特許 6249561 ＰＶパワーコンディショナ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6249561

(24)【登録日】2017年12月1日

(45)【発行日】2017年12月20日

(54)【発明の名称】ＰＶパワーコンディショナ

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/38 20060101AFI20171211BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20171211BHJP

   H02J 7/35 20060101ALI20171211BHJP

【ＦＩ】

   H02J3/38 130

   H02M7/48 R

   H02M7/48 M

   H02J7/35 K

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-20710(P2014-20710)

(22)【出願日】2014年2月5日

(65)【公開番号】特開2015-149817(P2015-149817A)

(43)【公開日】2015年8月20日

【審査請求日】2016年12月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000144393

【氏名又は名称】株式会社三社電機製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100107847

【弁理士】

【氏名又は名称】大槻 聡

(72)【発明者】

【氏名】牧谷 敦

【審査官】 稲葉 崇

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−１１２５５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１４０１５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６４−００１４８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ３／００−５／００

Ｈ０２Ｊ ７／００−７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４−７／３６

Ｈ０２Ｍ ７／４２−７／９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

太陽電池から入力される直流電圧を交流電圧に変換し、系統電源へ出力するインバータ回路と、
上記インバータ回路への入力電圧及び入力電流を検出するインバータ入力検出手段と、
上記インバータ回路の出力電圧及び出力電流を検出するインバータ出力検出手段と、
上記入力電圧及び参照電圧の差分に基づいて、上記インバータ回路のスイッチング動作を制御するインバータ制御手段と、
上記入力電圧及び上記入力電流に基づいて、上記太陽電池の出力電力が最大となるように、上記参照電圧を調整する動作点制御手段と、
上記出力電圧及び上記出力電流から得られる出力電力に基づいて、上記インバータ回路の運転状態が力行運転であるか否かを判別し、判別した上記運転状態を上記インバータ制御手段に通知する運転状態判別手段と、
上記インバータ回路の入力側から直流電力を受給して、上記インバータ制御手段、上記動作点制御手段及び上記運転状態判別手段へ直流電力を供給するとともに、上記入力電圧を停止判定閾値と比較した比較結果に基づいて、シャットダウン処理を行う電源制御手段とを備え、
上記インバータ制御手段は、上記シャットダウン処理が終了し、かつ、上記インバータ回路が力行運転を継続している期間が予め定められた時間に到達した場合に、上記インバータ回路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。

【請求項2】

上記電源制御手段は、上記入力電圧が上記停止判定閾値に到達したときから、上記停止判定閾値を上回ることなく一定時間が経過した場合に、上記シャットダウン処理を開始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。

【請求項3】

上記動作点制御手段は、上記停止判定閾値を下限値として、上記参照電圧の調整を行う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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＰＶパワーコンディショナに係り、さらに詳しくは、太陽電池から入力される直流電圧を交流電圧に変換して系統電源へ出力するＰＶパワーコンディショナの改良に関する。

【背景技術】

【0002】

太陽光を受光して電力に変換する太陽電池が、ＰＶ（Photo Voltaic）パワーコンディショナと呼ばれるインバータ装置を介し、系統電源に接続された連系システムが従来から知られている（例えば、特許文献１）。ＰＶパワーコンディショナは、インバータ回路への入力電圧と参照電圧との差分が小さくなるように、インバータ回路のスイッチング動作を制御する。また、太陽電池の動作点を最適化するために、太陽電池の出力電力が最大となるように、上記参照電圧を調整する動作点制御が行われる。

【0003】

上述したＰＶパワーコンディショナでは、通常、入力電圧が予め定められた電圧閾値以下である場合に、直流電圧が不足していると判断し、インバータ回路を停止させるとともにインバータ回路を系統電源から解列させる処理が行われる。例えば、夕方における日射量の低下や気温の低下により、入力電圧が急速に低下して電圧閾値以下になれば、インバータ回路は直ちに停止する。また、制御回路へ直流電力を供給する電源装置は、インバータ回路が停止すれば、シャットダウン処理を行って電力供給を停止する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−１０２６３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来のＰＶパワーコンディショナでは、インバータ回路の入力側に、バッファ用のコンデンサが設けられ、上記電源装置が、コンデンサに蓄積された直流電力を利用してシャットダウン処理を行っていた。このため、シャットダウン処理が終了するまでの時間を確保するために、十分な電気容量のコンデンサを用いる必要があり、製造コストが増大してしまうという問題があった。

