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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024127569
(43)【公開日】2024-09-20
(54)【発明の名称】電力変換装置
(51)【国際特許分類】
H02M 3/00 20060101AFI20240912BHJP
H02M 7/48 20070101ALI20240912BHJP
【ＦＩ】
H02M3/00 C
H02M3/00 W
H02M7/48 M
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023036804
(22)【出願日】2023-03-09
(71)【出願人】
【識別番号】000002945
【氏名又は名称】オムロン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002860
【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】平島 正裕
(72)【発明者】
【氏名】馬渕 雅夫
(72)【発明者】
【氏名】田邊 勝隆
(72)【発明者】
【氏名】夏目 和樹
(72)【発明者】
【氏名】野村 康祐
(72)【発明者】
【氏名】小林 健二
【テーマコード（参考）】
5H730
5H770
【Ｆターム（参考）】
5H730BB82
5H730DD03
5H730FD11
5H730FD41
5H730FG05
5H730XX04
5H730XX19
5H730XX26
5H730XX38
5H730XX42
5H770BA11
5H770CA05
5H770HA02W
5H770HA03W
5H770LA04W
5H770LB07
(57)【要約】
【課題】直流電源の出力の変動による電力変換装置の破損を防止する技術を提供する。
【解決手段】直流電源に接続され、スイッチング素子をスイッチングすることにより該直流電源から入力された直流電圧を変換して出力する直流電力変換部と、前記直流電力変換部を制御する直流変換制御部と、前記スイッチング素子の熱的状態を評価する評価指標を取得する評価指標取得部と、を備え、前記直流変換制御部は、前記評価指標が、所定のゲートブロック閾値を超えて、前記スイッチング素子の熱的状態を反映した熱的指標に基づいて設定された、前記スイッチングを停止させるゲートブロックを検出するための時限であるゲートブロック検出時限に達したときに、前記スイッチング素子のゲートブロックを指示することを特徴とする電力変換装置。
【選択図】図１
【解決手段】直流電源に接続され、スイッチング素子をスイッチングすることにより該直流電源から入力された直流電圧を変換して出力する直流電力変換部と、前記直流電力変換部を制御する直流変換制御部と、前記スイッチング素子の熱的状態を評価する評価指標を取得する評価指標取得部と、を備え、前記直流変換制御部は、前記評価指標が、所定のゲートブロック閾値を超えて、前記スイッチング素子の熱的状態を反映した熱的指標に基づいて設定された、前記スイッチングを停止させるゲートブロックを検出するための時限であるゲートブロック検出時限に達したときに、前記スイッチング素子のゲートブロックを指示することを特徴とする電力変換装置。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
直流電源に接続され、スイッチング素子をスイッチングすることにより該直流電源から入力された直流電圧を変換して出力する直流電力変換部と、
前記直流電力変換部を制御する直流変換制御部と、
前記スイッチング素子の熱的状態を評価する評価指標を取得する評価指標取得部と、
を備え、
前記直流変換制御部は、
前記評価指標が、所定のゲートブロック閾値以上となり、前記スイッチング素子の熱的状態を反映した熱的指標に基づいて設定された、前記スイッチングを停止させるゲートブロックを検出するための時限であるゲートブロック検出時限に達したときに、前記スイッチング素子のゲートブロックを指示することを特徴とする電力変換装置。
前記直流電力変換部を制御する直流変換制御部と、
前記スイッチング素子の熱的状態を評価する評価指標を取得する評価指標取得部と、
を備え、
前記直流変換制御部は、
前記評価指標が、所定のゲートブロック閾値以上となり、前記スイッチング素子の熱的状態を反映した熱的指標に基づいて設定された、前記スイッチングを停止させるゲートブロックを検出するための時限であるゲートブロック検出時限に達したときに、前記スイッチング素子のゲートブロックを指示することを特徴とする電力変換装置。
【請求項2】
前記直流変換制御部は、
前記評価指標が、前記所定のゲートブロック閾値を超えて、前記ゲートブロック検出時限に達したときに、前記スイッチング素子のゲートブロックを指示することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
前記評価指標が、前記所定のゲートブロック閾値を超えて、前記ゲートブロック検出時限に達したときに、前記スイッチング素子のゲートブロックを指示することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項3】
前記評価指標は、前記直流電源から前記直流電力変換部に入力される入力電流、入力電圧又は入力電力のいずれかに基づくことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項4】
前記評価指標は、前記直流電力変換部から出力される出力電流又は出力電力のいずれかに基づくことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項5】
前記評価指標は、温度に基づくことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項6】
前記熱的指標は、前記スイッチング素子において生ずるジュール熱に基づいて設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項7】
前記熱的指標は、時間に基づくことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項8】
前記熱的指標は、前記直流電源から前記直流電力変換部に入力される入力電流、入力電力又は入力電圧の少なくともいずれかに応じて変化することを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項9】
前記直流変換制御部は、
前記評価指標が、前記ゲートブロック閾値より低い所定の抑制制御閾値を超えた場合に、前記評価指標の増加を抑制する抑制制御を行い、
前記ゲートブロックの回数が所定条件を満たした場合に、前記抑制制御の速度を増加させることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
前記評価指標が、前記ゲートブロック閾値より低い所定の抑制制御閾値を超えた場合に、前記評価指標の増加を抑制する抑制制御を行い、
前記ゲートブロックの回数が所定条件を満たした場合に、前記抑制制御の速度を増加させることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項10】
前記直流変換制御部は、
前記評価指標が、前記ゲートブロック閾値より低い抑制制御閾値を超えた場合に、抑制制御速度で前記評価指標の増加を抑制する抑制制御を行い、
前記ゲートブロックの回数が所定条件を満たした場合に、
前記評価指標が、前記抑制制御閾値を超えた場合に、前記評価指標に応じて前記評価指標の増加を抑制する抑制制御速度を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の電
力変換装置。
前記評価指標が、前記ゲートブロック閾値より低い抑制制御閾値を超えた場合に、抑制制御速度で前記評価指標の増加を抑制する抑制制御を行い、
前記ゲートブロックの回数が所定条件を満たした場合に、
前記評価指標が、前記抑制制御閾値を超えた場合に、前記評価指標に応じて前記評価指標の増加を抑制する抑制制御速度を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の電
力変換装置。
【請求項11】
前記直流変換制御部は、
前記評価指標が、前記ゲートブロック閾値より低い抑制制御閾値を超えた場合に、抑制制御速度で前記評価指標の増加を抑制する抑制制御を行い、
前記ゲートブロックの回数が所定条件を満たした場合に、
前記抑制制御閾値を低く変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
前記評価指標が、前記ゲートブロック閾値より低い抑制制御閾値を超えた場合に、抑制制御速度で前記評価指標の増加を抑制する抑制制御を行い、
前記ゲートブロックの回数が所定条件を満たした場合に、
前記抑制制御閾値を低く変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、太陽光パネルの高電流化が進み、太陽光パネルから出力される直流電力を所望の交流電力に変換するパワーコンディショナを含むシステムとして低電圧大電流の電力を扱う構成が増えてきている。
従来のパワーコンディショナでは、太陽光パネルにおける照度の急変に対して、パワーコンディショナのスイッチング素子を構成する半導体デバイスに余裕があったため、破損には至らなかったが、太陽光パネルの高電流化により、半導体デバイスの余裕分がなくなるようにパワーコンディショナが使用される例もある。
従来のパワーコンディショナでは、太陽光パネルにおける照度の急変に対して、パワーコンディショナのスイッチング素子を構成する半導体デバイスに余裕があったため、破損には至らなかったが、太陽光パネルの高電流化により、半導体デバイスの余裕分がなくなるようにパワーコンディショナが使用される例もある。
【0003】
太陽光パネルを含むシステムにおいて、照度が急変した場合に半導体デバイスを保護するために、太陽光パネルの動作電圧を下げる等の種々の制御が提案されている（特許文献１参照）。
【0004】
従来の過電流に対する保護は、主として、（１）直流電流抑制及び（２）直流過電流保護の２つの制御が実施されていた。（１）直流電流抑制は、太陽光パネルの定常的な動作において高電流領域に動作点が行かないための保護であり、（２）直流過電流保護は、直流電流の仕様（定格）を上限とする短絡電流の保護である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第６８４５１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上述の（１）と（２）の保護の間には、両者によって保護されない領域が存在する。このような領域で太陽光パネルを動作させると、パワーコンディショナ、とりわけ、太陽光パネルに接続されるＤＣ－ＤＣコンバータ（以下、単に「ＤＤコンバータ」ともいう。）の温度が上昇し半導体デバイスの温度耐量を超えて破損することにより、ＤＤコンバータが故障する可能性があった。
