電圧設定装置、太陽光発電システム、および電圧設定装置の制御方法
【課題】いわゆるＤＣＤＣ変換時における損失を抑える。
【解決手段】モジュールＭＯＤ１１から出力された電流に対して電圧を設定し、該電圧で外部へ出力する出力変換機Ｔ１１において、上記電圧を変更可能なＤＣＤＣ変換部５３と、ＤＣＤＣ変換部５３から出力される電力を検出する二次側電圧・電流監視部５６と、二次側電圧・電流監視部５６によって検出される出力電力が最大となるようにＤＣＤＣ変換部５３によって設定される電圧を決定する最大動作点制御部５４と、を備える。
【解決手段】モジュールＭＯＤ１１から出力された電流に対して電圧を設定し、該電圧で外部へ出力する出力変換機Ｔ１１において、上記電圧を変更可能なＤＣＤＣ変換部５３と、ＤＣＤＣ変換部５３から出力される電力を検出する二次側電圧・電流監視部５６と、二次側電圧・電流監視部５６によって検出される出力電力が最大となるようにＤＣＤＣ変換部５３によって設定される電圧を決定する最大動作点制御部５４と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＤＣＤＣ変換（直流電圧変換）を行う電圧設定装置、制御管理装置、太陽光発電システム、および電圧設定装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、枯渇の心配も無く、なおかつ環境に優しくクリーンなエネルギーである太陽光エネルギーを利用した太陽光発電が注目を集めている。
【０００３】
ここで、図１２を用いて、太陽光発電システムにおいて用いられる太陽電池の構成要素について説明すると次のとおりである。
【０００４】
図１２に示すとおり、太陽光の照射を受けることで光電効果により電流を生じさせる太陽電池セルＳＥＬ１０００が、太陽電池の構成の最小単位となる。
【０００５】
そして、太陽電池モジュールＭＯＤ１０１１は、複数の太陽電池セルＳＥＬ１０００により構成されるユニットである。
【０００６】
太陽電池ストリングＳＴＲ１００１は、複数の太陽電池モジュールＭＯＤ１０１１が、直列に接続されたものから構成される。
【０００７】
そして、太陽電池アレイＡＲＲ１０１０は、複数の太陽電池ストリングＳＴＲ１００１を、並列に接続されたものから構成される。
【０００８】
次に、図１３を用いて、太陽光発電を行うための太陽光発電システムの典型的な構成について概略的に説明すると次のとおりである。
【０００９】
図１３に示すように、太陽光発電システム１００１は、太陽電池アレイＡＲＲ１０１０、パワーコンディショナ１０２０、負荷１０３０から構成される。
【００１０】
パワーコンディショナ１０２０は、太陽電池アレイＡＲＲ１０１０から出力される直流電力を、内蔵するインバータ１０２１によって交流電力に変換して負荷１０３０に供給するためのものである。
【００１１】
なお、太陽光発電システム１００１には、図１３に示すように、電力会社が提供する商用の電力系統１０４０と連系して運転する構成や、電力会社の電力系統１０４０と連系せずに独立したシステムとして運転する構成などがある。
【００１２】
従来、このような太陽光発電システムにおいて、太陽光エネルギーを、より効率的に電力に変換することが望まれており、このような要望に応じるべく様々な技術が提案されてきた。以下に、そのような技術の例を４つ提示する。
【００１３】
まず、太陽電池を、ストリング単位で、最大電力点にて動作させる技術が提案されている（特許文献１）。
【００１４】
また、各ＰＶモジュール（パネル）に管理ユニットと通信するための通信機器を取り付けて、取り付けた通信機器からＰＶモジュールの動作状態を管理ユニットに送信する一方で、管理ユニットからＰＶモジュールが最大出力で動作するための制御信号を通信機器に送信することが提案されている（特許文献２）。
【００１５】
そして、特許文献３では、太陽光発電システムにおいて、部分的に、日射条件が異なったり、設置場所の向きや、温度環境が異なっていたりしても、ＰＶモジュールごとに、スイッチング制御して、動作電圧・電流を調整することによって、より効率よく電力を得る技術について開示されている。
【００１６】
最後に、特許文献４では、インバータの動作電圧を操作して、太陽電池の出力電力が最大電力点に達したときの各種パラメータを、データベースに登録しておいて、通常運転では、データベースに登録されているパラメータに基づいて動作電圧を調整することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】国際公開第２００６／０３３１４２（Ａ１）号明細書（２００６年３月３０日公開）
【特許文献２】米国特許出願公開第２００９／０１５０００５号明細書（２００９年６月１１日公開）
【特許文献３】特開２００７−５８８４５号公報（２００７年３月８日公開）
【特許文献４】特開２０００−１８１５５５号公報（２０００年６月３０日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、上述のような従来技術では、ＰＶモジュールごとには、最大電力を得ることはできても、ＤＣＤＣ変換を行った際に、出力電力を大きく損失してしまう場合があり、このため必ずしも太陽光発電システム全体として最大電力を得られないという問題があった。
【００１９】
本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、電圧を変更可能な電圧変更回路から電力を出力する際における損失（いわゆる、ＤＣＤＣ変換時の損失）を抑えることができる電圧設定装置、制御管理装置、太陽光発電システム、および電圧設定装置の制御方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記の課題を解決するために、本発明に係る電圧設定装置は、太陽電池から出力された電流に対して電圧を設定し、該電圧で外部へ出力する電圧設定装置において、上記電圧を変更可能な電圧変更回路と、上記電圧変更回路から出力される電力を検出する出力電力検出手段と、上記出力電力検出手段によって検出される出力電力が最大となるように上記電圧変更回路によって設定される電圧を決定する電圧決定手段と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
また、上記の課題を解決するために、本発明に係る電圧設定装置の制御方法は、太陽電池から出力された電流に対して電圧を設定し、該電圧で外部へ出力する電圧設定装置の制御方法において、上記電圧を変更可能な電圧変更回路から出力される電力を検出する出力電力検出ステップと、上記出力電力検出ステップにおいて検出される出力電力が最大となるように上記電圧変更回路によって設定される電圧を決定する電圧決定ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２２】
上記構成によれば、太陽電池から入力された直流電圧が電圧変更回路から出力されたあとの出力電力を検出することができる。太陽電池とは、太陽光発電素子であるセル、複数のセルが直列に接続されたクラスタあるいはモジュール、モジュールが直列に接続されたストリング、ストリングが並列に接続されたアレイのいずれをも含むものである。
【００２３】
そして、電圧変更回路から出力される電力を検出しつつ、検出される出力電力が最大となるように電圧変更回路によって設定される電圧を決定する。
【００２４】
このため、電圧変更回路において電圧を設定し、該電圧で外部へ出力する際（いわゆるＤＣＤＣ変換時）の損失を抑えることができる。その結果、単に太陽電池の出力を最大化するだけでは得ることができなかった、電圧変更回路から出力された後の最大出力電力を得ることができるようになるという効果を奏する。いいかえれば、上記構成により、太陽光エネルギーの効率的利用を図ることができる。
【００２５】
本発明に係る電圧設定装置では、上記太陽電池と上記電圧変更回路との間で上記太陽電池から出力された電力を計測する電力計測手段をさらに備え、上記電圧決定手段が、上記電力計測手段によって計測された電力が最大となるように上記電圧変更回路によって設定される仮電圧を決定した後に、該仮電圧を基準として、上記出力電力検出手段によって検出される出力電力が最大となるように、上記電圧変更回路によって設定される電圧を決定することが好ましい。
【００２６】
上記の構成によれば、まず、太陽電池と電圧変更回路との間で太陽電池から出力された電力が計測され、この電力が最大となるような仮電圧が決定される。
【００２７】
この仮電圧の決定はＭＰＰＴ制御によって実現することができるので、比較的速やかに仮電圧を決定することができる。
【００２８】
その後、この仮電圧を基準として、出力電力検出手段によって検出される出力電力が最大となるように電圧を決定するので、この電圧の決定をより迅速に行うことが可能となる。
【００２９】
本発明に係る電圧設定装置では、上記太陽電池から出力された電流を、上記電圧変更回路を迂回して外部へ出力するための迂回回路と、上記太陽電池から出力された電流を、上記電圧変更回路を介して外部へ出力するか、上記迂回回路を介して外部へ出力するかを決定する迂回決定手段と、をさらに備えることが好ましい。
【００３０】
太陽電池から出力された電流に対して電圧変更回路において電圧を設定し、設定した電圧で外部へ出力する際には、電力の損失を伴う。
【００３１】
上記構成によれば、電圧変更回路を迂回して外部へ出力するための迂回回路を備えており、なおかつ、太陽電池から出力された電流を、上記電圧変更回路を介して外部へ出力するか、上記迂回回路を介して外部へ出力するかを決定することができる。
【００３２】
よって、必要に応じて迂回回路を介して電流を外部へ出力することができる。
【００３３】
このように、必要に応じて迂回回路を介して電流を外部へ出力することで、電圧変更回路における電力の損失を防ぐことができるという効果を奏する。
【００３４】
本発明に係る電圧設定装置では、上記迂回決定手段が、上記太陽電池における温度および日射強度の少なくとも一方に基づいて、上記電圧変更回路を介して外部へ出力するか、上記迂回回路を介して外部へ出力するかを決定することが好ましい。
【００３５】
上記構成によれば、太陽電池における温度および日射強度の少なくとも一方に基づいて、電圧変更回路を介して外部へ出力するか、迂回回路を介して外部へ出力するかを決定する。
【００３６】
上述のとおり、電流を、電圧変更回路を介して外部へ出力する場合、電圧変更回路における電力の損失を伴う。よって、電圧を変更しなくても、十分に大きな電力が太陽電池から得られている場合には、電圧変更回路における電力の損失を防ぐためにも、電流を、迂回回路を介して外部へ出力することがより好ましい。
【００３７】
ここで、太陽電池の特性について説明すると次のとおりである。
【００３８】
太陽電池における温度が上昇すると、太陽電池の特性により発電における電圧が降下する。また、太陽電池における日射強度は、太陽電池の発電効率を左右する。すなわち、日射強度が高くなると、太陽電池から出力される電力は大きくなる傾向にあるし、日射強度が低くなると、太陽電池から出力される電力は小さくなる傾向にある。
【００３９】
つまり、太陽電池からの電力の大きさを、直接計測しなくても、太陽電池における温度、日射強度を用いて、電力の大きさを推測することができる。
【００４０】
これにより、例えば、必要に応じて電圧変更回路ではなく、迂回回路を介して電流を外部へ出力することができる。つまり、日射強度が強ければ、迂回回路を介して電流を外部へ出力すればよいし、温度が高ければ、電圧変更回路を介して電流を外部へ出力すればよい。
【００４１】
この結果、上記太陽電池からの電力が十分大きい可能性が高いのに、無闇に電圧変更回路を経由させてしまい、電力を損失させてしまうことを防ぐことができるという効果を奏する。
【００４２】
本発明に係る電圧設定装置では、上記太陽電池と、上記電圧変更回路または上記迂回回路との間で、上記太陽電池から出力された電力を計測する電力計測手段をさらに備え、上記迂回決定手段が、上記電力計測手段が計測した電力に基づいて、上記電圧変更回路を介して外部へ出力するか、上記迂回回路を介して外部へ出力するかを決定することが好ましい。
【００４３】
上述のとおり、電圧を変更しなくても、十分に大きな電力が太陽電池から得られている場合には、電圧変更回路における電力の損失を防ぐためにも、電流を、迂回回路を介して外部へ出力することがより好ましい。
【００４４】
上記構成によれば、まず、上記太陽電池から出力された電力を計測するので、計測した電力に基づいて、電流を電圧変更回路を介して外部へ出力するか、迂回回路を介して外部へ出力するかを決定することができる。
【００４５】
よって、十分に大きな電力が太陽電池から得られているかどうかにより、電流の出力経路を、電圧変更回路および迂回回路のいずれにするかを決定することができる。
【００４６】
このため、十分に大きな電力が太陽電池から得られているのに、電圧変更回路を経由させてしまい、電力を損失させてしまうことを防ぐことができるという効果を奏する。
【００４７】
本発明に係る電圧設定装置では、上記太陽電池と、上記電圧変更回路または上記迂回回路との間で、上記太陽電池から出力された電力を計測する電力計測手段と、外部に対して電圧を出力する２つの出力端子間を、短絡した状態と短絡していない状態との間で切り替える短絡切替回路と、上記短絡切替回路を短絡した状態に切り替えるかを決定する短絡決定手段とをさらに備え、上記短絡決定手段が、上記電力計測手段が計測した電力が所定値以下である場合に、上記短絡切替回路を上記短絡した状態に切り替えることを決定することが好ましい。
【００４８】
太陽電池が接続された電圧設定装置が、直列に接続されている場合には、或る太陽電池において出力電力が低下していると、他の太陽電池の出力電力を大きく低下させるおそれがある。
【００４９】
上記構成によれば、太陽電池から出力された電力を計測して、計測した電力に基づいて短絡切替回路の状態を切り替えるので、当該太陽電池の出力が低下している場合には、この太陽電池を回路上バイパスして、接続されている一方の電圧設定装置から入力される電流を、他方の電圧設定装置に出力することができる。これによって、他の太陽電池全体の出力電力に影響をおよぼすおそれのある太陽電池を、回路上、取り除くことができる。
【００５０】
これにより、出力が低下している太陽電池が他の太陽電池全体の出力電力に影響をおよぼすことを防ぐことができるという効果を奏する。
【００５１】
また、短絡した状態で流れる電流は一方向のみで、逆流防止機能があり、通常、接続箱内に設置されている逆流防止素子が不要になる。
【００５２】
本発明に係る電圧設定装置では、太陽電池アレイの出力電力を示すアレイ出力電力データを、通信ネットワークを介して受信する受信手段をさらに備え、上記迂回決定手段が、上記アレイ出力電力データに基づいて、上記電圧変更回路を介して外部へ出力するか、上記迂回回路を介して外部へ出力するかを決定することが好ましい。
【００５３】
上記構成によれば、太陽電池を含む太陽電池アレイの出力電力を示すアレイ出力電力データを受信して、受信したアレイ出力電力データが示す太陽電池アレイの出力電力に基づいて、迂回回路を介して電流を外部へ出力するかどうかを決定することができる。
【００５４】
このように、必要に応じて迂回回路を介して電流を外部へ出力することで、電圧変更回路における電力の損失を防ぐことができるという効果を奏する。
【００５５】
本発明に係る電圧設定装置では、太陽電池アレイの出力電力を示すアレイ出力電力データを、通信ネットワークを介して受信する受信手段をさらに備え、
上記短絡決定手段が、上記電力計測手段が計測する電力と、上記アレイ出力電力データが示す電力の割合に基づいて、上記電力計測手段が計測した電力が所定の基準を満たすか否かを判定することが好ましい。
【００５６】
上記構成によれば、太陽電池の電力と、該太陽電池を含む太陽電池アレイの電力の割合に基づいて短絡制御を行うことができる。短絡制御を、太陽電池アレイ全体の電力に対する太陽電池の電力の割合に基づいて行うので、例えば、太陽電池の出力が、太陽電池アレイ全体のなかで極端に低下している場合に、短絡切替回路を短絡した状態とする制御が可能である。
【００５７】
本発明に係る電圧設定装置では、上記出力電力検出手段によって検出される出力電力を示す電力データを送信する送信手段を備えることが好ましい。
【００５８】
上記の課題を解決するために、本発明に係る制御管理装置は、電力データを受信する電力データ受信手段と、上記電力データ受信手段によって受信される電力データが示す出力電力が最大となるように電圧を決定する電圧決定手段と、上記電圧決定手段によって決定した電圧を送信する制御データ送信手段と、を備えることを特徴とする。
【００５９】
上記構成によれば、電圧設定装置から送信される電力データに基づいて制御管理装置が、電圧設定装置が外部に出力する出力電力を最大化するように電圧を決定することができる。このため、電圧設定装置が、制御管理装置によって決定された電圧に従って、電圧変更回路から出力される電力を最大化することができる。いいかえれば、上記構成により、太陽光エネルギーの効率的利用を図ることができる。
【００６０】
なお、本発明に係る上記電圧設定装置と、上記制御管理装置と、を適宜組み合わせることにより、上記電圧設定装置と、上記制御管理装置と、を備えた太陽光発電システムを実現することができ、当該太陽光発電システムも本発明の範疇に入る。
【発明の効果】
【００６１】
本発明に係る電圧設定装置は、電圧を変更可能な電圧変更回路と、上記電圧変更回路から出力される電力を検出する出力電力検出手段と、上記出力電力検出手段によって検出される出力電力が最大となるように上記電圧変更回路によって設定される電圧を決定する電圧決定手段と、を備えることを特徴とする。
【００６２】
また、本発明に係る電圧設定装置の制御方法は、電圧を変更可能な電圧変更回路から出力される電力を検出する出力電力検出ステップと、上記出力電力検出ステップにおいて検出される出力電力が最大となるように上記電圧変更回路によって設定される電圧を決定する電圧決定ステップと、を含むことを特徴とする。
【００６３】
よって、電圧変更回路から出力される電力の損失を抑え、単に太陽電池の出力を最大化するだけでは得ることができなかった、電圧変更回路から出力された後の最大出力電力を得ることができるようになるという効果を奏する。
【００６４】
また、本発明に係る制御管理装置は、電圧設定装置の電力検出手段によって検出される出力電力を、上記電圧設定装置から受信する電力データ受信手段と、上記電力データ受信手段によって受信される電力データが示す出力電力が最大となるように上記電圧設定装置の電圧を決定する電圧決定手段と、上記電圧決定手段によって決定した電圧を上記電圧設定装置に送信する制御データ送信手段と、を備えることを特徴とする。
【００６５】
上記構成によれば、電圧設定装置から送信される電力に基づいて制御管理装置が、電圧設定装置が外部に出力する出力電力を最大化するように電圧を決定することができる。このため、電圧設定装置が、制御管理装置によって決定された電圧に従って、電圧変更回路から出力される電力を最大化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の一実施形態に係るモジュールおよび出力変換機の構成例について示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る太陽光発電システムの概略的構成を示す機能ブロック図である。
【図３】モジュールの出力と、ＤＣＤＣ変換によって生じる電力損失と、出力変換機の二次側の出力との関係について説明するためのテーブルである。
【図４】本発明の一実施形態に係る出力変換機における処理の流れについて示したフローチャートである。
【図５】ストリングを構成する各モジュールが十分な日射量を得ている場合におけるストリングのＩ−Ｖ特性について示したグラフである。
【図６】ストリングを構成する３つのモジュールのうち、１つのモジュールが日陰となり、出力電流が低下している場合におけるストリングのＩ−Ｖ特性について示したグラフである。
【図７】ストリングを構成する３つのモジュールのうち、２つのモジュールが日陰となり、出力電流が低下している場合におけるストリングのＩ−Ｖ特性について示したグラフである。
【図８】出力変換機を、クラスタに接続する場合の構成例について示すブロック図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る太陽光発電システムの概略的構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の別の実施形態係る太陽光発電システムの概略的構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明のその他の実施形態に係る太陽光発電システムの概略的構成を示すブロック図である。
【図１２】従来の太陽電池アレイ、太陽電池ストリング、太陽電池モジュールおよび太陽電池セルの関係について示す模式図である。
【図１３】従来の太陽光発電システムの概略的構成について示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００６７】
〔実施形態１〕
本発明の一実施形態について図１〜図８に基づいて説明すると以下のとおりである。
【００６８】
（太陽光発電システムの構成について）
まず、図２を用いて、本実施形態に係る太陽光発電システムの概略的構成について説明する。
【００６９】
図２に示すように、太陽光発電システム１は、太陽電池アレイ（以下、単にアレイと称する）ＡＲＲ１１、パワーコンディショナ２０、負荷３０を含む構成である。
【００７０】
アレイＡＲＲ１１は、複数の太陽電池ストリング（以下、単にストリングと称する）ＳＴＲ１１〜ＳＴＲ１４を、接続箱４５において、並列に接続したものからなるユニットである。なお、図２では、太陽光発電システム１において、説明の便宜上、１つのアレイＡＲＲ１１だけを記載しているが、勿論、複数のアレイを含む構成であってもかまわない。
