特許 7420121 電力変換装置、電力変換システム

(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】

(24)【登録日】2024-01-15

(45)【発行日】2024-01-23

(54)【発明の名称】電力変換装置、電力変換システム

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/155 20060101AFI20240116BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20240116BHJP

【ＦＩ】

H02M3/155 Z

H02M3/155 F

H02M7/48 Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021113208

(22)【出願日】2021-07-08

(65)【公開番号】P2023009710

(43)【公開日】2023-01-20

【審査請求日】2023-02-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000970

【氏名又は名称】弁理士法人 楓国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石倉 祐樹

(72)【発明者】

【氏名】藤井 健太

(72)【発明者】

【氏名】北尾 文美

(72)【発明者】

【氏名】細谷 達也

【審査官】佐藤 匡

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６１－１２５６２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１５６２２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／０８２７８３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ３／００

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の発電源にそれぞれに接続する複数の入力配線と、
前記複数の入力配線のそれぞれに直列に接続された複数の統合用整流素子と、
前記複数の統合用整流素子が接続された前記複数の入力配線の一端が共通に接続されるノードと、
前記ノードに接続される入力キャパシタと、
前記入力キャパシタに接続し、前記入力キャパシタの電圧を所定電圧に変換して出力する電力変換回路と、
を備え、
前記電力変換回路は、発熱性回路素子であるインダクタとスイッチング素子と電力変換用整流素子と出力キャパシタと、を含んで構成され、
前記統合用整流素子は、順方向電圧特性において負の温度係数を有し、
少なくとも1つの前記発熱性回路素子と前記複数の統合用整流素子とは、共通の放熱器に直接または間接的に接続され、
前記統合用整流素子と前記電力変換用整流素子とは、前記共通の放熱器に直接的または間接的に接続され、
前記電力変換用整流素子は、順方向電圧特性において正の温度係数を有する、
電力変換装置。

【請求項2】

前記放熱器は、金属板であり、
前記複数の統合用整流素子および前記電力変換用整流素子は、前記金属板の一面に絶縁シートを挟んで並んで配置される、
請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記金属板に物理的に接触する部分を有し、前記複数の統合用整流素子および前記電力変換用整流素子と前記絶縁シートとを前記金属板とともに挟みこむ挟持部材を備える、
請求項２に記載の電力変換装置。

【請求項4】

前記複数の統合用整流素子および前記電力変換用整流素子は、回路基板の同一面に実装される、
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電力変換装置。

【請求項5】

前記複数の入力配線にそれぞれ接続される複数のノイズフィルタを備え、
前記複数の統合用整流素子は、前記複数のノイズフィルタよりも前記電力変換回路側に配置される、
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電力変換装置。

【請求項6】

請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電力変換装置と、
前記複数の発電源である複数の太陽電池と、
を備え、
前記電力変換装置は、
前記電力変換回路の動作を制御する電力管理制御回路と、
前記入力キャパシタの電圧を計測する電圧計測部と、
前記太陽電池の電流を計測する電流計測部と、
を備え、
前記電力管理制御回路は、
前記電圧計測部で計測する電圧と前記電流計測部で計測する電流から発電電力を算出し、所定の電圧範囲において、前記電圧計測部で計測する電圧が前記複数の太陽電池の発電電力が最大値となる電圧になるように、前記電力変換回路を制御する、
電力変換システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の直流発電源からの入力電圧を電力変換する電力変換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、太陽光発電に用いるパワーコンディショナーが記載されている。特許文献１に記載のパワーコンディショナーは、複数の太陽電池モジュールに対して共通のコンバータを備える。コンバータの入力端には、入力キャパシタが接続される。

【0003】

複数の太陽電池モジュールは、入力キャパシタに対して並列に接続される。言い換えれば、複数の太陽電池モジュールの出力は、入力キャパシタでまとめられて、コンバータに入力される。

【0004】

複数の太陽電池モジュールとコンバータとの間には、それぞれに逆流防止ダイオードが接続される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１４－３３５８７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、複数の逆流防止ダイオードは、それぞれに電圧降下を生じる。そして、これら逆流防止ダイオードの電圧降下によって、電力変換装置としての効率は低下してしまう。