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、直流電源の出力の変動による電力変換装置の破損を防止する技術を提供することを目的とする。
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、直流電源の出力の変動による電力変換装置の破損を防止する技術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】
【0007】
上記の課題を解決するための本発明は、
直流電源に接続され、スイッチング素子をスイッチングすることにより該直流電源から入力された直流電圧を変換して出力する直流電力変換部と、
前記直流電力変換部を制御する直流変換制御部と、
前記スイッチング素子の熱的状態を評価する評価指標を取得する評価指標取得部と、
を備え、
前記直流変換制御部は、
前記評価指標が、所定のゲートブロック閾値を以上となり、前記スイッチング素子の熱的状態を反映した熱的指標に基づいて設定された、前記スイッチングを停止させるゲートブロックを検出するための時限であるゲートブロック検出時限に達したときに、前記スイッチング素子のゲートブロックを指示することを特徴とする電力変換装置である。
直流電源に接続され、スイッチング素子をスイッチングすることにより該直流電源から入力された直流電圧を変換して出力する直流電力変換部と、
前記直流電力変換部を制御する直流変換制御部と、
前記スイッチング素子の熱的状態を評価する評価指標を取得する評価指標取得部と、
を備え、
前記直流変換制御部は、
前記評価指標が、所定のゲートブロック閾値を以上となり、前記スイッチング素子の熱的状態を反映した熱的指標に基づいて設定された、前記スイッチングを停止させるゲートブロックを検出するための時限であるゲートブロック検出時限に達したときに、前記スイッチング素子のゲートブロックを指示することを特徴とする電力変換装置である。
【0008】
これによれば、直流電源の出力が変動し、直流電源から入力される電流又は電力が流れる直流電力変換部のスイッチング素子が温度の上昇により破損する可能性がある場合に、スイッチング素子の熱的状態を評価する評価指標が、所定のゲートブロック閾値以上となり、スイッチング素子の熱的状態を反映した熱的指標に基づいて設定されたゲートブロック検出時限に達したときに、直流電力変換部がスイッチング素子のゲートブロックを指示し、直流電力変換部におけるスイッチングが停止される。このように、ゲートブロック検出時限を、スイッチング素子の熱的状態を反映した熱的指標に基づいて設定することにより、評価指標がゲートブロック閾値を超えてから、ゲートブロックが指示されるまでの時間が、スイッチング素子の熱的状態を反映したものとなる。このため、スイッチング素子及びスイッチング素子を含む電力変換装置の破損を防止することができ、さらに直流電力からの出力を有効に利用することができる。ここで、スイッチング素子の熱的状態とは、スイッチング素子の熱に関する状態である。
【0009】
また、本発明において、
前記直流変換制御部は、
前記評価指標が、前記所定のゲートブロック閾値を超えて、前記ゲートブロック検出時限に達したときに、前記スイッチング素子のゲートブロックを指示するようにしてもよい。
前記直流変換制御部は、
前記評価指標が、前記所定のゲートブロック閾値を超えて、前記ゲートブロック検出時限に達したときに、前記スイッチング素子のゲートブロックを指示するようにしてもよい。
【0010】
また、本発明において、
前記評価指標は、前記直流電源から前記直流電力変換部に入力される入力電流、入力電圧又は入力電力のいずれかに基づくようにしてもよい。
前記評価指標は、前記直流電源から前記直流電力変換部に入力される入力電流、入力電圧又は入力電力のいずれかに基づくようにしてもよい。
【0011】
このような評価指標は、直流電源から直流電力変換部に入力される入力電流、入力電圧又は入力電力のいずれかであってもよいし、入力電流、入力電圧又は入力電力の少なくともいずれかから演算等によって導出される指標や、入力電流、入力電圧又は入力電力の少なくともいずれかに応じて定まる指標であってもよい。
【0012】
また、本発明において、
前記評価指標は、前記直流電力変換部から出力される出力電流又は出力電力のいずれかに基づくようにしてもよい。
前記評価指標は、前記直流電力変換部から出力される出力電流又は出力電力のいずれかに基づくようにしてもよい。
【0013】
このような評価指標は、直流電力変換部から出力される出力電流又は出力電力のいずれであってもよいし、出力電流又は出力電力の少なくともいずれかから演算等によって導出される指標や、出力電流又は出力電力の少なくともいずれかに応じて定まる指標であってもよい。
【0014】
また、本発明において、
前記評価指標は、温度に基づくようにしてもよい。
前記評価指標は、温度に基づくようにしてもよい。
【0015】
このような評価指標は、温度であってもよいし、温度から演算等によって導出される指標や、温度に応じて定まる指標であってもよい。
【0016】
また、本発明において、
前記熱的指標は、前記スイッチング素子において生ずるジュール熱に基づいて設定されるようにしてもよい。
前記熱的指標は、前記スイッチング素子において生ずるジュール熱に基づいて設定されるようにしてもよい。
【0017】
直流電源から入力された電流がスイッチング素子を流れることにより、ジュール熱が生じ、このジュール熱によってスイッチング素子の熱的状態が変化するので、熱的指標をス
イッチング素子において生ずるジュール熱に基づいて熱的指標を設定することにより、スイッチング素子の熱的状態に応じたゲートブロック検出時限が設定できる。このような熱的指標は、スイッチング素子に生ずるジュール熱であってもよいし、このジュール熱から演算等によって導出される指標や、このジュール熱に応じて定まる指標であってもよい。
イッチング素子において生ずるジュール熱に基づいて熱的指標を設定することにより、スイッチング素子の熱的状態に応じたゲートブロック検出時限が設定できる。このような熱的指標は、スイッチング素子に生ずるジュール熱であってもよいし、このジュール熱から演算等によって導出される指標や、このジュール熱に応じて定まる指標であってもよい。
【0018】
また、本発明において、
前記熱的指標は、時間に基づくようにしてもよい。
前記熱的指標は、時間に基づくようにしてもよい。
【0019】
このような熱的指標は、スイッチング素子の熱的状態を反映した所定の時間であってもよいし、スイッチング素子の熱的状態を反映した時間から演算等によって導出される指標であってもよいし、スイッチング素子の熱的状態を反映した時間に応じて定まる指標であってもよい。
【0020】
また、本発明において、
前記熱的指標は、前記直流電源から前記直流電力変換部に入力される入力電流、入力電力又は入力電圧の少なくともいずれかに応じて変化するようにしてもよい。
前記熱的指標は、前記直流電源から前記直流電力変換部に入力される入力電流、入力電力又は入力電圧の少なくともいずれかに応じて変化するようにしてもよい。
【0021】
直流電力変換部に入力される電流、電力または電圧の少なくともいずれかに応じて、スイッチング素子の熱的状態が変化し得るので、これらを熱的指標として用いることができる。
【0022】
また、本発明において、
前記直流変換制御部は、
前記評価指標が、前記ゲートブロック閾値より低い所定の抑制制御閾値を超えた場合に、前記評価指標の増加を抑制する抑制制御を行い、
前記ゲートブロックの回数が所定条件を満たした場合に、前記抑制制御の速度を増加させるようにしてもよい。
前記直流変換制御部は、
前記評価指標が、前記ゲートブロック閾値より低い所定の抑制制御閾値を超えた場合に、前記評価指標の増加を抑制する抑制制御を行い、
前記ゲートブロックの回数が所定条件を満たした場合に、前記抑制制御の速度を増加させるようにしてもよい。
【0023】
これによれば、ゲートブロックに加え、評価指標が、ゲートブロック閾値に至る前に、評価指標の増加を抑制する抑制制御が行われるので、スイッチング素子及びこれを含む電力変換装置の破損を防止することができる。さらに、ゲートブロックの回数が所定条件を満たした場合に、この抑制制御の速度を増加させることにより、評価指標がゲートブロック閾値に至る前に、より確実に評価指標の増加を抑制することができるので、さらなるゲートブロックの繰り返しを回避することができる。
【0024】
また、本発明において、
前記直流変換制御部は、
前記評価指標が、前記ゲートブロック閾値より低い抑制制御閾値を超えた場合に、抑制制御速度で前記評価指標の増加を抑制する抑制制御を行い、
前記ゲートブロックの回数が所定条件を満たした場合に、
前記評価指標が、前記抑制制御閾値を超えた場合に、前記評価指標に応じて前記評価指標の増加を抑制する抑制制御速度を変更するようにしてもよい。
前記直流変換制御部は、
前記評価指標が、前記ゲートブロック閾値より低い抑制制御閾値を超えた場合に、抑制制御速度で前記評価指標の増加を抑制する抑制制御を行い、
前記ゲートブロックの回数が所定条件を満たした場合に、
前記評価指標が、前記抑制制御閾値を超えた場合に、前記評価指標に応じて前記評価指標の増加を抑制する抑制制御速度を変更するようにしてもよい。
【0025】
これによれば、ゲートブロックに加え、評価指標が、ゲートブロック閾値に至る前に、評価指標の増加を抑制する抑制制御が行われるので、スイッチング素子及びこれを含む電力変換装置の破損を防止することができる。さらに、ゲートブロックの回数が所定条件を満たした場合に、評価指標に応じて、評価指標の増加を抑制する制御速度を変更することにより、評価指標がゲートブロック閾値に至る前に、より確実に評価指標の増加を抑制することができるので、さらなるゲートブロックの繰り返しを回避することができる。抑制制御の速度は、評価指標に対して設定された閾値に基づいて、段階的に変更するようにし
てもよいし、評価指標の値に応じて、連続的に変更してもよいし、これらを組み合わせてもよい。
てもよいし、評価指標の値に応じて、連続的に変更してもよいし、これらを組み合わせてもよい。
【0026】
また、本発明において、
前記直流変換制御部は、
前記評価指標が、前記ゲートブロック閾値より低い抑制制御閾値を超えた場合に、抑制制御速度で前記評価指標の増加を抑制する抑制制御を行い、
前記ゲートブロックの回数が所定条件を満たした場合に、
前記抑制制御閾値を低く変更するようにしてもよい。
前記直流変換制御部は、