【００７１】
ストリングＳＴＲ１１〜ＳＴＲ１４は、それぞれ、複数の太陽電池モジュール（以下、単にモジュールと称する）を直列で接続したものから構成されるブロックである。ストリングＳＴＲ１１は、モジュールＭＯＤ１１〜１３を備える。
【００７２】
なお、ストリングＳＴＲ１２〜ＳＴＲ１４についても、上述したストリングＳＴＲ１１の構成と、同様の構成を有するものであるので、図２では、その記載を省略している。また、同図の構成は、飽くまで太陽光発電システム１の一構成例に過ぎず、アレイＡＲＲ１１が備えるストリングの数はストリングＳＴＲ１１〜１４の４つに限定されるわけではない。
【００７３】
モジュールＭＯＤ１１〜１３は、太陽電池セル（以下、単にセルと称する）を複数並べたものである。
【００７４】
出力変換機（電圧設定装置）Ｔ１１〜Ｔ１３は、一次側Ｓ１から入力された電力を、ＤＣＤＣ変換（直流電圧変換）して、二次側Ｓ２に出力するものである。
【００７５】
図２では、出力変換機Ｔ１１〜Ｔ１３は、それぞれモジュールＭＯＤ１１〜ＭＯＤ１３と接続されている。
【００７６】
出力変換機Ｔ１１〜Ｔ１３と、モジュールＭＯＤ１１〜ＭＯＤ１３との間の接続関係について、出力変換機Ｔ１１を例に説明すると、次のとおりである。すなわち、出力変換機Ｔ１１の一次側正極Ｓ１＋は、モジュールＭＯＤ１１の正極と接続されており、一次側負極Ｓ１−は、モジュールＭＯＤ１１の負極と接続されている。
【００７７】
モジュールＭＯＤ１１の正極から出力される電力が、出力変換機Ｔ１１の一次側Ｓ１に入力されて、出力変換機Ｔ１１において、ＤＣＤＣ変換され、出力変換機Ｔ１１の二次側Ｓ２に出力される。
【００７８】
なお、出力変換機Ｔ１２および出力変換機Ｔ１３のそれぞれのモジュール接続関係についても、上述の出力変換機Ｔ１１のモジュール接続関係と同様であるのでその説明を省略する。
【００７９】
また、出力変換機Ｔ１１〜Ｔ１３どうしの接続関係については、次のとおりである。
【００８０】
まず、出力変換機Ｔ１１の二次側負極Ｓ２−は、接続箱４５と接続されており、二次側正極Ｓ２＋は、出力変換機Ｔ１２の二次側負極Ｓ２−と接続されている。
【００８１】
そして、出力変換機Ｔ１２の二次側正極Ｓ２＋は、出力変換機Ｔ１３の二次側負極Ｓ２−と接続されており、出力変換機Ｔ１３の二次側正極Ｓ２＋は、接続箱４５と接続されている。
【００８２】
パワーコンディショナ２０は、アレイＡＲＲ１１から出力される電力を、負荷３０に供給可能なように調整するためのものである。
【００８３】
なお、太陽光発電システム１では、商用電力系統４０を含み、この商用電力系統４０と連系可能な構成であってもよし、商用電力系統と連系せずに独立で運転する構成であってもよい。
【００８４】
負荷３０は、電力供給を行う対象であり、典型的には、電力供給を行って稼動させるべき電気機器である。
【００８５】
（モジュールおよび出力変換機）
以下では、図１を用いて、モジュールＭＯＤ１１および出力変換機Ｔ１１の構成例について説明する。
【００８６】
［モジュール］
図１に示すように、モジュール（太陽電池）ＭＯＤ１１は、３つのクラスタＣＬＳ１１〜ＣＬＳ１３を含む構成である。
【００８７】
クラスタＣＬＳ１１は、６つのセルＳＥＬ１１１〜ＳＥＬ１１６、およびバイパスダイオード４３Ａを１単位とするユニットである。
【００８８】
セルＳＥＬ１１１〜ＳＥＬ１１６は、直列に接続されている。また、セルＳＥＬ１１１〜ＳＥＬ１１６とは並列にバイパスダイオード４３Ａが設けられている。
【００８９】
バイパスダイオード４３Ａは、クラスタＣＬＳ１１に含まれる６つのセルＳＥＬ１１１〜ＳＥＬ１１６のうち、いずれかが何らかの理由で発電能力が低下したときに、クラスタＣＬＳ１１に流れる電流をバイパスさせて、他のクラスタでは正常に発電できるようにするためのものである。
【００９０】
なお、クラスタＣＬＳ１２およびクラスタＣＬＳ１３についても、クラスタＣＬＳ１１と同様の構成であるので、その説明を省略する。また、クラスタＣＬＳ１１〜ＣＬＳ１３は、端子箱４１において、直列に接続されている。
【００９１】
［出力変換機］
図１を参照しながら、出力変換機Ｔ１１について説明すると次のとおりである。
【００９２】
出力変換機Ｔ１１は、モジュールＭＯＤ１１の出力をＤＣＤＣ変換するためのものである。出力変換機Ｔ１１は、ＤＣＤＣ短絡スイッチ（迂回回路）５１、モジュール短絡スイッチ（短絡切替回路）５２、ＤＣＤＣ変換部（電圧変更回路）５３、最大動作点制御部（電圧決定手段、迂回決定手段、短絡決定手段）５４、一次側電圧・電流監視部（電力計測手段）５５、および二次側電圧・電流監視部（出力電力検出手段）５６を備える。
【００９３】
ＤＣＤＣ短絡スイッチ５１は、モジュールＭＯＤ１１の出力が、ＤＣＤＣ変換しなくても十分なものである場合、モジュールＭＯＤ１１から一次側Ｓ１に入力される電力を、ＤＣＤＣ変換部５３をバイパスして、二次側Ｓ２に出力するためのものである。
【００９４】
ＤＣＤＣ短絡スイッチ５１は、一次側正極Ｓ１＋と、二次側正極Ｓ２＋とに接続されており、オフ状態において、一次側正極Ｓ１＋と、二次側正極Ｓ２＋との間を解放する。また、ＤＣＤＣ短絡スイッチ５１は、オン状態において、一次側正極Ｓ１＋と、二次側正極Ｓ２＋との間を短絡し、ＤＣＤＣ変換部５３を迂回する回路を形成する。
【００９５】
なお、ＤＣＤＣ短絡スイッチ５１のオン・オフ制御は、最大動作点制御部５４によって行われるが、その詳細については、後述する。
【００９６】
モジュール短絡スイッチ５２は、モジュールＭＯＤ１１からの入力電力が、所定の値以下である場合、モジュールＭＯＤ１１を回路から切り離すためのスイッチである。
【００９７】
所定の値は、例えば、入力電力が小さすぎて、ＤＣＤＣ変換することができないような電力の値、入力電力が小さすぎて、ＤＣＤＣ変換しても、十分な出力が得られないような電力の値などを基準に決定することができる。
【００９８】
モジュール短絡スイッチ５２は、二次側負極Ｓ２−と、二次側正極Ｓ２＋とに接続されており、オフ状態において、二次側負極Ｓ２−と、二次側正極Ｓ２＋との間を解放する。また、モジュール短絡スイッチ５２は、オン状態において、二次側負極Ｓ２−と、二次側正極Ｓ２＋との間を短絡し、モジュールＭＯＤ１１を、ストリング内の回路から切り離す。
【００９９】
なお、モジュール短絡スイッチ５２のオン・オフ制御は、最大動作点制御部５４によって行われるが、その詳細については、後述する。
【０１００】
ＤＣＤＣ変換部５３は、最大動作点制御部５４の制御により、モジュールＭＯＤ１１から一次側Ｓ１に入力される電力の電圧をＤＣＤＣ変換して、二次側Ｓ２に出力するためのものである。
【０１０１】
一次側電圧・電流監視部５５は、モジュールＭＯＤ１１の出力電圧・出力電流を計測し、計測したモジュールＭＯＤ１１の出力電圧・出力電流または当該出力電圧・出力電流から導出されるＳ１側における入力電力を最大動作点制御部５４に通知するものである。
【０１０２】
二次側電圧・電流監視部５６は、出力変換機Ｔ１１の二次側Ｓ２の出力電圧・出力電流を計測し、計測した出力変換機Ｔ１１の二次側Ｓ２の出力電圧・出力電流または当該出力電圧・出力電流から導出される二次側Ｓ２の出力電力を最大動作点制御部５４に通知するものである。
【０１０３】
最大動作点制御部５４は、一次側電圧・電流監視部５５および二次側電圧・電流監視部５６の各々が計測した出力電圧・出力電流に基づき、出力変換機Ｔ１１の二次側Ｓ２の出力が最大になるように制御するものである。すなわち、最大動作点制御部５４は、二次側Ｓ２の出力が最大となるように、モジュールＭＯＤ１１の出力電圧・出力電流を調整する。
【０１０４】
具体的には、最大動作点制御部５４は、出力変換機Ｔ１１の二次側Ｓ２の出力が最大になるようなＤｕｔｙ値でＤＣＤＣ変換するようＤＣＤＣ変換部５３を制御する。
【０１０５】
最大動作点制御部５４は、まず、一次側Ｓ１の出力が最大になるようモジュールＭＯＤ１１をＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御により動作させておいてから、上記二次側Ｓ２の出力が最大となるよう制御してもよい。
【０１０６】
二次側Ｓ２の出力が最大となるときのモジュールＭＯＤ１１の動作点は、モジュールＭＯＤ１１の最大動作点近傍にあるので、これにより、二次側Ｓ２の出力が最大となる動作点に至るまでの時間が短縮可能である。
【０１０７】
また、最大動作点制御部５４は、一次側電圧・電流監視部５５および二次側電圧・電流監視部５６の各々が計測した出力電圧・出力電流に基づき、ＤＣＤＣ短絡スイッチ５１、モジュール短絡スイッチ５２の開閉の制御を行う。
【０１０８】
なお、モジュールＭＯＤ１２、ＭＯＤ１３および出力変換機Ｔ１２、１３の構成については、以上で説明したモジュールＭＯＤ１１および出力変換機Ｔ１１の構成と同様であるので、その説明を省略する。
【０１０９】
以上に示した構成は、飽くまで一例であり、セル、クラスタ、モジュール、ストリング、アレイの各構成は、適宜設計変更が可能である。
【０１１０】
（太陽電池の特性について）
ここで、太陽電池の特性について説明すると次のとおりである。モジュールＭＯＤ１１の一部が、日陰で覆われるなどして、その日陰で覆われた部分の出力電力が低下すると、モジュール全体の発電効率に大きな影響を与え、その部分の出力電力の低下分以上に、全体的な発電量が低下することが知られている。
【０１１１】
例えば、セルＳＥＬ１１１〜ＳＥＬ１１６のうち、１または複数の一部または全部が、日陰により覆われることにより当該セルの出力電力は、低下する。これによりモジュールＭＯＤ１１の出力の低下が、当該セルの出力電力の低下よりも大きくなる場合がある。
【０１１２】
また、同様にストリング内で、或るモジュールが出力低下を起こしていると、ストリングの発電量全体に大きな影響を及ぼすことが知られている。
【０１１３】
（最大動作点制御部の制御の具体例）
［最大動作点で動作させるための制御］
ＤＣＤＣ変換は、電力の損失を伴う。損失の幅は、ＤＣＤＣ変換における入出力制御の状態により変動する。よって、従来の最大動作点追従制御（以下、ＭＰＰＴ制御と称する）で、モジュール単位に最大出力を得ていても、最大動作点で動作させない場合のほうが、ＤＣＤＣ変換後の出力が大きくなる場合がある。
【０１１４】
そこで、最大動作点制御部５４は、モジュールＭＯＤ１１が出力している電力が、すなわち一次側Ｓ１の入力電力が、所定以上の電力であるときは、次のようにして、二次側Ｓ２の出力電力が最大となるように制御する。
【０１１５】
すなわち、最大動作点制御部５４は、ＤＣＤＣ変換可能な範囲内で、Ｄｕｔｙ値を変動させて、二次側Ｓ２の出力電力が最大となるＤｕｔｙ値で、ＤＣＤＣ変換部５３がＤＣＤＣ変換を行うよう制御する。すなわち、最大動作点制御部５４は、二次側Ｓ２の出力電力が最大となるような電圧を設定して、設定した電圧でＤＣＤＣ変換部５３がＤＣＤＣ変換を行うよう制御する。
【０１１６】
このとき、最大動作点制御部５４は、一次側Ｓ１の入力電力が最大となるようモジュールＭＯＤ１１をＭＰＰＴ制御により動作させておき、この動作点を基準に二次側Ｓ２の出力電力が最大となるＤｕｔｙ値を探索してもよい。
【０１１７】
すなわち、最大動作点制御部５４は、ＤＣＤＣ変換部５３を仮電圧で動作させておいてから、二次側Ｓ２の出力電力が最大となるような電圧を設定して、設定した電圧でＤＣＤＣ変換部５３がＤＣＤＣ変換を行うよう制御してもよい。
【０１１８】
これにより、二次側Ｓ２の出力電力が最大となるような電圧の決定をより迅速に行うことが可能となる。
【０１１９】
以下、図３を用いて、最大動作点制御部５４の制御の例について説明する。
【０１２０】
モジュールＭＯＤ１１の出力と、ＤＣＤＣ変換によって生じる電力損失と、出力変換機Ｔ１１の二次側の出力の関係は、次の（１）式で表すことができる。
【０１２１】
すなわち、出力変換機の二次側の出力は、次の（１）式にて得ることができる。
【０１２２】
［出力変換機の二次側出力］＝［モジュールの出力（出力変換機の一次側入力）］−［出力変換機における電力損失］ … （１）
なお、出力変換機における電力損失とは、ＤＣＤＣ変換部５３におけるＤＣＤＣ変換の際の電力損失である。
【０１２３】
（１）式に示すとおり、モジュールＭＯＤ１１の出力が、最大となっていても、出力変換機Ｔ１１における電力損失が大きければ、出力変換機Ｔ１１の二次側Ｓ２の出力は、必ずしも最大とはならない。
【０１２４】
つまり、出力変換機Ｔ１１の二次側Ｓ２の出力を、より大きくするには、モジュールＭＯＤ１１の出力を大きくしつつ、出力変換機Ｔ１１における電力損失を小さくしなければならない。
【０１２５】
図３では、モジュールＭＯＤ１１の出力が、「１０」、「９」、および「８」である場合について示している。なお、図３中の各値はモジュールＭＯＤ１１の最大出力電力を「１０」とした値であるが、出力変換機Ｔ１１の損失の値はＤＣＤＣ変換の入出力状態で変動して、必ずしも図３の通りではない。図３において、モジュールＭＯＤ１１の出力は、「１０」が最大であり、以下、「９」、「８」と順に小さくなっている。
【０１２６】
また、ＤＣＤＣ変換によって生じる電力損失は、モジュールＭＯＤ１１の出力が「１０」の場合は、「４」となっており、モジュールＭＯＤ１１の出力が「９」および「８」の場合は、それぞれ「２」および「３」となっている。
【０１２７】
すると、（１）式の計算から、モジュールＭＯＤ１１の出力が「１０」の場合は、出力変換機の二次側の出力が「６」であるのに対して、モジュールＭＯＤ１１の出力が「９」の場合は、出力変換機の二次側の出力が「７」となり、結果として、出力変換機の二次側の出力が「６」の場合のほうが、モジュールＭＯＤ１１の出力が「１０」の場合よりも、大きな出力を得られることになる。
【０１２８】
この場合、モジュールＭＯＤ１１自体は最大動作点で動作し、出力「１０」が得られるが、出力変換機Ｔ１１でのＤＣＤＣ変換後の出力は最大ではない。
【０１２９】
そこで、最大動作点制御部５４は、出力「１０」が得られる動作点を基準に、Ｄｕｔｙ値を変動させて、モジュールＭＯＤ１１において、出力「９」が得られるように制御する。これにより、ＤＣＤＣ変換後の最大出力「７」を得ることができる。
【０１３０】
なお、モジュールＭＯＤ１１の出力が「８」の場合は、出力変換機の二次側の出力が「５」となり、これらのなかで、もっとも出力変換機の二次側の出力が小さい。
【０１３１】
［ＤＣＤＣ短絡スイッチの制御］
上述のとおり、ＤＣＤＣ変換は、電力の損失を伴うため、ＤＣＤＣ変換を行わなくてもよい程度に十分な出力をモジュールから得られているのであれば、むしろＤＣＤＣ変換を行わないほうが、太陽光発電システムの発電効率の観点からいえば好ましい。
【０１３２】
というのも、モジュールＭＯＤ１１からの出力を、ＤＣＤＣ変換すると、ＤＣＤＣ変換による出力損失が生じて、結果として、出力変換機Ｔ１１の出力が、ＤＣＤＣ変換しない場合よりも、小さくなってしまう場合があるからである。
【０１３３】
そこで、最大動作点制御部５４は、一次側電圧・電流、二次側電圧・電流などの計測値に基づいて、モジュールＭＯＤ１１の出力が、ＤＣＤＣ変換を行わなくてもよい程度に十分なものであるかどうかを判定して、判定の結果、モジュールＭＯＤ１１の出力が、ＤＣＤＣ変換を行わなくてもよい程度に十分であると判定した場合、ＤＣＤＣ変換をバイパスできるようにＤＣＤＣ短絡スイッチ５１をオン状態にする。
【０１３４】
一方、モジュールＭＯＤ１１の出力が、ＤＣＤＣ変換を行う必要があると判定した場合、最大動作点制御部５４は、ＤＣＤＣ変換を行うようにＤＣＤＣ短絡スイッチ５１をオフ状態にする。
【０１３５】
他にも、最大動作点制御部５４は、モジュールＭＯＤ１１の出力が、ＤＣＤＣ変換を行わなくてもよい程度に十分であるか否かは、種々の観点から判断できる。
【０１３６】
例えば、最大動作点制御部５４は、モジュールの出力電力が、そのモジュールの公称最大出力の所定割合以上である場合には、モジュールＭＯＤ１１の出力が、ＤＣＤＣ変換を行わなくてもよい程度に十分であると判定してもよい。
【０１３７】
また、モジュールＭＯＤ１１付近に、日射強度を計測する日射計が設けられている場合は、最大動作点制御部５４が、日射計の計測値を受信して、受信した計測値に基づいて、モジュールＭＯＤ１１のセルＳＥＬ１１１〜１１６のすべてが、日陰になっておらず、太陽光の照射が得られているか否かを判断して、十分な太陽光の照射を得られていると判断した場合、ＤＣＤＣ変換を行わなくてよいと判定してもよい。
【０１３８】
また、最大動作点制御部５４は、故障などセルＳＥＬ１１１〜１１６の性能劣化が生じていないかをさらに判定してもよい。
【０１３９】
モジュールＭＯＤ１１のセルＳＥＬ１１１〜１１６のすべてが、日陰になっていなくても、セルＳＥＬ１１１〜１１６の性能劣化が生じていると判定した場合、最大動作点制御部５４は、セルＳＥＬ１１１〜１１６が、十分な電力を出力していないものとして、ＤＣＤＣ変換を行う。一方で、モジュールＭＯＤ１１のセルＳＥＬ１１１〜１１６のすべてが、日陰になっていない場合において、最大動作点制御部５４は、セルＳＥＬ１１１〜１１６の性能劣化が生じていないと判定したとき、ＤＣＤＣ変換を行わなくてよいと判定する。
【０１４０】
このように、モジュールＭＯＤ１１の出力が、ＤＣＤＣ変換を行わなくてもよい程度に十分であると判定できる場合には、ＤＣＤＣ変換を行わないことで、発電効率を向上させることができる。
【０１４１】
［モジュール短絡スイッチの制御］
出力変換機Ｔ１１において、モジュールＭＯＤ１１から、ＤＣＤＣ変換できないほどの電力しか得られていないのであれば、モジュールＭＯＤ１１をストリングＳＴＲ１１の回路上から切り離したほうが、かえってストリングＳＴＲ１１全体の発電効率が向上することがある。
【０１４２】
そこで、最大動作点制御部５４は、モジュールＭＯＤ１１の出力が、ＤＣＤＣ変換することができない程度に、小さいかどうかを判定する。そして、モジュールＭＯＤ１１の出力が、ＤＣＤＣ変換することができない程度に、小さいと判定した場合、最大動作点制御部５４は、モジュール短絡スイッチ５２をオン状態にすることで、モジュールＭＯＤ１１をストリングＳＴＲ１１の回路上から切り離す。
【０１４３】
モジュールＭＯＤ１１の出力が、ＤＣＤＣ変換することができなくなる場合としては、具体的には、例えば、次のような場合が想定される。
【０１４４】
まず、モジュールＭＯＤ１１のセルＳＥＬ１１１〜１１６のほとんどが、日陰になることにより、モジュールＭＯＤ１１の出力が極端に低下している場合が挙げられる。
【０１４５】
また、モジュールＭＯＤ１１が故障等の理由により断線してしまっている場合が挙げられる。
【０１４６】
モジュール短絡スイッチ５２は、このような場合において、二次側負極Ｓ２−−二次側正極Ｓ２＋間を短絡し、モジュールＭＯＤ１１をバイパスすることによって、直列に接続されている他の出力変換機Ｔ１２〜１３の出力に影響を及ぼすことを防止する。
【０１４７】
（処理の流れ）
次に、図４を用いて、出力変換機Ｔ１１において実行される処理の流れについて説明する。
【０１４８】
まず、出力変換機Ｔ１１において、最大動作点制御部５４が、一次側電圧・電流監視部５５から通知された一次側の出力電圧・出力電流からモジュールＭＯＤ１１から供給される出力を算出するとともに、算出した電力が、所定以上の電力かどうかを判定する（Ｓ１１）。
【０１４９】
ここで、モジュールＭＯＤ１１から供給される出力が、所定以上の電力で無い場合（Ｓ１１においてＮＯ）、最大動作点制御部５４は、モジュール短絡スイッチ５２をオンにして、二次側負極Ｓ２−−二次側正極Ｓ２＋間を短絡する（Ｓ１３）。そして、所定の周期ののち、処理をＳ１１から再開始する。
【０１５０】
一方、モジュールＭＯＤ１１から供給される出力が、所定以上の電力である場合（Ｓ１１においてＹＥＳ）、最大動作点制御部５４は、モジュール短絡スイッチ５２をオフにする（Ｓ１２）。
【０１５１】
続いて、最大動作点制御部５４は、一次側電圧・電流監視部５５および二次側電圧・電流監視部５６に、それぞれ、一次側の電圧・電流および二次側の電圧・電流を計測させて、一次側の出力電力および二次側の出力電力を監視する。そして、最大動作点制御部５４は、ＤＣＤＣ変換部５３のＤｕｔｙ値を変化させて、モジュールＭＯＤ１１を、ＭＰＰＴ制御により動作させる（Ｓ１４）。
【０１５２】
ここで、最大動作点制御部５４は、一次側の出力電力が、モジュールＭＯＤ１１の公称最大出力の所定割合以上であるかを判定する（Ｓ１５）。
【０１５３】
モジュールＭＯＤ１１の出力が公称最大出力の所定割合以上であれば（Ｓ１５においてＹＥＳ）、最大動作点制御部５４は、ＤＣＤＣ短絡スイッチ５１をオン状態にして、一次側正極Ｓ１＋と、二次側正極Ｓ２＋との間を短絡する（Ｓ１６）。
【０１５４】
そして、所定の周期ののち、処理をＳ１５から再開始する。
【０１５５】
一方、モジュールＭＯＤ１１の出力が公称最大出力の所定割合以上でなければ（Ｓ１５においてＮＯ）、ＤＣＤＣ短絡スイッチ５１は、オフ状態のままにして、ＤＣＤＣ変換部５３にＤＣＤＣ変換を行わせる。ここで、最大動作点制御部５４は、二次側の出力が最大となるようにＤＣＤＣ変換部５３のＤｕｔｙ値を制御することにより、ＤＣＤＣ変換部５３にＤＣＤＣ変換を行わせる（Ｓ１７）。
【０１５６】
そして、所定の周期ののち、処理をＳ１１から再開始する。
【０１５７】
なお、Ｓ１６の処理から、Ｓ１１の処理に戻らないで、Ｓ１５の処理に戻る理由は、直前のＳ１５の処理において、モジュールＭＯＤ１１の出力が公称最大出力の所定割合以上と判定されているので、極端な出力低下が無ければ、モジュール短絡スイッチのオン・オフ判定をするまでもないからである。
【０１５８】
しかしながら、これに限られず、Ｓ１６の処理から、Ｓ１１の処理に戻るようにしてもかまわない。
【０１５９】