【0007】

したがって、本発明の目的は、複数の直流発電源から入力を受ける電力変換装置の効率の低下を抑制することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この発明の電力変換装置は、複数の入力配線、複数の統合用整流素子、ノード、入力キャパシタ、および、電力変換回路を備える。複数の入力配線は、複数の発電源にそれぞれに接続する。複数の統合用整流素子は、複数の入力配線のそれぞれに直列に接続される。ノードは、複数の統合用整流素子が接続された複数の入力配線の一端が共通に接続される点である。入力キャパシタは、ノードに接続される。電力変換回路は、発熱性回路素子であるインダクタとスイッチング素子と電力変換用整流素子と出力キャパシタと、を含んで構成される。統合用整流素子は、順方向電圧特性において負の温度係数を有する。少なくとも1つの発熱性回路素子と複数の統合用整流素子とは、共通の放熱器に直接または間接的に接続される。

【0009】

この構成では、統合用整流素子は、温度が高くなるほど、電圧降下が小さくなる。また、統合用整流素子は、発熱性を有する電力変換用整流素子の熱の影響を受ける位置に配置される。電力変換回路の電力変換動作時には、電力変換用整流素子は発熱し、温度が高くなる。この熱は、共通の放熱器を通じて統合用整流素子に伝導する。これにより、統合用整流素子の温度が高くなり、電圧降下が小さくなる。

【発明の効果】

【0010】

この発明によれば、複数の直流電力源から入力を受ける電力変換装置の効率の低下を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、第１の実施形態に係る太陽光発電システムの構成を示す機能ブロック図である。

【図2】図２（Ａ）は、第１の実施形態に係る電力変換装置の電力変換用整流素子の温度特性を示す図であり、図２（Ｂ）は、第１の実施形態に係る電力変換装置の統合用整流素子の温度特性を示す図である。

【図3】図３（Ａ）、図３（Ｂ）は、第１の実施形態における電力変換装置における各ダイオードの配置態様の一例を示す図である。

【図4】図４は、太陽電池モジュールの出力特性の一例を示すグラフである。

【図5】図５は、第２の実施形態に係る太陽光発電システムの構成を示す機能ブロック図である。

【図6】図６は、第３の実施形態に係る太陽光発電システムの構成を示す機能ブロック図である。

【図7】図７は、第４の実施形態に係る太陽光発電システムの構成を示す機能ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る電力変換装置および電力変換システムについて、図を参照して説明する。なお、以下では、電力変換システムとして、太陽光発電システムを例に示す。例えば、電力変換装置への入力は、太陽電池モジュールに限らず、他の直流発電源であっても本願発明の電力変換装置の構成を適用でき、本願発明の作用効果を奏することができる。

【0013】

また、太陽電池モジュールの個数が４個の場合を示すが、太陽電池モジュールの個数は複数個であれば、４個に限らない。すなわち、複数の太陽電池モジュールが電力変換装置に接続される態様であれば、本実施形態を含む本願発明の構成を適用でき、本願発明の作用効果を奏することができる。

【0014】

図１は、第１の実施形態に係る太陽光発電システムの構成を示す機能ブロック図である。

【0015】

図１に示すように、太陽光発電システム１は、複数の太陽電池モジュール８１－８４（太陽電池モジュール８１、太陽電池モジュール８２、太陽電池モジュール８３、および、太陽電池モジュール８４）、および、電力変換装置１０を備える。太陽光発電システム１の電力変換装置１０は、出力制御スイッチ９０を通じて、負荷９１や電力系統９２に接続される。太陽光発電システム１が、本発明の「電力変換システム」に対応する。

【0016】

（複数の太陽電池モジュールの概要）
複数の太陽電池モジュール８１－８４は、それぞれに、太陽電池（太陽光発電パネル）、太陽電池から電流と取り出す電子回路によって構成される。複数の太陽電池モジュール８１－８４は、同じ個数の太陽電池で構成されていてもよく、異なる個数の太陽電池で構成されていてもよい。

【0017】

複数の太陽電池モジュール８１－８４は、照射される太陽光によってそれぞれに発電を行い、発生した直流電力をそれぞれに出力端子８１１－８１４から出力する。

【0018】

（電力変換装置１０の構成）
図１に示すように、電力変換装置１０は、複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４（ダイオードＤ２１、ダイオードＤ２２、ダイオードＤ２３、および、ダイオードＤ２４）、コンバータ３０、インバータ４０、および、電力管理制御回路１００を備える。複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４のそれぞれが本発明の「統合用整流素子」に対応する。電力管理制御回路１００が本発明の「電力管理制御回路」に対応する。

