特開 2024-127570 電力変換装置

(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】P2024127570

(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 2023036805

(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】小林 健二

(72)【発明者】

【氏名】田邊 勝隆

(72)【発明者】

【氏名】夏目 和樹

【テーマコード（参考）】

5H730

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H730AS01

5H730BB82

5H730DD03

5H730FD11

5H730FD41

5H730FG05

5H730XX04

5H730XX15

5H730XX16

5H730XX19

5H730XX24

5H730XX26

5H730XX35

5H730XX38

5H730XX41

5H770BA11

5H770CA05

5H770HA02W

5H770HA03W

5H770LA02W

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、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、前記直流電源から入力され、前記直流電力変換部を流れる直流電流又は直流電力である物理量に関する指標を取得する指標取得部とを備え、前記直流変換制御部は、前記指標の値に応じて、該物理量を抑制する物理量抑制制御の速度を変更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、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、
前記直流電源から入力され、前記直流電力変換部を流れる直流電流又は直流電力である物理量に関する指標を取得する指標取得部と、
を備え、
前記直流変換制御部は、
前記指標の値に応じて、該物理量を抑制する物理量抑制制御の速度を変更することを特徴とする電力変換装置。

【請求項2】

前記指標は、前記直流電源から入力される直流電流又は直流電力である入力電流又は入力電力であ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】

前記指標は、前記直流電力変換部から出力される直流電流又は直流電力である出力電流又は出力電力であ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4】

前記指標は、前記直流電力変換部に含まれるスイッチング素子の温度に関する温度指標であ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5】

前記直流変換制御部は、
前記指標の値に応じて、前記物理量抑制制御の速度を段階的に変更することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電力変換装置。

【請求項6】

前記物理量抑制制御の速度の設定を受け付ける設定受付部を備えたことを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。

【請求項7】

前記指標は、前記直流電源から入力される直流電流又は直流電力である入力電流又は入力電力の時間に対する変化率であ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8】

前記指標は、前記直流電力変換部から出力される直流電流又は直流電力である出力電流又は出力電力の時間に対する変化率であ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9】

前記指標は、前記直流電力変換部に含まれるスイッチング素子の温度に関する温度指標の時間に対する変化率であ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10】

前記直流電源は太陽電池を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項又は請求項７乃至９のいずれか１項に記載の電力変換装置。

【請求項11】

前記直流変換制御部は、
前記指標の値に応じて、最大電力点追従制御と、前記物理量抑制制御の速度を変更する制御とを切り替えることを特徴とする請求項１０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。

【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。

【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、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、
前記直流電源から入力され、前記直流電力変換部を流れる直流電流又は直流電力である物理量に関する指標を取得する指標取得部と、
を備え、
前記直流変換制御部は、
前記指標の値に応じて、該物理量を抑制する物理量抑制制御の速度を変更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、直流電力変換部を流れる直流電流又は直流電力である物理量が変動する場合に、この物理量に関する指標の値に応じて、物理量を抑制する物理量抑制制御の速度を変更することにより、直流電力変換部を流れる直流電流又は直流電力によって直流電力変換部が破損することを防止することができる。また、指標の値に応じて、物理量を抑制する物理量抑制制御の速度を変更することにより、物理量を過剰に抑制することによる弊害を回避することもできる。物理量抑制制御の速度は、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、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。指標の値の増加に応じて、物理量を抑制する物理用抑制制御の速度を大きくすることにより、速く物理量を抑制することができるので、より効果的に直流電力変換部を含む電力変換装置の破損を防止することができる。また、指標の値は、直流電力変換部を流れる直流電流又は直流電力である物理量であってもよいし、この物理量から所定の演算等によって導出することができるものであってもよい。