【0006】

また、入力電圧の低下によりインバータ回路が停止すれば、太陽電池から直流電力が取り出されなくなるので、入力電圧が一時的に上昇し、電圧閾値を超えることがある。この様な入力電圧の再上昇があれば、ＰＶパワーコンディショナは、停止状態から再起動する。しかし、日射量が低下した状態では、インバータ回路の再稼動により、太陽電池から直流電力が取り出されるようになれば、入力電圧が再度低下する。このため、ＰＶパワーコンディショナは、停止状態と稼動状態とを繰り返すというポンピング現象が発生してしまうという問題もあった。

【0007】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、製造コストを増大させることなく、適切な停止制御を行うことができるＰＶパワーコンディショナを提供することを目的とする。特に、日射量の低下や気温の低下によって入力電圧が下がった場合に、シャットダウン処理が終了してからインバータ回路を停止させることができる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、ポンピング現象の発生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。

【課題を解決するための手段】

【0008】

第１の本発明によるＰＶパワーコンディショナは、太陽電池から入力される直流電圧を交流電圧に変換し、系統電源へ出力するインバータ回路と、上記インバータ回路への入力電圧及び入力電流を検出するインバータ入力検出手段と、上記インバータ回路の出力電圧及び出力電流を検出するインバータ出力検出手段と、上記入力電圧及び参照電圧の差分に基づいて、上記インバータ回路のスイッチング動作を制御するインバータ制御手段と、上記入力電圧及び上記入力電流に基づいて、上記太陽電池の出力電力が最大となるように、上記参照電圧を調整する動作点制御手段と、上記出力電圧及び上記出力電流から得られる出力電力に基づいて、上記インバータ回路の運転状態が力行運転であるか否かを判別し、判別した上記運転状態を上記インバータ制御手段に通知する運転状態判別手段と、上記インバータ回路の入力側から直流電力を受給して、上記インバータ制御手段、上記動作点制御手段及び上記運転状態判別手段へ直流電力を供給するとともに、上記入力電圧を停止判定閾値と比較した比較結果に基づいて、シャットダウン処理を行う電源制御手段とを備え、上記インバータ制御手段が、上記シャットダウン処理が終了し、かつ、上記インバータ回路が力行運転を継続している期間が予め定められた時間に到達した場合に、上記インバータ回路を停止させるように構成される。

【0009】

このＰＶパワーコンディショナでは、電源制御手段が入力電圧を停止判定閾値と比較した比較結果に基づいてシャットダウン処理を行うので、入力電圧が停止判定閾値以下になれば、シャットダウン処理を開始させることができる。また、インバータ制御手段は、シャットダウン処理が終了し、かつ、インバータ回路が力行運転を継続している期間が予め定められた時間に到達した場合に、インバータ回路を停止させる。このため、日射量の低下や気温の低下によって入力電圧が下がった場合に、シャットダウン処理が終了してからインバータ回路を停止させることができる。

【0010】

インバータ回路は、太陽電池の出力電力の低下により、インバータ回路の出力電力が正極性の状態から負極性の状態へ変化すれば、回生運転から力行運転へ移行する。電源制御手段は、その様な力行運転により系統電源からインバータ回路を介して供給される電力を利用してシャットダウン処理を行うことができる。このため、バッファ用のコンデンサについて、十分な電気容量を確保する必要がなく、製造コストが増大するのを抑制することができる。従って、製造コストを増大させることなく、適切な停止制御を行うことができる。さらに、力行運転が所定時間以上継続してからインバータ回路を停止させるので、ポンピング現象の発生を抑制することができる。

【0011】

第２の本発明によるＰＶパワーコンディショナは、上記構成に加え、上記電源制御手段が、上記入力電圧が上記停止判定閾値に到達したときから、上記停止判定閾値を上回ることなく一定時間が経過した場合に、上記シャットダウン処理を開始するように構成される。この様な構成によれば、入力電圧の一時的な上昇により、シャットダウン処理が中断されるのを抑制することができる。