【0019】

太陽電池モジュール８１の出力端子８１１は、入力配線２１を通じて入力キャパシタＣｉ３０に接続する。太陽電池モジュール８２の出力端子８２１は、入力配線２２を通じて入力キャパシタＣｉ３０に接続する。太陽電池モジュール８３の出力端子８３１は、入力配線２３を通じて入力キャパシタＣｉ３０に接続する。太陽電池モジュール８４の出力端子８４１は、入力配線２４を通じて入力キャパシタＣｉ３０に接続する。

【0020】

より具体的には、入力配線２１の高圧側配線、入力配線２２の高圧側配線、入力配線２３の高圧側配線、および、入力配線２４高圧側配線は、互いに接続して、高圧側ノードを形成する。高圧側ノードは、入力キャパシタＣｉ３０の高圧側端子に接続する。

【0021】

入力配線２１の低圧側配線、入力配線２２の低圧側配線、入力配線２３の低圧側配線、および、入力配線２４低圧側配線は、互いに接続して、低圧側ノードを形成する。低圧側ノードは、入力キャパシタＣｉ３０の低圧側端子に接続する。

【0022】

ダイオードＤ２１は、入力配線２１の高圧側配線に直列接続される。ダイオードＤ２１のアノードは、出力端子８１１に接続し、ダイオードＤ２１のカソードは、高圧側ノードに接続する。

【0023】

ダイオードＤ２２は、入力配線２２の高圧側配線に直列接続される。ダイオードＤ２２のアノードは、出力端子８２１に接続し、ダイオードＤ２２のカソードは、高圧側ノードに接続する。

【0024】

ダイオードＤ２３は、入力配線２３の高圧側配線に直列接続される。ダイオードＤ２３のアノードは、出力端子８３１に接続し、ダイオードＤ２３のカソードは、高圧側ノードに接続する。

【0025】

ダイオードＤ２４は、入力配線２４の高圧側配線に直列接続される。ダイオードＤ２４のアノードは、出力端子８４１に接続し、ダイオードＤ２４のカソードは、高圧側ノードに接続する。

【0026】

コンバータ３０は、入力キャパシタＣｉ３０、インダクタＬ３０、ＭＯＳＦＥＴＱ３１、ダイオードＤ３２、および、出力キャパシタＣｏ３０を備える。ＭＯＳＦＥＴＱ３１が、本発明の「スイッチング素子」に対応し、ダイオードＤ３２が、本発明の「電力変換用整流素子」に対応する。

【0027】

上述のように、入力キャパシタＣｉ３０の高圧側端子は、高圧側ノードに接続する。入力キャパシタＣｉ３０の低圧側端子は、低圧側ノードに接続する。入力キャパシタＣｉ３０によって、複数の入力配線２１－２４から入力される直流電圧は、所定値に保持される。言い換えれば、複数の太陽電池モジュール８１－８４の出力電圧は同じになる。

【0028】

インダクタＬ３０の一方端は、入力キャパシタＣｉ３０の高圧側端子に接続する。インダクタＬ３０の他方端は、ＭＯＳＦＥＴＱ３１のドレインに接続する。ＭＯＳＦＥＴＱ３１のソースは、入力キャパシタＣｉ３０の低圧側端子に接続する。ＭＯＳＦＥＴＱ３１のドレインとインダクタＬ３０との接続点（ノード）は、ダイオードＤ３２のアノードに接続する。

【0029】

ダイオードＤ３２のカソードは、出力キャパシタＣｏ３０の高圧側端子に接続する。出力キャパシタＣｏ３０の低圧側端子は、ＭＯＳＦＥＴＱ３１のソースに接続する。この出力キャパシタＣｏ３０の両端が、コンバータ３０の出力端子となる。

【0030】

このような構成によって、コンバータ３０は、昇圧コンバータを構成する。

【0031】

そして、ＭＯＳＦＥＴＱ３１のゲートには、電力管理制御回路１００からスイッチング制御信号が入力される。ＭＯＳＦＥＴＱ３１は、このスイッチング制御信号によって、所定のスイッチングＤｕｔｙでスイッチング動作を行う。