【0009】

また、本発明において、
前記指標は、前記直流電源から入力される直流電流又は直流電力である入力電流又は入力電力であるようにしてもよい。

【0010】

また、本発明において、
前記指標は、前記直流電力変換部から出力される直流電流又は直流電力である出力電流又は出力電力であるようにしてもよい。

【0011】

また、本発明において、
前記指標は、前記直流電力変換部に含まれるスイッチング素子の温度に関する温度指標であるようにしてもよい。

【0012】

また、本発明において、
前記直流変換制御部は、
前記指標に応じて、前記物理量抑制制御の速度を段階的に変更するようにしてもよい。

【0013】

また、本発明において
前記物理量抑制制御の速度の設定を受け付ける設定受付部を備えるようにしてもよい。

【0014】

これによれば、直流電源及び電力変換装置のそれぞれの仕様に応じて、適切な物理量抑制制御の速度を設定することができる。

【0015】

また、本発明において、
前記指標は、前記直流電源から入力される直流電流又は直流電力である入力電流又は入力電力の時間に対する変化率であるようにしてもよい。

【0016】

また、本発明において、
前記指標は、前記直流電力変換部から出力される直流電流又は直流電力である出力電流又は出力電力の時間に対する変化率であるようにしてもよい。

【0017】

また、本発明において、
前記指標は、前記直流電力変換部に含まれるスイッチング素子の温度に関する温度指標の時間に対する変化率であるようにしてもよい。

【0018】

また、本発明において、前記直流電源は太陽電池を含むようにしてもよい。

【0019】

このようにすれば、太陽電池に対する日照が変動することにより、太陽電池から入力され、電力変換装置を流れる電流又は電力が急激に増加する場合に、電力変換装置の破損を防止することができる。

【0020】

また、本発明において、
前記直流変換制御部は、
前記指標の値に応じて、最大電力点追従制御と、前記物理量抑制制御の速度を変更する制御とを切り替えるようにしてもよい。

【0021】

これによれば、太陽電池を含む直流電源の出力によって電力変換装置が破損しない場合には、直流電源から最大の電力を出力させるように最大電力点追従制御を行うことにより、直流電源の出力を活用し、日照が急増する等の変動により、直流電源の出力によって電力変換装置が破損する可能性がある場合には、指標の値に応じて歩率量抑制制御の速度を変更する制御が行われるので、電力変換装置の破損を防止することができる。

【発明の効果】

【0022】

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】

【0023】

【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に係る直流電流抑制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】

【0024】

〔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。

【0025】

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

【0026】

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を含む。

【0027】

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ＰＷＭ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。

【0028】

ＤＣＩがＤＣＩ抑制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、直流電流抑制制御が実施される。

【0029】

図３は、横軸に時間をとり、縦軸には、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、ＤＣＩ抑制制御の例を示している。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では、縦軸に半導体デバイスの温度ディレーティングをとっているが、半導体デバイスの温度ディレーティングに代えて、ＤＣＩの値としても同様の関係が成り立つ。温度ディレーティングが破線で示す閾値０．８を超えると、低速ＤＣＩ抑制制御を行い、一点鎖線で示す閾値０，８１５を超えると中速ＤＣＩ抑制制御を行い、二点鎖線で示す閾値０．８２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４Ｖ／ｍＳとする。

【0030】

このようなＤＣＩ抑制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の大きさに応じてＤＣＩ抑制スピードが段階的に増加するようにしてＤＣＩの増加が抑制されるので、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。

【0031】

〔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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。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する。また、ＤＣＩが本発明の入力電流、物理量及び指標に相当し、ＤＣＩ検出部１０６が指標であるＤＣＩを取得する指標取得部に相当する。

【0035】

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。

【0036】

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を含む。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

直流電流抑制制御部１１３における処理の詳細は後述する。直流電流抑制制御部１１３は、直流電流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。

【0040】

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信号を生成し、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する。
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。

【0041】

（直流電流抑制制御）
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、例えば、ゲートブロックを実施する。

【0042】

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。

【0043】

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、直流電流を減少させてデバイス破損領域Ｒｎ１外へと移動させる必要がある。

【0044】

ＤＤ制御部１１０では、矢印Ａｒ１に示すように、動作点Ｐ３の電圧を増加させることにより、直流電流を抑制、減少させる。このとき、直流電流を抑制、減少させるスピードを一定とするのではなく、種々の条件に応じて変更する。