【0012】

第３の本発明によるＰＶパワーコンディショナは、上記構成に加え、上記動作点制御手段が、上記停止判定閾値を下限値として、上記参照電圧の調整を行うように構成される。この様な構成によれば、太陽電池の出力電力の低下によって入力電圧が下がった場合であっても、インバータ回路の力行運転により、入力電圧が停止判定閾値よりも低下するのを防止することができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、製造コストを増大させることなく、適切な停止制御を行うことができるＰＶパワーコンディショナを提供することができる。特に、日射量の低下や気温の低下によって入力電圧が下がった場合に、シャットダウン処理が終了してからインバータ回路を停止させることができるＰＶパワーコンディショナを提供することができる。また、本発明のＰＶパワーコンディショナによれば、ポンピング現象の発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施の形態によるＰＶパワーコンディショナ３を含む連系システム１の一構成例を示したシステム図である。

【図2】図１のインバータ制御部３０の構成例を示したブロック図である。

【図3】図１のＰＶパワーコンディショナ３の動作の一例を模式的に示した説明図である。

【図4】図１のＰＶパワーコンディショナ３の動作の一例を示したタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

＜連系システム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３を含む連系システム１の一構成例を示したシステム図である。この連系システム１は、太陽電池２、ＰＶパワーコンディショナ３及び系統電源４により構成され、太陽電池２の発電電力がＰＶパワーコンディショナ３を介して系統電源４へ供給される。

【0016】

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。

【0017】

系統電源４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。例えば、ＰＶパワーコンディショナ３には、単相三線、交流電圧２００Ｖの系統電源４が接続される。

【0018】

ＰＶパワーコンディショナ３は、太陽電池２から入力される直流電圧を交流電圧に変換し、系統電源４へ出力するインバータ装置であり、その出力を系統電源４の波形と同期させる系統連系制御を行っている。また、ＰＶパワーコンディショナ３は、系統電源４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っている。さらに、ＰＶパワーコンディショナ３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っている。

【0019】

＜ＰＶパワーコンディショナ３＞
このＰＶパワーコンディショナ３は、インバータ回路１０、インバータ入力検出部１１、バッファ用コンデンサ１２、電流計１３，１４、電圧計１５、出力コンデンサ１６、リレー回路１７、ＭＰＰＴ制御部１８、運転状態判別部１９、電源制御部２０、タイマー２１，３１、メモリ２２及びインバータ制御部３０により構成される。

【0020】

インバータ回路１０は、太陽電池２から入力される直流電圧を交流電圧に変換し、系統電源４へ出力する。インバータ入力検出部１１は、インバータ回路１０への入力電圧Ｖ_１及び入力電流Ｉ_１を検出する直流計測手段であり、入力電圧Ｖ_１を計測する電圧計と、入力電流Ｉ_１を計測する電流計とにより構成される。

【0021】

バッファ用コンデンサ１２は、太陽電池２の出力電力Ｐ_１の低下時に、直流電力をバックアップするための容量素子であり、インバータ入力検出部１１とインバータ回路１０との間に設けられている。例えば、バッファ用コンデンサ１２には、電解コンデンサが用いられる。

【0022】

電流計１３及び１４は、インバータ回路１０の出力電流Ｉ_２，Ｉ_３をそれぞれ検出する交流電流計測手段である。電流計１３は、インバータ回路１０と出力コンデンサ１６との間に配置され、電流計１４は、出力コンデンサ１６とリレー回路１７との間に配置されている。電圧計１５は、インバータ回路１０の出力電圧Ｖ_２を検出する交流電圧計測手段であり、リレー回路１７と系統電源４との間に配置されている。電流計１３，１４及び電圧計１５は、インバータ出力検出手段である。出力コンデンサ１６は、出力波形を平滑化するための容量素子である。リレー回路１７は、インバータ回路１０を系統電源４から解列させるための継電器である。