前記評価指標が、前記ゲートブロック閾値より低い抑制制御閾値を超えた場合に、抑制制御速度で前記評価指標の増加を抑制する抑制制御を行い、
前記ゲートブロックの回数が所定条件を満たした場合に、
前記抑制制御閾値を低く変更するようにしてもよい。
【0027】
これによれば、ゲートブロックに加え、評価指標が、ゲートブロック閾値に至る前に、評価指標の増加を抑制する抑制制御が行われるので、スイッチング素子及びこれを含む電力変換装置の破損を防止することができる。さらに、ゲートブロックの回数が所定条件を満たした場合に、抑制制御閾値を低く変更することにより、評価指標がゲートブロック閾値に至る、より前の段階から、評価指標の増加を抑制することができるので、さらなるゲートブロックの繰り返しを回避することができる。
【発明の効果】
【0028】
本発明によれば、直流電源の出力の変動による電力変換装置の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】本発明の実施例１に係るＰＶ発電システムの概略構成を示す図である。
【図2】本発明の実施例１に係る照度変動時の動作点の変化を示すグラフである。
【図3】本発明の実施例１に係るデバイス保護制御を説明するグラフである。
【図4】本発明の実施例２に係るデバイス保護制御を説明するグラフである。
【図5】本発明の実施例３に係るデバイス保護制御を説明するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0030】
〔適用例〕
以下、本発明の適用例について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本適用例に係るパワーコンディショナ１００を含む太陽光（ＰＶ）発電システム１０００の概略構成を示す。パワーコンディショナ１００は、太陽光パネル２００と入力線１０１によって接続され、太陽光パネル２００から出力された直流電力の電圧を変換する単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃと、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃとＤＣバス１０３によって接続され、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃによって変換された直流電力を交流電力に変換するインバータ１０４、入力線１０１を流れる直流電力の直流電圧（ＤＣＶ）及び直流電流（ＤＣＩ）をそれぞれ検出するＤＣＶ検出部１０５及びＤＣＩ検出部１０６を含む。また、パワーコンディショナ１００は、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃを制御するＤＤ制御部１１０を含む
以下、本発明の適用例について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本適用例に係るパワーコンディショナ１００を含む太陽光（ＰＶ）発電システム１０００の概略構成を示す。パワーコンディショナ１００は、太陽光パネル２００と入力線１０１によって接続され、太陽光パネル２００から出力された直流電力の電圧を変換する単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃと、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃとＤＣバス１０３によって接続され、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃによって変換された直流電力を交流電力に変換するインバータ１０４、入力線１０１を流れる直流電力の直流電圧（ＤＣＶ）及び直流電流（ＤＣＩ）をそれぞれ検出するＤＣＶ検出部１０５及びＤＣＩ検出部１０６を含む。また、パワーコンディショナ１００は、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃを制御するＤＤ制御部１１０を含む
【0031】
ＤＤ制御部１１０は、ＭＰＰＴ制御部１１１、加え合わせ点１１２、直流電流抑制制御部１１３、スイッチ１１４、加え合わせ点１１５、ＤＣＶ制御部１１６、ＰＷＭ生成部１１７、スイッチ１１８、単方向ＤＤＧＢ判定部１１９を含む。本適用例においてＤＤ制御部１１０によって実施される、スイッチング素子の破損を防止するため半導体デバイス保護制御は、後述するＤＣＩ抑制制御とゲートブロック保護制御を含む。
【0032】
ＤＤ制御部１１０では、通常は、スイッチ１１４はＭＰＰＴ制御部１１１側１１４ｂに接続され、ＭＰＰＴ制御部１１１から出力されたＤＣＶ指令値から加え合わせ点１１５においてＤＣＶ検出値が減算された値に基づいてＰＷＭ生成部１１７において生成されたＰ
ＷＭ信号に応じて単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃが制御され、ＭＰＰＴ制御が実施される。
ＷＭ信号に応じて単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃが制御され、ＭＰＰＴ制御が実施される。
【0033】
ＤＣＩがＤＣＩ抑制制御閾値を超える場合には、スイッチ１１４は、直流電流抑制制御部１１３側１１４ａに切り替えられ、直流電流抑制制御部１１３から出力されるＤＣＶ指令値から加え合わせ点１１５においてＤＣＶ検出値が減算された値に基づいてＰＷＭ生成部１１７において生成されたＰＷＭ信号に応じて単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃが制御される。すなわち、ＭＰＰＴ制御が停止され、ＤＣＩ抑制制御が実施される。
【0034】
単方向ＤＤＧＢ判定部１１９では、入力されたＤＣＩに基づいて、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃに対してゲートブロックを行うか否かを判定する。
単方向ＤＤＧＢ判定部１１９の判定結果に応じてスイッチ１１８が切り替えられる。単方向ＤＤＧＢ判定部１１９が、ゲートブロックを行わないと判定とした場合には、スイッチ１１８はＰＷＭ生成部１１７側１１８ｂに接続され、ＰＷＭ生成部１１７によって生成されたＰＷＭ信号が、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃのそれぞれのドライブ回路に出力される。
単方向ＤＤＧＢ判定部１１９が、ゲートブロックを行うと判定とした場合には、スイッチ１１８はゲートブロック側１１８ａに切り替えられ、ゲートブロック（ＧＢ）信号が、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃに出力され、ゲートブロック信号を受けた単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃのドライブ回路は直流電力変換動作を停止する。
単方向ＤＤＧＢ判定部１１９の判定結果に応じてスイッチ１１８が切り替えられる。単方向ＤＤＧＢ判定部１１９が、ゲートブロックを行わないと判定とした場合には、スイッチ１１８はＰＷＭ生成部１１７側１１８ｂに接続され、ＰＷＭ生成部１１７によって生成されたＰＷＭ信号が、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃのそれぞれのドライブ回路に出力される。
単方向ＤＤＧＢ判定部１１９が、ゲートブロックを行うと判定とした場合には、スイッチ１１８はゲートブロック側１１８ａに切り替えられ、ゲートブロック（ＧＢ）信号が、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃに出力され、ゲートブロック信号を受けた単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃのドライブ回路は直流電力変換動作を停止する。
【0035】
図３は、本実施例に係るゲートブロック保護制御を説明するグラフである。図３の上段は、横軸に時間をとり、縦軸には、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃのスイッチング素子として用いる半導体デバイス（ＩＧＢＴ）の温度ディレーティングをとり、ＤＤ制御部１１０において行われるＤＣＩ抑制制御の例を示している。
【0036】
図３の上段において破線で示す温度ディレーティングがＤＣＩ抑制制御閾値０．８を超えると、直流電流抑制制御部１１３が、ＤＣＩ抑制ゲイン０．００１Ｖ／ｍＳの抑制ゲインによるＤＣＩ抑制制御を実施する。
【0037】
図３の上段において一点二鎖線で示す温度ディレーティング０．８２は、ゲートブロック保護制御を実施するための閾値（ＧＢ閾値）である。ゲートブロック保護制御には、ゲートブロックを実施するための検出時限を設定する。温度ディレーティングがＧＢ閾値０．８２を超えると、単方向ＤＤＧＢ判定部１１９は、ＤＣＩの値をＩとしたとき、ΔＩ２ｔの積算を開始する。図３の下段は、横軸に図３の上段と同じ時間をとり、縦軸にΔＩ２ｔの積算値をとったグラフである。図３の下段においてΔＩ２ｔにおけるｔは、温度ディレーティングが０．８２を超えてからの経過時間である。図３の下段に示すように、温度ディレーティングが０．８２を超えた時刻ｔ１から、ΔＩ２ｔを積算し、ΔＩ２ｔの積算値が２．０８３となった時刻ｔ２において単方向ＤＤＧＢ判定部１１９は、図１に示すスイッチ１１８をゲートブロック側１１８ａに切り替える。すなわち、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ等のドライブ回路に対して、ＤＤ制御部１１０がゲートブロック信号を出力し、ゲートブロック信号を受けた単方向ＤＤコンバータ１０２ａ等がスイッチング動作を停止する。
【0038】
このように、ゲートブロックの検出時限をΔＩ２ｔの積算値によって規定することにより、固定された時間ｔによって規定する場合に比べて、ＤＣＩが小さく、温度ディレーティングの点からは半導体デバイスの破損までには余裕があるにもかかわらず、ゲートブロックしてしまうことがないので、太陽光パネル２００の発電電力を有効に利用することができる。
【0039】
ゲートブロックを解除し、単方向ＤＤＧＢ判定部１１９が、スイッチ１１８をＰＷＭ生成部１１７側１１８ｂに切り替えた後には、例えば、ＭＰＰＴ制御により、最大電力点追従制御を行うようにすることができる。
【0040】
このような半導体デバイス保護制御が行われることにより、図３に示すように、照度が急激に上昇しても、ＤＣＩ抑制制御と、ゲートブロック保護制御が行われるので、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃのスイッチング素子の破損を防止することができる。
【0041】
〔実施例１〕