【0032】

電力管理制御回路１００は、太陽電池の発電電力が最大となるようにＤｕｔｙを調整することによって、コンバータ３０の入力電圧を調整する。これにより、コンバータ３０は、複数の太陽電池モジュール８１－８４が供給する電力を入力して電力変換動作によって太陽電池の出力電力を最大化する。この際、電力管理制御回路１００は、複数の太陽電池モジュール８１－８４のうち、少なくともひとつの太陽電池モジュールからゼロより大きい発電電力が得られる電圧の範囲（所定の電圧範囲）において、複数の太陽電池モジュール８１－８４の発電電力が最大になるように制御を行う。

【0033】

インバータ４０は、二次電池ＢＡＴ、入力キャパシタＣｉ４０、複数のＭＯＳＦＥＴＱ４１－Ｑ４４（ＭＯＳＦＥＴＱ４１、ＭＯＳＦＥＴＱ４２、ＭＯＳＦＥＴＱ４３、ＭＯＳＦＥＴＱ４４）、インダクタＬ４１、インダクタＬ４２、および、出力キャパシタＣｏ４０を備える。

【0034】

二次電池ＢＡＴの正極端子は、コンバータ３０の高圧側出力端子に接続する。二次電池ＢＡＴの負極端子は、コンバータ３０の低圧側出力端子に接続する。これにより、二次電池ＢＡＴは、コンバータ３０の出力電圧によって充電される。二次電池ＢＡＴは、例えば、図示しない充放電制御回路を通じて、充放電制御される。

【0035】

入力キャパシタＣｉ４０の高圧側端子は、二次電池ＢＡＴの正極端子に接続する。入力キャパシタＣｉ４０の低圧側端子は、二次電池ＢＡＴの負極端子に接続する。

【0036】

ＭＯＳＦＥＴＱ４１のドレインは、入力キャパシタＣｉ４０の高圧側端子に接続し、ＭＯＳＦＥＴＱ４１のソースは、ＭＯＳＦＥＴＱ４２のドレインに接続する。ＭＯＳＦＥＴＱ４２のソースは、入力キャパシタＣｉ４０の低圧側端子に接続する。

【0037】

ＭＯＳＦＥＴＱ４３のドレインは、入力キャパシタＣｉ４０の高圧側端子に接続し、ＭＯＳＦＥＴＱ４３のソースは、ＭＯＳＦＥＴＱ４４のドレインに接続する。ＭＯＳＦＥＴＱ４４のソースは、入力キャパシタＣｉ４０の低圧側端子に接続する。

【0038】

インダクタＬ４１の一方端は、ＭＯＳＦＥＴＱ４１のソースとＭＯＳＦＥＴＱ４２のドレインとのノードに接続する。

【0039】

インダクタＬ４２の一方端は、ＭＯＳＦＥＴＱ４３のソースとＭＯＳＦＥＴＱ４４のドレインとのノードに接続する。

【0040】

出力キャパシタＣｏ４０の一方端子は、インダクタＬ４１の他方端に接続し、出力キャパシタＣｏ４０の他方端子は、インダクタＬ４２の他方端に接続する。出力キャパシタＣｏ４０の両端子が、インバータ４０の出力端子となる。

【0041】

複数のＭＯＳＦＥＴＱ４１－Ｑ４４の各ゲートは、電力管理制御回路１００またはインバータ４０の専用の制御回路からスイッチング制御信号が入力される。複数のＭＯＳＦＥＴＱ４１－Ｑ４４は、このスイッチング制御信号によって、所定のスイッチング動作を行う。なお、このインバータ４０に対するスイッチング制御は既知であり、詳細な説明は省略する。

【0042】

これにより、インバータ４０は、コンバータ３０から入力された直流電圧を交流電圧に変換して出力する。

【0043】

（複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４、ダイオードＤ３２の特性および配置態様）
図２（Ａ）は、第１の実施形態に係る電力変換装置の電力変換用整流素子の温度特性を示す図であり、図２（Ｂ）は、第１の実施形態に係る電力変換装置の統合用整流素子の温度特性を示す図である。

【0044】

ダイオードＤ３２は、コンバータ３０における電力変換の機能部に用いられる。したがって、ダイオードＤ３２は、逆回復時間の短いものが好ましい。これにより、コンバータ３０での電力変換効率は向上する。