【0023】

インバータ制御部３０は、入力電圧Ｖ_１及び参照電圧Ｖ_１ｒｅｆの差分に基づいて、インバータ回路１０のスイッチング動作を制御する。例えば、インバータ制御部３０は、電圧誤差ΔＶ_１＝（Ｖ_１ｒｅｆ−Ｖ_１）が小さくなるように、インバータ回路１０のスイッチング動作を制御する。

【0024】

ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking：最大電力点追従）制御部１８は、入力電圧Ｖ_１及び入力電流Ｉ_１に基づいて、太陽電池２の出力電力Ｐ_１が最大となるように、参照電圧Ｖ_１ｒｅｆを調整する動作点制御手段である。出力電力Ｐ_１は、Ｐ_１＝Ｖ_１×Ｉ_１である。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。このため、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Ｖ_１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_１を最大化することができる。

【0025】

ＭＰＰＴ制御部１８では、山登り法を利用して、参照電圧Ｖ_１ｒｅｆの最適値が求められる。山登り法では、現在の入力電圧Ｖ_１及び出力電力Ｐ_１をＶｏ，Ｐｏとし、参照電圧Ｖ_１ｒｅｆを一定量ΔＶｒｅｆだけ変化させる。そして、インバータ制御の周期Ｔｉよりも長い一定時間Ｔｍが経過した後、再度、現在の出力電力Ｐ_１を取得し、Ｐｏと比較することを繰り返すことにより、参照電圧Ｖ_１ｒｅｆの最適値が求められる。

【0026】

運転状態判別部１９は、出力電圧Ｖ_２及び出力電流Ｉ_３から得られる出力電力Ｐ_２に基づいて、インバータ回路１０の運転状態を判別し、判別した運転状態をインバータ制御部３０へ通知する。運転状態は、出力電力Ｐ_２の極性に基づいて判別される。具体的には、出力電力Ｐ２が正極性である場合、運転状態が回生運転であると判別される。一方、出力電力Ｐ２が負極性である場合には、運転状態が力行運転であると判別される。

【0027】

電源制御部２０は、インバータ回路１０の入力側から直流電力を受給して、インバータ制御部３０、ＭＰＰＴ制御部１８及び運転状態判別部１９へ直流電力を供給する。電源制御部用の給電点は、バッファ用コンデンサ１２とインバータ回路１０との間に設けられている。

【0028】

また、電源制御部２０は、入力電圧Ｖ_１を停止判定閾値Ｖｓｔｈと比較した比較結果に基づいて、シャットダウン処理を行い、シャットダウン処理が終了すれば、終了したことをインバータ制御部３０へ通知する。具体的には、その日の発電量、入力電圧Ｖ_１や入力電流Ｉ_１の変動履歴、ＭＰＰＴ制御やインバータ制御用の制御パラメータをメモリ２２内に格納する処理がシャットダウン処理として行われる。メモリ２２は、不揮発性の記憶装置である。

【0029】

従来のＰＶパワーコンディショナでは、インバータ回路１０や系統電源４を保護するために、入力電圧Ｖ_１に対する電圧閾値Ｖｒｔｈが直流不足電圧（ＤＣＵＶＲ：ＤＣ Under Voltage Relay）として予め定められる。電圧閾値Ｖｒｔｈは、固定値である。また、ＭＰＰＴ制御部１８では、電圧閾値Ｖｒｔｈよりも大きい値Ｖｍを参照電圧Ｖ_１ｒｅｆの下限値として、参照電圧Ｖ_１ｒｅｆの調整が行われる。下限値Ｖｍは、予め定められる。ここでは、停止判定閾値Ｖｓｔｈが参照電圧Ｖ_１ｒｅｆの下限値Ｖｍに一致しているものとする。この場合、停止判定閾値Ｖｓｔｈは、直流不足電圧として予め定められた電圧閾値Ｖｒｔｈ及び正の数αを用いて、Ｖｓｔｈ＝Ｖｍ＝（Ｖｒｔｈ＋α）により表される。

