基準レベル３５０Ｖ、およびその第１基準レベルより高い第２基準レベル３８０Ｖが用意され、インバータ２０の運転開始前の昇圧チョッパ１３への入力電圧が３８０Ｖ以下の場合は第１基準レベル３５０Ｖが目標レベルとして設定されるので、良好なインバータ効率を確保することができる。

開放電圧の高い特性の太陽電池１０が採用されているなどの理由で、インバータ２０の運転開始前の昇圧チョッパ１３への入力電圧レベルが３８０Ｖより高い場合には、第２基準レベル３８０Ｖが目標レベルとして設定される。したがって、昇圧チョッパ１３への入力電圧レベルが第１基準レベル３５０Ｖより高くても、昇圧チョッパ１３の昇圧電圧を確実に増減制御することができる。これにより、ＭＰＰＴ制御を確実に実行できて、太陽電池１０の能力を最大限に発揮させることが可能となる。

Claims (6)

1. 光を受けて直流電圧を出力する太陽電池と、
   前記太陽電池の出力電圧を予め設定された目標レベルの直流電圧に変換するコンバータと、
   前記コンバータの出力電圧をスイッチングにより交流電圧に変換するインバータと、
   前記コンバータの出力電圧を増減制御して、前記太陽電池の出力電力が最大となる状態に、同太陽電池の出力電圧を変化させるＭＰＰＴ制御を実行するＭＰＰＴ制御手段と、
   前記目標レベルを前記コンバータへの入力電圧のレベルに応じて可変設定する電圧制御手段と、
   を備え、前記インバータの出力電圧を商用電源系統に連系出力することを特徴とする系統連系インバータ装置。
2. 前記コンバータの出力電圧が前記目標レベルより所定レベル高い制限レベルを超えないように、前記ＭＰＰＴ制御手段の増減制御に制限を加える制御手段、
   をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の系統連系インバータ装置。
3. 前記電圧制御手段は、前記目標レベルとして、前記コンバータへの入力電圧レベルが予め定められている設定値以下の場合に第１基準レベルを設定し、前記コンバータへの入力電圧レベルが前記設定値より高い場合に前記第１基準レベルより高い第２基準レベルを設定することを特徴とする請求項１に記載の系統連系インバータ装置。
4. 前記目標レベルとして前記第１基準レベルが設定された場合に、前記コンバータの出力電圧が前記第１基準レベルより所定レベル高い第１制限レベルを超えないように前記ＭＰＰＴ制御手段の増減制御に制限を加え、前記目標レベルとして前記第２基準レベルが設定された場合に、前記コンバータの出力電圧が前記第２基準レベルより所定レベル高い第２制限レベルを超えないように前記ＭＰＰＴ制御手段の増減制御に制限を加える制御手段、
   をさらに備えていることを特徴とする請求項３に記載の系統連系インバータ装置。
5. 光を受けて直流電圧を出力する太陽電池と、
   前記太陽電池の出力電圧を予め設定された目標レベルの直流電圧に変換するコンバータと、
   前記コンバータの出力電圧をスイッチングにより交流電圧に変換するインバータと、
   前記コンバータの出力電圧を増減制御して、前記太陽電池の出力電力が最大となる状態に、同太陽電池の出力電圧を変化させるＭＰＰＴ制御を実行するＭＰＰＴ制御手段と、
   前記コンバータへの入力電圧レベルが前記目標レベルより所定レベル高い制限レベルを超えた場合に前記インバータの出力電流を一定の低レベルに制限する電流制限制御を実行し、その後、前記コンバータへの入力電圧レベルが前記目標レベル以下に低下した場合に前記電流制限制御を解除する制限手段と、
   を備え、前記インバータの出力電圧を商用電源系統に連系出力することを特徴とする系統連系インバータ装置。
6. 前記コンバータの出力電圧が前記目標レベルより所定レベル高い制限レベルを超えないように、前記ＭＰＰＴ制御手段の増減制御に制限を加える制御手段、
   をさらに備えていることを特徴とする請求項５に記載の系統連系インバータ装置。

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