【0045】

この特性を実現するため、ダイオードＤ３２は、ＳｉＣ半導体によって構成される。このため、ダイオードＤ３２は、図２（Ａ）に示すように、順方向電圧特性において、正の温度特性（正の温度係数）を有する。

【0046】

一方、複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４は、図２（Ｂ）に示すように、順方向電圧特性において、負の温度特性（負の温度係数）を有する。したがって、複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４は、温度が高くなるほど、電圧降下が低くなる。

【0047】

この温度特性を実現するため、複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４は、例えば、Ｓｉ半導体によって形成される。

【0048】

図３（Ａ）、図３（Ｂ）は、第１の実施形態における電力変換装置における各ダイオードの配置態様の一例を示す図である。なお、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の構成に対して、さらに挟持部材を追加した構成を示す。

【0049】

図３（Ａ）に示すように、ダイオードＤ２１と、コンバータ３０のダイオードＤ３２とは、ディスクリート部品であり、回路基板１９１に実装される。

【0050】

例えば、ダイオードＤ２１は、本体２１１、放熱用金属端子２１２、複数の外部接続端子２１３を備える。

【0051】

本体２１１は、概略的には、ダイオード機能部が形成された半導体基板を樹脂モールドすることによって実現される。放熱用金属端子２１２は、平板状であり、本体２１１の一方主面に配置される。

【0052】

複数の外部接続端子２１３は、本体２１１の一側面から外方に延びる形状である。複数の外部接続端子２１３が回路基板１９１にはんだ等に接合されることで、ダイオードＤ２１は、回路基板１９１に実装される。

【0053】

なお、他のダイオードＤ２２、Ｄ２３、Ｄ２４も同様に、回路基板１９１に実装される。複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４は、図３（Ａ）のダイオードＤ２１のように、コンバータ３０のダイオードＤ３２に近接する位置に配置される。

【0054】

複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４とダイオードＤ３２とは、絶縁シート１９３を挟んで、放熱器１９２に固定される。より具体的には、放熱器１９２は、金属板である。放熱器１９２は、回路基板１９１における複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４とダイオードＤ３２の実装面と反対側の面に、回路基板１９１の側面よりも突出するように配置される。

【0055】

放熱器１９２の表面（複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４とダイオードＤ３２の実装側の面）には、絶縁シート１９３が配置される。

【0056】

複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４とダイオードＤ３２とは、放熱用金属端子（ダイオードＤ２１であれば放熱用金属端子２１２）が、放熱器１９２側となるように配置される。

【0057】

そして、図３（Ａ）の場合であれば、複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４とダイオードＤ３２とは、放熱用金属端子が放熱器１９２に当接（面接触）するように、配置される。これにより、複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４とダイオードＤ３２とは、これらに共通の放熱器１９２に、直接、所定面積で接続される。

【0058】

なお、この際、複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４とダイオードＤ３２とは、金属製のネジ（図示を省略する）等を、本体（ダイオードＤ２１であれば本体２１１）に形成された穴に挿嵌して放熱器１９２に固定することもできる。これにより、複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４とダイオードＤ３２が放熱器１９２に接続した状態は、安定する。

【0059】

また、図３（Ｂ）の場合であれば、複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４とダイオードＤ３２とは、導電性の挟持部材１９４によって固定される。具体的には、挟持部材１９４は、放熱器１９２に物理的に接触する部分を有し、複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４とダイオードＤ３２と絶縁シート１９３とを放熱器１９２とともに挟みこむ。これにより、複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４とダイオードＤ３２が放熱器１９２に接続した状態は、安定する。

【0060】

このような構成によって、ダイオードＤ３２で発生した熱は、放熱器１９２に伝導する。放熱器１９２に伝導した熱は、複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４に伝導する。これにより、複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４の温度は高くなる。

【0061】

上述のように、複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４は、負の温度特性を有するので、温度が高くなるほど、電圧降下は低減される。したがって、複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４の電圧降下は低減される。

【0062】

すなわち、コンバータ３０が動作すると、この動作に応じてダイオードＤ３２が発熱するが、この熱によって複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４の温度が高くなり、複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４の電圧降下は低減される。これにより、電力変換装置１０は、電力変換装置の効率の低下を抑制できる。