【0045】

図３は、横軸に時間をとり、縦軸には、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。温度ディレーティングが破線で示すＤＣＩ抑制制御閾値０．８を超えると、低速ＤＣＩ抑制制御を行い、一点鎖線で示すＤＣＩ抑制制御閾値０，８１５を超えると中速ＤＣＩ抑制制御を行い、二点鎖線で示すＤＣＩ抑制制御閾値０．８２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多段階（ここでは３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４Ｖ／ｍＳとする。図３において破線で示す閾値が
、図２に示す直流電流抑制閾値Ｔｈ１に対応する。図３において、破線で示す低速ＤＣＩ抑制制御の閾値と、一点鎖線で示す中速ＤＣＩ抑制制御の閾値との差を電流値で表すと、ΔＩ＝０．３Ａであり、一点鎖線で示す中速ＤＣＩ抑制制御の閾値と、二点鎖線で示す高速ＤＣＩ抑制制御の閾値との差を電流値で表すと、ΔＩ＝０．４Ａである。ここでは、温度ディレーティングが本発明の指標及び温度指標に相当し、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。

【0046】

温度ディレーティングが破線で示す閾値０．８を超えると低速ＤＣＩ抑制制御が行われ、温度ディレーティングが減少するというように、破線で示す閾値０．８を挟んで変動するが、照度変動により直流電流が急激に増加することにより温度ディレーティングが急激に増加し、二点鎖線で示す高速ＤＣＩ抑制制御の閾値０．８２を超える。ここで、高速ＤＣＩ抑制制御が行われる。ＤＣＩ抑制制御により、ＩＶカーブ上での動作点を高電圧側に移動させることによりＤＣＩの増加が抑制され、温度ディレーティングが減少するが、照度変動が継続し、さらに照度が増加する場合にはＩＶカーブがさらに高電流側へ移動することにより、動作点におけるＤＣＩが増加し、再び温度ディレーティングが閾値０．８２を超える。照度変動中には、このような変化が繰り返される。照度の変動が終了すると、照度の減少に伴いＤＣＩが減少することにより、温度ディレーティングが減少する。このような制御が行われることにより、照度が急激に上昇しても、ＤＣＩの増加が抑制されるので、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。このように、ＤＣＩ又は温度ディレーティングが高くなるほど、ＤＣＩ抑制スピードを増加させる多段階のＤＣＩ抑制制御を行うことにより、高電流化する太陽光パネル２００に対しても、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。また、ＤＣＩ抑制制御において、ＤＣＩ抑制スピードを単に高速化するのではなく、ＤＣＩ抑制スピードが低速及び中速のＤＣＩ抑制制御を組み合わせ、ＤＣＩ抑制スピードを多段階化することにより、動作点がＩＶカーブ上で高電圧側に行き過ぎてハンチングが生じることを抑制することができる。

【0047】

このように、本実施例におけるＤＣＩ抑制制御によれば、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ＤＣＩ抑制制御によれば、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ＤＣＩ抑制制御によれば、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。

【0048】

上述の実施例では、ＤＣＩ抑制スピードを、ＤＣＩ又は温度ディレーティングに応じて３段階に切り替えているが、２段階でもよいし、４段階以上の適宜の段階で切り替えるようにしてもよい。また、ＤＣＩ又は温度ディレーティングに応じてＤＣＩ抑制スピードを段階的に切り替えるのではなく、連続的に変更するようにしてもよい。

【0049】

上述の例では、図２に示すように、温度ディレーティングを対象としてＤＣＩの抑制スピードを切り替える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の抑制スピードを切り替えるようにしてもよい。
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破損を防止するための抑制対象としているが、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、物理量及び指標に相当し、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指標取得部に相当する。

【0050】

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破損防止するための抑制対象として選択することもできる。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、物理量及び指標に相当し、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、物理量及び指標に相当し、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。

【0051】

また、上述の例では、ＤＣＩ又は温度ディレーティングに応じて、ＤＣＩ抑制スピードを変更しているが、ＤＣＩ又は温度ディレーティングの傾き（時間に対する変化率）の大きさに応じて、段階的に切り替え、又は連続的変更するというように、ＤＣＩ抑制スピードを動的に変更するようにしてもよい。例えば、ＤＣＩ又は温度ディレーティングの傾きが大きい場合には、ＤＣＩ抑制スピードを大きくし、ＤＣＩ又は温度ディレーティングの傾きが小さい場合には、ＤＣＩ抑制スピードを小さくするといようにＤＣＩ抑制スピードを変更することができる。ＤＣＩの傾きは、ＤＣＩ検知部によって検知されたＤＣＩに基づいて、ＤＣＩの傾きをＤＤ制御部１１０の演算部において算出することができる。ここでは、ＤＣＩの傾きが、本発明の指標に相当し、ＤＤ制御部１１０の演算部が本発明の指標取得部に相当する。温度ディレーティングについても同様であるから、温度ディレーティングの傾きが本発明の指標に相当し、ＤＣＶ検知部、ＤＣＩ検知部及びＤＤ制御部１１０の演算部が本発明の指標取得部に相当する。