また、Ｓ１５では、モジュールＭＯＤ１１の出力が公称最大出力の所定割合以上であるかどうかにより、ＤＣＤＣ短絡スイッチ５１のオン／オフを判定していたが、これに限られず、モジュールＭＯＤ１１を動作させるＤｕｔｙ値によって判断してもよい。
【０１６０】
例えば、Ｄｕｔｙ値が所定以上となったらＤＣＤＣ短絡スイッチをオンにするといった制御を行ってもよい。
【０１６１】
また、出力変換機Ｔ１１において、太陽光の日射強度を感知する日射センサを設けて、日射強度を監視し、ＤＣＤＣ短絡スイッチをオン状態にしたときから日射強度が所定以上変動（減少）した場合に、ＤＣＤＣ短絡スイッチをオフ状態にするような制御を行ってもよい。
【０１６２】
Ｓ１７の処理において、二次側の出力は、二次側の電圧および電流を計測して、電圧および電流の積をとることにより算出してもよいし、一次側の出力と、ＤＣＤＣ変換部５３がＤＣＤＣ変換するときのＤｕｔｙ値とに基づいて算出してもよい。
【０１６３】
一次側の出力電圧・出力電流から、一次側の出力電力について算出していたが、これに限られない。
【０１６４】
（ストリングのＩ−Ｖ特性について）
次に、図５〜図７を用いて、従来のストリングのＩ−Ｖ特性と、本発明に係る出力変換機Ｔ１１〜１３と、モジュールＭＯＤ１１〜ＭＯＤ１３とからなるストリングＳＴＲ１１のＩ−Ｖ特性について比較する。
【０１６５】
［ストリングのＩ−Ｖ特性１］
まず、図５を用いて、ストリングＳＴＲ１１を構成する各モジュールが十分な日射量を得ている場合におけるストリングＳＴＲ１１のＩ−Ｖ特性について説明する。
【０１６６】
図５に示す曲線Ｍ１１は、モジュール１つ分のＩ−Ｖ特性、曲線Ｍ１２は、直列接続されたモジュール２つ分のＩ−Ｖ特性、そして曲線Ｍ１３は、直列接続されたモジュール３つ分のＩ−Ｖ特性をそれぞれ示している。
【０１６７】
ここで、モジュールＭＯＤ１１〜ＭＯＤ１３は、ＭＰＰＴ制御によりそれぞれ最大出力動作点にて、電力出力を行っており、その結果、ストリングＳＴＲ１１の最大出力動作点は、動作点Ｐ１ｍａｘとなる。
【０１６８】
原点Ｏと、動作点Ｐ１ｍａｘとがなす長方形面積が、ストリングＳＴＲ１１の出力電力Ｗ１０となる。
【０１６９】
［ストリングのＩ−Ｖ特性２］
次に、図６を用いて、ストリングを構成する３つのモジュールのうち、１つのモジュールが日陰となり、出力電流が低下している場合におけるストリングのＩ−Ｖ特性について説明する。
【０１７０】
図６に示す例は、モジュールＭＯＤ１１〜ＭＯＤ１３のうち、日陰等の理由によって、１つのモジュールの出力電流が低下している場合を示している。同図において、曲線Ｍ１３Ａと、曲線Ｍ１２とからなる曲線が、直列接続されたモジュール３つ分のＩ−Ｖ特性を示している。
【０１７１】
従来であれば、曲線Ｍ１３Ａと、曲線Ｍ１２とからなる曲線において、動作点制御を行っていた。
【０１７２】
図６に示す例では、曲線Ｍ１３Ａと、曲線Ｍ１２とからなる曲線において、ＭＰＰＴ制御を行った結果、最大出力を示す動作点Ｐ２１ｐｒｅｖにおいて動作するよう制御されていた。しかしながら、得られる出力電量は、Ｗ２ｐｒｅｖにとどまっていた。
【０１７３】
Ｗ２ｐｒｅｖが得られているときの各モジュールの動作状態は、出力電流特性が正常なモジュールだけが最大動作点で動作して発電しており、出力電流が低下しているモジュールは全く発電していない状態になっている。
【０１７４】
これに対して、本発明に係る出力変換機Ｔ１３は、モジュールＭＯＤ１３の電流出力が低下しても、ＤＣＤＣ変換を行うことにより、正常なモジュールだけでなく、出力電流が低下しているモジュールからも電力を得ることができる。すなわち、曲線Ｍ１３Ａと、曲線Ｍ１２とからなる曲線上にない出力を得ることができる。
【０１７５】
本発明では、Ｐ２ｍａｘで出力を得ることができるので、動作点Ｐ２１ｐｒｅｖでの出力よりも、大きい出力を得ることができる。
【０１７６】
すなわち、モジュールＭＯＤ１３が日陰になっているなどの理由により出力が低下していても、ＤＣＤＣ変換により、動作点Ｐ２ｍａｘで動作したほうが、二次側の出力が大きくなるのであれば、最大動作点制御部５４は、動作点Ｐ２ｍａｘで動作できるように制御を行う。これにより、出力電力Ｗ２０を得ることができる。
【０１７７】
なお、図６のＰ２ｍａｘにおける電圧値と、図５のＰ１ｍａｘにおける電圧値との関係について補足しておくと、次のとおりである。
【０１７８】
図６のＰ２ｍａｘにおける電圧値は、並列に接続されている他のストリングの電圧も関係して定まる。
【０１７９】
従って、並列に接続されている他のストリングの電圧値によっては、Ｐ２ｍａｘにおける電圧値と、図５のＰ１ｍａｘにおける電圧値とが同じにならない場合もある。
【０１８０】
一方で、図６のＰ２ｍａｘにおける電圧値と、図５のＰ１ｍａｘにおける電圧値とが、同じになるようにＤＣＤＣ変換することも可能である。例えば、他のストリングの電圧値がＰ１ｍａｘにおける電圧値になるようＤＣＤＣ変換すればよい。
【０１８１】
［ストリングのＩ−Ｖ特性３］
次に、図７を用いて、ストリングを構成する３つのモジュールのうち、２つのモジュールが日陰となり、出力電流が低下している場合におけるストリングのＩ−Ｖ特性について説明する。
【０１８２】
図７に示す例は、モジュールＭＯＤ１１〜ＭＯＤ１３のうち、日陰等の理由により、２つのモジュールの出力電流が低下している場合を示している。同図において、曲線Ｍ１１、Ｍ１２Ａ、およびＭ１３Ａからなる曲線が、直列接続されたモジュール３つ分のＩ−Ｖ特性を示している。
【０１８３】
従来であれば、曲線Ｍ１１、Ｍ１２Ａ、およびＭ１３Ａからなる曲線において、動作点制御を行っていた。
【０１８４】
図７に示す例では、曲線Ｍ１１、Ｍ１２Ａ、およびＭ１３Ａからなる曲線において、ＭＰＰＴ制御を行った結果、最大出力を示す動作点Ｐ３２ｐｒｅｖにおいて動作するよう制御されていた。このため、出力電力は、せいぜいＷ３ｐｒｅｖにとどまっていた。
【０１８５】
これに対して、本発明に係る出力変換機Ｔ１２および出力変換機Ｔ１３の各々は、モジュールＭＯＤ１２およびモジュールＭＯＤ１３の電流出力が低下しても、ＤＣＤＣ変換を行うことにより、曲線Ｍ１１、Ｍ１２Ａ、およびＭ１３Ａからなる曲線上にない動作点において、出力Ｐ３ｍａｘを得ることができる。これにより、Ｗ３ｐｒｅｖよりも大きな出力電力Ｗ３０を得ることができる。
【０１８６】
なお、図７のＰ３ｍａｘにおける電圧値と、図５のＰ１ｍａｘにおける電圧値との関係については、以上で補足した図６のＰ２ｍａｘにおける電圧値と、図５のＰ１ｍａｘにおける電圧値との関係と同様であるであるので、その説明を省略する。
【０１８７】
（作用・効果）
以上のように、本発明に係る出力変換機Ｔ１１は、モジュールＭＯＤ１１から出力された電流に対して電圧を設定し、該電圧で外部へ出力する出力変換機Ｔ１１において、上記電圧を変更可能なＤＣＤＣ変換部５３と、ＤＣＤＣ変換部５３から出力される電力を検出する二次側電圧・電流監視部５６と、二次側電圧・電流監視部５６によって検出される出力電力が最大となるようにＤＣＤＣ変換部５３に設定する電圧を決定する最大動作点制御部５４と、を備える構成である。
【０１８８】
この結果、ＤＣＤＣ変換の損失を抑え、単にモジュールＭＯＤ１１の出力を最大化するだけでは得られなかった、ＤＣＤＣ変換後の最大出力電力を得ることができるようになるという効果を奏する。
【０１８９】
（変形例）
以下において、本実施形態に係る出力変換機Ｔ１１の好ましい変形例について説明する。
【０１９０】
［出力変換機の変形例］
出力変換機Ｔ１１のＤＣＤＣ短絡スイッチ５１およびモジュール短絡スイッチ５２は、リレー、ダイオード、ＭＯＳなど、公知の技術によって実現可能である。また、出力変換機内の取り付け位置についても任意に設定可能である。例えば、出力変換機Ｔ１１は、モジュール裏面のジャンクションボックス内に組み込んでもよいし、ジャンクションボックスから外付けしてもよい。
【０１９１】
また、最大動作点制御部５４の制御の周期は可変となっていてもよい。これにより、出力変換機Ｔ１１に直列に接続されている他の出力変換機Ｔ１２〜Ｔ１３が実行する電圧・電流制御の影響を受けることを防ぐことができる。すなわち、出力変換機Ｔ１１〜Ｔ１３が実行する電圧・電流制御の周期を互いにずらすことで、出力変換機Ｔ１１〜Ｔ１３が実行する制御が相互に影響を及ぼしあうことを防止することができる。
【０１９２】
［出力変換機の接続の変形例］
次に、図８を用いて、出力変換機Ｔ１１の接続の変形例について説明する。
【０１９３】
図２を用いて示した構成例と、本変形例において示す構成例との相違点について、概略的に説明すると次のとおりである。
【０１９４】
図２を用いて示した構成例では、モジュール単位で、出力変換機Ｔ１１〜Ｔ１３を設ける構成であった。これに対して、本変形例では、図８に示すように、クラスタ（太陽電池クラスタ）単位で、出力変換機Ｔ１１〜Ｔ１３を設ける構成である。
【０１９５】
本変形例について、より詳細に説明すると以下のとおりである。
【０１９６】
図８に示すとおり、モジュールＭＯＤ２１は、出力変換機Ｔ１１〜Ｔ１３と、６つのセルからなるクラスタＣＬＳ１１〜ＣＬＳ１３とを含む構成である。
【０１９７】
クラスタＣＬＳ１１は、６つのセルＳＥＬ１１１〜ＳＥＬ１１６が直列に接続されたものからなるユニットである。同様に、クラスタＣＬＳ１２は、セルＳＥＬ１２１〜ＳＥＬ１２６が直列に接続されたものからなるユニットであり、また、クラスタＣＬＳ１３は、セルＳＥＬ１３１〜ＳＥＬ１３６が直列に接続されたものからなるユニットである。
【０１９８】
出力変換機Ｔ１１を例に説明すると、出力変換機Ｔ１１の一次側負極Ｓ１−は、クラスタＣＬＳ１１の負極、すなわちセルＳＥＬ１１１と接続されている。また、出力変換機Ｔ１１の一次側正極Ｓ１＋は、クラスタＣＬＳ１１の正極、すなわちセルＳＥＬ１１６と接続されている。
【０１９９】
なお、出力変換機Ｔ１２および出力変換機Ｔ１３のそれぞれのクラスタ接続関係についても、上述の出力変換機Ｔ１１のクラスタ接続関係と同様であるのでその説明を省略する。
【０２００】
また、出力変換機Ｔ１１〜Ｔ１３どうしの接続関係については、次のとおりである。
【０２０１】
まず、出力変換機Ｔ１１の二次側負極Ｓ２−は、モジュールＭＯＤ２１のモジュール入力Ｐｏｗ２１と接続されており、二次側正極Ｓ２＋は、出力変換機Ｔ１２の二次側負極Ｓ２−と接続されている。
【０２０２】
そして、出力変換機Ｔ１２の二次側正極Ｓ２＋は、出力変換機Ｔ１３の二次側負極Ｓ２−と接続されており、出力変換機Ｔ１３の二次側正極Ｓ２＋は、モジュールＭＯＤ２１のモジュール出力Ｐｏｗ２２と接続されている。
【０２０３】
なお、出力変換機Ｔ１１〜Ｔ１３どうしは、接続箱４７内において相互に接続されていてもよい。
【０２０４】
上記変形例に係る構成によれば、発電能力が低下している一部のクラスタが同一モジュール内の他のクラスタにまで影響を及ぼすことにより起きる電力損失を低減することに加えて、出力変換機Ｔ１１〜１３が、図１に示したモジュールＭＯＤ１１の構成に存在したバイパスダイオード４３Ａ〜４３Ｃの役割を担うことができる。
【０２０５】
これにより、バイパスダイオード４３Ａ〜４３Ｃが回路上不要となる。
【０２０６】
以上のように、出力変換機Ｔ１１〜Ｔ１３は、モジュール単位に接続する構成に限られず、例えば、クラスタ単位に接続することも可能である。
【０２０７】
また、本変形例では、出力変換機Ｔ１１〜Ｔ１３を、クラスタＣＬＳ１１〜ＣＬＳ１３に接続する構成としたが、これに限られず、セル単位に接続する構成としてもかまわない。
【０２０８】
すなわち、出力変換機Ｔ１１〜Ｔ１３は、太陽電池に接続可能することにより、ＤＣＤＣ変換の損失を抑え、単に太陽電池の出力を最大化するだけでは得られなかった、ＤＣＤＣ変換後の最大出力電力を得ることができるようになるという効果を奏するものである。
【０２０９】
なお、太陽電池とは、太陽光発電素子であるセル、複数のセルが直列に接続されたクラスタあるいはモジュール、モジュールが直列に接続されたストリング、ストリングが並列に接続されたアレイのいずれをも含むものである。
【０２１０】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について図９に基づいて説明すると以下のとおりである。本実施形態では、太陽光発電システムにおいて、各種センサを設けて、センサの計測結果に基づいて、制御管理装置が太陽光発電システム内の出力変換機を制御する場合について説明する。
【０２１１】
（太陽光発電システムの構成について）
まず、図９を用いて本実施形態に係る太陽光発電システム２の概略的構成について説明すると次のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態１にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【０２１２】
太陽光発電システム２は、モジュールＭＯＤ１１、ＭＯＤ１２、ＭＯＤ１３…、出力変換機Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ２３…、パワーコンディショナ６０、および制御管理装置６１を備える構成である。
【０２１３】
なお、図９においては、特にモジュールＭＯＤ１１、ＭＯＤ１２、ＭＯＤ１３…が１つのアレイに属するのか、あるいは１つのストリングに属するのかについて明示していないが、適宜、同一または異なるアレイ／ストリングに属するものとして設計変更が可能であるのはいうまでも無い。
【０２１４】
出力変換機Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ２３…は、一例としてモジュールＭＯＤ１１、ＭＯＤ１２、ＭＯＤ１３…と接続される構成としているが、これに限られず、上述のようにクラスタ単位またはセル単位に接続する構成に適宜変更可能である。
【０２１５】
図９に示す太陽光発電システム２と、図２を用いて示した太陽光発電システム１との相違点は、図９に示す太陽光発電システム２では、制御管理装置６１をさらに備えている点、パワーコンディショナ６０が電力測定部６５を備えている点、および、出力変換機Ｔ１１〜Ｔ１３それぞれが、さらに制御内容決定部（電圧決定手段、迂回決定手段、短絡決定手段、受信手段）７０を備えている点である。
【０２１６】
また、太陽光発電システム２では、制御管理装置６１と、出力変換機Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ２３…とが通信ネットワークによって接続されており、これにより、太陽光発電システム２では、制御管理装置６１から、出力変換機Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ２３…に対する一方向通信を実現している。また、制御管理装置６１と、パワーコンティショナ６０との間も通信ネットワークにより接続されており、少なくともパワーコンティショナ６０から制御管理装置６１に対する通信が実現されている。
【０２１７】
また、図９では、電力線の接続関係、および負荷の記載は省略している。
【０２１８】
（相違点の詳細）
以下、図９を参照しながら、制御管理装置６１、および出力変換機Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ２３…のそれぞれが備える制御内容決定部７０について具体的に説明する。
【０２１９】
まず、パワーコンディショナ６０が備える電力測定部６５について説明する。
【０２２０】
電力測定部６５は、パワーコンディショナ６０に接続されているアレイ全体、または、ストリング全体が出力する電力を測定して、電力データ（アレイ出力電力データ）を生成するものである。
【０２２１】
次に、制御管理装置６１について説明する。制御管理装置６１は、制御用データ取得部６２、制御用データ送信部６３を備える構成である。
【０２２２】
制御用データ取得部６２は、出力変換機Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ２３…が制御内容を決定するためのデータを取得するものである。制御用データ取得部６２は、電力測定部６５から、電力データを取得する。
【０２２３】
また、制御用データ取得部６２は、各種計測センサを備える計測部６４と接続されており、計測部６４から各種計測データを受信する。
【０２２４】
計測部６４は、典型的には、温度計６４Ａと日射計６４Ｂで構成される。温度計６４Ａは外気温度を計測するためで、太陽電池アレイ周辺で直射日光のあたらない場所に設置する。日射計６４Ｂは太陽電池に照射している日射強度を計測するためで、太陽電池アレイに太陽電池アレイと同じ傾斜角で設置する。
【０２２５】
制御用データ取得部６２は、電力測定部６５から、電力データを、計測部６４から温度データ、日射強度データをそれぞれ取得し、取得したデータを制御用データ送信部６３に転送する。
【０２２６】
制御用データ送信部６３は、制御用データ取得部６２から転送された温度データ、日射強度データ、電力データを制御用データとして出力変換機Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ２３…それぞれが備える制御内容決定部７０に送信するものである。
【０２２７】
続いて、出力変換機Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ２３…の構成について、出力変換機Ｔ２１を例にして説明する。なお、出力変換機Ｔ２２、Ｔ２３の構成についても、以下に示す出力変換機Ｔ２１の構成と同様であるので、その説明については省略する。
【０２２８】
出力変換機Ｔ２１が備える制御内容決定部７０は、制御用データ取得部６２から温度データ、日射強度データ、電力データなどの各種制御用データを受信して、受信した各種制御用データに基づいて最大動作点制御部５４の制御内容を決定するためのものである。
【０２２９】
例えば、最大動作点制御部５４は、図４を用いて示したフローチャートのＳ１５の処理において、制御内容決定部７０から、ＤＣＤＣ変換をする旨の指示がなされているか否かを判定して、判定の結果、ＤＣＤＣ変換を指示されていれば、ＤＣＤＣ変換を行うようＤＣＤＣ変換部５３を制御してもよい。
【０２３０】
制御内容決定部７０が、制御用データをどのように使用して制御内容を決定するかについて以下に具体的に説明する。
【０２３１】
［温度データの使用方法］
制御内容決定部７０は、温度データを次のように用いることで最大動作点制御部５４の制御内容を決定する。
【０２３２】
前提として、出力変換機Ｔ２２において、温度と、当該温度下において想定されるモジュールＭＯＤ１１の出力電圧とを対応付けて記憶部（不図示）に記憶しておく。
【０２３３】
そして、制御内容決定部７０は、受信した温度データが示す温度に対応するモジュールＭＯＤ１１の出力電圧を記憶部から読み出して、実際にモジュールＭＯＤ１１から得ている出力電圧と比較する。
【０２３４】
比較の結果、モジュールＭＯＤ１１から得られる出力電圧が想定されるものよりも小さければ、モジュールＭＯＤ１１の温度が制御管理装置６１周辺よりも高くなり、出力電圧が減少している可能性が高い。
【０２３５】
この場合、制御内容決定部７０は、ＤＣＤＣ変換部５３でＤＣＤＣ変換する制御を行うことを決定し、決定した制御内容で制御を行うよう最大動作点制御部５４に指示する。
【０２３６】
［日照強度データの使用方法］
制御内容決定部７０は、日照強度データを次のように用いることで最大動作点制御部５４の制御内容を決定する。
【０２３７】
前提として、出力変換機Ｔ２１において、良好な日射強度を得ていると判断できる日照強度の基準値と、良好な日射強度を得ている場合に想定されるモジュールＭＯＤ１１の出力電力とを記憶しておく。
【０２３８】
そして、制御内容決定部７０は、受信した日射強度データと、記憶されている日照強度の基準値とを比較して、良好な日射強度を得ているか否かを判断する。
【０２３９】
良好な日射強度を得ていると判断できた場合は、制御管理装置６１の周辺に影が無く、太陽光発電システム２全体としては、良好な日射強度を得ているということになる。
【０２４０】
この場合、さらに、良好な日射強度を得ている場合に想定されるモジュールＭＯＤ１１の出力電力と、実際にモジュールＭＯＤ１１から得られる出力電力とを比較する。
【０２４１】
比較の結果、モジュールＭＯＤ１１から得られる出力電力が想定されるものよりも小さければ、モジュールＭＯＤ１１が日陰になっており、出力電力が減少している可能性が高いと判断できる。
【０２４２】
この場合、制御内容決定部７０は、ＤＣＤＣ変換部５３でＤＣＤＣ変換する制御を行うことを決定し、決定した制御内容で制御を行うよう最大動作点制御部５４に指示する。
【０２４３】
［電力データの使用方法］
制御内容決定部７０は、電力データを次のように用いることで最大動作点制御部５４の制御内容を決定する。
【０２４４】
制御内容決定部７０は、電力データを用いて、出力変換機Ｔ２１自身の出力電力が、アレイ全体の出力電力のどれくらいの割合を占めているのかを算出する。
【０２４５】
算出した割合が、想定されていた割合よりも小さい場合、出力変換機Ｔ２１は、他の出力変換機Ｔ２２、Ｔ２３…と比べて小さな電力しか出力できていないことになる。
【０２４６】
この場合、制御内容決定部７０は、ＤＣＤＣ変換部５３でＤＣＤＣ変換する制御を行うことを決定し、決定した制御内容で制御を行うよう最大動作点制御部５４に指示する。
【０２４７】
（変形例）
以上において、制御用データ送信部６３から各種制御用データを、制御内容決定部７０に送信し、制御内容決定部７０が、受信した各種制御用データから出力変換機Ｔ２１における制御内容を決定する構成について説明した。
【０２４８】
しかしながら、上記構成に限られず、次のように構成することも可能である。
【０２４９】
すなわち、制御管理装置６１において、出力変換機Ｔ２１における制御内容を決定し、出力変換機Ｔ２１では、制御管理装置６１が決定した制御内容に従って制御を行ってもよい。
【０２５０】