【0063】

特に、上述の構成では、ダイオードＤ３２に対して複数のダイオードＤ２１－Ｄ２２が近接して配置されるので、ダイオードＤ３２から複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４に、効果的に熱が伝わる。したがって、電力変換装置１０は、電力変換装置の効率の低下をさらに抑制できる。

【0064】

なお、上述の説明では、ダイオードＤ３２、および、複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４の材料の一例を示したが、これらに限られるものではなく、少なくとも複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４が負の温度特性を有する構成であれば、上述の作用効果を奏する。

【0065】

また、上述の構成では、ダイオードＤ３２が逆回復時間の短いダイオードであるので、コンバータ３０での電力変換効率は、高くなる。これにより、電力変換装置１０は、電力変換装置の効率の低下をさらに抑制できる。

【0066】

また、上述の構成では、ダイオードＤ３２が正の温度特性を有するが、ダイオードＤ３２で発生した熱は、放熱器１９２を通じて複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４に伝導する。これにより、ダイオードＤ３２の温度上昇を抑制でき、ダイオードＤ３２での電圧降下を抑制できる。したがって、電力変換装置１０は、電力変換装置の効率の低下をさらに抑制できる。

【0067】

なお、上述の構成では、複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４とダイオードＤ３２は、放熱器１９２に直接接続している。しかしながら、複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４とダイオードＤ３２とが熱的に接続するように、放熱器１９２に対して間接的に接続してもよい。

【0068】

（電力変換装置１０の電力変換動作の一例）
図４は、太陽電池モジュールの出力特性の一例を示すグラフである。図４に示すように、太陽電池モジュールは、出力電圧に応じて出力電力が非線形に変化し、所定の出力電圧において電流の極大点を有する。

【0069】

複数の太陽電池モジュール８１－８４の出力特性は、理想的には同じであってもよいが、現実的には異なっている。例えば、最大出力電圧、出力電圧に対する出力電力の変化（図４における曲線の形状）は、複数の太陽電池モジュール８１－８４のそれぞれで異なる。

【0070】

したがって、電力管理制御回路１００は、例えば、次に示すように、コンバータ３０における電力変換動作を制御する。

【0071】

電力管理制御回路１００は、入力キャパシタＣｉ３０の入力電圧と太陽電池からの入力電流を計測する。より具体的には、例えば、入力電圧に関しては、複数の入力配線２１－２４の高圧側配線に、電圧計測用の抵抗素子を接続し（図示を省略している）、電力管理制御回路１００は、電圧計測用の抵抗素子の両端電圧を計測する。この電圧計測用の抵抗素子と電力管理制御回路１００との組が、本発明の「電圧計測部」に対応する。入力電流に関しては、複数の入力配線２１－２４の低圧側配線に、電流計測用の抵抗素子を接続し（図示を省略している）、電力管理制御回路１００は、電流計測用の抵抗素子の両端電圧を計測する。この構成が、本発明の「電流計測部」に対応する。また、電力管理制御回路１００は、コンバータ３０の出力電圧（出力キャパシタＣｏ３０の電圧）を計測する。

【0072】

電力管理制御回路１００は、入力キャパシタＣｉ３０の入力電圧、太陽電池からの入力電流、および、コンバータ３０の出力電圧を計測しながら、複数の太陽電池モジュール８１－８４の発電電力が所定値となるように、コンバータ３０の制御を行う。発電電力は、入力電圧と入力電流とから算出される。

【0073】

複数の太陽電池モジュール８１－８４のそれぞれは、上述の図４に示すように、出力電圧と出力電流とが一意の関係にあり、それぞれに異なる。複数の太陽電池モジュール８１－８４の出力が入力キャパシタＣｉ３０でまとめられているので、入力キャパシタＣｉ３０の入力電圧は、複数の太陽電池モジュール８１－８４の出力電圧となる。この出力電圧と上述の図４のＶＩ特性とから、複数の太陽電池モジュール８１－８４の出力電流は決定する。したがって、入力キャパシタＣｉ３０の入力電圧、太陽電池からの入力電流、および、コンバータ３０の出力電圧を計測しながら、コンバータ３０を制御することで、複数の太陽電池モジュール８１－８４の発電電力を所定値に制御できる。