【0030】

また、ＭＰＰＴ制御部１８は、停止判定閾値Ｖｓｔｈを下限値として、参照電圧Ｖ_１ｒｅｆの調整を行う。この様に構成することにより、太陽電池２の出力電力Ｐ_１の低下によって入力電圧Ｖ_１が下がった場合であっても、インバータ回路１０の力行運転により、入力電圧Ｖ_１が停止判定閾値Ｖｓｔｈよりも低下するのを防止することができる。

【0031】

電源制御部２０は、入力電圧Ｖ_１が停止判定閾値Ｖｓｔｈ＝Ｖｍ以下になれば、シャットダウン処理を開始する。インバータ制御部３０は、入力電圧Ｖ_１が停止判定閾値Ｖｓｔｈ＝Ｖｍ以下になれば、タイマー３１からの経過時間と、インバータ回路１０の運転状態と、シャットダウン処理の終了通知とに基づいて、インバータ回路１０を停止させる停止制御を行う。また、電源制御部２０は、タイマー２１からの経過時間に基づいて、入力電圧Ｖ_１が停止判定閾値Ｖｓｔｈ＝Ｖｍに到達したときから、入力電圧Ｖ_１が停止判定閾値Ｖｓｔｈ＝Ｖｍを上回ることなく、一定時間Ｔ２が経過した場合に、シャットダウン処理を開始する。

【0032】

＜インバータ制御部３０＞
図２は、図１のインバータ制御部３０の構成例を示したブロック図である。このインバータ制御部３０は、減算器４１，４４、リミッタ４２、参照電流生成部４３、加算器４５、ＰＷＭ制御部４６、停止判定部４７及び論理ゲート４８により構成される。

【0033】

減算器４１は、入力電圧Ｖ_１及び参照電圧Ｖ_１ｒｅｆの減算処理を行い、入力電圧Ｖ_１及び参照電圧Ｖ_１ｒｅｆの差分、すなわち、電圧誤差ΔＶ_１をリミッタ４２へ出力する。リミッタ４２は、インバータ回路１０の保護装置であり、入力電圧Ｖ_１を予め定められた上限値Ｖｕｐｐｅｒ及び下限値Ｖｕｎｄｅｒと比較し、その比較結果に基づいて、電圧誤差ΔＶ_１を参照電流生成部４３へ出力する。上限値Ｖｕｐｐｅｒは、固定値である。下限値Ｖｕｎｄｅｒは、Ｖｒｔｈである。

【0034】

具体的には、入力電圧Ｖ_１が下限値Ｖｕｎｄｅｒ以上、かつ、上限値Ｖｕｐｐｅｒ以下の範囲内であれば、電圧誤差ΔＶ_１がそのまま参照電流生成部４３へ出力される。一方、入力電圧Ｖ_１が下限値Ｖｕｎｄｅｒ未満であるか、或いは、入力電圧Ｖ_１が上限値Ｖｕｐｐｅｒを超えていれば、電圧誤差ΔＶ_１を遮断する。つまり、このリミッタ４２は、下限値ＶｕｎｄｅｒをＶｒｔｈとすることにより、入力電圧Ｖ_１が停止判定閾値Ｖｓｔｈ以下になった場合であっても、電圧誤差ΔＶ_１に基づくインバータ制御が働くようになっている。

【0035】

参照電流生成部４３は、電圧誤差ΔＶ_１に基づいて、参照電流Ｉ_２ｒｅｆを生成する。減算器４４は、出力電流Ｉ_２及び参照電流Ｉ_２ｒｅｆの減算処理を行い、出力電流Ｉ_２及び参照電流Ｉ_２ｒｅｆの差分、すなわち、電流誤差ΔＩ_２を加算器４５へ出力する。電流誤差ΔＩ_２は、ΔＩ_２＝（Ｉ_２ｒｅｆ−Ｉ_２）である。加算器４５は、電流誤差ΔＩ_２及び出力電圧Ｖ_２を加算し、ＰＷＭ制御部４６へ出力する。