具体的には、制御用データ取得部６２が取得した各種制御用データに基づき、制御管理装置６１が、出力変換機Ｔ２１の制御内容を決定してもよい。
【０２５１】
また、制御用データ送信部６３から送信する制御用データは、電流データおよび電圧データの組であってもよい。
【０２５２】
また、全体電力データは、アレイ単位で算出してもよいし、ストリング単位、モジュール単位、およびクラスタ単位のいずれの単位から算出してもかまわない。
【０２５３】
また、以上では、制御管理装置６１と、パワーコンディナ６０とを別々の構成としていたが、パワーコンディショナ６０が、制御管理装置６１を備える構成としてもよい。なお、パワーコンディナ６０に、制御管理装置６１を内蔵した場合、通信用の配線と、電力用の配線とを共通に使用することができるため、配線量の低減および回路の簡素化を図ることができる。
【０２５４】
〔実施形態３〕
本発明の別の実施形態について説明すると以下のとおりである。本実施形態では、図９に示した太陽光発電システム２において、さらにモジュール側にも各種センサを設けて、モジュール側および制御管理装置に接続されている計測部の計測結果に基づいて、制御管理装置が、太陽光発電システム内の出力変換機を制御する場合について説明する。
【０２５５】
（太陽光発電システムの構成について）
まず、図１０を用いて本実施形態に係る太陽光発電システム３の概略的構成について説明すると次のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態１および実施形態２にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【０２５６】
太陽光発電システム３は、モジュールＭＯＤ１１、ＭＯＤ１２、ＭＯＤ１３…、出力変換機（電圧設定装置）Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３…、パワーコンディショナ６０、および制御管理装置８０を備える構成である。
【０２５７】
なお、モジュールＭＯＤ１１、ＭＯＤ１２、ＭＯＤ１３…が、同一または異なるアレイ／ストリングに属するか否かは任意である。
【０２５８】
図１０に示す太陽光発電システム３と、図９を用いて示した太陽光発電システム２との相違点は、次のとおりである。すなわち、図１０に示す太陽光発電システム３では、制御管理装置８０が、制御用データ受信部（電力データ受信手段）８１、制御内容決定部（電圧決定手段、迂回決定手段、短絡決定手段）８２および制御指示部（制御データ送信手段）８３を備えている点、ならびに、出力変換機Ｔ３１、Ｔ３２、T３３…のそれぞれが、制御用データ取得部（出力電力検出手段、電力計測手段）７１、制御用データ送信部（送信手段）７２、および出力調整部７３を備える点である。
【０２５９】
また、太陽光発電システム３では、制御管理装置８０と、出力変換機Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３…とが双方向通信可能なネットワークにより接続されており、これにより、パワーコンディショナ６０と、モジュールＭＯＤ１１、ＭＯＤ１２、ＭＯＤ１３…との間で、お互いに通信可能となっている。また、制御管理装置８０は、パワーコンディショナ６０と、通信ネットワークにより接続されている。なお、図１０では、電力線の接続関係、負荷の記載は省略している。
【０２６０】
（相違点の詳細）
以下、図１０を参照しながら、出力変換機Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３…が、それぞれ備える制御用データ取得部７１、制御用データ送信部７２および出力調整部７３ならびに制御管理装置８０について説明する。
【０２６１】
まず、出力変換機Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３…のうち、出力変換機Ｔ３１を例にとって、制御用データ取得部７１および制御用データ送信部７２について説明すると次のとおりである。なお、出力変換機Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３…のおのおのは、温度計、日射計を備える計測部（図示せず）と接続されているものとする。この計測部は、例示的に、モジュールの近傍に設けられており、モジュール付近の温度、日射強度を測定するものとする。
【０２６２】
制御用データ取得部７１は、各種制御用データを取得して、取得したデータを制御用データ送信部７２に転送するものである。
【０２６３】
制御用データ取得部７１が取得するデータとしては、測定部から取得する温度データ、日射強度データなどが挙げられる。また、出力変換機Ｔ３１において、一次側電圧・電流監視部５５および二次側電圧・電流監視部が測定した電圧・電流に基づいて電力を求め、求めた一次側・二次側の電力を電力データとして制御用データ取得部７１が取得してもよい。
【０２６４】
また、このほか、制御用データ取得部７１が取得する制御用データとしては、一次側Ｓ１の入力電流・入力電圧および二次側Ｓ２の出力電流・出力電圧、ＤＣＤＣ短絡スイッチ５１のオン・オフの状態、モジュール短絡スイッチ５２のオン・オフの状態、ＤＣＤＣ変換時のＤｕｔｙ値などが挙げられる。
【０２６５】
制御用データ送信部７２は、制御管理装置８０の通信を制御するものであって、制御用データ取得部７１から転送される各種制御用データを、制御管理装置８０が備える制御用データ受信部８１に送信するものである。
【０２６６】
出力調整部７３は、制御管理装置８０との通信を制御するものであって、制御指示部８３から送信される制御内容を受信し、受信した制御内容に基づいて、出力変換機Ｔ３１を制御するためのものである。このように出力変換機Ｔ３１では、出力調整部７３を備えているので、図１を用いて示した最大動作点制御部５４は設けていない。出力調整部７３は、最大動作点制御部５４とは異なり、制御内容の決定までは行わない。よって、出力変換機Ｔ３１では、制御内容の決定を行うブロックは、必須ではなくなるので、その分回路の簡素化を図ることができる。
【０２６７】
すなわち、制御管理装置８０が、出力変換機Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３…全てを制御してもかまわない。
【０２６８】
続いて、制御管理装置８０について説明する。
【０２６９】
制御用データ受信部８１は、制御用データ送信部７２から送信される各種制御用データを受信するためのものである。
【０２７０】
制御内容決定部８２は、制御用データ取得部６２が取得した各種制御用データと、制御用データ受信部８１が受信した各種制御用データとを収集し、収集した各種制御用データに基づいて、出力変換機Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３…において実行すべき制御内容を決定するものである。制御内容決定部８２は、決定した制御内容を制御指示部８３に転送する。
【０２７１】
制御指示部８３は、制御内容決定部８２から転送される制御内容を、通信ネットワークを介して接続されている出力変換機Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３…に送信するものである。
【０２７２】
（制御内容決定部の動作詳細）
次に、制御内容決定部８２が、制御用データをどのように使用して制御内容を決定するかについて以下に具体的に説明する。
【０２７３】
制御内容決定部８２は、出力変換機Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３…が備える制御用データ送信部７２から収集された制御用データを用いて次のように制御内容を決定する。制御内容決定部８２は、制御用データを収集する。
【０２７４】
まず、制御内容決定部８２は、そのストリングを構成しているモジュールのうち、出力が低下していると推測されるモジュールが無いかを判定する。
【０２７５】
例えば、制御内容決定部８２は、温度データから、他のモジュールに比べて、温度が極端に上がっているモジュールがあると判断すると、モジュール短絡スイッチをオンにする制御を行う旨の制御内容を決定する。そして、制御指示部８３が、そのモジュールが接続されている出力変換機に対して、制御内容に基づいて制御を行うよう指示する。
【０２７６】
他にも、二次側Ｓ２の出力電流・出力電圧、日射強度から、出力の低下が起っているモジュールがないか判定する。
【０２７７】
また、出力変換機Ｔ１１から収集した各種制御用データに基づき、推測される出力から、ＤＣＤＣ変換をしたほうが望ましいと判定した場合、制御内容決定部８２は、ＤＣＤＣ制御を行う旨の制御内容を決定する。
【０２７８】
また、出力変換機Ｔ１１から収集した各種制御用データに基づき、推測される出力から、ＤＣＤＣ短絡スイッチ５１を、オンにしたほうが好ましいと判定した場合、制御内容決定部８２は、ＤＣＤＣ短絡スイッチ５１をオンにする制御を行う旨の制御内容を決定する。
【０２７９】
制御内容決定部８２が決定した制御内容は、制御指示部８３によって、出力変換機Ｔ１１に対して送信される。
【０２８０】
（変形例）
以上において、制御内容決定部８２が、制御用データ取得部６２が取得した各種制御用データと、制御用データ受信部８１が受信した各種制御用データとを収集し、収集した各種制御用データに基づいて、出力変換機Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３…において実行すべき制御内容を決定することについて説明した。
【０２８１】
しかしながら、これに限られず、図９を用いて説明した制御管理装置６１のように、制御管理装置８０において取得・収集した制御用データを、そのまま出力変換機Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３…に送信し、出力変換機Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３…において、受信した制御用データに基づき、制御内容を決定する構成とすることも可能である。
【０２８２】
また、制御用データ取得部６２が取得した各種制御用データと、制御用データ受信部８１が受信した各種制御用データとを記録するデータベースを制御管理装置８０において設けて、制御管理装置８０において収集された制御用データを履歴管理してもよい。
【０２８３】
例えば、収集された制御用データの送信元出力変換機と、収集された時間と、制御用データとを対応付けて記録しておけば、モジュールごとに、１年単位、季節単位、１月単位、１週間単位、あるいは時間帯ごとの発電傾向などを把握することができる。
【０２８４】
よって、所定の時間帯において、日陰となることがわかっているモジュールに接続されている出力変換機に対して、制御管理装置８０は、モジュール短絡スイッチをオンにする制御を行うよう指示することができる。また、他にも、所定の時間帯において、十分な日射強度が得られると分かっているモジュールに接続されている出力変換機に対して、制御管理装置８０は、ＤＣＤＣ短絡スイッチをオンにする制御を行うよう指示することができる。
【０２８５】
なお、本実施形態に係る発明は以下のように表現することもできる。
【０２８６】
制御管理装置では、上記電圧設定装置が、上記太陽電池から出力された電流を、上記電圧変更回路を迂回して外部へ出力するための迂回回路をさらに備えており、上記太陽電池から出力された電流を、上記電圧変更回路を介して外部へ出力するか、上記迂回回路を介して外部へ出力するかを決定する迂回決定手段をさらに備え、上記制御データ送信手段が、上記迂回決定手段による決定結果を上記電圧設定装置に送信することを特徴とする。
【０２８７】
電圧設定装置は、上記制御管理装置と通信ネットワークを介して接続され、太陽電池から出力された電流に対して電圧を設定し、該電圧で外部へ出力する電圧設定装置であって、上記電圧を変更可能に構成される電圧変更回路と、上記電圧変更回路から出力される電力を検出する出力電力検出手段と、上記出力電力検出手段によって検出される出力電力を、上記制御管理装置に送信する送信手段と、上記太陽電池から出力された電流を、上記電圧変更回路を迂回して外部へ出力するための迂回回路と、上記制御管理装置から送信された上記制御データを受信する受信手段と、を備えることを特徴とする。
【０２８８】
また、他にも本実施形態に係る発明は以下のように表現することもできる。
【０２８９】
電圧設定装置は、受信した出力電力が最大となるように上記電圧設定装置の電圧を決定し、決定した電圧を電圧データとして送信する制御管理装置に対して、通信ネットワークを介して上記出力電力検出手段によって検出される出力電力を送信する送信手段と、上記制御管理装置から送信された上記電圧データを受信する受信手段と、を備え、電圧決定手段が、受信した電圧データに基づいて上記電圧変更回路によって設定される電圧を決定することを特徴とする。
【０２９０】
制御管理装置は、太陽電池から出力された電流に対して電圧を設定し、該電圧で外部へ出力するとともに、上記電圧を変更可能な電圧変更回路と、上記電圧変更回路から出力される電力を検出する出力電力検出手段とを備えた電圧設定装置と通信ネットワークを介して接続される制御管理装置であって、上記出力電力検出手段によって検出される出力電力を、上記電圧設定装置から受信する電力データ受信手段と、上記電力データ受信手段によって受信される電力データが示す出力電力が最大となるように上記電圧設定装置の電圧を決定する電圧決定手段と、上記電圧決定手段によって決定した電圧を上記電圧設定装置に送信する制御データ送信手段と、を備えることを特徴とする。
【０２９１】
上記構成によれば、制御管理装置から送信される制御データに従って、電圧設定装置が、迂回回路を介して電流を外部に出力する。
【０２９２】
この結果、電圧設定回路において、必要に応じて迂回回路を介して電流を外部に出力することができ、これにより電力の損失を抑止することができるという効果を奏することができる。
【０２９３】
また、他にも本実施形態に係る発明は以下のように表現することもできる。
【０２９４】
制御管理装置では、上記電圧設定装置が、上記太陽電池と、上記電圧変更回路または上記迂回回路との間で、上記太陽電池から出力された電力を計測する電力計測手段と、外部に対して電圧を出力する２つの出力端子間を、短絡した状態と短絡していない状態との間で切り替える短絡切替回路とをさらに備えており、上記短絡切替回路の切り替え動作を制御する短絡決定手段とをさらに備え、上記短絡決定手段が、上記電力計測手段が計測した電力が所定の基準を満たす場合に、上記短絡切替回路が上記短絡した状態となるように制御するとともに、上記制御データ送信手段が、上記短絡決定手段による制御結果を上記電圧設定装置に送信することを特徴とする。
【０２９５】
電圧設定装置は、上記制御管理装置と通信ネットワークを介して接続され、太陽電池から出力された電流に対して電圧を設定し、該電圧で外部へ出力する電圧設定装置であって、上記電圧を変更可能に構成される電圧変更回路と、上記電圧変更回路から出力される電力を検出する出力電力検出手段と、上記太陽電池と、上記電圧変更回路または上記迂回回路との間で、上記太陽電池から出力された電力を計測する電力計測手段と、外部に対して電圧を出力する２つの出力端子間を、短絡した状態と短絡していない状態との間で切り替える短絡切替回路と、上記出力電力検出手段によって検出される出力電力、および、上記電力計測手段によって計測される電力を、上記制御管理装置に送信する送信手段と、上記制御管理装置から送信された上記制御データを受信する受信手段と、を備えることを特徴とする。
【０２９６】
上記構成によれば、制御管理装置から送信される制御データに従って、電圧設定装置が、短絡切替回路を短絡した状態とする。
【０２９７】
この結果、電圧設定装置において、必要に応じて短絡された２つの出力端子を経由して、一方の出力端子から、他方の出力端子に電圧を出力することができるという効果を奏する。
【０２９８】
〔実施形態４〕
本発明のその他の実施形態について図１１に基づいて説明すると以下のとおりである。本実施形態では、太陽光発電システムにおいて、パワーコンディショナ２２、アレイＡＲＲＡからなる発電系統の状態を監視、記録するサーバを設けて、発電量の傾向分析や、状態管理を行えるようにしたものである。
【０２９９】
（太陽光発電システムの構成について）
図１１を用いて本実施形態に係る太陽光発電システム４の概略的構成について説明すると次のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態１および実施形態２にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【０３００】
図１１に示すように、太陽光発電システム４は、複数のアレイＡＲＲＡ、パワーコンディショナ２２、サーバ９０、および表示部９３を備える。
【０３０１】
アレイＡＲＲＡは、複数のストリングＳＴＲ１０１〜ＳＴＲＸを備える。また、ストリングＳＴＲ１０１は、モジュールと、当該モジュールに接続された出力変換機とからなる組を複数含む構成である。各出力変換機ＴＡ１〜ＴＡｎは、直列に接続されている。他のストリングについても同様である。
【０３０２】
なお、各出力変換機ＴＡ１〜ＴＡｎは、図１０を用いて説明した出力変換機Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３…と同様の構成を備えるものとする。
【０３０３】
パワーコンディショナ２２は、制御管理装置２３、インバータ２１を備える構成である。
【０３０４】
サーバ９０は、状態監視装置９１と、記憶部９２とを備え、表示部９３に接続されている。
【０３０５】
状態監視装置９１は、パワーコンディショナ２２と通信ネットワークにより接続されており、各出力変換機から送信される制御用データを、制御管理装置２３を経由して取得し、記憶部９２に記憶するものである。状態監視装置９１は、取得した制御用データを、取得元のモジュール、ストリング、アレイと、取得した時間帯と、を対応付けて記憶部９２に記憶する。
【０３０６】
そして、状態監視装置９１は、記憶部９２に記憶した内容をリアルタイムで、表示部９３に表示する。またその一方で、表示部９３からの要求により、過去の制御用データの内容や、制御用データの統計値を表示させたりすることができる。
【０３０７】
なお、状態監視装置９１は、複数のパワーコンディショナ２２と接続されていてもよい。
【０３０８】
このような、太陽光発電システム４の構成によれば、太陽光発電システム４の管理者等が、記憶部９２に記憶されている制御データおよびその統計データを参照することができるので、太陽光発電システム４の状態を容易に把握することでき、また発電傾向を確認することも可能となる。
【０３０９】
（まとめ）
本発明は、住宅用、産業用の太陽電池モジュール等に好適に適用可能である。しかしながら、これに限られず、小規模な太陽電池装置にも応用が可能であり、この場合、出力電圧・出力電流が小さいため、出力変換機の小型化が可能である。
【０３１０】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０３１１】
本発明は、大小の規模を問わず太陽光発電システムに広く好適に適用可能である。
【符号の説明】
【０３１２】
１、２、３、４ 太陽光発電システム
３０ 負荷
５１ ＤＣＤＣ短絡スイッチ（迂回回路）
５２ モジュール短絡スイッチ（短絡切替回路）
５３ ＤＣＤＣ変換部（電圧変更回路）
５４ 最大動作点制御部（電圧決定手段、迂回決定手段、短絡決定手段）
５５ 一次側電圧・電流監視部（電力計測手段）
５６ 二次側電圧・電流監視部（出力電力検出手段）
６０ パワーコンディショナ
６１ 制御管理装置
６２ 制御用データ取得部
６３ 制御用データ送信部
７０ 制御内容決定部（電圧決定手段、迂回決定手段、短絡決定手段、受信手段）
７１ 制御用データ取得部（出力電力検出手段、電力計測手段）
７２ 制御用データ送信部（送信手段）
７３ 出力調整部（受信手段）
８０ 制御管理装置
８１ 制御用データ受信部（電力データ受信手段）
８２ 制御内容決定部（電圧決定手段、迂回決定手段、短絡決定手段）
８３ 制御指示部（制御データ送信手段）
ＡＲＲ１１ アレイ
ＣＬＳ１１〜ＣＬＳ１３ クラスタ（太陽電池）
ＭＯＤ１１〜ＭＯＤ１３ モジュール（太陽電池）
ＭＯＤ２１ モジュール
ＳＴＲ１１ ストリング
Ｔ１１〜Ｔ１３ 出力変換機（電圧設定装置）
Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ２３… 出力変換機（電圧設定装置）
Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３… 出力変換機（電圧設定装置）
【技術分野】
【０００１】
本発明はＤＣＤＣ変換（直流電圧変換）を行う電圧設定装置、制御管理装置、太陽光発電システム、および電圧設定装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、枯渇の心配も無く、なおかつ環境に優しくクリーンなエネルギーである太陽光エネルギーを利用した太陽光発電が注目を集めている。
【０００３】
ここで、図１２を用いて、太陽光発電システムにおいて用いられる太陽電池の構成要素について説明すると次のとおりである。
【０００４】
図１２に示すとおり、太陽光の照射を受けることで光電効果により電流を生じさせる太陽電池セルＳＥＬ１０００が、太陽電池の構成の最小単位となる。
【０００５】
そして、太陽電池モジュールＭＯＤ１０１１は、複数の太陽電池セルＳＥＬ１０００により構成されるユニットである。
【０００６】
太陽電池ストリングＳＴＲ１００１は、複数の太陽電池モジュールＭＯＤ１０１１が、直列に接続されたものから構成される。
【０００７】
そして、太陽電池アレイＡＲＲ１０１０は、複数の太陽電池ストリングＳＴＲ１００１を、並列に接続されたものから構成される。
【０００８】