【0074】

例えば、電力管理制御回路１００は、入力キャパシタＣｉ３０の入力電圧、および、コンバータ３０の出力電圧を計測しながら、複数の太陽電池モジュール８１－８４による総発電量が最大となるように、コンバータ３０の制御を行う。

【0075】

これにより、電力変換装置１０は、電力変換動作を効率的に実行できる。

【0076】

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係る太陽光発電システムについて、図を参照して説明する。図５は、第２の実施形態に係る太陽光発電システムの構成を示す機能ブロック図である。

【0077】

図５に示すように、第２の実施形態に係る太陽光発電システム１Ａは、第１の実施形態に係る太陽光発電システム１に対して、電力変換装置１０Ａの構成において異なる。太陽光発電システム１Ａの他の構成は、太陽光発電システム１と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

【0078】

電力変換装置１０Ａは、第１の実施形態に係る電力変換装置１０に対して、複数のノイズフィルタ５１－５４を備える点で異なる。電力変換装置１０Ａの他の構成は、電力変換装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

【0079】

電力変換装置１０Ａは、複数のノイズフィルタ５１－５４（ノイズフィルタ５１、ノイズフィルタ５２、ノイズフィルタ５３、ノイズフィルタ５４）を備える。

【0080】

ノイズフィルタ５１は、入力配線２１に直列接続される。より具体的には、ノイズフィルタ５１は、入力配線２１におけるダイオードＤ２１よりも出力端子８１１側に接続される。言い換えれば、ダイオードＤ２１は、ノイズフィルタ５１よりもコンバータ３０側に接続される。

【0081】

ノイズフィルタ５２は、入力配線２２に直列接続される。より具体的には、ノイズフィルタ５２は、入力配線２２におけるダイオードＤ２２よりも出力端子８２１側に接続される。言い換えれば、ダイオードＤ２２は、ノイズフィルタ５２よりもコンバータ３０側に接続される。

【0082】

ノイズフィルタ５３は、入力配線２３に直列接続される。より具体的には、ノイズフィルタ５３は、入力配線２３におけるダイオードＤ２３よりも出力端子８３１側に接続される。言い換えれば、ダイオードＤ２３は、ノイズフィルタ５３よりもコンバータ３０側に接続される。

【0083】

ノイズフィルタ５４は、入力配線２４に直列接続される。より具体的には、ノイズフィルタ５４は、入力配線２４におけるダイオードＤ２４よりも出力端子８４１側に接続される。言い換えれば、ダイオードＤ２４は、ノイズフィルタ５４よりもコンバータ３０側に接続される。

【0084】

このように、複数のノイズフィルタ５１－５４を備えることによって、電力変換装置１０Ａは、電力変換装置１０と同様の作用効果を奏するとともに、コンバータ３０に入力するノイズ電圧を低減でき、コンバータ３０の入力電圧を安定させることができる。

【0085】

また、電力変換装置１０Ａは、複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４とダイオードＤ３２との間に接続される回路素子数を少なくできる。これにより、より容易な配線で、複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４とダイオードＤ３２とを近接して配置できる。したがって、電力変換装置１０Ａは、より容易な構造で、電力変換装置の効率の低下を、より効果的に抑制できる。また、放熱器１９２を小さくでき、電力変換装置１０Ａを小型化できる。

【0086】

［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態に係る太陽光発電システムについて、図を参照して説明する。図６は、第３の実施形態に係る太陽光発電システムの構成を示す機能ブロック図である。

【0087】

図６に示すように、第３の実施形態に係る太陽光発電システム１Ｂは、第１の実施形態に係る太陽光発電システム１に対して、電力変換装置１０Ｂの構成において異なる。太陽光発電システム１Ｂの他の構成は、太陽光発電システム１と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

【0088】

電力変換装置１０Ｂは、第１の実施形態に係る電力変換装置１０に対して、複数のダイオードＤ２１－Ｄ２４の構成において異なる。電力変換装置１０Ｂの他の構成は、電力変換装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

【0089】

ダイオードＤ２１は、入力配線２１の低圧側配線に直列接続される。ダイオードＤ２１のアノードは、低圧側ノードに接続し、ダイオードＤ２１のカソードは、出力端子８１１に接続する。