【0036】

ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御部４６は、加算器４５の出力に基づいて、ＰＷＭ信号のデューティ比を調整する。例えば、ＰＷＭ制御部４６は、加算器４５の出力が小さくなるように、ＰＷＭ信号のデューティ比を調整する。このＰＷＭ信号は、インバータ回路１０のスイッチング素子を駆動するためのパルス幅変調された駆動信号である。デューティ比は、パルス（矩形波）の繰り返し間隔に対するパルス幅の比率である。ＰＷＭ制御部４６では、一定の周期Ｔｉで加算器４５の出力をサンプリングし、ＰＷＭ信号のデューティ比を更新する定電流制御が行われる。

【0037】

停止判定部４７は、インバータ回路１０の運転状態と、入力電圧Ｖ_１が停止判定閾値Ｖｓｔｈに到達した時からの経過時間と、シャットダウン処理の終了通知とに基づいて、停止判定を行い、インバータ回路１０を停止させるための制御信号を論理ゲート４８へ出力する。この制御信号は、シャットダウン処理が終了し、かつ、インバータ回路１０が力行運転を継続している期間が予め定められた時間Ｔ１に到達した場合に、出力される。

【0038】

論理ゲート４８は、ＰＷＭ制御部４６からのＰＷＭ信号と、停止判定部４７からの制御信号との論理積をインバータ回路１０へ出力する演算回路である。停止判定部４７から上記制御信号が出力されれば、ＰＷＭ信号は遮断され、インバータ回路１０のスイッチング動作は停止する。

【0039】

図３は、図１のＰＶパワーコンディショナ３の動作の一例を模式的に示した説明図であり、太陽電池２の出力電力Ｐ_１と入力電圧Ｖ_１との関係を表す特性曲線Ａ１〜Ａ３が示されている。この図では、縦軸が出力電力Ｐ_１であり、横軸が入力電圧Ｖ_１である。特性曲線Ａ１〜Ａ３は、日射量や温度が異なる場合の特性曲線であり、いずれも上に凸の曲線からなる。

【0040】

特性曲線Ａ２は、特性曲線Ａ１よりも日射量や温度が低い場合の動作特性を示しており、その開放電圧Ｖｋ_２、最適動作点における入力電圧Ｖｍ_２及び出力電力Ｐ_１は、特性曲線Ａ１の開放電圧Ｖｋ_１、最適動作点における入力電圧Ｖｍ_１及び出力電力Ｐ_１よりもそれぞれ低い。特性曲線Ａ３は、特性曲線Ａ２よりも日射量や温度がさらに低い場合の動作特性を示しており、その開放電圧Ｖｋ_３、最適動作点における入力電圧Ｖｍ_３及び出力電力Ｐ_１は、特性曲線Ａ２の開放電圧Ｖｋ_２、最適動作点における入力電圧Ｖｍ_２及び出力電力Ｐ_１よりもそれぞれ低い。この様に、日射量や気温が低下すれば、最適動作点における入力電圧Ｖ_１は、急速に低下する。

【0041】

ＰＶパワーコンディショナ３によれば、日射量の低下や気温の低下によって入力電圧Ｖ_１が下がった場合に、シャットダウン処理が終了してからインバータ回路１０を停止させることができる。

【0042】

図４は、図１のＰＶパワーコンディショナ３の動作の一例を示したタイミングチャートである。この図には、日射量が、概ね一定の状態から徐々に低下し、時刻ｔ_３において０に到達し、その後、０の状態が維持される場合が示されている。出力電力Ｐ_１は、日射量に応じて増減する。このため、出力電力Ｐ_１は、概ね一定の状態から徐々に低下し、時刻ｔ_３において０に到達し、その後、０の状態が維持されている。

【0043】

入力電圧Ｖ_１は、概ね一定の状態から徐々に低下し、時刻ｔ_１（ｔ_１＜ｔ_３）において停止判定閾値Ｖｓｔｈに到達し、その後、暫く停止判定閾値Ｖｓｔｈが維持されている。出力電力Ｐ_２は、概ね一定の状態から徐々に低下し、時刻ｔ_２（ｔ_１＜ｔ_２＜ｔ_３）において０Ｗになり、その後、さらに低下して飽和している。

【0044】

時刻ｔ_２までの期間は、出力電力Ｐ_２が正極性であり、インバータ回路１０が回生運転状態であることがわかる。一方、時刻ｔ_２からインバータ回路１０が停止するまでの期間は、出力電力Ｐ_２が負極性であり、インバータ回路１０が力行運転状態であることがわかる。