【0052】

また、直流電力、ＤＣバス電流、ＤＣバス電力を抑制対象とし、これらの傾き（時間に対する変化率）の大きさに応じて、それぞれの抑制スピードを段階的に切り替え、又は連続的に変更するようにしてもよい。このとき直流電力の傾きが本発明の指標に相当し、ＤＣＶ検知部、ＤＣＩ検知部及び、直流電力の傾きを算出するＤＤ制御部１１０の演算部が本発明の指標取得部に相当する。また、ＤＣバス電流の傾きが本発明の指標に相当し、ＤＣバス電流検出部及び、ＤＤバス電流の傾きを算出するＤＤ制御部１１０の演算部が本発明の指標取得部に相当する。また、ＤＣバス電力の傾きが本発明の指標に相当し、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バス電力の傾きを算出するＤＤ制御部１１０の演算部が本発明の指標取得部に相当する。

【0053】

また、各抑制スピード（ＤＣＩ抑制ゲイン）は、予め設定してもよいし、ユーザが設定できるようにしてもよい。これにより、太陽光パネル２００の容量、単方向ＤＤコンバータ１０２ａ～１０２ｃの容量や並列数等の仕様に応じて適切な抑制スピードを設定することができる。このとき、ＤＤ制御部１１０の入出力インタフェースが本発明の設定受付部
に相当する。

【0054】

＜付記１＞
直流電源（２００）に接続され、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、
前記直流電源（２００）から入力され、前記直流電力変換部（１０２ａ～１０２ｃ）を流れる直流電流又は直流電力である物理量に関する指標を取得する指標取得部（１０５、１０６、１１０）と、
を備え、
前記直流変換制御部（１１０）は、
前記指標の値に応じて、該物理量を抑制する物理量抑制制御の速度を変更することを特徴とする電力変換装置（１００）。
＜付記２＞
前記指標は、前記直流電源（２００）から入力される直流電流又は直流電力である入力電流又は入力電力であることを特徴とする付記１に記載の電力変換装置（１００）。
＜付記３＞
前記指標は、前記直流電力変換部（１０２ａ～１０２ｃ）から出力される直流電流又は直流電力である出力電流又は出力電力であることを特徴とする付記１に記載の電力変換装置（１００）。
＜付記４＞
前記指標は、前記直流電力変換部（１０２ａ～１０２ｃ）に含まれるスイッチング素子の温度に関する温度指標であることを特徴とする付記１に記載の電力変換装置（１００）。
＜付記５＞
前記直流変換制御部（１１０）は、
前記指標の値に応じて、前記物理量抑制制御の速度を段階的に変更することを特徴とする付記１乃至４のいずれかに記載の電力変換装置（１００）。
＜付記６＞
前記物理量抑制制御の速度の設定を受け付ける設定受付部を備えた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＞
前記指標は、前記直流電源（２００）から入力される直流電流又は直流電力である入力電流又は入力電力の時間に対する変化率であることを特徴とする付記１に記載の電力変換装置（１００）。
＜付記８＞
前記指標は、直流電力変換部（１０２ａ～１０２ｃ）から出力される直流電流又は直流電力である出力電流又は出力電力の時間に対する変化率であることを特徴とする付記１に記載の電力変換装置（１００）。
＜付記９＞
前記指標は、前記直流電力変換部（１０２ａ～１０２ｃ）に含まれるスイッチング素子の温度に関する温度指標の時間に対する変化率であることを特徴とする付記１に記載の電力変換装置（１００）。
＜付記１０＞
前記直流電源（２００）は太陽電池（２００）を含む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、
前記指標の値に応じて、最大電力点追従制御と、前記物理量抑制制御の速度を変更する制御とを切り替えることを特徴とする付記１０に記載の電力変換装置（１００）。

【符号の説明】

【0055】

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

【図1】

【図2】

【図3】