【0090】

ダイオードＤ２２は、入力配線２２の低圧側配線に直列接続される。ダイオードＤ２２のアノードは、低圧側ノードに接続し、ダイオードＤ２２のカソードは、出力端子８２１に接続する。

【0091】

ダイオードＤ２３は、入力配線２３の低圧側配線に直列接続される。ダイオードＤ２３のアノードは、低圧側ノードに接続し、ダイオードＤ２３のカソードは、出力端子８３１に接続する。

【0092】

ダイオードＤ２４は、入力配線２４の低圧側配線に直列接続される。ダイオードＤ２４のアノードは、低圧側ノードに接続し、ダイオードＤ２４のカソードは、出力端子８４１に接続する。

【0093】

複数の入力配線２１－２４の高圧側配線は、互いに接続され、高圧側ノードを形成する。

【0094】

このような構成によって、太陽光発電システム１Ｂは、太陽光発電システム１と同様の作用効果を奏する。

【0095】

［第４の実施形態］
本発明の第４の実施形態に係る太陽光発電システムについて、図を参照して説明する。図７は、第４の実施形態に係る太陽光発電システムの構成を示す機能ブロック図である。

【0096】

図７に示すように、第４の実施形態に係る太陽光発電システム１Ｃは、第１の実施形態に係る太陽光発電システム１に対して、電力変換装置１０Ｃの構成において異なる。太陽光発電システム１Ｃの他の構成は、太陽光発電システム１と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

【0097】

電力変換装置１０Ｃは、第１の実施形態に係る電力変換装置１０に対して、コンバータ３０Ｃの構成において異なる。電力変換装置１０Ｃの他の構成は、電力変換装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

【0098】

コンバータ３０Ｃは、第１の実施形態に係るコンバータ３０に対して、ダイオードＤ３２をＭＯＳＦＥＴＱ３２に置き換えた点で異なる。コンバータ３０Ｃの他の構成は、コンバータ３０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

【0099】

コンバータ３０Ｃは、ＭＯＳＦＥＴＱ３２を備える。ＭＯＳＦＥＴＱ３２のソースは、ＭＯＳＦＥＴＱ３１のドレインに接続する。ＭＯＳＦＥＴＱ３２のドレインは、出力キャパシタＣｏ４０の高圧側端子に接続する。このＭＯＳＦＥＴＱ３２が、本発明の「電力変換用整流素子」に対応する。

【0100】

電力管理制御回路１００は、ＭＯＳＦＥＴＱ３１とＭＯＳＦＥＴＱ３２にスイッチング制御信号を与える。電力管理制御回路１００は、所定のＤｕｔｙで、ＭＯＳＦＥＴＱ３１とＭＯＳＦＥＴＱ３２とを同期させて交互にオン制御する。これにより、コンバータ３０Ｃは、同期整流型のコンバータとして動作する。

【0101】

このような構成によって、太陽光発電システム１Ｃは、太陽光発電システム１と同様の作用効果を奏する。

【0102】

なお、上述の各実施形態の構成は、適宜組み合わせることができ、それぞれの組み合わせに応じた作用効果を奏することができる。

【符号の説明】

【0103】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ：太陽光発電システム
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ：電力変換装置
２１、２２、２３、２４：入力配線
３０、３０Ｃ：コンバータ
４０：インバータ
５１、５２、５３、５４：ノイズフィルタ
８１、８２、８３、８４：太陽電池モジュール
９０：出力制御スイッチ
９１：負荷
９２：電力系統
１００：電力管理制御回路
１９１：回路基板
１９２：放熱器
１９３：絶縁シート
１９４：挟持部材
２１１：本体
２１２：放熱用金属端子
２１３：外部接続端子
８１１、８２１、８３１、８４１：出力端子
ＢＡＴ：二次電池
Ｃｉ３０：入力キャパシタ
Ｃｉ４０：入力キャパシタ
Ｃｏ３０：出力キャパシタ
Ｃｏ４０：出力キャパシタ
Ｄ２１－Ｄ２４：ダイオード
Ｄ３２：ダイオード
Ｌ３０：インダクタ
Ｌ４１、Ｌ４２：インダクタ
Ｑ３１、Ｑ３２：ＭＯＳＦＥＴ
Ｑ４１、Ｑ４２、Ｑ４３、Ｑ４４：ＭＯＳＦＥＴ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】