【0045】

時刻ｔ_１以降、入力電圧Ｖ_１が暫く停止判定閾値Ｖｓｔｈに保持されるのは、インバータ制御部３０が、電圧誤差ΔＶ_１に基づいて、インバータ回路１０のスイッチング動作を制御するためである。タイマー３１は、インバータ回路１０が力行運転を開始したタイミングで、計時動作を開始する。電源制御部２０は、入力電圧Ｖ_１が停止判定閾値Ｖｓｔｈに到達したときから、入力電圧Ｖ_１が停止判定閾値Ｖｓｔｈを上回ることなく一定時間Ｔ２が経過した場合に、シャットダウン処理を開始する。この例では、時刻ｔ_４＝（ｔ_１＋Ｔ２）においてシャットダウン処理が開始している。

【0046】

インバータ制御部３０は、シャットダウン処理が終了し、かつ、インバータ回路１０が力行運転を継続している期間が予め定められた時間Ｔ１に到達したタイミングで、インバータ回路１０を停止させる。この例では、時刻ｔ_５においてシャットダウン処理が終了し、時刻ｔ_６＝（ｔ_２＋Ｔ１）においてインバータ回路１０が停止している。タイマー３１は、インバータ回路１０が停止したタイミングで計時動作を停止する。

【0047】

出力電力Ｐ_２は、時刻ｔ_６において０Ｗになり、その後、０Ｗの状態が維持されている。入力電圧Ｖ_１は、時刻ｔ_６以降、徐々に低下して０に到達している。電源制御部２０は、インバータ回路１０が停止した後、時刻ｔ_７においてインバータ制御部３０、ＭＰＰＴ制御部１８及び運転状態判別部１９への電力供給を停止する。

【0048】

本実施の形態によれば、電源制御部２０が入力電圧Ｖ_１を停止判定閾値Ｖｓｔｈと比較した比較結果に基づいてシャットダウン処理を行うので、入力電圧Ｖ_１が停止判定閾値Ｖｓｔｈ以下になれば、シャットダウン処理を開始させることができる。また、インバータ制御部３０は、シャットダウン処理が終了し、かつ、インバータ回路１０が力行運転を継続している期間が予め定められた時間Ｔ１に到達した場合に、インバータ回路１０を停止させる。このため、日射量の低下や気温の低下によって入力電圧Ｖ_１が下がった場合に、シャットダウン処理が終了してからインバータ回路１０を停止させることができる。

【0049】

また、電源制御部２０は、インバータ回路１０の力行運転により系統電源４からインバータ回路１０を介して供給される電力を利用してシャットダウン処理を行うことができる。このため、バッファ用コンデンサ１２について、十分な電気容量を確保する必要がなく、製造コストが増大するのを抑制することができる。従って、製造コストを増大させることなく、適切な停止制御を行うことができる。さらに、力行運転が所定時間Ｔ１以上継続してからインバータ回路１０を停止させるので、ポンピング現象の発生を抑制することができる。

【0050】

さらに、電源制御部２０は、入力電圧Ｖ_１が停止判定閾値Ｖｓｔｈに到達したときから、停止判定閾値Ｖｓｔｈを上回ることなく一定時間Ｔ２が経過した場合に、シャットダウン処理を開始する。このため、入力電圧Ｖ_１の一時的な上昇により、シャットダウン処理が中断されるのを抑制することができる。

【符号の説明】

【0051】

１ 連系システム
２ 太陽電池
３ ＰＶパワーコンディショナ
４ 系統電源
１０ インバータ回路
１１ インバータ入力検出部
１２ バッファ用コンデンサ
１３，１４ 電流計
１５ 電圧計
１８ ＭＰＰＴ制御部
１９ 運転状態判別部
２０ 電源制御部
２１，３１ タイマー
３０ インバータ制御部
４１，４４ 減算器
４２ リミッタ
４３ 参照電流生成部
４５ 加算器
４６ ＰＷＭ制御部
４７ 停止判定部
４８ 論理ゲート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】