次に、図１３を用いて、太陽光発電を行うための太陽光発電システムの典型的な構成について概略的に説明すると次のとおりである。
【０００９】
図１３に示すように、太陽光発電システム１００１は、太陽電池アレイＡＲＲ１０１０、パワーコンディショナ１０２０、負荷１０３０から構成される。
【００１０】
パワーコンディショナ１０２０は、太陽電池アレイＡＲＲ１０１０から出力される直流電力を、内蔵するインバータ１０２１によって交流電力に変換して負荷１０３０に供給するためのものである。
【００１１】
なお、太陽光発電システム１００１には、図１３に示すように、電力会社が提供する商用の電力系統１０４０と連系して運転する構成や、電力会社の電力系統１０４０と連系せずに独立したシステムとして運転する構成などがある。
【００１２】
従来、このような太陽光発電システムにおいて、太陽光エネルギーを、より効率的に電力に変換することが望まれており、このような要望に応じるべく様々な技術が提案されてきた。以下に、そのような技術の例を４つ提示する。
【００１３】
まず、太陽電池を、ストリング単位で、最大電力点にて動作させる技術が提案されている（特許文献１）。
【００１４】
また、各ＰＶモジュール（パネル）に管理ユニットと通信するための通信機器を取り付けて、取り付けた通信機器からＰＶモジュールの動作状態を管理ユニットに送信する一方で、管理ユニットからＰＶモジュールが最大出力で動作するための制御信号を通信機器に送信することが提案されている（特許文献２）。
【００１５】
そして、特許文献３では、太陽光発電システムにおいて、部分的に、日射条件が異なったり、設置場所の向きや、温度環境が異なっていたりしても、ＰＶモジュールごとに、スイッチング制御して、動作電圧・電流を調整することによって、より効率よく電力を得る技術について開示されている。
【００１６】
最後に、特許文献４では、インバータの動作電圧を操作して、太陽電池の出力電力が最大電力点に達したときの各種パラメータを、データベースに登録しておいて、通常運転では、データベースに登録されているパラメータに基づいて動作電圧を調整することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】国際公開第２００６／０３３１４２（Ａ１）号明細書（２００６年３月３０日公開）
【特許文献２】米国特許出願公開第２００９／０１５０００５号明細書（２００９年６月１１日公開）
【特許文献３】特開２００７−５８８４５号公報（２００７年３月８日公開）
【特許文献４】特開２０００−１８１５５５号公報（２０００年６月３０日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、上述のような従来技術では、ＰＶモジュールごとには、最大電力を得ることはできても、ＤＣＤＣ変換を行った際に、出力電力を大きく損失してしまう場合があり、このため必ずしも太陽光発電システム全体として最大電力を得られないという問題があった。
【００１９】
本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、電圧を変更可能な電圧変更回路から電力を出力する際における損失（いわゆる、ＤＣＤＣ変換時の損失）を抑えることができる電圧設定装置、制御管理装置、太陽光発電システム、および電圧設定装置の制御方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記の課題を解決するために、本発明に係る電圧設定装置は、太陽電池から出力された電流に対して電圧を設定し、該電圧で外部へ出力する電圧設定装置において、上記電圧を変更可能な電圧変更回路と、上記電圧変更回路から出力される電力を検出する出力電力検出手段と、上記出力電力検出手段によって検出される出力電力が最大となるように上記電圧変更回路によって設定される電圧を決定する電圧決定手段と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
また、上記の課題を解決するために、本発明に係る電圧設定装置の制御方法は、太陽電池から出力された電流に対して電圧を設定し、該電圧で外部へ出力する電圧設定装置の制御方法において、上記電圧を変更可能な電圧変更回路から出力される電力を検出する出力電力検出ステップと、上記出力電力検出ステップにおいて検出される出力電力が最大となるように上記電圧変更回路によって設定される電圧を決定する電圧決定ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２２】
上記構成によれば、太陽電池から入力された直流電圧が電圧変更回路から出力されたあとの出力電力を検出することができる。太陽電池とは、太陽光発電素子であるセル、複数のセルが直列に接続されたクラスタあるいはモジュール、モジュールが直列に接続されたストリング、ストリングが並列に接続されたアレイのいずれをも含むものである。
【００２３】
そして、電圧変更回路から出力される電力を検出しつつ、検出される出力電力が最大となるように電圧変更回路によって設定される電圧を決定する。
【００２４】
このため、電圧変更回路において電圧を設定し、該電圧で外部へ出力する際（いわゆるＤＣＤＣ変換時）の損失を抑えることができる。その結果、単に太陽電池の出力を最大化するだけでは得ることができなかった、電圧変更回路から出力された後の最大出力電力を得ることができるようになるという効果を奏する。いいかえれば、上記構成により、太陽光エネルギーの効率的利用を図ることができる。
【００２５】
本発明に係る電圧設定装置では、上記太陽電池と上記電圧変更回路との間で上記太陽電池から出力された電力を計測する電力計測手段をさらに備え、上記電圧決定手段が、上記電力計測手段によって計測された電力が最大となるように上記電圧変更回路によって設定される仮電圧を決定した後に、該仮電圧を基準として、上記出力電力検出手段によって検出される出力電力が最大となるように、上記電圧変更回路によって設定される電圧を決定することが好ましい。
【００２６】
上記の構成によれば、まず、太陽電池と電圧変更回路との間で太陽電池から出力された電力が計測され、この電力が最大となるような仮電圧が決定される。
【００２７】
この仮電圧の決定はＭＰＰＴ制御によって実現することができるので、比較的速やかに仮電圧を決定することができる。
【００２８】
その後、この仮電圧を基準として、出力電力検出手段によって検出される出力電力が最大となるように電圧を決定するので、この電圧の決定をより迅速に行うことが可能となる。
【００２９】
本発明に係る電圧設定装置では、上記太陽電池から出力された電流を、上記電圧変更回路を迂回して外部へ出力するための迂回回路と、上記太陽電池から出力された電流を、上記電圧変更回路を介して外部へ出力するか、上記迂回回路を介して外部へ出力するかを決定する迂回決定手段と、をさらに備えることが好ましい。
【００３０】
太陽電池から出力された電流に対して電圧変更回路において電圧を設定し、設定した電圧で外部へ出力する際には、電力の損失を伴う。
【００３１】
上記構成によれば、電圧変更回路を迂回して外部へ出力するための迂回回路を備えており、なおかつ、太陽電池から出力された電流を、上記電圧変更回路を介して外部へ出力するか、上記迂回回路を介して外部へ出力するかを決定することができる。
【００３２】
よって、必要に応じて迂回回路を介して電流を外部へ出力することができる。
【００３３】
このように、必要に応じて迂回回路を介して電流を外部へ出力することで、電圧変更回路における電力の損失を防ぐことができるという効果を奏する。
【００３４】
本発明に係る電圧設定装置では、上記迂回決定手段が、上記太陽電池における温度および日射強度の少なくとも一方に基づいて、上記電圧変更回路を介して外部へ出力するか、上記迂回回路を介して外部へ出力するかを決定することが好ましい。
【００３５】
上記構成によれば、太陽電池における温度および日射強度の少なくとも一方に基づいて、電圧変更回路を介して外部へ出力するか、迂回回路を介して外部へ出力するかを決定する。
【００３６】
上述のとおり、電流を、電圧変更回路を介して外部へ出力する場合、電圧変更回路における電力の損失を伴う。よって、電圧を変更しなくても、十分に大きな電力が太陽電池から得られている場合には、電圧変更回路における電力の損失を防ぐためにも、電流を、迂回回路を介して外部へ出力することがより好ましい。
【００３７】
ここで、太陽電池の特性について説明すると次のとおりである。
【００３８】
太陽電池における温度が上昇すると、太陽電池の特性により発電における電圧が降下する。また、太陽電池における日射強度は、太陽電池の発電効率を左右する。すなわち、日射強度が高くなると、太陽電池から出力される電力は大きくなる傾向にあるし、日射強度が低くなると、太陽電池から出力される電力は小さくなる傾向にある。
【００３９】
つまり、太陽電池からの電力の大きさを、直接計測しなくても、太陽電池における温度、日射強度を用いて、電力の大きさを推測することができる。
【００４０】
これにより、例えば、必要に応じて電圧変更回路ではなく、迂回回路を介して電流を外部へ出力することができる。つまり、日射強度が強ければ、迂回回路を介して電流を外部へ出力すればよいし、温度が高ければ、電圧変更回路を介して電流を外部へ出力すればよい。
【００４１】
この結果、上記太陽電池からの電力が十分大きい可能性が高いのに、無闇に電圧変更回路を経由させてしまい、電力を損失させてしまうことを防ぐことができるという効果を奏する。
【００４２】
本発明に係る電圧設定装置では、上記太陽電池と、上記電圧変更回路または上記迂回回路との間で、上記太陽電池から出力された電力を計測する電力計測手段をさらに備え、上記迂回決定手段が、上記電力計測手段が計測した電力に基づいて、上記電圧変更回路を介して外部へ出力するか、上記迂回回路を介して外部へ出力するかを決定することが好ましい。
【００４３】
上述のとおり、電圧を変更しなくても、十分に大きな電力が太陽電池から得られている場合には、電圧変更回路における電力の損失を防ぐためにも、電流を、迂回回路を介して外部へ出力することがより好ましい。
【００４４】
上記構成によれば、まず、上記太陽電池から出力された電力を計測するので、計測した電力に基づいて、電流を電圧変更回路を介して外部へ出力するか、迂回回路を介して外部へ出力するかを決定することができる。
【００４５】
よって、十分に大きな電力が太陽電池から得られているかどうかにより、電流の出力経路を、電圧変更回路および迂回回路のいずれにするかを決定することができる。
【００４６】
このため、十分に大きな電力が太陽電池から得られているのに、電圧変更回路を経由させてしまい、電力を損失させてしまうことを防ぐことができるという効果を奏する。
【００４７】
本発明に係る電圧設定装置では、上記太陽電池と、上記電圧変更回路または上記迂回回路との間で、上記太陽電池から出力された電力を計測する電力計測手段と、外部に対して電圧を出力する２つの出力端子間を、短絡した状態と短絡していない状態との間で切り替える短絡切替回路と、上記短絡切替回路を短絡した状態に切り替えるかを決定する短絡決定手段とをさらに備え、上記短絡決定手段が、上記電力計測手段が計測した電力が所定値以下である場合に、上記短絡切替回路を上記短絡した状態に切り替えることを決定することが好ましい。
【００４８】
太陽電池が接続された電圧設定装置が、直列に接続されている場合には、或る太陽電池において出力電力が低下していると、他の太陽電池の出力電力を大きく低下させるおそれがある。
【００４９】
上記構成によれば、太陽電池から出力された電力を計測して、計測した電力に基づいて短絡切替回路の状態を切り替えるので、当該太陽電池の出力が低下している場合には、この太陽電池を回路上バイパスして、接続されている一方の電圧設定装置から入力される電流を、他方の電圧設定装置に出力することができる。これによって、他の太陽電池全体の出力電力に影響をおよぼすおそれのある太陽電池を、回路上、取り除くことができる。
【００５０】
これにより、出力が低下している太陽電池が他の太陽電池全体の出力電力に影響をおよぼすことを防ぐことができるという効果を奏する。
【００５１】
また、短絡した状態で流れる電流は一方向のみで、逆流防止機能があり、通常、接続箱内に設置されている逆流防止素子が不要になる。
【００５２】
本発明に係る電圧設定装置では、太陽電池アレイの出力電力を示すアレイ出力電力データを、通信ネットワークを介して受信する受信手段をさらに備え、上記迂回決定手段が、上記アレイ出力電力データに基づいて、上記電圧変更回路を介して外部へ出力するか、上記迂回回路を介して外部へ出力するかを決定することが好ましい。
【００５３】
上記構成によれば、太陽電池を含む太陽電池アレイの出力電力を示すアレイ出力電力データを受信して、受信したアレイ出力電力データが示す太陽電池アレイの出力電力に基づいて、迂回回路を介して電流を外部へ出力するかどうかを決定することができる。
【００５４】
このように、必要に応じて迂回回路を介して電流を外部へ出力することで、電圧変更回路における電力の損失を防ぐことができるという効果を奏する。
【００５５】
本発明に係る電圧設定装置では、太陽電池アレイの出力電力を示すアレイ出力電力データを、通信ネットワークを介して受信する受信手段をさらに備え、
上記短絡決定手段が、上記電力計測手段が計測する電力と、上記アレイ出力電力データが示す電力の割合に基づいて、上記電力計測手段が計測した電力が所定の基準を満たすか否かを判定することが好ましい。
【００５６】
上記構成によれば、太陽電池の電力と、該太陽電池を含む太陽電池アレイの電力の割合に基づいて短絡制御を行うことができる。短絡制御を、太陽電池アレイ全体の電力に対する太陽電池の電力の割合に基づいて行うので、例えば、太陽電池の出力が、太陽電池アレイ全体のなかで極端に低下している場合に、短絡切替回路を短絡した状態とする制御が可能である。
【００５７】
本発明に係る電圧設定装置では、上記出力電力検出手段によって検出される出力電力を示す電力データを送信する送信手段を備えることが好ましい。
【００５８】
上記の課題を解決するために、本発明に係る制御管理装置は、電力データを受信する電力データ受信手段と、上記電力データ受信手段によって受信される電力データが示す出力電力が最大となるように電圧を決定する電圧決定手段と、上記電圧決定手段によって決定した電圧を送信する制御データ送信手段と、を備えることを特徴とする。
【００５９】
上記構成によれば、電圧設定装置から送信される電力データに基づいて制御管理装置が、電圧設定装置が外部に出力する出力電力を最大化するように電圧を決定することができる。このため、電圧設定装置が、制御管理装置によって決定された電圧に従って、電圧変更回路から出力される電力を最大化することができる。いいかえれば、上記構成により、太陽光エネルギーの効率的利用を図ることができる。
【００６０】
なお、本発明に係る上記電圧設定装置と、上記制御管理装置と、を適宜組み合わせることにより、上記電圧設定装置と、上記制御管理装置と、を備えた太陽光発電システムを実現することができ、当該太陽光発電システムも本発明の範疇に入る。
【発明の効果】
【００６１】
本発明に係る電圧設定装置は、電圧を変更可能な電圧変更回路と、上記電圧変更回路から出力される電力を検出する出力電力検出手段と、上記出力電力検出手段によって検出される出力電力が最大となるように上記電圧変更回路によって設定される電圧を決定する電圧決定手段と、を備えることを特徴とする。
【００６２】
また、本発明に係る電圧設定装置の制御方法は、電圧を変更可能な電圧変更回路から出力される電力を検出する出力電力検出ステップと、上記出力電力検出ステップにおいて検出される出力電力が最大となるように上記電圧変更回路によって設定される電圧を決定する電圧決定ステップと、を含むことを特徴とする。
【００６３】
よって、電圧変更回路から出力される電力の損失を抑え、単に太陽電池の出力を最大化するだけでは得ることができなかった、電圧変更回路から出力された後の最大出力電力を得ることができるようになるという効果を奏する。
【００６４】
また、本発明に係る制御管理装置は、電圧設定装置の電力検出手段によって検出される出力電力を、上記電圧設定装置から受信する電力データ受信手段と、上記電力データ受信手段によって受信される電力データが示す出力電力が最大となるように上記電圧設定装置の電圧を決定する電圧決定手段と、上記電圧決定手段によって決定した電圧を上記電圧設定装置に送信する制御データ送信手段と、を備えることを特徴とする。
【００６５】
上記構成によれば、電圧設定装置から送信される電力に基づいて制御管理装置が、電圧設定装置が外部に出力する出力電力を最大化するように電圧を決定することができる。このため、電圧設定装置が、制御管理装置によって決定された電圧に従って、電圧変更回路から出力される電力を最大化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の一実施形態に係るモジュールおよび出力変換機の構成例について示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る太陽光発電システムの概略的構成を示す機能ブロック図である。
【図３】モジュールの出力と、ＤＣＤＣ変換によって生じる電力損失と、出力変換機の二次側の出力との関係について説明するためのテーブルである。
【図４】本発明の一実施形態に係る出力変換機における処理の流れについて示したフローチャートである。
【図５】ストリングを構成する各モジュールが十分な日射量を得ている場合におけるストリングのＩ−Ｖ特性について示したグラフである。
【図６】ストリングを構成する３つのモジュールのうち、１つのモジュールが日陰となり、出力電流が低下している場合におけるストリングのＩ−Ｖ特性について示したグラフである。
【図７】ストリングを構成する３つのモジュールのうち、２つのモジュールが日陰となり、出力電流が低下している場合におけるストリングのＩ−Ｖ特性について示したグラフである。
【図８】出力変換機を、クラスタに接続する場合の構成例について示すブロック図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る太陽光発電システムの概略的構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の別の実施形態係る太陽光発電システムの概略的構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明のその他の実施形態に係る太陽光発電システムの概略的構成を示すブロック図である。
【図１２】従来の太陽電池アレイ、太陽電池ストリング、太陽電池モジュールおよび太陽電池セルの関係について示す模式図である。
【図１３】従来の太陽光発電システムの概略的構成について示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００６７】
〔実施形態１〕
本発明の一実施形態について図１〜図８に基づいて説明すると以下のとおりである。
【００６８】
（太陽光発電システムの構成について）
まず、図２を用いて、本実施形態に係る太陽光発電システムの概略的構成について説明する。
【００６９】
図２に示すように、太陽光発電システム１は、太陽電池アレイ（以下、単にアレイと称する）ＡＲＲ１１、パワーコンディショナ２０、負荷３０を含む構成である。
【００７０】
アレイＡＲＲ１１は、複数の太陽電池ストリング（以下、単にストリングと称する）ＳＴＲ１１〜ＳＴＲ１４を、接続箱４５において、並列に接続したものからなるユニットである。なお、図２では、太陽光発電システム１において、説明の便宜上、１つのアレイＡＲＲ１１だけを記載しているが、勿論、複数のアレイを含む構成であってもかまわない。
【００７１】
ストリングＳＴＲ１１〜ＳＴＲ１４は、それぞれ、複数の太陽電池モジュール（以下、単にモジュールと称する）を直列で接続したものから構成されるブロックである。ストリングＳＴＲ１１は、モジュールＭＯＤ１１〜１３を備える。
【００７２】
なお、ストリングＳＴＲ１２〜ＳＴＲ１４についても、上述したストリングＳＴＲ１１の構成と、同様の構成を有するものであるので、図２では、その記載を省略している。また、同図の構成は、飽くまで太陽光発電システム１の一構成例に過ぎず、アレイＡＲＲ１１が備えるストリングの数はストリングＳＴＲ１１〜１４の４つに限定されるわけではない。
【００７３】
モジュールＭＯＤ１１〜１３は、太陽電池セル（以下、単にセルと称する）を複数並べたものである。
【００７４】
出力変換機（電圧設定装置）Ｔ１１〜Ｔ１３は、一次側Ｓ１から入力された電力を、ＤＣＤＣ変換（直流電圧変換）して、二次側Ｓ２に出力するものである。
【００７５】
図２では、出力変換機Ｔ１１〜Ｔ１３は、それぞれモジュールＭＯＤ１１〜ＭＯＤ１３と接続されている。
【００７６】
出力変換機Ｔ１１〜Ｔ１３と、モジュールＭＯＤ１１〜ＭＯＤ１３との間の接続関係について、出力変換機Ｔ１１を例に説明すると、次のとおりである。すなわち、出力変換機Ｔ１１の一次側正極Ｓ１＋は、モジュールＭＯＤ１１の正極と接続されており、一次側負極Ｓ１−は、モジュールＭＯＤ１１の負極と接続されている。
【００７７】
モジュールＭＯＤ１１の正極から出力される電力が、出力変換機Ｔ１１の一次側Ｓ１に入力されて、出力変換機Ｔ１１において、ＤＣＤＣ変換され、出力変換機Ｔ１１の二次側Ｓ２に出力される。
【００７８】
なお、出力変換機Ｔ１２および出力変換機Ｔ１３のそれぞれのモジュール接続関係についても、上述の出力変換機Ｔ１１のモジュール接続関係と同様であるのでその説明を省略する。
【００７９】
また、出力変換機Ｔ１１〜Ｔ１３どうしの接続関係については、次のとおりである。
【００８０】
まず、出力変換機Ｔ１１の二次側負極Ｓ２−は、接続箱４５と接続されており、二次側正極Ｓ２＋は、出力変換機Ｔ１２の二次側負極Ｓ２−と接続されている。
【００８１】