以下では、本発明の実施例１に係るパワーコンディショナ１００について、図面を用いて、より詳細に説明する。ただし、この実施例に記載されている装置及びシステムの構成は各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施例に限定する趣旨のものではない。
以下では、本発明の実施例１に係るパワーコンディショナ１００について、図面を用いて、より詳細に説明する。ただし、この実施例に記載されている装置及びシステムの構成は各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施例に限定する趣旨のものではない。
【0042】
図１に実施例１に係るパワーコンディショナ１００を含むＰＶ発電システム１０００の概略構成を示す。図１では、電力が流れる電力線を太線で示し、情報が送受される信号線を細線で示している。電力線は、電力流通経路を模式的に示すものであり、実際の物理的な構成としては種々の構成が可能であり、交流電力が流通する電力線についても簡略化して１本の線で示している。なお、後述するＤＤコンバータ制御部の制御ブロック図において、細線は情報の流れを示しており必ずしも実際の信号線を示すものではない。
【0043】
ＰＶ発電システム１０００は、パワーコンディショナ１００、太陽光エネルギーによって発電する太陽電池を含む太陽光パネル２００、商用電力系統３００、負荷４００を含む。パワーコンディショナ１００は、太陽光パネル２００によって発電された直流電力を交流電力に変換し、交流電力を供給する商用電力系統３００と連系して、負荷４００に交流電力を供給する。ここでは、太陽光パネル２００が本発明の直流電源に相当する。
【0044】
パワーコンディショナ１００は、太陽光パネル２００と入力線１０１によって接続され、スイッチング素子をスイッチングすることにより、太陽光パネル２００から出力された直流電力の電圧を変換する単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃと、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃとＤＣバス１０３によって接続され、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃによって変換された直流電力を交流電力に変換するインバータ１０４、入力線１０１を流れる直流電力の直流電圧（ＤＣＶ）及び直流電流（ＤＣＩ）をそれぞれ検出するＤＣＶ検出部１０５及びＤＣＩ検出部１０６を含む。ＤＣＶ検出部１０５は例えば計器用変圧器（ＶＴ）によって構成され、ＤＣＩ検出部１０６は例えば計器用変流器（ＣＴ）によって構成される。図１にはパワーコンディショナ１００が３台の単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃを含む構成を示しているが、これは例示であり、１台の単方向ＤＤコンバータを含む構成や、適宜の複数台の単方向ＤＤコンバータを含む構成が可能である。ここでは、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃが本発明の直流電力変換部に相当し、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃのスイッチング素子が本発明のスイッチング素子に相当する。また、ＤＣＩが本発明の入力電流、スイッチング素子の熱的状態を評価する評価指標に相当し、ＤＣＩ検出部１０６が評価指標であるＤＣＩを取得する評価指標取得部に相当する。また、ＤＣＶが本発明の入力電圧、入力電流、スイッチング素子の熱的状態を評価する評価指標に相当し、ＤＣＶ検出部１０５が評価指標であるＤＣＶを取得する評価指標取得部に相当する。
【0045】
図１には、パワーコンディショナ１００の主要構成とともに、ＤＤ制御部１１０の制御ブロック図を示す。ＤＤ制御部１１０は、ＣＰＵ等のプロセッサ、主記憶装置、補助記憶装置、通信インタフェース、入出力インタフェースを含むＭＣＵ（Micro Controller Unit）基板によって構成される。ＤＤ制御部１１０は、インバータ１０４を含むパワーコン
ディショナ１００を制御する制御部の一部を構成する。制御部も同様に、ＣＰＵ等のプロセッサ、主記憶装置、補助記憶装置、通信インタフェース、入出力インタフェースを含むコンピュータＭＣＵ（Micro Controller Unit）基板によって構成される。また、ＤＤ制
御部１１０を含む制御部は、パワーコンディショナ１００の主要構成とともに筐体内部に収容される。ここでは、ＤＤ制御部１１０が、本発明の直流変換制御部に相当する。
ディショナ１００を制御する制御部の一部を構成する。制御部も同様に、ＣＰＵ等のプロセッサ、主記憶装置、補助記憶装置、通信インタフェース、入出力インタフェースを含むコンピュータＭＣＵ（Micro Controller Unit）基板によって構成される。また、ＤＤ制
御部１１０を含む制御部は、パワーコンディショナ１００の主要構成とともに筐体内部に収容される。ここでは、ＤＤ制御部１１０が、本発明の直流変換制御部に相当する。
【0046】
ＤＤ制御部１１０は、ＭＰＰＴ制御部１１１、加え合わせ点１１２、直流電流抑制制御部１１３、スイッチ１１４、加え合わせ点１１５、ＤＣＶ制御部１１６、ＰＷＭ生成部１１７、スイッチ１１８、単方向ＤＤＧＢ判定部１１９を含む。
【0047】
ＭＰＰＴ制御部１１１には、太陽光パネル２００から入力される直流電力に対するＤＣＶ検出値がＤＣＶ検出部１０５から入力され、太陽光パネル２００から入力される直流電力のＤＣＩ検出値がＤＣＩ検出部１０６から入力される。ＭＰＰＴ制御部１１１は、ＤＣＶ検出値とＤＣＩ検出値に基づいて、太陽光パネル２００から出力される電力が最大となるように最大電力点追従（Maximum Power Point Tracking）制御を行い、ＤＣＶの指令値であるＤＣＶ指令値を生成し、加え合わせ点１１５においてＤＣＶ検出値が減算された値がＤＣＶ制御部１１６に入力される。ＭＰＰＴ制御の方法としては、公知の方法を適宜採用することができる。
【0048】
加え合わせ点１１２には、ＤＣＩ検出部１０６から入力されるＤＣＩ検出値から、太陽光パネル２００から入力されるＤＣＩを抑制する制御を行うための閾値であるＤＣＩ抑制制御閾値が減算され、直流電流検出値とＤＣＩ抑制制御閾値との差分が直流電流抑制制御部１１３に入力される。ＤＣＩ抑制制御閾値は、ＤＤ制御部１１０の主記憶装置の所定領域に予め記憶され、又は、ユーザによる入力に基づいて記憶されている。
【0049】
直流電流抑制制御部１１３は、ＤＣＩ抑制制御を実施するかしないかに応じて、ＤＣＶ制御部１１６に入力されるＤＣＶ指令値の出力元を選択するスイッチ１１４を切り替える。直流電流抑制制御を実施しない場合には、スイッチ１１４は、ＭＰＰＴ制御部１１１側１１４ｂに接続され、ＭＰＰＴ制御部１１１によって生成されたＤＣＶ指令値から加え合わせ点１１５においてＤＣＶ検出値が減算された値がＤＣＶ制御部１１６に入力されＭＰＰＴ制御が実施される。直流電流抑制制御を実施する場合には、スイッチ１１４は、直流電流抑制制御部１１３側１１４ａに接続され、直流電流抑制制御部１１３によって生成されたＤＣＶ指令値がＤＣＶ制御部１１６に入力され、後述する直流電流抑制制御が実施される。
【0050】
ＤＣＶ制御部１１６では、入力されたＤＣＶ指令値とＤＣＶ検出値との差分に基づいて、ＰＷＭ生成部１１７に対する指令値を生成し出力する。
ＰＷＭ生成部１１７では、入力された指令値に基づいて、ＰＷＭ信号を生成する。
ＰＷＭ生成部１１７では、入力された指令値に基づいて、ＰＷＭ信号を生成する。
【0051】
単方向ＤＤＧＢ判定部１１９では、入力されたＤＣＩに基づいて、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃに対してゲートブロックを行うか否かを判定する。単方向ＤＤＧＢ判定部１１９における処理の詳細は後述する。
単方向ＤＤＧＢ判定部１１９の判定結果に応じてスイッチ１１８が切り替えられる。単方向ＤＤＧＢ判定部１１９が、ゲートブロックを行わないと判定とした場合には、スイッチ１１８はＰＷＭ生成部１１７側１１８ｂに接続され、ＰＷＭ生成部１１７によって生成されたＰＷＭ信号が、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃのそれぞれのドライブ回路に出力される。単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃでは、入力されたＰＷＭ信号に基づいて、スイッチング素子が駆動され、太陽光パネル２００から出力された直流電力の直流電圧が所望の直流電圧で発電する。
単方向ＤＤＧＢ判定部１１９が、ゲートブロックを行うと判定とした場合には、スイッ
チ１１８はゲートブロック側１１８ａに切り替えられ、ゲートブロック（ＧＢ）信号が、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃに出力され、ゲートブロック信号を受けた単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃのドライブ回路は直流電力変換動作を停止する。なお、後述するように、パワーコンディショナ１００が複数の単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃを含む場合には、複数の単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃのそれぞれについてゲートブロックを行うか否かを判定し、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ等ごとに運転することも可能である。
単方向ＤＤＧＢ判定部１１９の判定結果に応じてスイッチ１１８が切り替えられる。単方向ＤＤＧＢ判定部１１９が、ゲートブロックを行わないと判定とした場合には、スイッチ１１８はＰＷＭ生成部１１７側１１８ｂに接続され、ＰＷＭ生成部１１７によって生成されたＰＷＭ信号が、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃのそれぞれのドライブ回路に出力される。単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃでは、入力されたＰＷＭ信号に基づいて、スイッチング素子が駆動され、太陽光パネル２００から出力された直流電力の直流電圧が所望の直流電圧で発電する。
単方向ＤＤＧＢ判定部１１９が、ゲートブロックを行うと判定とした場合には、スイッ