そして、出力変換機Ｔ１２の二次側正極Ｓ２＋は、出力変換機Ｔ１３の二次側負極Ｓ２−と接続されており、出力変換機Ｔ１３の二次側正極Ｓ２＋は、接続箱４５と接続されている。
【００８２】
パワーコンディショナ２０は、アレイＡＲＲ１１から出力される電力を、負荷３０に供給可能なように調整するためのものである。
【００８３】
なお、太陽光発電システム１では、商用電力系統４０を含み、この商用電力系統４０と連系可能な構成であってもよし、商用電力系統と連系せずに独立で運転する構成であってもよい。
【００８４】
負荷３０は、電力供給を行う対象であり、典型的には、電力供給を行って稼動させるべき電気機器である。
【００８５】
（モジュールおよび出力変換機）
以下では、図１を用いて、モジュールＭＯＤ１１および出力変換機Ｔ１１の構成例について説明する。
【００８６】
［モジュール］
図１に示すように、モジュール（太陽電池）ＭＯＤ１１は、３つのクラスタＣＬＳ１１〜ＣＬＳ１３を含む構成である。
【００８７】
クラスタＣＬＳ１１は、６つのセルＳＥＬ１１１〜ＳＥＬ１１６、およびバイパスダイオード４３Ａを１単位とするユニットである。
【００８８】
セルＳＥＬ１１１〜ＳＥＬ１１６は、直列に接続されている。また、セルＳＥＬ１１１〜ＳＥＬ１１６とは並列にバイパスダイオード４３Ａが設けられている。
【００８９】
バイパスダイオード４３Ａは、クラスタＣＬＳ１１に含まれる６つのセルＳＥＬ１１１〜ＳＥＬ１１６のうち、いずれかが何らかの理由で発電能力が低下したときに、クラスタＣＬＳ１１に流れる電流をバイパスさせて、他のクラスタでは正常に発電できるようにするためのものである。
【００９０】
なお、クラスタＣＬＳ１２およびクラスタＣＬＳ１３についても、クラスタＣＬＳ１１と同様の構成であるので、その説明を省略する。また、クラスタＣＬＳ１１〜ＣＬＳ１３は、端子箱４１において、直列に接続されている。
【００９１】
［出力変換機］
図１を参照しながら、出力変換機Ｔ１１について説明すると次のとおりである。
【００９２】
出力変換機Ｔ１１は、モジュールＭＯＤ１１の出力をＤＣＤＣ変換するためのものである。出力変換機Ｔ１１は、ＤＣＤＣ短絡スイッチ（迂回回路）５１、モジュール短絡スイッチ（短絡切替回路）５２、ＤＣＤＣ変換部（電圧変更回路）５３、最大動作点制御部（電圧決定手段、迂回決定手段、短絡決定手段）５４、一次側電圧・電流監視部（電力計測手段）５５、および二次側電圧・電流監視部（出力電力検出手段）５６を備える。
【００９３】
ＤＣＤＣ短絡スイッチ５１は、モジュールＭＯＤ１１の出力が、ＤＣＤＣ変換しなくても十分なものである場合、モジュールＭＯＤ１１から一次側Ｓ１に入力される電力を、ＤＣＤＣ変換部５３をバイパスして、二次側Ｓ２に出力するためのものである。
【００９４】
ＤＣＤＣ短絡スイッチ５１は、一次側正極Ｓ１＋と、二次側正極Ｓ２＋とに接続されており、オフ状態において、一次側正極Ｓ１＋と、二次側正極Ｓ２＋との間を解放する。また、ＤＣＤＣ短絡スイッチ５１は、オン状態において、一次側正極Ｓ１＋と、二次側正極Ｓ２＋との間を短絡し、ＤＣＤＣ変換部５３を迂回する回路を形成する。
【００９５】
なお、ＤＣＤＣ短絡スイッチ５１のオン・オフ制御は、最大動作点制御部５４によって行われるが、その詳細については、後述する。
【００９６】
モジュール短絡スイッチ５２は、モジュールＭＯＤ１１からの入力電力が、所定の値以下である場合、モジュールＭＯＤ１１を回路から切り離すためのスイッチである。
【００９７】
所定の値は、例えば、入力電力が小さすぎて、ＤＣＤＣ変換することができないような電力の値、入力電力が小さすぎて、ＤＣＤＣ変換しても、十分な出力が得られないような電力の値などを基準に決定することができる。
【００９８】
モジュール短絡スイッチ５２は、二次側負極Ｓ２−と、二次側正極Ｓ２＋とに接続されており、オフ状態において、二次側負極Ｓ２−と、二次側正極Ｓ２＋との間を解放する。また、モジュール短絡スイッチ５２は、オン状態において、二次側負極Ｓ２−と、二次側正極Ｓ２＋との間を短絡し、モジュールＭＯＤ１１を、ストリング内の回路から切り離す。
【００９９】
なお、モジュール短絡スイッチ５２のオン・オフ制御は、最大動作点制御部５４によって行われるが、その詳細については、後述する。
【０１００】
ＤＣＤＣ変換部５３は、最大動作点制御部５４の制御により、モジュールＭＯＤ１１から一次側Ｓ１に入力される電力の電圧をＤＣＤＣ変換して、二次側Ｓ２に出力するためのものである。
【０１０１】
一次側電圧・電流監視部５５は、モジュールＭＯＤ１１の出力電圧・出力電流を計測し、計測したモジュールＭＯＤ１１の出力電圧・出力電流または当該出力電圧・出力電流から導出されるＳ１側における入力電力を最大動作点制御部５４に通知するものである。
【０１０２】
二次側電圧・電流監視部５６は、出力変換機Ｔ１１の二次側Ｓ２の出力電圧・出力電流を計測し、計測した出力変換機Ｔ１１の二次側Ｓ２の出力電圧・出力電流または当該出力電圧・出力電流から導出される二次側Ｓ２の出力電力を最大動作点制御部５４に通知するものである。
【０１０３】
最大動作点制御部５４は、一次側電圧・電流監視部５５および二次側電圧・電流監視部５６の各々が計測した出力電圧・出力電流に基づき、出力変換機Ｔ１１の二次側Ｓ２の出力が最大になるように制御するものである。すなわち、最大動作点制御部５４は、二次側Ｓ２の出力が最大となるように、モジュールＭＯＤ１１の出力電圧・出力電流を調整する。
【０１０４】
具体的には、最大動作点制御部５４は、出力変換機Ｔ１１の二次側Ｓ２の出力が最大になるようなＤｕｔｙ値でＤＣＤＣ変換するようＤＣＤＣ変換部５３を制御する。
【０１０５】
最大動作点制御部５４は、まず、一次側Ｓ１の出力が最大になるようモジュールＭＯＤ１１をＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御により動作させておいてから、上記二次側Ｓ２の出力が最大となるよう制御してもよい。
【０１０６】
二次側Ｓ２の出力が最大となるときのモジュールＭＯＤ１１の動作点は、モジュールＭＯＤ１１の最大動作点近傍にあるので、これにより、二次側Ｓ２の出力が最大となる動作点に至るまでの時間が短縮可能である。
【０１０７】
また、最大動作点制御部５４は、一次側電圧・電流監視部５５および二次側電圧・電流監視部５６の各々が計測した出力電圧・出力電流に基づき、ＤＣＤＣ短絡スイッチ５１、モジュール短絡スイッチ５２の開閉の制御を行う。
【０１０８】
なお、モジュールＭＯＤ１２、ＭＯＤ１３および出力変換機Ｔ１２、１３の構成については、以上で説明したモジュールＭＯＤ１１および出力変換機Ｔ１１の構成と同様であるので、その説明を省略する。
【０１０９】
以上に示した構成は、飽くまで一例であり、セル、クラスタ、モジュール、ストリング、アレイの各構成は、適宜設計変更が可能である。
【０１１０】
（太陽電池の特性について）
ここで、太陽電池の特性について説明すると次のとおりである。モジュールＭＯＤ１１の一部が、日陰で覆われるなどして、その日陰で覆われた部分の出力電力が低下すると、モジュール全体の発電効率に大きな影響を与え、その部分の出力電力の低下分以上に、全体的な発電量が低下することが知られている。
【０１１１】
例えば、セルＳＥＬ１１１〜ＳＥＬ１１６のうち、１または複数の一部または全部が、日陰により覆われることにより当該セルの出力電力は、低下する。これによりモジュールＭＯＤ１１の出力の低下が、当該セルの出力電力の低下よりも大きくなる場合がある。
【０１１２】
また、同様にストリング内で、或るモジュールが出力低下を起こしていると、ストリングの発電量全体に大きな影響を及ぼすことが知られている。
【０１１３】
（最大動作点制御部の制御の具体例）
［最大動作点で動作させるための制御］
ＤＣＤＣ変換は、電力の損失を伴う。損失の幅は、ＤＣＤＣ変換における入出力制御の状態により変動する。よって、従来の最大動作点追従制御（以下、ＭＰＰＴ制御と称する）で、モジュール単位に最大出力を得ていても、最大動作点で動作させない場合のほうが、ＤＣＤＣ変換後の出力が大きくなる場合がある。
【０１１４】
そこで、最大動作点制御部５４は、モジュールＭＯＤ１１が出力している電力が、すなわち一次側Ｓ１の入力電力が、所定以上の電力であるときは、次のようにして、二次側Ｓ２の出力電力が最大となるように制御する。
【０１１５】
すなわち、最大動作点制御部５４は、ＤＣＤＣ変換可能な範囲内で、Ｄｕｔｙ値を変動させて、二次側Ｓ２の出力電力が最大となるＤｕｔｙ値で、ＤＣＤＣ変換部５３がＤＣＤＣ変換を行うよう制御する。すなわち、最大動作点制御部５４は、二次側Ｓ２の出力電力が最大となるような電圧を設定して、設定した電圧でＤＣＤＣ変換部５３がＤＣＤＣ変換を行うよう制御する。
【０１１６】
このとき、最大動作点制御部５４は、一次側Ｓ１の入力電力が最大となるようモジュールＭＯＤ１１をＭＰＰＴ制御により動作させておき、この動作点を基準に二次側Ｓ２の出力電力が最大となるＤｕｔｙ値を探索してもよい。
【０１１７】
すなわち、最大動作点制御部５４は、ＤＣＤＣ変換部５３を仮電圧で動作させておいてから、二次側Ｓ２の出力電力が最大となるような電圧を設定して、設定した電圧でＤＣＤＣ変換部５３がＤＣＤＣ変換を行うよう制御してもよい。
【０１１８】
これにより、二次側Ｓ２の出力電力が最大となるような電圧の決定をより迅速に行うことが可能となる。
【０１１９】
以下、図３を用いて、最大動作点制御部５４の制御の例について説明する。
【０１２０】
モジュールＭＯＤ１１の出力と、ＤＣＤＣ変換によって生じる電力損失と、出力変換機Ｔ１１の二次側の出力の関係は、次の（１）式で表すことができる。
【０１２１】
すなわち、出力変換機の二次側の出力は、次の（１）式にて得ることができる。
【０１２２】
［出力変換機の二次側出力］＝［モジュールの出力（出力変換機の一次側入力）］−［出力変換機における電力損失］ … （１）
なお、出力変換機における電力損失とは、ＤＣＤＣ変換部５３におけるＤＣＤＣ変換の際の電力損失である。
【０１２３】
（１）式に示すとおり、モジュールＭＯＤ１１の出力が、最大となっていても、出力変換機Ｔ１１における電力損失が大きければ、出力変換機Ｔ１１の二次側Ｓ２の出力は、必ずしも最大とはならない。
【０１２４】
つまり、出力変換機Ｔ１１の二次側Ｓ２の出力を、より大きくするには、モジュールＭＯＤ１１の出力を大きくしつつ、出力変換機Ｔ１１における電力損失を小さくしなければならない。
【０１２５】
図３では、モジュールＭＯＤ１１の出力が、「１０」、「９」、および「８」である場合について示している。なお、図３中の各値はモジュールＭＯＤ１１の最大出力電力を「１０」とした値であるが、出力変換機Ｔ１１の損失の値はＤＣＤＣ変換の入出力状態で変動して、必ずしも図３の通りではない。図３において、モジュールＭＯＤ１１の出力は、「１０」が最大であり、以下、「９」、「８」と順に小さくなっている。
【０１２６】
また、ＤＣＤＣ変換によって生じる電力損失は、モジュールＭＯＤ１１の出力が「１０」の場合は、「４」となっており、モジュールＭＯＤ１１の出力が「９」および「８」の場合は、それぞれ「２」および「３」となっている。
【０１２７】
すると、（１）式の計算から、モジュールＭＯＤ１１の出力が「１０」の場合は、出力変換機の二次側の出力が「６」であるのに対して、モジュールＭＯＤ１１の出力が「９」の場合は、出力変換機の二次側の出力が「７」となり、結果として、出力変換機の二次側の出力が「６」の場合のほうが、モジュールＭＯＤ１１の出力が「１０」の場合よりも、大きな出力を得られることになる。
【０１２８】
この場合、モジュールＭＯＤ１１自体は最大動作点で動作し、出力「１０」が得られるが、出力変換機Ｔ１１でのＤＣＤＣ変換後の出力は最大ではない。
【０１２９】
そこで、最大動作点制御部５４は、出力「１０」が得られる動作点を基準に、Ｄｕｔｙ値を変動させて、モジュールＭＯＤ１１において、出力「９」が得られるように制御する。これにより、ＤＣＤＣ変換後の最大出力「７」を得ることができる。
【０１３０】
なお、モジュールＭＯＤ１１の出力が「８」の場合は、出力変換機の二次側の出力が「５」となり、これらのなかで、もっとも出力変換機の二次側の出力が小さい。
【０１３１】
［ＤＣＤＣ短絡スイッチの制御］
上述のとおり、ＤＣＤＣ変換は、電力の損失を伴うため、ＤＣＤＣ変換を行わなくてもよい程度に十分な出力をモジュールから得られているのであれば、むしろＤＣＤＣ変換を行わないほうが、太陽光発電システムの発電効率の観点からいえば好ましい。
【０１３２】
というのも、モジュールＭＯＤ１１からの出力を、ＤＣＤＣ変換すると、ＤＣＤＣ変換による出力損失が生じて、結果として、出力変換機Ｔ１１の出力が、ＤＣＤＣ変換しない場合よりも、小さくなってしまう場合があるからである。
【０１３３】
そこで、最大動作点制御部５４は、一次側電圧・電流、二次側電圧・電流などの計測値に基づいて、モジュールＭＯＤ１１の出力が、ＤＣＤＣ変換を行わなくてもよい程度に十分なものであるかどうかを判定して、判定の結果、モジュールＭＯＤ１１の出力が、ＤＣＤＣ変換を行わなくてもよい程度に十分であると判定した場合、ＤＣＤＣ変換をバイパスできるようにＤＣＤＣ短絡スイッチ５１をオン状態にする。
【０１３４】
一方、モジュールＭＯＤ１１の出力が、ＤＣＤＣ変換を行う必要があると判定した場合、最大動作点制御部５４は、ＤＣＤＣ変換を行うようにＤＣＤＣ短絡スイッチ５１をオフ状態にする。
【０１３５】
他にも、最大動作点制御部５４は、モジュールＭＯＤ１１の出力が、ＤＣＤＣ変換を行わなくてもよい程度に十分であるか否かは、種々の観点から判断できる。
【０１３６】
例えば、最大動作点制御部５４は、モジュールの出力電力が、そのモジュールの公称最大出力の所定割合以上である場合には、モジュールＭＯＤ１１の出力が、ＤＣＤＣ変換を行わなくてもよい程度に十分であると判定してもよい。
【０１３７】
また、モジュールＭＯＤ１１付近に、日射強度を計測する日射計が設けられている場合は、最大動作点制御部５４が、日射計の計測値を受信して、受信した計測値に基づいて、モジュールＭＯＤ１１のセルＳＥＬ１１１〜１１６のすべてが、日陰になっておらず、太陽光の照射が得られているか否かを判断して、十分な太陽光の照射を得られていると判断した場合、ＤＣＤＣ変換を行わなくてよいと判定してもよい。
【０１３８】
また、最大動作点制御部５４は、故障などセルＳＥＬ１１１〜１１６の性能劣化が生じていないかをさらに判定してもよい。
【０１３９】
モジュールＭＯＤ１１のセルＳＥＬ１１１〜１１６のすべてが、日陰になっていなくても、セルＳＥＬ１１１〜１１６の性能劣化が生じていると判定した場合、最大動作点制御部５４は、セルＳＥＬ１１１〜１１６が、十分な電力を出力していないものとして、ＤＣＤＣ変換を行う。一方で、モジュールＭＯＤ１１のセルＳＥＬ１１１〜１１６のすべてが、日陰になっていない場合において、最大動作点制御部５４は、セルＳＥＬ１１１〜１１６の性能劣化が生じていないと判定したとき、ＤＣＤＣ変換を行わなくてよいと判定する。
【０１４０】
このように、モジュールＭＯＤ１１の出力が、ＤＣＤＣ変換を行わなくてもよい程度に十分であると判定できる場合には、ＤＣＤＣ変換を行わないことで、発電効率を向上させることができる。
【０１４１】
［モジュール短絡スイッチの制御］
出力変換機Ｔ１１において、モジュールＭＯＤ１１から、ＤＣＤＣ変換できないほどの電力しか得られていないのであれば、モジュールＭＯＤ１１をストリングＳＴＲ１１の回路上から切り離したほうが、かえってストリングＳＴＲ１１全体の発電効率が向上することがある。
【０１４２】
そこで、最大動作点制御部５４は、モジュールＭＯＤ１１の出力が、ＤＣＤＣ変換することができない程度に、小さいかどうかを判定する。そして、モジュールＭＯＤ１１の出力が、ＤＣＤＣ変換することができない程度に、小さいと判定した場合、最大動作点制御部５４は、モジュール短絡スイッチ５２をオン状態にすることで、モジュールＭＯＤ１１をストリングＳＴＲ１１の回路上から切り離す。
【０１４３】
モジュールＭＯＤ１１の出力が、ＤＣＤＣ変換することができなくなる場合としては、具体的には、例えば、次のような場合が想定される。
【０１４４】
まず、モジュールＭＯＤ１１のセルＳＥＬ１１１〜１１６のほとんどが、日陰になることにより、モジュールＭＯＤ１１の出力が極端に低下している場合が挙げられる。
【０１４５】
また、モジュールＭＯＤ１１が故障等の理由により断線してしまっている場合が挙げられる。
【０１４６】
モジュール短絡スイッチ５２は、このような場合において、二次側負極Ｓ２−−二次側正極Ｓ２＋間を短絡し、モジュールＭＯＤ１１をバイパスすることによって、直列に接続されている他の出力変換機Ｔ１２〜１３の出力に影響を及ぼすことを防止する。
【０１４７】
（処理の流れ）
次に、図４を用いて、出力変換機Ｔ１１において実行される処理の流れについて説明する。
【０１４８】
まず、出力変換機Ｔ１１において、最大動作点制御部５４が、一次側電圧・電流監視部５５から通知された一次側の出力電圧・出力電流からモジュールＭＯＤ１１から供給される出力を算出するとともに、算出した電力が、所定以上の電力かどうかを判定する（Ｓ１１）。
【０１４９】
ここで、モジュールＭＯＤ１１から供給される出力が、所定以上の電力で無い場合（Ｓ１１においてＮＯ）、最大動作点制御部５４は、モジュール短絡スイッチ５２をオンにして、二次側負極Ｓ２−−二次側正極Ｓ２＋間を短絡する（Ｓ１３）。そして、所定の周期ののち、処理をＳ１１から再開始する。
【０１５０】
一方、モジュールＭＯＤ１１から供給される出力が、所定以上の電力である場合（Ｓ１１においてＹＥＳ）、最大動作点制御部５４は、モジュール短絡スイッチ５２をオフにする（Ｓ１２）。
【０１５１】
続いて、最大動作点制御部５４は、一次側電圧・電流監視部５５および二次側電圧・電流監視部５６に、それぞれ、一次側の電圧・電流および二次側の電圧・電流を計測させて、一次側の出力電力および二次側の出力電力を監視する。そして、最大動作点制御部５４は、ＤＣＤＣ変換部５３のＤｕｔｙ値を変化させて、モジュールＭＯＤ１１を、ＭＰＰＴ制御により動作させる（Ｓ１４）。
【０１５２】
ここで、最大動作点制御部５４は、一次側の出力電力が、モジュールＭＯＤ１１の公称最大出力の所定割合以上であるかを判定する（Ｓ１５）。
【０１５３】
モジュールＭＯＤ１１の出力が公称最大出力の所定割合以上であれば（Ｓ１５においてＹＥＳ）、最大動作点制御部５４は、ＤＣＤＣ短絡スイッチ５１をオン状態にして、一次側正極Ｓ１＋と、二次側正極Ｓ２＋との間を短絡する（Ｓ１６）。
【０１５４】
そして、所定の周期ののち、処理をＳ１５から再開始する。
【０１５５】
一方、モジュールＭＯＤ１１の出力が公称最大出力の所定割合以上でなければ（Ｓ１５においてＮＯ）、ＤＣＤＣ短絡スイッチ５１は、オフ状態のままにして、ＤＣＤＣ変換部５３にＤＣＤＣ変換を行わせる。ここで、最大動作点制御部５４は、二次側の出力が最大となるようにＤＣＤＣ変換部５３のＤｕｔｙ値を制御することにより、ＤＣＤＣ変換部５３にＤＣＤＣ変換を行わせる（Ｓ１７）。
【０１５６】
そして、所定の周期ののち、処理をＳ１１から再開始する。
【０１５７】
なお、Ｓ１６の処理から、Ｓ１１の処理に戻らないで、Ｓ１５の処理に戻る理由は、直前のＳ１５の処理において、モジュールＭＯＤ１１の出力が公称最大出力の所定割合以上と判定されているので、極端な出力低下が無ければ、モジュール短絡スイッチのオン・オフ判定をするまでもないからである。
【０１５８】
しかしながら、これに限られず、Ｓ１６の処理から、Ｓ１１の処理に戻るようにしてもかまわない。
【０１５９】
また、Ｓ１５では、モジュールＭＯＤ１１の出力が公称最大出力の所定割合以上であるかどうかにより、ＤＣＤＣ短絡スイッチ５１のオン／オフを判定していたが、これに限られず、モジュールＭＯＤ１１を動作させるＤｕｔｙ値によって判断してもよい。
【０１６０】
例えば、Ｄｕｔｙ値が所定以上となったらＤＣＤＣ短絡スイッチをオンにするといった制御を行ってもよい。
【０１６１】
また、出力変換機Ｔ１１において、太陽光の日射強度を感知する日射センサを設けて、日射強度を監視し、ＤＣＤＣ短絡スイッチをオン状態にしたときから日射強度が所定以上変動（減少）した場合に、ＤＣＤＣ短絡スイッチをオフ状態にするような制御を行ってもよい。
【０１６２】
Ｓ１７の処理において、二次側の出力は、二次側の電圧および電流を計測して、電圧および電流の積をとることにより算出してもよいし、一次側の出力と、ＤＣＤＣ変換部５３がＤＣＤＣ変換するときのＤｕｔｙ値とに基づいて算出してもよい。
【０１６３】
一次側の出力電圧・出力電流から、一次側の出力電力について算出していたが、これに限られない。
【０１６４】
（ストリングのＩ−Ｖ特性について）
次に、図５〜図７を用いて、従来のストリングのＩ−Ｖ特性と、本発明に係る出力変換機Ｔ１１〜１３と、モジュールＭＯＤ１１〜ＭＯＤ１３とからなるストリングＳＴＲ１１のＩ−Ｖ特性について比較する。
【０１６５】
［ストリングのＩ−Ｖ特性１］
まず、図５を用いて、ストリングＳＴＲ１１を構成する各モジュールが十分な日射量を得ている場合におけるストリングＳＴＲ１１のＩ−Ｖ特性について説明する。
【０１６６】
図５に示す曲線Ｍ１１は、モジュール１つ分のＩ−Ｖ特性、曲線Ｍ１２は、直列接続されたモジュール２つ分のＩ−Ｖ特性、そして曲線Ｍ１３は、直列接続されたモジュール３つ分のＩ−Ｖ特性をそれぞれ示している。
【０１６７】
ここで、モジュールＭＯＤ１１〜ＭＯＤ１３は、ＭＰＰＴ制御によりそれぞれ最大出力動作点にて、電力出力を行っており、その結果、ストリングＳＴＲ１１の最大出力動作点は、動作点Ｐ１ｍａｘとなる。
【０１６８】
原点Ｏと、動作点Ｐ１ｍａｘとがなす長方形面積が、ストリングＳＴＲ１１の出力電力Ｗ１０となる。
【０１６９】
［ストリングのＩ−Ｖ特性２］
次に、図６を用いて、ストリングを構成する３つのモジュールのうち、１つのモジュールが日陰となり、出力電流が低下している場合におけるストリングのＩ−Ｖ特性について説明する。
【０１７０】
図６に示す例は、モジュールＭＯＤ１１〜ＭＯＤ１３のうち、日陰等の理由によって、１つのモジュールの出力電流が低下している場合を示している。同図において、曲線Ｍ１３Ａと、曲線Ｍ１２とからなる曲線が、直列接続されたモジュール３つ分のＩ−Ｖ特性を示している。
【０１７１】
従来であれば、曲線Ｍ１３Ａと、曲線Ｍ１２とからなる曲線において、動作点制御を行っていた。
【０１７２】
図６に示す例では、曲線Ｍ１３Ａと、曲線Ｍ１２とからなる曲線において、ＭＰＰＴ制御を行った結果、最大出力を示す動作点Ｐ２１ｐｒｅｖにおいて動作するよう制御されていた。しかしながら、得られる出力電量は、Ｗ２ｐｒｅｖにとどまっていた。
【０１７３】
Ｗ２ｐｒｅｖが得られているときの各モジュールの動作状態は、出力電流特性が正常なモジュールだけが最大動作点で動作して発電しており、出力電流が低下しているモジュールは全く発電していない状態になっている。
【０１７４】
これに対して、本発明に係る出力変換機Ｔ１３は、モジュールＭＯＤ１３の電流出力が低下しても、ＤＣＤＣ変換を行うことにより、正常なモジュールだけでなく、出力電流が低下しているモジュールからも電力を得ることができる。すなわち、曲線Ｍ１３Ａと、曲線Ｍ１２とからなる曲線上にない出力を得ることができる。
【０１７５】
本発明では、Ｐ２ｍａｘで出力を得ることができるので、動作点Ｐ２１ｐｒｅｖでの出力よりも、大きい出力を得ることができる。
【０１７６】
すなわち、モジュールＭＯＤ１３が日陰になっているなどの理由により出力が低下していても、ＤＣＤＣ変換により、動作点Ｐ２ｍａｘで動作したほうが、二次側の出力が大きくなるのであれば、最大動作点制御部５４は、動作点Ｐ２ｍａｘで動作できるように制御を行う。これにより、出力電力Ｗ２０を得ることができる。
【０１７７】
なお、図６のＰ２ｍａｘにおける電圧値と、図５のＰ１ｍａｘにおける電圧値との関係について補足しておくと、次のとおりである。
【０１７８】
図６のＰ２ｍａｘにおける電圧値は、並列に接続されている他のストリングの電圧も関係して定まる。
【０１７９】
従って、並列に接続されている他のストリングの電圧値によっては、Ｐ２ｍａｘにおける電圧値と、図５のＰ１ｍａｘにおける電圧値とが同じにならない場合もある。
【０１８０】
一方で、図６のＰ２ｍａｘにおける電圧値と、図５のＰ１ｍａｘにおける電圧値とが、同じになるようにＤＣＤＣ変換することも可能である。例えば、他のストリングの電圧値がＰ１ｍａｘにおける電圧値になるようＤＣＤＣ変換すればよい。
【０１８１】
［ストリングのＩ−Ｖ特性３］
次に、図７を用いて、ストリングを構成する３つのモジュールのうち、２つのモジュールが日陰となり、出力電流が低下している場合におけるストリングのＩ−Ｖ特性について説明する。
【０１８２】
図７に示す例は、モジュールＭＯＤ１１〜ＭＯＤ１３のうち、日陰等の理由により、２つのモジュールの出力電流が低下している場合を示している。同図において、曲線Ｍ１１、Ｍ１２Ａ、およびＭ１３Ａからなる曲線が、直列接続されたモジュール３つ分のＩ−Ｖ特性を示している。
【０１８３】
従来であれば、曲線Ｍ１１、Ｍ１２Ａ、およびＭ１３Ａからなる曲線において、動作点制御を行っていた。
【０１８４】
図７に示す例では、曲線Ｍ１１、Ｍ１２Ａ、およびＭ１３Ａからなる曲線において、ＭＰＰＴ制御を行った結果、最大出力を示す動作点Ｐ３２ｐｒｅｖにおいて動作するよう制御されていた。このため、出力電力は、せいぜいＷ３ｐｒｅｖにとどまっていた。
【０１８５】
これに対して、本発明に係る出力変換機Ｔ１２および出力変換機Ｔ１３の各々は、モジュールＭＯＤ１２およびモジュールＭＯＤ１３の電流出力が低下しても、ＤＣＤＣ変換を行うことにより、曲線Ｍ１１、Ｍ１２Ａ、およびＭ１３Ａからなる曲線上にない動作点において、出力Ｐ３ｍａｘを得ることができる。これにより、Ｗ３ｐｒｅｖよりも大きな出力電力Ｗ３０を得ることができる。
【０１８６】
なお、図７のＰ３ｍａｘにおける電圧値と、図５のＰ１ｍａｘにおける電圧値との関係については、以上で補足した図６のＰ２ｍａｘにおける電圧値と、図５のＰ１ｍａｘにおける電圧値との関係と同様であるであるので、その説明を省略する。
【０１８７】
（作用・効果）
以上のように、本発明に係る出力変換機Ｔ１１は、モジュールＭＯＤ１１から出力された電流に対して電圧を設定し、該電圧で外部へ出力する出力変換機Ｔ１１において、上記電圧を変更可能なＤＣＤＣ変換部５３と、ＤＣＤＣ変換部５３から出力される電力を検出する二次側電圧・電流監視部５６と、二次側電圧・電流監視部５６によって検出される出力電力が最大となるようにＤＣＤＣ変換部５３に設定する電圧を決定する最大動作点制御部５４と、を備える構成である。
【０１８８】
この結果、ＤＣＤＣ変換の損失を抑え、単にモジュールＭＯＤ１１の出力を最大化するだけでは得られなかった、ＤＣＤＣ変換後の最大出力電力を得ることができるようになるという効果を奏する。
【０１８９】
（変形例）
以下において、本実施形態に係る出力変換機Ｔ１１の好ましい変形例について説明する。
【０１９０】
［出力変換機の変形例］
出力変換機Ｔ１１のＤＣＤＣ短絡スイッチ５１およびモジュール短絡スイッチ５２は、リレー、ダイオード、ＭＯＳなど、公知の技術によって実現可能である。また、出力変換機内の取り付け位置についても任意に設定可能である。例えば、出力変換機Ｔ１１は、モジュール裏面のジャンクションボックス内に組み込んでもよいし、ジャンクションボックスから外付けしてもよい。
【０１９１】
また、最大動作点制御部５４の制御の周期は可変となっていてもよい。これにより、出力変換機Ｔ１１に直列に接続されている他の出力変換機Ｔ１２〜Ｔ１３が実行する電圧・電流制御の影響を受けることを防ぐことができる。すなわち、出力変換機Ｔ１１〜Ｔ１３が実行する電圧・電流制御の周期を互いにずらすことで、出力変換機Ｔ１１〜Ｔ１３が実行する制御が相互に影響を及ぼしあうことを防止することができる。
【０１９２】
［出力変換機の接続の変形例］
次に、図８を用いて、出力変換機Ｔ１１の接続の変形例について説明する。
【０１９３】
図２を用いて示した構成例と、本変形例において示す構成例との相違点について、概略的に説明すると次のとおりである。
【０１９４】
図２を用いて示した構成例では、モジュール単位で、出力変換機Ｔ１１〜Ｔ１３を設ける構成であった。これに対して、本変形例では、図８に示すように、クラスタ（太陽電池クラスタ）単位で、出力変換機Ｔ１１〜Ｔ１３を設ける構成である。
【０１９５】
本変形例について、より詳細に説明すると以下のとおりである。
【０１９６】
図８に示すとおり、モジュールＭＯＤ２１は、出力変換機Ｔ１１〜Ｔ１３と、６つのセルからなるクラスタＣＬＳ１１〜ＣＬＳ１３とを含む構成である。
【０１９７】
クラスタＣＬＳ１１は、６つのセルＳＥＬ１１１〜ＳＥＬ１１６が直列に接続されたものからなるユニットである。同様に、クラスタＣＬＳ１２は、セルＳＥＬ１２１〜ＳＥＬ１２６が直列に接続されたものからなるユニットであり、また、クラスタＣＬＳ１３は、セルＳＥＬ１３１〜ＳＥＬ１３６が直列に接続されたものからなるユニットである。
【０１９８】
出力変換機Ｔ１１を例に説明すると、出力変換機Ｔ１１の一次側負極Ｓ１−は、クラスタＣＬＳ１１の負極、すなわちセルＳＥＬ１１１と接続されている。また、出力変換機Ｔ１１の一次側正極Ｓ１＋は、クラスタＣＬＳ１１の正極、すなわちセルＳＥＬ１１６と接続されている。
【０１９９】
なお、出力変換機Ｔ１２および出力変換機Ｔ１３のそれぞれのクラスタ接続関係についても、上述の出力変換機Ｔ１１のクラスタ接続関係と同様であるのでその説明を省略する。
【０２００】
また、出力変換機Ｔ１１〜Ｔ１３どうしの接続関係については、次のとおりである。
【０２０１】
まず、出力変換機Ｔ１１の二次側負極Ｓ２−は、モジュールＭＯＤ２１のモジュール入力Ｐｏｗ２１と接続されており、二次側正極Ｓ２＋は、出力変換機Ｔ１２の二次側負極Ｓ２−と接続されている。
【０２０２】
そして、出力変換機Ｔ１２の二次側正極Ｓ２＋は、出力変換機Ｔ１３の二次側負極Ｓ２−と接続されており、出力変換機Ｔ１３の二次側正極Ｓ２＋は、モジュールＭＯＤ２１のモジュール出力Ｐｏｗ２２と接続されている。
【０２０３】
なお、出力変換機Ｔ１１〜Ｔ１３どうしは、接続箱４７内において相互に接続されていてもよい。
【０２０４】
上記変形例に係る構成によれば、発電能力が低下している一部のクラスタが同一モジュール内の他のクラスタにまで影響を及ぼすことにより起きる電力損失を低減することに加えて、出力変換機Ｔ１１〜１３が、図１に示したモジュールＭＯＤ１１の構成に存在したバイパスダイオード４３Ａ〜４３Ｃの役割を担うことができる。
【０２０５】
これにより、バイパスダイオード４３Ａ〜４３Ｃが回路上不要となる。
【０２０６】
以上のように、出力変換機Ｔ１１〜Ｔ１３は、モジュール単位に接続する構成に限られず、例えば、クラスタ単位に接続することも可能である。
【０２０７】
また、本変形例では、出力変換機Ｔ１１〜Ｔ１３を、クラスタＣＬＳ１１〜ＣＬＳ１３に接続する構成としたが、これに限られず、セル単位に接続する構成としてもかまわない。
【０２０８】
すなわち、出力変換機Ｔ１１〜Ｔ１３は、太陽電池に接続可能することにより、ＤＣＤＣ変換の損失を抑え、単に太陽電池の出力を最大化するだけでは得られなかった、ＤＣＤＣ変換後の最大出力電力を得ることができるようになるという効果を奏するものである。
【０２０９】
なお、太陽電池とは、太陽光発電素子であるセル、複数のセルが直列に接続されたクラスタあるいはモジュール、モジュールが直列に接続されたストリング、ストリングが並列に接続されたアレイのいずれをも含むものである。
【０２１０】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について図９に基づいて説明すると以下のとおりである。本実施形態では、太陽光発電システムにおいて、各種センサを設けて、センサの計測結果に基づいて、制御管理装置が太陽光発電システム内の出力変換機を制御する場合について説明する。
【０２１１】
（太陽光発電システムの構成について）
まず、図９を用いて本実施形態に係る太陽光発電システム２の概略的構成について説明すると次のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態１にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【０２１２】
太陽光発電システム２は、モジュールＭＯＤ１１、ＭＯＤ１２、ＭＯＤ１３…、出力変換機Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ２３…、パワーコンディショナ６０、および制御管理装置６１を備える構成である。
【０２１３】
なお、図９においては、特にモジュールＭＯＤ１１、ＭＯＤ１２、ＭＯＤ１３…が１つのアレイに属するのか、あるいは１つのストリングに属するのかについて明示していないが、適宜、同一または異なるアレイ／ストリングに属するものとして設計変更が可能であるのはいうまでも無い。
【０２１４】
出力変換機Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ２３…は、一例としてモジュールＭＯＤ１１、ＭＯＤ１２、ＭＯＤ１３…と接続される構成としているが、これに限られず、上述のようにクラスタ単位またはセル単位に接続する構成に適宜変更可能である。
【０２１５】
図９に示す太陽光発電システム２と、図２を用いて示した太陽光発電システム１との相違点は、図９に示す太陽光発電システム２では、制御管理装置６１をさらに備えている点、パワーコンディショナ６０が電力測定部６５を備えている点、および、出力変換機Ｔ１１〜Ｔ１３それぞれが、さらに制御内容決定部（電圧決定手段、迂回決定手段、短絡決定手段、受信手段）７０を備えている点である。
【０２１６】
また、太陽光発電システム２では、制御管理装置６１と、出力変換機Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ２３…とが通信ネットワークによって接続されており、これにより、太陽光発電システム２では、制御管理装置６１から、出力変換機Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ２３…に対する一方向通信を実現している。また、制御管理装置６１と、パワーコンティショナ６０との間も通信ネットワークにより接続されており、少なくともパワーコンティショナ６０から制御管理装置６１に対する通信が実現されている。
【０２１７】
また、図９では、電力線の接続関係、および負荷の記載は省略している。
【０２１８】
（相違点の詳細）
以下、図９を参照しながら、制御管理装置６１、および出力変換機Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ２３…のそれぞれが備える制御内容決定部７０について具体的に説明する。
【０２１９】
まず、パワーコンディショナ６０が備える電力測定部６５について説明する。
【０２２０】
電力測定部６５は、パワーコンディショナ６０に接続されているアレイ全体、または、ストリング全体が出力する電力を測定して、電力データ（アレイ出力電力データ）を生成するものである。
【０２２１】
次に、制御管理装置６１について説明する。制御管理装置６１は、制御用データ取得部６２、制御用データ送信部６３を備える構成である。
【０２２２】
制御用データ取得部６２は、出力変換機Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ２３…が制御内容を決定するためのデータを取得するものである。制御用データ取得部６２は、電力測定部６５から、電力データを取得する。
【０２２３】
また、制御用データ取得部６２は、各種計測センサを備える計測部６４と接続されており、計測部６４から各種計測データを受信する。
【０２２４】
計測部６４は、典型的には、温度計６４Ａと日射計６４Ｂで構成される。温度計６４Ａは外気温度を計測するためで、太陽電池アレイ周辺で直射日光のあたらない場所に設置する。日射計６４Ｂは太陽電池に照射している日射強度を計測するためで、太陽電池アレイに太陽電池アレイと同じ傾斜角で設置する。
【０２２５】
制御用データ取得部６２は、電力測定部６５から、電力データを、計測部６４から温度データ、日射強度データをそれぞれ取得し、取得したデータを制御用データ送信部６３に転送する。
【０２２６】
制御用データ送信部６３は、制御用データ取得部６２から転送された温度データ、日射強度データ、電力データを制御用データとして出力変換機Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ２３…それぞれが備える制御内容決定部７０に送信するものである。
【０２２７】
続いて、出力変換機Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ２３…の構成について、出力変換機Ｔ２１を例にして説明する。なお、出力変換機Ｔ２２、Ｔ２３の構成についても、以下に示す出力変換機Ｔ２１の構成と同様であるので、その説明については省略する。
【０２２８】
出力変換機Ｔ２１が備える制御内容決定部７０は、制御用データ取得部６２から温度データ、日射強度データ、電力データなどの各種制御用データを受信して、受信した各種制御用データに基づいて最大動作点制御部５４の制御内容を決定するためのものである。
【０２２９】
例えば、最大動作点制御部５４は、図４を用いて示したフローチャートのＳ１５の処理において、制御内容決定部７０から、ＤＣＤＣ変換をする旨の指示がなされているか否かを判定して、判定の結果、ＤＣＤＣ変換を指示されていれば、ＤＣＤＣ変換を行うようＤＣＤＣ変換部５３を制御してもよい。
【０２３０】
制御内容決定部７０が、制御用データをどのように使用して制御内容を決定するかについて以下に具体的に説明する。
【０２３１】
［温度データの使用方法］
制御内容決定部７０は、温度データを次のように用いることで最大動作点制御部５４の制御内容を決定する。
【０２３２】
前提として、出力変換機Ｔ２２において、温度と、当該温度下において想定されるモジュールＭＯＤ１１の出力電圧とを対応付けて記憶部（不図示）に記憶しておく。
【０２３３】
そして、制御内容決定部７０は、受信した温度データが示す温度に対応するモジュールＭＯＤ１１の出力電圧を記憶部から読み出して、実際にモジュールＭＯＤ１１から得ている出力電圧と比較する。
【０２３４】
比較の結果、モジュールＭＯＤ１１から得られる出力電圧が想定されるものよりも小さければ、モジュールＭＯＤ１１の温度が制御管理装置６１周辺よりも高くなり、出力電圧が減少している可能性が高い。
【０２３５】
この場合、制御内容決定部７０は、ＤＣＤＣ変換部５３でＤＣＤＣ変換する制御を行うことを決定し、決定した制御内容で制御を行うよう最大動作点制御部５４に指示する。
【０２３６】
［日照強度データの使用方法］
制御内容決定部７０は、日照強度データを次のように用いることで最大動作点制御部５４の制御内容を決定する。
【０２３７】
前提として、出力変換機Ｔ２１において、良好な日射強度を得ていると判断できる日照強度の基準値と、良好な日射強度を得ている場合に想定されるモジュールＭＯＤ１１の出力電力とを記憶しておく。
【０２３８】
そして、制御内容決定部７０は、受信した日射強度データと、記憶されている日照強度の基準値とを比較して、良好な日射強度を得ているか否かを判断する。
【０２３９】
良好な日射強度を得ていると判断できた場合は、制御管理装置６１の周辺に影が無く、太陽光発電システム２全体としては、良好な日射強度を得ているということになる。
【０２４０】
この場合、さらに、良好な日射強度を得ている場合に想定されるモジュールＭＯＤ１１の出力電力と、実際にモジュールＭＯＤ１１から得られる出力電力とを比較する。
【０２４１】
比較の結果、モジュールＭＯＤ１１から得られる出力電力が想定されるものよりも小さければ、モジュールＭＯＤ１１が日陰になっており、出力電力が減少している可能性が高いと判断できる。
【０２４２】
この場合、制御内容決定部７０は、ＤＣＤＣ変換部５３でＤＣＤＣ変換する制御を行うことを決定し、決定した制御内容で制御を行うよう最大動作点制御部５４に指示する。
【０２４３】
［電力データの使用方法］
制御内容決定部７０は、電力データを次のように用いることで最大動作点制御部５４の制御内容を決定する。
【０２４４】
制御内容決定部７０は、電力データを用いて、出力変換機Ｔ２１自身の出力電力が、アレイ全体の出力電力のどれくらいの割合を占めているのかを算出する。
【０２４５】
算出した割合が、想定されていた割合よりも小さい場合、出力変換機Ｔ２１は、他の出力変換機Ｔ２２、Ｔ２３…と比べて小さな電力しか出力できていないことになる。
【０２４６】
この場合、制御内容決定部７０は、ＤＣＤＣ変換部５３でＤＣＤＣ変換する制御を行うことを決定し、決定した制御内容で制御を行うよう最大動作点制御部５４に指示する。
【０２４７】
（変形例）
以上において、制御用データ送信部６３から各種制御用データを、制御内容決定部７０に送信し、制御内容決定部７０が、受信した各種制御用データから出力変換機Ｔ２１における制御内容を決定する構成について説明した。
【０２４８】
しかしながら、上記構成に限られず、次のように構成することも可能である。
【０２４９】
すなわち、制御管理装置６１において、出力変換機Ｔ２１における制御内容を決定し、出力変換機Ｔ２１では、制御管理装置６１が決定した制御内容に従って制御を行ってもよい。
【０２５０】
具体的には、制御用データ取得部６２が取得した各種制御用データに基づき、制御管理装置６１が、出力変換機Ｔ２１の制御内容を決定してもよい。
【０２５１】
また、制御用データ送信部６３から送信する制御用データは、電流データおよび電圧データの組であってもよい。
【０２５２】
また、全体電力データは、アレイ単位で算出してもよいし、ストリング単位、モジュール単位、およびクラスタ単位のいずれの単位から算出してもかまわない。
【０２５３】
また、以上では、制御管理装置６１と、パワーコンディナ６０とを別々の構成としていたが、パワーコンディショナ６０が、制御管理装置６１を備える構成としてもよい。なお、パワーコンディナ６０に、制御管理装置６１を内蔵した場合、通信用の配線と、電力用の配線とを共通に使用することができるため、配線量の低減および回路の簡素化を図ることができる。
【０２５４】
〔実施形態３〕
本発明の別の実施形態について説明すると以下のとおりである。本実施形態では、図９に示した太陽光発電システム２において、さらにモジュール側にも各種センサを設けて、モジュール側および制御管理装置に接続されている計測部の計測結果に基づいて、制御管理装置が、太陽光発電システム内の出力変換機を制御する場合について説明する。
【０２５５】
（太陽光発電システムの構成について）
まず、図１０を用いて本実施形態に係る太陽光発電システム３の概略的構成について説明すると次のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態１および実施形態２にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【０２５６】
太陽光発電システム３は、モジュールＭＯＤ１１、ＭＯＤ１２、ＭＯＤ１３…、出力変換機（電圧設定装置）Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３…、パワーコンディショナ６０、および制御管理装置８０を備える構成である。
【０２５７】
なお、モジュールＭＯＤ１１、ＭＯＤ１２、ＭＯＤ１３…が、同一または異なるアレイ／ストリングに属するか否かは任意である。
【０２５８】