チ１１８はゲートブロック側１１８ａに切り替えられ、ゲートブロック（ＧＢ）信号が、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃに出力され、ゲートブロック信号を受けた単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃのドライブ回路は直流電力変換動作を停止する。なお、後述するように、パワーコンディショナ１００が複数の単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃを含む場合には、複数の単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃのそれぞれについてゲートブロックを行うか否かを判定し、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ等ごとに運転することも可能である。
【0052】
（ゲートブロック保護）
図２は、太陽光パネル２００から出力される直流電圧と、直流電流及び直流電力との関係を示すグラフである。図２に示すグラフでは、横軸が直流電圧、縦軸が直流電流又は直流電力を示す。実線で示された曲線が太陽光パネル２００から出力される直流電圧と直流電流との関係を示すＩＶカーブであり、破線で示された曲線が太陽光パネル２００から出力される直流電圧と直流電力との関係を示すＰＶカーブである。細実線のＩＶカーブＣ１はある日射条件（「条件１」という。）におけるＩＶカーブを示し、細破線のＰＶカーブＣ２が同条件におけるＰＶカーブを示す。また、太実線のＩＶカーブＣ３はこの日射条件から日射量が急激に増大等することにより、太陽光パネル２００から出力される直流電流が増加した場合（「条件２」という。）のＩＶカーブを示し、太破線のＰＶカーブＣ４が同条件におけるＰＶカーブを示す。図２における網掛けの領域Ｒｎ１は、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃのスイッチング素子を構成する半導体デバイスが、数秒程度で破損する可能性がある直流電流の範囲（「デバイス破損領域」という。）を示している。また、Ｔｈ１は、直流電流抑制閾値を示し、後述するように、ＤＤ制御部１１０は、直流電流がＴｈ１を超えた場合には、直流電流の増加を抑制するＤＣＩ抑制制御を実施し、直流電流がＴｈ１以下ならＭＰＰＴ制御を実施する。また、Ｔｈ２は、直流過電流に対する保護のための閾値であり、直流電流がＴｈ２を超えた場合には、ゲートブロック制御を実施する。
図２は、太陽光パネル２００から出力される直流電圧と、直流電流及び直流電力との関係を示すグラフである。図２に示すグラフでは、横軸が直流電圧、縦軸が直流電流又は直流電力を示す。実線で示された曲線が太陽光パネル２００から出力される直流電圧と直流電流との関係を示すＩＶカーブであり、破線で示された曲線が太陽光パネル２００から出力される直流電圧と直流電力との関係を示すＰＶカーブである。細実線のＩＶカーブＣ１はある日射条件（「条件１」という。）におけるＩＶカーブを示し、細破線のＰＶカーブＣ２が同条件におけるＰＶカーブを示す。また、太実線のＩＶカーブＣ３はこの日射条件から日射量が急激に増大等することにより、太陽光パネル２００から出力される直流電流が増加した場合（「条件２」という。）のＩＶカーブを示し、太破線のＰＶカーブＣ４が同条件におけるＰＶカーブを示す。図２における網掛けの領域Ｒｎ１は、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃのスイッチング素子を構成する半導体デバイスが、数秒程度で破損する可能性がある直流電流の範囲（「デバイス破損領域」という。）を示している。また、Ｔｈ１は、直流電流抑制閾値を示し、後述するように、ＤＤ制御部１１０は、直流電流がＴｈ１を超えた場合には、直流電流の増加を抑制するＤＣＩ抑制制御を実施し、直流電流がＴｈ１以下ならＭＰＰＴ制御を実施する。また、Ｔｈ２は、直流過電流に対する保護のための閾値であり、直流電流がＴｈ２を超えた場合には、ゲートブロック制御を実施する。
【0053】
例えば、条件１において、パワーコンディショナ１００によってＭＰＰＴ制御が実施され、太陽光パネル２００の動作点がＰＶカーブＣ２における最大電力点であるＰ２であるとしたとき、このときＩＶカーブＣ１上の点Ｐ１で示される直流電流が入力線１０１を通じて単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃを流れる。このような条件１での運転時に、日射量が急激に増大する等により条件２に変化すると太陽光パネル２００の特性が、ＩＶカーブＣ３及びＰＶカーブＣ４に変化する。
【0054】
図２に示すように、条件２では、ＩＶカーブＣ１が高電流側に変化してＩＶカーブＣ３となり、ＰＶカーブＣ２が高電力側に変化してＰＶカーブＣ４となる。このとき、太陽光パネル２００のＩＶカーブＣ３上の動作点Ｐ３は、直流電流抑制閾値Ｔｈ１を超え、デバイス破損領域Ｒｎ１内にある。このため、スイッチング素子の破損を防止するためには、矢印Ａｒ１に示すように、ＩＶカーブＣ３上で直流電圧を増加させる方向に動作点を移動させることにより直流電流を減少させてデバイス破損領域Ｒｎ１外へと移動させるＤＣＩ抑制制御を行う。
【0055】
しかしながら、日射量が著しく増大する等により、このようなＤＣＩ抑制制御でも、動作点をデバイス破損領域Ｒｎ１外へと移動させることが難しい場合もあり得る。このような場合には、矢印Ａｒ２に示すように、直ちに動作点の直流電圧を開放電圧とするゲートブロック保護制御を行う。本実施例において、スイッチング素子の破損を防止するための半導体デバイス保護制御は、ＤＣＩ抑制制御とゲートブロック保護制御を含む。
【0056】
図３は、本実施例に係るゲートブロック保護制御を説明するグラフである。図３の上段は、横軸に時間をとり、縦軸には、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃのスイッチ
ング素子として用いる半導体デバイスの温度ディレーティングをとり、ＤＤ制御部１１０において行われるＤＣＩ抑制制御の例を示している。図３では、例として、半導体デバイスとしてＩＧＢＴを用いる場合を示す。温度ディレーティングは、ＤＣＶ検出部１０５及びＤＣＩ検出部１０６によって検出されるＤＣＩ及びＤＣＶの波形から損失（温度）に換算することにより取得することができる。温度ディレーティングが１になると半導体デバイスが破損に至る。図３の上段の縦軸として、温度ディレーティングに代えてＤＣＩを用いることもできる。ここでは、温度ディレーティングが、本発明の、温度に基づく、スイッチング素子の熱的状態を評価する評価指標に相当し、ＤＣＶ検出部１０５及びＤＣＩ検出部１０６及びこれらによって検出されるＤＣＩ及びＤＣＶから温度ディレーティングを算出するＤＤ制御部１１０の演算部が、本発明の指標取得部に相当する。
ング素子として用いる半導体デバイスの温度ディレーティングをとり、ＤＤ制御部１１０において行われるＤＣＩ抑制制御の例を示している。図３では、例として、半導体デバイスとしてＩＧＢＴを用いる場合を示す。温度ディレーティングは、ＤＣＶ検出部１０５及びＤＣＩ検出部１０６によって検出されるＤＣＩ及びＤＣＶの波形から損失（温度）に換算することにより取得することができる。温度ディレーティングが１になると半導体デバイスが破損に至る。図３の上段の縦軸として、温度ディレーティングに代えてＤＣＩを用いることもできる。ここでは、温度ディレーティングが、本発明の、温度に基づく、スイッチング素子の熱的状態を評価する評価指標に相当し、ＤＣＶ検出部１０５及びＤＣＩ検出部１０６及びこれらによって検出されるＤＣＩ及びＤＣＶから温度ディレーティングを算出するＤＤ制御部１１０の演算部が、本発明の指標取得部に相当する。
【0057】
図３の上段において破線で示す温度ディレーティング０．８を、所定のＤＣＩ抑制制御を実施するためのＤＣＩ抑制制御閾値とする。例えば、温度ディレーティングが０．８を超えると、直流電流抑制制御部１１３が、ＤＣＩ抑制ゲイン０．００１Ｖ／ｍＳの抑制ゲインによるＤＣＩ抑制制御を実施する。ここでは、ＤＣＩ抑制制御閾値が本発明の抑制制御閾値に相当し、ＤＣＩ抑制制御が本発明の抑制制御に相当する。
【0058】
図３の上段において一点二鎖線で示す温度ディレーティング０．８２を、ゲートブロック保護制御を実施するための閾値（ＧＢ閾値）とする。このとき、ゲートブロック保護制御には、ゲートブロックを実施するための検出時限を設定する。ここでは、温度ディレーティングが０．８２を超えると、単方向ＤＤＧＢ判定部１１９は、ＤＣＩの値をＩとしたとき、ΔＩ２ｔの積算を開始する。図３の下段は、横軸に図３の上段と同じ時間をとり、縦軸にΔＩ２ｔの積算値をとったグラフである。図３の下段においてΔＩ２ｔにおけるｔは、温度ディレーティングが０．８２を超えてからの経過時間である。図３の下段に示すように、温度ディレーティングが０．８２を超えた時刻ｔ１から、ΔＩ２ｔを積算し、ΔＩ２ｔの積算値が２．０８３Ａ２Ｓとなった時刻ｔ２において単方向ＤＤＧＢ判定部１１９は、図１に示すスイッチ１１８をゲートブロック側１１８ａに切り替える。すなわち、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ等のドライブ回路に対して、ＤＤ制御部１１０がゲートブロック信号を出力し、ゲートブロック信号を受けた単方向ＤＤコンバータ１０２ａ等がスイッチング動作を停止する。ここでは、ΔＩ２ｔは本発明のスイッチング素子において生ずるジュール熱に基づいて設定される熱的指標に相当する。
単方向ＤＤＧＢ判定部１１９が、スイッチ１１８をＰＷＭ生成部１１７側１１８ｂに切り替え、ゲートブロックを解除した後には、例えば、ＭＰＰＴ制御により、最大電力点追従制御を行うようにすることができる。
単方向ＤＤＧＢ判定部１１９が、スイッチ１１８をＰＷＭ生成部１１７側１１８ｂに切り替え、ゲートブロックを解除した後には、例えば、ＭＰＰＴ制御により、最大電力点追従制御を行うようにすることができる。
【0059】
図３に示す例では、ΔＩ２ｔの積算値が２．０８３Ａ２Ｓとなった時点を検出時限として、ゲートブロック信号を出力しているが、このΔＩ２ｔの積算値が２．０８３Ａ２Ｓという値は、ＤＣＩがΔ５０Ａ／Ｓで変化に相当する照度変動時にＤＣＶ６０Ｖでの温度ディレーティングが０．８２から０．９に至るまでの積算値に相当する。図３の上段では、一点二鎖線で示した温度ディレーティングが０．８２のレベルをＧＢ閾値、点線で示した０．９のレベルをΔＩ２ｔ閾値と表記している。上述のように温度ディレーティングが１になると半導体デバイスが破損するため、ΔＩ２ｔの積算値による検出時限をこのように設定しているが、これは例示であり、温度ディレーティングがＧＢ閾値を超えてからのΔＩ２ｔの積算値によって規定されるΔＩ２ｔ閾値は適宜設定することができる。また、ＧＢ閾値及びＤＣＩ抑制閾値についても、ディレーティング１を超えない範囲で、ΔＩ２ｔ閾値≧ＧＢ閾値≧ＤＣＩ抑制閾値の関係を満たすように適宜設定することができる。ここで、ゲートブロックの検出時限をΔＩ２ｔの積算値によって規定しているのは、電流によって発生するジュール熱Ｑは、抵抗値をＲ、抵抗を流れる電流値をＩ、時間をｔとしたとき、Ｑ＝Ｉ２Ｒｔによって表されることから、半導体デバイスに対する熱の影響を適切に評価し得るからである。また、このように、ゲートブロックの検出時限をΔＩ２ｔの積算
値によって規定することにより、固定された時間ｔによって規定する場合に比べて、ＤＣＩが小さく、温度ディレーティングの点からは半導体デバイスの破損までには余裕があるにもかかわらず、ゲートブロックしてしまうことがないので、太陽光パネル２００の発電電力を有効に利用することができる。ただし、ＧＢ閾値及びＤＣＩ抑制閾値は、ディレーティング１を超えない範囲で、ΔＩ２ｔ閾値＞ＧＢ閾値＞ＤＣＩ抑制閾値の関係を満たすように設定することが、より好ましい。ここでは、ＧＢ閾値が、本発明のゲートブロック閾値に相当し、ΔＩ２ｔの所定の積算値に相当するΔＩ２ｔ閾値に対応する時限が、本発明のゲートブロック検出時限に相当する。
値によって規定することにより、固定された時間ｔによって規定する場合に比べて、ＤＣＩが小さく、温度ディレーティングの点からは半導体デバイスの破損までには余裕があるにもかかわらず、ゲートブロックしてしまうことがないので、太陽光パネル２００の発電電力を有効に利用することができる。ただし、ＧＢ閾値及びＤＣＩ抑制閾値は、ディレーティング１を超えない範囲で、ΔＩ２ｔ閾値＞ＧＢ閾値＞ＤＣＩ抑制閾値の関係を満たすように設定することが、より好ましい。ここでは、ＧＢ閾値が、本発明のゲートブロック閾値に相当し、ΔＩ２ｔの所定の積算値に相当するΔＩ２ｔ閾値に対応する時限が、本発明のゲートブロック検出時限に相当する。
【0060】
上述の例では、ゲートブロックの検出時限をΔＩ２ｔの積算値によって規定しているが、ゲートブロックの検出時限の設定方法はこれに限らない。例えば、ゲートブロックの検出時限を、スイッチング素子の熱的状態を反映して所定の時間Ｔとしてもよいし、ＤＣＩに応じて変化する物理量としてもよいし、入力電力に応じて変化する物理量としてもよいし、ＤＣＶに応じて変化する物理量としてもよい。ここで、ＤＣＩによって可変な物理量は、ＤＣＩに比例する物理量でもよいし、ＤＣＩの２乗である物理量でもよく、ＤＣＩによって可変な物理量を適宜選択すればよい（入力電力に応じて変化する物理量、ＤＣＶに応じて変化する物理量についても同様である。）。このとき、時間Ｔが、本発明の熱的指標及びゲートブロック検出時限に相当し、また、ＤＣＩによって可変な値、入力電力によって可変な値、又はＤＣＶによって可変な値であるゲートブロック検出時限が、本発明の熱的指標及びゲートブロック検出時限に相当する。検出計測値としては、ＤＣＩ、ＤＣＶ、入力線１０１を流れる直流電力、温度、ＤＣバス１０３を流れるＤＣバス電流、ＤＣバス電力を用いることができる。
【0061】
このように、本実施例における半導体デバイス保護制御によれば、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃを含むパワーコンディショナ１００のスイッチング素子等の部品の故障リスクを低減し、品質を高めることができる。また、本実施例における半導体デバイス保護制御によれば、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃを含むパワーコンディショナ１００のスイッチング素子等の部品として耐量の低いものを使用することができるので、部品のコストダウン、ひいてはパワーコンディショナ１００のコストダウンが可能となる。また、放熱器の小型によるパワーコンディショナ１００のサイズダウン、ひいてはそれによるコストダウンも可能となる。また、本実施例における半導体デバイス保護制御によれば、太陽光パネル２００の並列数を増やすことができるので、ＰＶ発電システム１０００の構成の自由度が増す。
【0062】
上述の例では、図３に示すように、温度ディレーティングを対象として、ゲートブロック閾値及びゲートブロック検出時限並びにＤＣＩ抑制制御を実施するＤＣＩ抑制制御閾値を設定しているが、ＤＣＩの値に対して設定した閾値によってＤＣＩの抑制制御を行う。
また、太陽光パネル２００から出力され入力線１０１を流れる直流電流であるＤＣＩ又は半導体デバイスの温度ディレーティングを、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃのスイッチング素子の熱的状態を評価しているが、太陽光パネル２００から出力され、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２に入力される直流電力でもよい。このとき、太陽光パネル２００から出力され、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２に入力される直流電力は、ＤＣＶ検出部１０５及びＤＣＩ検出部１０６によってそれぞれ検出されたＤＣＶ及びＤＣＩに基づいて、ＤＤ制御部１１０の演算部において算出される。ここでは、直流電力が本発明の入力電力、評価指標に相当し、ＤＣＶ検出部１０５、ＤＣＩ検出部１０６及びＤＣＶ及びＤＣＩに基づいて直流電力を算出するＤＤ制御部１１０の演算部が本発明の評価指標取得部に相当する。
また、太陽光パネル２００から出力され入力線１０１を流れる直流電流であるＤＣＩ又は半導体デバイスの温度ディレーティングを、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃのスイッチング素子の熱的状態を評価しているが、太陽光パネル２００から出力され、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２に入力される直流電力でもよい。このとき、太陽光パネル２００から出力され、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２に入力される直流電力は、ＤＣＶ検出部１０５及びＤＣＩ検出部１０６によってそれぞれ検出されたＤＣＶ及びＤＣＩに基づいて、ＤＤ制御部１１０の演算部において算出される。ここでは、直流電力が本発明の入力電力、評価指標に相当し、ＤＣＶ検出部１０５、ＤＣＩ検出部１０６及びＤＣＶ及びＤＣＩに基づいて直流電力を算出するＤＤ制御部１１０の演算部が本発明の評価指標取得部に相当する。
【0063】
また、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃとインバータ１０４を接続するＤＣバス１０３を流れる直流電流であるＤＣバス電流又はＤＣバス１０３を流れるＤＣバス電力
を単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃのスイッチング素子の熱的状態を評価することもできる。このときＤＣバス電流は、ＤＣバス１０３を流れる直流電流を検出するＤＣバス電流検出部によって取得することができる。ここでは、ＤＣバス電流が本発明の出力電流、評価指標に相当し、ＤＣバス電流検出部が本発明の指標取得部に相当する。また、ＤＣバス電力は、同様にＤＣバス１０３の直流電圧であるＤＣバス電圧を検出するＤＣバス電圧検出部によって検出されたＤＣバス電圧とＤＣバス電流検出部によって検出されたＤＣバス電流とから、ＤＤ制御部１１０の演算部において算出し取得することができる。ここでは、ＤＣバス電力が本発明の出力電力、評価指標に相当し、ＤＣバス電圧検出部、ＤＣバス電流検出部及びＤＣ電圧及びＤＣ電流に基づいてＤＣバス電力を算出するＤＤ制御部１１０の演算部が本発明の指標取得部に相当する。
を単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃのスイッチング素子の熱的状態を評価することもできる。このときＤＣバス電流は、ＤＣバス１０３を流れる直流電流を検出するＤＣバス電流検出部によって取得することができる。ここでは、ＤＣバス電流が本発明の出力電流、評価指標に相当し、ＤＣバス電流検出部が本発明の指標取得部に相当する。また、ＤＣバス電力は、同様にＤＣバス１０３の直流電圧であるＤＣバス電圧を検出するＤＣバス電圧検出部によって検出されたＤＣバス電圧とＤＣバス電流検出部によって検出されたＤＣバス電流とから、ＤＤ制御部１１０の演算部において算出し取得することができる。ここでは、ＤＣバス電力が本発明の出力電力、評価指標に相当し、ＤＣバス電圧検出部、ＤＣバス電流検出部及びＤＣ電圧及びＤＣ電流に基づいてＤＣバス電力を算出するＤＤ制御部１１０の演算部が本発明の指標取得部に相当する。
【0064】
（変形例）
図１に示すように、パワーコンディショナ１００が複数の単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃを含む場合に、例えば、単方向ＤＤコンバータ１０２ａが上述のゲートブロック保護制御の条件を満たした場合に、他の単方向ＤＤコンバータ１０２ｂがゲートブロック保護制御によりスイッチング動作を停止している場合に、この停止している単方向ＤＤコンバータ１０２ｂにおけるゲートブロックを解除し、直流電圧変換処理を開始させるようにしてもよい。これにより、太陽光パネル２００から出力される直流電力に対する単方向ＤＤコンバータ１０２ａの負担が軽減され、ゲートブロック検出時限に至らず、運転を継続することができる。
このように、複数の単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃのうち、少なくともいずれかの単方向ＤＤコンバータ１０２ａ等がゲートブロック検出時限に至っているときに、ゲートブロック保護制御によってゲートブロックされ、スイッチング動作を停止している単方向ＤＤコンバータがある場合には、停止している単方向ＤＤコンバータ１０２ｂ等の少なくともいずれかのゲートブロックを解除することにより、ゲートブロック検出時限に至っている単方向ＤＤコンバータ１０２ａ等のゲートブロックを回避することができる。
ゲートブロックにより、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃのスイッチング素子を構成する半導体デバイスの破損を防止することができるが、一方で、ゲートブロックにより太陽光パネル２００によって発電された電力の利用機会の損失となり、ユーザにとって好ましいものではない。このため、上述のような制御により、半導体デバイスの破損を防止しつつ、ゲートブロックを回避することができる。
図１に示すように、パワーコンディショナ１００が複数の単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃを含む場合に、例えば、単方向ＤＤコンバータ１０２ａが上述のゲートブロック保護制御の条件を満たした場合に、他の単方向ＤＤコンバータ１０２ｂがゲートブロック保護制御によりスイッチング動作を停止している場合に、この停止している単方向ＤＤコンバータ１０２ｂにおけるゲートブロックを解除し、直流電圧変換処理を開始させるようにしてもよい。これにより、太陽光パネル２００から出力される直流電力に対する単方向ＤＤコンバータ１０２ａの負担が軽減され、ゲートブロック検出時限に至らず、運転を継続することができる。
このように、複数の単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃのうち、少なくともいずれかの単方向ＤＤコンバータ１０２ａ等がゲートブロック検出時限に至っているときに、ゲートブロック保護制御によってゲートブロックされ、スイッチング動作を停止している単方向ＤＤコンバータがある場合には、停止している単方向ＤＤコンバータ１０２ｂ等の少なくともいずれかのゲートブロックを解除することにより、ゲートブロック検出時限に至っている単方向ＤＤコンバータ１０２ａ等のゲートブロックを回避することができる。
ゲートブロックにより、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃのスイッチング素子を構成する半導体デバイスの破損を防止することができるが、一方で、ゲートブロックにより太陽光パネル２００によって発電された電力の利用機会の損失となり、ユーザにとって好ましいものではない。このため、上述のような制御により、半導体デバイスの破損を防止しつつ、ゲートブロックを回避することができる。
【0065】
【0066】
実施例１では、温度ディレーティングが０．８を超えると、直流電流抑制制御部１１３がスイッチ１１４を切り替えて、ＭＰＰＴ制御を停止し、ＤＣ抑制ゲインを０．００１Ｖ／ｍＳとするＤＣＩ抑制制御を行う。ＧＢ閾値を超えて、ΔＩ２ｔの積算値によって規定されるΔＩ２ｔ閾値が所定値に達することを検出時限として、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ等をゲートブロックするゲートブロック保護制御について説明した。
【0067】
実施例１のようにゲートブロック保護制御を実施する場合に、ゲートブロックを行うためのゲートブロック検出条件を固定すると、ゲートブロック検出条件が成就するたびにゲートブロックが繰り返される可能性がある。ユーザにとっては、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ等がゲートブロックによって繰り返し停止することにより、太陽光パネル２００によって発電された電力の利用機会の損失となり、装置の停止が繰り返されることは好ましいことではない。このため、実施例２におけるゲートブロック保護制御では、ゲートブロックをなるべく繰り返さないようにゲートブロック保護制御の内容を、ゲートブロックが実施された状況に応じて変更する。
【0068】
実施例２では、ＤＤ制御部１１０が、ゲートブロックを実施した回数を主記憶装置の所定領域に記憶しておき、１日のゲートブロックの回数が５回目になったときに、ＤＣＩの増加をさらに抑制する制御を行う。すなわち、図４に示すように、温度ディレーティングが破線で示す第１ＤＣＩ抑制制御閾値を超えると、第１ＤＣＩ抑制制御を行い、さらに一点鎖線で示す第２ＤＣＩ抑制制御閾値を超えると第２ＤＣＩ抑制制御を行うというように、温度ディレーティングに応じてＤＣＩ抑制制御の抑制スピードを２段階で切り替えている。例えば、直流電流抑制制御部１１３におけるＤＣＩ抑制ゲインを、第１ＤＣＩ抑制制御では実施例１と同様に０．００１Ｖ／ｍＳとし、第２ＤＣＩ抑制制御では０．１Ｖ／ｍＳとする。ここでは、実施例１と同様に、一点二鎖線で示すＧＢ閾値を超えて、ΔＩ２ｔの積算値によって規定されるΔＩ２ｔ閾値が所定値に達することを検出時限として、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ等をゲートブロックする。ここでは、１日に５回目のゲートブロックとなることが、本発明のゲートブロックの回数に関する所定条件に相当する。また、第１ＤＣＩ制御に加え、第１ＤＣＩ抑制制御閾値よりも高い温度ディレーティングに第２ＤＣＩ抑制制御閾値を設定し、第２抑制制御のＤＣＩ抑制ゲインを、第１ＤＣＩ抑制制御の０．００１Ｖ／ｍＳより大きい０．１Ｖ／ｍＳに設定することにより、本発明の、評価指標に応じて評価指標の増加を抑制する抑制速度を変更する制御を実現している。
【0069】
ここでは、ΔＩ２ｔ閾値は、ゲートブロックの回数によっては変更せず、４回目までのゲートブロックが実施された際の値と同じとする。このように、ΔＩ２ｔ閾値は変更しない場合には、ＧＢ閾値はＤＣＶによって昇圧比が変わるため、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ等のスイッチング素子の損失と発熱量も変動するので、ＤＣＶによってＧＢ閾値を調整してもよい。
【0070】
１日当たりのゲートブロック回数のカウントは、例えば、夜間にパワーコンディショナ１００が停止する際の制御電源断によりリセットし、翌日は、ゲートブロックがなかったものとして、ゲートブロック回数を０からカウントする。
【0071】
このように、ゲートブロックが所定回数繰り返された場合には、ＤＣＩをより抑制する制御を実施することにより、ゲートブロックが実施される可能性が低くなる。また、本実施例における半導体デバイス保護制御によれば、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃを含むパワーコンディショナ１００のスイッチング素子等の部品の故障リスクを低減し、品質を高めることができる。また、本実施例における半導体デバイス保護制御によれば、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃを含むパワーコンディショナ１００のスイッチング素子等の部品として耐量の低いものを使用することができるので、部品のコストダウン、ひいてはパワーコンディショナ１００のコストダウンが可能となる。また、放熱器の小型によるパワーコンディショナ１００のサイズダウン、ひいてはそれによるコストダウンも可能となる。また、本実施例における半導体デバイス保護制御によれば、太陽光パネル２００の並列数を増やすことができるので、ＰＶ発電システム１０００の構成の自由度が増す。
【0072】
ここでは、１日当たりのゲートブロック回数が５回以上となった段階から、半導体デバイス保護処理の内容を変更して、ゲートブロックの繰り返しを抑制する制御を行っているが、ゲートブロックの繰り返しを抑制する制御を行う条件は、これに限定されない。
【0073】
（変形例）
図４に示す実施例２では、ゲートブロックが１日に４回を超えて繰り返された場合に、ＤＣＩ抑制制御閾値を多段階化し、より確実にＤＣＩを抑制しているが、図３において、温度ディレーティングがＤＣＩ抑制制御閾値０．８を超えた場合のＤＣＩ抑制ゲインの値を０．００１Ｖ／ｍＳから０．１Ｖ／ｍＳに増加させ、ＤＣＩ抑制スピードを増加される
ようにしてもよい。ここでは、ＤＣＩ抑制ゲインが、本発明の抑制制御の速度に相当する。
このようにしても、ゲートブロックが所定回数繰り返された場合には、ＤＣＩを抑制するスピードが増加する制御を実施することにより、ゲートブロックが実施される可能性が低くなる。
図４に示す実施例２では、ゲートブロックが１日に４回を超えて繰り返された場合に、ＤＣＩ抑制制御閾値を多段階化し、より確実にＤＣＩを抑制しているが、図３において、温度ディレーティングがＤＣＩ抑制制御閾値０．８を超えた場合のＤＣＩ抑制ゲインの値を０．００１Ｖ／ｍＳから０．１Ｖ／ｍＳに増加させ、ＤＣＩ抑制スピードを増加される
ようにしてもよい。ここでは、ＤＣＩ抑制ゲインが、本発明の抑制制御の速度に相当する。
このようにしても、ゲートブロックが所定回数繰り返された場合には、ＤＣＩを抑制するスピードが増加する制御を実施することにより、ゲートブロックが実施される可能性が低くなる。
【0074】
〔実施例３〕
図５を参照して、実施例３に係るゲートブロック保護制御を説明する。図５は、図３上段及び図４と同様に軸に時間、縦軸にＩＧＢＴ温度ディレーティングをとったグラフである。実施例３においても、実施例２と同様に、ゲートブロックの繰り返しを回避するための制御を行う。
図５を参照して、実施例３に係るゲートブロック保護制御を説明する。図５は、図３上段及び図４と同様に軸に時間、縦軸にＩＧＢＴ温度ディレーティングをとったグラフである。実施例３においても、実施例２と同様に、ゲートブロックの繰り返しを回避するための制御を行う。
【0075】
実施例３では、ＤＤ制御部１１０が、ゲートブロックを実施した回数を主記憶装置の所定領域に記憶しておき、１日のゲートブロックの回数が５回目になったときに、ＤＣＩ抑制制御を、温度ディレーティングに応じて多段階で実施するとともに、ＤＣＩ抑制制御を開始する閾値、すなわち最も低いＤＣＩ抑制制御閾値（低速ＤＣＩ抑制制御閾値）を下げ、より低い温度ディレーティングからＤＣＩ抑制制御を開始し、ＤＣＩ抑制制御の範囲を拡大している。ここでは、温度ディレーティングが破線で示す低速ＤＣＩ抑制制御閾値を超えると、低速ＤＣＩ抑制制御を行い、一点鎖線で示す中速ＤＣＩ抑制制御閾値を超えると中速ＤＣＩ抑制制御を行い、二点鎖線で示す高速ＤＣＩ抑制制御閾値を超えると高速ＤＣＩ抑制制御を行うというように、温度ディレーティングに応じてＤＣＩ抑制制御の抑制スピードを３段階（多段階）で切り替えている。例えば、直流電流抑制制御部１１３におけるＤＣＩ抑制ゲインを、低速ＤＣＩ抑制制御では０．００１Ｖ／ｍＳとし、中速ＤＣＩ抑制制御では０．１Ｖ／ｍＳとし、高速ＤＣＩ抑制制御では８Ｖ／ｍＳとする。ここでは、実施例１と同様に、一点二鎖線で示すＧＢ閾値を超えて、ΔＩ２ｔの積算値によって規定されるΔＩ２ｔ閾値が所定値に達することを検出時限として、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ等をゲートブロックする。
ここでは、低速ＤＣＩ抑制制御閾値を下げることにより、本発明の、評価指標閾値を低く変更する制御を実現している。また、低速ＤＣＩ制御に加え、低速ＤＣＩ抑制制御閾値よりも高い温度ディレーティングに中速ＤＣＩ抑制制御閾値を設定し、中速ＤＣＩ抑制制御のＤＣＩ抑制ゲインを、低速ＤＣＩ抑制制御の０．００１Ｖ／ｍＳより大きい０．１Ｖ／ｍＳに設定し、中速ＤＣＩ抑制制御閾値よりも高い温度ディレーティングに高速ＤＣＩ抑制制御閾値を設定し、高速ＤＣＩ抑制制御のＤＣＩ抑制ゲインを、中速ＤＣＩ抑制制御の０．１Ｖ／ｍＳより大きい８Ｖ／ｍＳに設定することにより、本発明の、評価指標に応じて評価指標の増加を抑制する抑制速度を変更する制御を実現している。
ここでは、低速ＤＣＩ抑制制御閾値を下げることにより、本発明の、評価指標閾値を低く変更する制御を実現している。また、低速ＤＣＩ制御に加え、低速ＤＣＩ抑制制御閾値よりも高い温度ディレーティングに中速ＤＣＩ抑制制御閾値を設定し、中速ＤＣＩ抑制制御のＤＣＩ抑制ゲインを、低速ＤＣＩ抑制制御の０．００１Ｖ／ｍＳより大きい０．１Ｖ／ｍＳに設定し、中速ＤＣＩ抑制制御閾値よりも高い温度ディレーティングに高速ＤＣＩ抑制制御閾値を設定し、高速ＤＣＩ抑制制御のＤＣＩ抑制ゲインを、中速ＤＣＩ抑制制御の０．１Ｖ／ｍＳより大きい８Ｖ／ｍＳに設定することにより、本発明の、評価指標に応じて評価指標の増加を抑制する抑制速度を変更する制御を実現している。
【0076】
このように、ＤＣＩ抑制制御を実施する温度ディレーティングの範囲を拡大することより、より強力にＤＣＩを抑制することができる。また、ＤＣＩ抑制制御閾値を、温度ディレーティングが高くなるほど、ＤＣＩの抑制スピードが速くなるように多段階でＤＣＩ抑制制御を実施することにより、上の段階に割り当てられる温度ディレーティングでは、ＤＣＩ抑制制御における抑制スピードが増加するので、より強力にＤＣＩを抑制することができる。このように、ゲートブロックが所定回数繰り返された場合に、より強力にＤＣＩを抑制するように、半導体デバイス保護制御の内容を変更することにより、ゲートブロックを繰り返す回数抑えつつ、半導体デバイスの破損を防止することができる。
【0077】
ここでは、ΔＩ２ｔ閾値は、ゲートブロックの回数によっては変更せず、４回目までのゲートブロックが実施された際の値と同じとする。
【0078】
１日当たりのゲートブロック回数のカウントは、例えば、夜間にパワーコンディショナ１００が停止する際の制御電源断によりリセットし、翌日は、ゲートブロックがなかった
ものとして、ゲートブロック回数を０からカウントする。
ものとして、ゲートブロック回数を０からカウントする。
【0079】
このように、ゲートブロックが所定回数繰り返された場合には、ＤＣＩをより抑制する制御を実施することにより、ゲートブロックが実施される可能性が低くなる。また、本実施例における半導体デバイス保護制御によれば、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃを含むパワーコンディショナ１００のスイッチング素子等の部品の故障リスクを低減し、品質を高めることができる。また、本実施例における半導体デバイス保護制御によれば、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃを含むパワーコンディショナ１００のスイッチング素子等の部品として耐量の低いものを使用することができるので、部品のコストダウン、ひいてはパワーコンディショナ１００のコストダウンが可能となる。また、放熱器の小型によるパワーコンディショナ１００のサイズダウン、ひいてはそれによるコストダウンも可能となる。また、本実施例における半導体デバイス保護制御によれば、太陽光パネル２００の並列数を増やすことができるので、ＰＶ発電システム１０００の構成の自由度が増す。
【0080】
ここでは、１日当たりのゲートブロック回数が５回以上となった段階から、半導体デバイス保護処理の内容を変更して、ゲートブロックの繰り返しを抑制する制御を行っているが、ゲートブロックの繰り返しを抑制する制御を行う条件は、これに限定されない。
【0081】
＜付記１＞
直流電源（２００）に接続され、スイッチング素子をスイッチングすることにより該直流電源から入力された直流電圧を変換して出力する直流電力変換部（１０２ａ～１０２ｃ）と、
前記直流電力変換部（１０２ａ～１０２ｃ）を制御する直流変換制御部（１１０）と、
前記スイッチング素子の熱的状態を評価する評価指標を取得する評価指標取得部（１０５、１０６、１１０）と、
を備え、
前記直流変換制御部（１１０）は、
前記評価指標が、所定のゲートブロック閾値を超えて、前記スイッチング素子の熱的状態を反映した熱的指標に基づいて設定された、前記スイッチングを停止させるゲートブロックを検出するための時限であるゲートブロック検出時限に達したときに、前記スイッチング素子のゲートブロックを指示することを特徴とする電力変換装置（１００）。
＜付記２＞
前記直流変換制御部（１１０）は、
前記評価指標が、前記所定のゲートブロック閾値を超えて、前記ゲートブロック検出時限に達したときに、前記スイッチング素子のゲートブロックを指示することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置（１００）。
＜付記３＞
前記評価指標は、前記直流電源（２００）から前記直流電力変換部（１０２ａ～１０２ｃ）に入力される入力電流、入力電圧又は入力電力のいずれかに基づくことを特徴とする付記１又は２に記載の電力変換装置（１００）。
＜付記４＞
前記評価指標は、前記直流電力変換部（１０２ａ～１０２ｃ）から出力される出力電流又は出力電力のいずれかに基づくことを特徴とする付記１又は２に記載の電力変換装置（１００）。
＜付記５＞
前記評価指標は、温度に基づくことを特徴とする付記１又は２に記載の電力変換装置（１００）。
＜付記６＞
前記熱的指標は、前記スイッチング素子において生ずるジュール熱に基づいて設定され
ることを特徴とする付記１乃至５のいずれかに記載の電力変換装置（１００）。
＜付記７＞
前記熱的指標は、時間に基づくことを特徴とする付記１乃至５のいずれかに記載の電力変換装置（１００）。
＜付記８＞
前記熱的指標は、前記直流電源（２００）から前記直流電力変換部（１０２ａ～１０２ｃ）に入力される入力電流、入力電力又は入力電圧の少なくともいずれかに応じて変化することを特徴とする付記１乃至５のいずれかに記載の電力変換装置（１００）。
＜付記９＞
前記直流変換制御部（１１０）は、
前記評価指標が、前記ゲートブロック閾値より低い所定の抑制制御閾値を超えた場合に、前記評価指標の増加を抑制する抑制制御を行い、
前記ゲートブロックの回数が所定条件を満たした場合に、前記抑制制御の速度を増加させることを特徴とする付記１乃至８のいずれに記載の電力変換装置（１００）。
＜付記１０＞
前記直流変換制御部（１１０）は、
前記評価指標が、前記ゲートブロック閾値より低い抑制制御閾値を超えた場合に、抑制制御速度で前記評価指標の増加を抑制する抑制制御を行い、
前記ゲートブロックの回数が所定条件を満たした場合に、
前記評価指標が、前記抑制制御閾値を超えた場合に、前記評価指標に応じて前記評価指標の増加を抑制する抑制制御速度を変更することを特徴とする付記１乃至９のいずれかに記載の電力変換装置（１００）。
＜付記１１＞
前記直流変換制御部（１１０）は、
前記評価指標が、前記ゲートブロック閾値より低い抑制制御閾値を超えた場合に、抑制制御速度で前記評価指標の増加を抑制する抑制制御を行い、
前記ゲートブロックの回数が所定条件を満たした場合に、
前記抑制制御閾値を低く変更することを特徴とする付記１乃至１０のいずれかに記載の電力変換装置（１００）。
直流電源（２００）に接続され、スイッチング素子をスイッチングすることにより該直流電源から入力された直流電圧を変換して出力する直流電力変換部（１０２ａ～１０２ｃ）と、
前記直流電力変換部（１０２ａ～１０２ｃ）を制御する直流変換制御部（１１０）と、
前記スイッチング素子の熱的状態を評価する評価指標を取得する評価指標取得部（１０５、１０６、１１０）と、
を備え、
前記直流変換制御部（１１０）は、
前記評価指標が、所定のゲートブロック閾値を超えて、前記スイッチング素子の熱的状態を反映した熱的指標に基づいて設定された、前記スイッチングを停止させるゲートブロックを検出するための時限であるゲートブロック検出時限に達したときに、前記スイッチング素子のゲートブロックを指示することを特徴とする電力変換装置（１００）。
＜付記２＞
前記直流変換制御部（１１０）は、
前記評価指標が、前記所定のゲートブロック閾値を超えて、前記ゲートブロック検出時限に達したときに、前記スイッチング素子のゲートブロックを指示することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置（１００）。
＜付記３＞
前記評価指標は、前記直流電源（２００）から前記直流電力変換部（１０２ａ～１０２ｃ）に入力される入力電流、入力電圧又は入力電力のいずれかに基づくことを特徴とする付記１又は２に記載の電力変換装置（１００）。
＜付記４＞
前記評価指標は、前記直流電力変換部（１０２ａ～１０２ｃ）から出力される出力電流又は出力電力のいずれかに基づくことを特徴とする付記１又は２に記載の電力変換装置（１００）。
＜付記５＞
前記評価指標は、温度に基づくことを特徴とする付記１又は２に記載の電力変換装置（１００）。
＜付記６＞
前記熱的指標は、前記スイッチング素子において生ずるジュール熱に基づいて設定され
ることを特徴とする付記１乃至５のいずれかに記載の電力変換装置（１００）。
＜付記７＞
前記熱的指標は、時間に基づくことを特徴とする付記１乃至５のいずれかに記載の電力変換装置（１００）。
＜付記８＞
前記熱的指標は、前記直流電源（２００）から前記直流電力変換部（１０２ａ～１０２ｃ）に入力される入力電流、入力電力又は入力電圧の少なくともいずれかに応じて変化することを特徴とする付記１乃至５のいずれかに記載の電力変換装置（１００）。
＜付記９＞
前記直流変換制御部（１１０）は、
前記評価指標が、前記ゲートブロック閾値より低い所定の抑制制御閾値を超えた場合に、前記評価指標の増加を抑制する抑制制御を行い、
前記ゲートブロックの回数が所定条件を満たした場合に、前記抑制制御の速度を増加させることを特徴とする付記１乃至８のいずれに記載の電力変換装置（１００）。
＜付記１０＞
前記直流変換制御部（１１０）は、
前記評価指標が、前記ゲートブロック閾値より低い抑制制御閾値を超えた場合に、抑制制御速度で前記評価指標の増加を抑制する抑制制御を行い、
前記ゲートブロックの回数が所定条件を満たした場合に、
前記評価指標が、前記抑制制御閾値を超えた場合に、前記評価指標に応じて前記評価指標の増加を抑制する抑制制御速度を変更することを特徴とする付記１乃至９のいずれかに記載の電力変換装置（１００）。
＜付記１１＞
前記直流変換制御部（１１０）は、
前記評価指標が、前記ゲートブロック閾値より低い抑制制御閾値を超えた場合に、抑制制御速度で前記評価指標の増加を抑制する抑制制御を行い、
前記ゲートブロックの回数が所定条件を満たした場合に、
前記抑制制御閾値を低く変更することを特徴とする付記１乃至１０のいずれかに記載の電力変換装置（１００）。
【符号の説明】
【0082】
１００ ：パワーコンディショナ
１０２ａ ：単方向ＤＤコンバータ
１０２ｂ ：単方向ＤＤコンバータ
１０２ｃ ：単方向ＤＤコンバータ
１０５ ：ＤＣＶ検出部
１０６ ：ＤＣＩ検出部
１１０ ：ＤＤ制御部
１０２ａ ：単方向ＤＤコンバータ
１０２ｂ ：単方向ＤＤコンバータ
１０２ｃ ：単方向ＤＤコンバータ
１０５ ：ＤＣＶ検出部
１０６ ：ＤＣＩ検出部
１１０ ：ＤＤ制御部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】