図１０に示す太陽光発電システム３と、図９を用いて示した太陽光発電システム２との相違点は、次のとおりである。すなわち、図１０に示す太陽光発電システム３では、制御管理装置８０が、制御用データ受信部（電力データ受信手段）８１、制御内容決定部（電圧決定手段、迂回決定手段、短絡決定手段）８２および制御指示部（制御データ送信手段）８３を備えている点、ならびに、出力変換機Ｔ３１、Ｔ３２、T３３…のそれぞれが、制御用データ取得部（出力電力検出手段、電力計測手段）７１、制御用データ送信部（送信手段）７２、および出力調整部７３を備える点である。
【０２５９】
また、太陽光発電システム３では、制御管理装置８０と、出力変換機Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３…とが双方向通信可能なネットワークにより接続されており、これにより、パワーコンディショナ６０と、モジュールＭＯＤ１１、ＭＯＤ１２、ＭＯＤ１３…との間で、お互いに通信可能となっている。また、制御管理装置８０は、パワーコンディショナ６０と、通信ネットワークにより接続されている。なお、図１０では、電力線の接続関係、負荷の記載は省略している。
【０２６０】
（相違点の詳細）
以下、図１０を参照しながら、出力変換機Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３…が、それぞれ備える制御用データ取得部７１、制御用データ送信部７２および出力調整部７３ならびに制御管理装置８０について説明する。
【０２６１】
まず、出力変換機Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３…のうち、出力変換機Ｔ３１を例にとって、制御用データ取得部７１および制御用データ送信部７２について説明すると次のとおりである。なお、出力変換機Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３…のおのおのは、温度計、日射計を備える計測部（図示せず）と接続されているものとする。この計測部は、例示的に、モジュールの近傍に設けられており、モジュール付近の温度、日射強度を測定するものとする。
【０２６２】
制御用データ取得部７１は、各種制御用データを取得して、取得したデータを制御用データ送信部７２に転送するものである。
【０２６３】
制御用データ取得部７１が取得するデータとしては、測定部から取得する温度データ、日射強度データなどが挙げられる。また、出力変換機Ｔ３１において、一次側電圧・電流監視部５５および二次側電圧・電流監視部が測定した電圧・電流に基づいて電力を求め、求めた一次側・二次側の電力を電力データとして制御用データ取得部７１が取得してもよい。
【０２６４】
また、このほか、制御用データ取得部７１が取得する制御用データとしては、一次側Ｓ１の入力電流・入力電圧および二次側Ｓ２の出力電流・出力電圧、ＤＣＤＣ短絡スイッチ５１のオン・オフの状態、モジュール短絡スイッチ５２のオン・オフの状態、ＤＣＤＣ変換時のＤｕｔｙ値などが挙げられる。
【０２６５】
制御用データ送信部７２は、制御管理装置８０の通信を制御するものであって、制御用データ取得部７１から転送される各種制御用データを、制御管理装置８０が備える制御用データ受信部８１に送信するものである。
【０２６６】
出力調整部７３は、制御管理装置８０との通信を制御するものであって、制御指示部８３から送信される制御内容を受信し、受信した制御内容に基づいて、出力変換機Ｔ３１を制御するためのものである。このように出力変換機Ｔ３１では、出力調整部７３を備えているので、図１を用いて示した最大動作点制御部５４は設けていない。出力調整部７３は、最大動作点制御部５４とは異なり、制御内容の決定までは行わない。よって、出力変換機Ｔ３１では、制御内容の決定を行うブロックは、必須ではなくなるので、その分回路の簡素化を図ることができる。
【０２６７】
すなわち、制御管理装置８０が、出力変換機Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３…全てを制御してもかまわない。
【０２６８】
続いて、制御管理装置８０について説明する。
【０２６９】
制御用データ受信部８１は、制御用データ送信部７２から送信される各種制御用データを受信するためのものである。
【０２７０】
制御内容決定部８２は、制御用データ取得部６２が取得した各種制御用データと、制御用データ受信部８１が受信した各種制御用データとを収集し、収集した各種制御用データに基づいて、出力変換機Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３…において実行すべき制御内容を決定するものである。制御内容決定部８２は、決定した制御内容を制御指示部８３に転送する。
【０２７１】
制御指示部８３は、制御内容決定部８２から転送される制御内容を、通信ネットワークを介して接続されている出力変換機Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３…に送信するものである。
【０２７２】
（制御内容決定部の動作詳細）
次に、制御内容決定部８２が、制御用データをどのように使用して制御内容を決定するかについて以下に具体的に説明する。
【０２７３】
制御内容決定部８２は、出力変換機Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３…が備える制御用データ送信部７２から収集された制御用データを用いて次のように制御内容を決定する。制御内容決定部８２は、制御用データを収集する。
【０２７４】
まず、制御内容決定部８２は、そのストリングを構成しているモジュールのうち、出力が低下していると推測されるモジュールが無いかを判定する。
【０２７５】
例えば、制御内容決定部８２は、温度データから、他のモジュールに比べて、温度が極端に上がっているモジュールがあると判断すると、モジュール短絡スイッチをオンにする制御を行う旨の制御内容を決定する。そして、制御指示部８３が、そのモジュールが接続されている出力変換機に対して、制御内容に基づいて制御を行うよう指示する。
【０２７６】
他にも、二次側Ｓ２の出力電流・出力電圧、日射強度から、出力の低下が起っているモジュールがないか判定する。
【０２７７】
また、出力変換機Ｔ１１から収集した各種制御用データに基づき、推測される出力から、ＤＣＤＣ変換をしたほうが望ましいと判定した場合、制御内容決定部８２は、ＤＣＤＣ制御を行う旨の制御内容を決定する。
【０２７８】
また、出力変換機Ｔ１１から収集した各種制御用データに基づき、推測される出力から、ＤＣＤＣ短絡スイッチ５１を、オンにしたほうが好ましいと判定した場合、制御内容決定部８２は、ＤＣＤＣ短絡スイッチ５１をオンにする制御を行う旨の制御内容を決定する。
【０２７９】
制御内容決定部８２が決定した制御内容は、制御指示部８３によって、出力変換機Ｔ１１に対して送信される。
【０２８０】
（変形例）
以上において、制御内容決定部８２が、制御用データ取得部６２が取得した各種制御用データと、制御用データ受信部８１が受信した各種制御用データとを収集し、収集した各種制御用データに基づいて、出力変換機Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３…において実行すべき制御内容を決定することについて説明した。
【０２８１】
しかしながら、これに限られず、図９を用いて説明した制御管理装置６１のように、制御管理装置８０において取得・収集した制御用データを、そのまま出力変換機Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３…に送信し、出力変換機Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３…において、受信した制御用データに基づき、制御内容を決定する構成とすることも可能である。
【０２８２】
また、制御用データ取得部６２が取得した各種制御用データと、制御用データ受信部８１が受信した各種制御用データとを記録するデータベースを制御管理装置８０において設けて、制御管理装置８０において収集された制御用データを履歴管理してもよい。
【０２８３】
例えば、収集された制御用データの送信元出力変換機と、収集された時間と、制御用データとを対応付けて記録しておけば、モジュールごとに、１年単位、季節単位、１月単位、１週間単位、あるいは時間帯ごとの発電傾向などを把握することができる。
【０２８４】
よって、所定の時間帯において、日陰となることがわかっているモジュールに接続されている出力変換機に対して、制御管理装置８０は、モジュール短絡スイッチをオンにする制御を行うよう指示することができる。また、他にも、所定の時間帯において、十分な日射強度が得られると分かっているモジュールに接続されている出力変換機に対して、制御管理装置８０は、ＤＣＤＣ短絡スイッチをオンにする制御を行うよう指示することができる。
【０２８５】
なお、本実施形態に係る発明は以下のように表現することもできる。
【０２８６】
制御管理装置では、上記電圧設定装置が、上記太陽電池から出力された電流を、上記電圧変更回路を迂回して外部へ出力するための迂回回路をさらに備えており、上記太陽電池から出力された電流を、上記電圧変更回路を介して外部へ出力するか、上記迂回回路を介して外部へ出力するかを決定する迂回決定手段をさらに備え、上記制御データ送信手段が、上記迂回決定手段による決定結果を上記電圧設定装置に送信することを特徴とする。
【０２８７】
電圧設定装置は、上記制御管理装置と通信ネットワークを介して接続され、太陽電池から出力された電流に対して電圧を設定し、該電圧で外部へ出力する電圧設定装置であって、上記電圧を変更可能に構成される電圧変更回路と、上記電圧変更回路から出力される電力を検出する出力電力検出手段と、上記出力電力検出手段によって検出される出力電力を、上記制御管理装置に送信する送信手段と、上記太陽電池から出力された電流を、上記電圧変更回路を迂回して外部へ出力するための迂回回路と、上記制御管理装置から送信された上記制御データを受信する受信手段と、を備えることを特徴とする。
【０２８８】
また、他にも本実施形態に係る発明は以下のように表現することもできる。
【０２８９】
電圧設定装置は、受信した出力電力が最大となるように上記電圧設定装置の電圧を決定し、決定した電圧を電圧データとして送信する制御管理装置に対して、通信ネットワークを介して上記出力電力検出手段によって検出される出力電力を送信する送信手段と、上記制御管理装置から送信された上記電圧データを受信する受信手段と、を備え、電圧決定手段が、受信した電圧データに基づいて上記電圧変更回路によって設定される電圧を決定することを特徴とする。
【０２９０】
制御管理装置は、太陽電池から出力された電流に対して電圧を設定し、該電圧で外部へ出力するとともに、上記電圧を変更可能な電圧変更回路と、上記電圧変更回路から出力される電力を検出する出力電力検出手段とを備えた電圧設定装置と通信ネットワークを介して接続される制御管理装置であって、上記出力電力検出手段によって検出される出力電力を、上記電圧設定装置から受信する電力データ受信手段と、上記電力データ受信手段によって受信される電力データが示す出力電力が最大となるように上記電圧設定装置の電圧を決定する電圧決定手段と、上記電圧決定手段によって決定した電圧を上記電圧設定装置に送信する制御データ送信手段と、を備えることを特徴とする。
【０２９１】
上記構成によれば、制御管理装置から送信される制御データに従って、電圧設定装置が、迂回回路を介して電流を外部に出力する。
【０２９２】
この結果、電圧設定回路において、必要に応じて迂回回路を介して電流を外部に出力することができ、これにより電力の損失を抑止することができるという効果を奏することができる。
【０２９３】
また、他にも本実施形態に係る発明は以下のように表現することもできる。
【０２９４】
制御管理装置では、上記電圧設定装置が、上記太陽電池と、上記電圧変更回路または上記迂回回路との間で、上記太陽電池から出力された電力を計測する電力計測手段と、外部に対して電圧を出力する２つの出力端子間を、短絡した状態と短絡していない状態との間で切り替える短絡切替回路とをさらに備えており、上記短絡切替回路の切り替え動作を制御する短絡決定手段とをさらに備え、上記短絡決定手段が、上記電力計測手段が計測した電力が所定の基準を満たす場合に、上記短絡切替回路が上記短絡した状態となるように制御するとともに、上記制御データ送信手段が、上記短絡決定手段による制御結果を上記電圧設定装置に送信することを特徴とする。
【０２９５】
電圧設定装置は、上記制御管理装置と通信ネットワークを介して接続され、太陽電池から出力された電流に対して電圧を設定し、該電圧で外部へ出力する電圧設定装置であって、上記電圧を変更可能に構成される電圧変更回路と、上記電圧変更回路から出力される電力を検出する出力電力検出手段と、上記太陽電池と、上記電圧変更回路または上記迂回回路との間で、上記太陽電池から出力された電力を計測する電力計測手段と、外部に対して電圧を出力する２つの出力端子間を、短絡した状態と短絡していない状態との間で切り替える短絡切替回路と、上記出力電力検出手段によって検出される出力電力、および、上記電力計測手段によって計測される電力を、上記制御管理装置に送信する送信手段と、上記制御管理装置から送信された上記制御データを受信する受信手段と、を備えることを特徴とする。
【０２９６】
上記構成によれば、制御管理装置から送信される制御データに従って、電圧設定装置が、短絡切替回路を短絡した状態とする。
【０２９７】
この結果、電圧設定装置において、必要に応じて短絡された２つの出力端子を経由して、一方の出力端子から、他方の出力端子に電圧を出力することができるという効果を奏する。
【０２９８】
〔実施形態４〕
本発明のその他の実施形態について図１１に基づいて説明すると以下のとおりである。本実施形態では、太陽光発電システムにおいて、パワーコンディショナ２２、アレイＡＲＲＡからなる発電系統の状態を監視、記録するサーバを設けて、発電量の傾向分析や、状態管理を行えるようにしたものである。
【０２９９】
（太陽光発電システムの構成について）
図１１を用いて本実施形態に係る太陽光発電システム４の概略的構成について説明すると次のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態１および実施形態２にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【０３００】
図１１に示すように、太陽光発電システム４は、複数のアレイＡＲＲＡ、パワーコンディショナ２２、サーバ９０、および表示部９３を備える。
【０３０１】
アレイＡＲＲＡは、複数のストリングＳＴＲ１０１〜ＳＴＲＸを備える。また、ストリングＳＴＲ１０１は、モジュールと、当該モジュールに接続された出力変換機とからなる組を複数含む構成である。各出力変換機ＴＡ１〜ＴＡｎは、直列に接続されている。他のストリングについても同様である。
【０３０２】
なお、各出力変換機ＴＡ１〜ＴＡｎは、図１０を用いて説明した出力変換機Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３…と同様の構成を備えるものとする。
【０３０３】
パワーコンディショナ２２は、制御管理装置２３、インバータ２１を備える構成である。
【０３０４】
サーバ９０は、状態監視装置９１と、記憶部９２とを備え、表示部９３に接続されている。
【０３０５】
状態監視装置９１は、パワーコンディショナ２２と通信ネットワークにより接続されており、各出力変換機から送信される制御用データを、制御管理装置２３を経由して取得し、記憶部９２に記憶するものである。状態監視装置９１は、取得した制御用データを、取得元のモジュール、ストリング、アレイと、取得した時間帯と、を対応付けて記憶部９２に記憶する。
【０３０６】
そして、状態監視装置９１は、記憶部９２に記憶した内容をリアルタイムで、表示部９３に表示する。またその一方で、表示部９３からの要求により、過去の制御用データの内容や、制御用データの統計値を表示させたりすることができる。
【０３０７】
なお、状態監視装置９１は、複数のパワーコンディショナ２２と接続されていてもよい。
【０３０８】
このような、太陽光発電システム４の構成によれば、太陽光発電システム４の管理者等が、記憶部９２に記憶されている制御データおよびその統計データを参照することができるので、太陽光発電システム４の状態を容易に把握することでき、また発電傾向を確認することも可能となる。
【０３０９】
（まとめ）
本発明は、住宅用、産業用の太陽電池モジュール等に好適に適用可能である。しかしながら、これに限られず、小規模な太陽電池装置にも応用が可能であり、この場合、出力電圧・出力電流が小さいため、出力変換機の小型化が可能である。
【０３１０】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０３１１】
本発明は、大小の規模を問わず太陽光発電システムに広く好適に適用可能である。
【符号の説明】
【０３１２】
１、２、３、４ 太陽光発電システム
３０ 負荷
５１ ＤＣＤＣ短絡スイッチ（迂回回路）
５２ モジュール短絡スイッチ（短絡切替回路）
５３ ＤＣＤＣ変換部（電圧変更回路）
５４ 最大動作点制御部（電圧決定手段、迂回決定手段、短絡決定手段）
５５ 一次側電圧・電流監視部（電力計測手段）
５６ 二次側電圧・電流監視部（出力電力検出手段）
６０ パワーコンディショナ
６１ 制御管理装置
６２ 制御用データ取得部
６３ 制御用データ送信部
７０ 制御内容決定部（電圧決定手段、迂回決定手段、短絡決定手段、受信手段）
７１ 制御用データ取得部（出力電力検出手段、電力計測手段）
７２ 制御用データ送信部（送信手段）
７３ 出力調整部（受信手段）
８０ 制御管理装置
８１ 制御用データ受信部（電力データ受信手段）
８２ 制御内容決定部（電圧決定手段、迂回決定手段、短絡決定手段）
８３ 制御指示部（制御データ送信手段）
ＡＲＲ１１ アレイ
ＣＬＳ１１〜ＣＬＳ１３ クラスタ（太陽電池）
ＭＯＤ１１〜ＭＯＤ１３ モジュール（太陽電池）
ＭＯＤ２１ モジュール
ＳＴＲ１１ ストリング
Ｔ１１〜Ｔ１３ 出力変換機（電圧設定装置）
Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ２３… 出力変換機（電圧設定装置）
Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３… 出力変換機（電圧設定装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池から出力された電流に対して電圧を設定し、該電圧で外部へ出力する電圧設定装置において、
上記電圧を変更可能な電圧変更回路と、
上記電圧変更回路から出力される電力を検出する出力電力検出手段と、
上記出力電力検出手段によって検出される出力電力が最大となるように上記電圧変更回路によって設定される電圧を決定する電圧決定手段と、を備えることを特徴とする電圧設定装置。
【請求項２】
上記太陽電池と上記電圧変更回路との間で上記太陽電池から出力された電力を計測する電力計測手段をさらに備え、
上記電圧決定手段が、上記電力計測手段によって計測された電力が最大となるように上記電圧変更回路によって設定される仮電圧を決定した後に、該仮電圧を基準として、上記出力電力検出手段によって検出される出力電力が最大となるように、上記電圧変更回路によって設定される電圧を決定することを特徴とする請求項１に記載の電圧設定装置。
【請求項３】
上記太陽電池から出力された電流を、上記電圧変更回路を迂回して外部へ出力するための迂回回路と、
上記太陽電池から出力された電流を、上記電圧変更回路を介して外部へ出力するか、上記迂回回路を介して外部へ出力するかを決定する迂回決定手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電圧設定装置。
【請求項４】
上記迂回決定手段が、上記太陽電池における温度および日射強度の少なくとも一方に基づいて、上記電圧変更回路を介して外部へ出力するか、上記迂回回路を介して外部へ出力するかを決定することを特徴とする請求項３に記載の電圧設定装置。
【請求項５】
上記太陽電池と、上記電圧変更回路または上記迂回回路との間で、上記太陽電池から出力された電力を計測する電力計測手段をさらに備え、
上記迂回決定手段が、上記電力計測手段が計測した電力に基づいて、上記電圧変更回路を介して外部へ出力するか、上記迂回回路を介して外部へ出力するかを決定することを特徴とする請求項３に記載の電圧設定装置。
【請求項６】
上記太陽電池と、上記電圧変更回路または上記迂回回路との間で、上記太陽電池から出力された電力を計測する電力計測手段と、
外部に対して電圧を出力する２つの出力端子間を、短絡した状態と短絡していない状態との間で切り替える短絡切替回路と、
上記短絡切替回路を短絡した状態に切り替えるかを決定する短絡決定手段とをさらに備え、
上記短絡決定手段が、上記電力計測手段が計測した電力が所定値以下である場合に、上記短絡切替回路を上記短絡した状態に切り替えることを決定することを特徴とする請求項３に記載の電圧設定装置。
【請求項７】
太陽電池アレイの出力電力を示すアレイ出力電力データを、通信ネットワークを介して受信する受信手段をさらに備え、
上記迂回決定手段が、上記アレイ出力電力データに基づいて、上記電圧変更回路を介して外部へ出力するか、上記迂回回路を介して外部へ出力するかを決定することを特徴とする請求項３に記載の電圧設定装置。
【請求項８】
太陽電池アレイの出力電力を示すアレイ出力電力データを、通信ネットワークを介して受信する受信手段をさらに備え、
上記短絡決定手段が、上記電力計測手段が計測する電力と、上記アレイ出力電力データが示す電力の割合に基づいて、上記電力計測手段が計測した電力が所定の基準を満たすか否かを判定することを特徴とする請求項６に記載の電圧設定装置。
【請求項９】
上記出力電力検出手段によって検出される出力電力を示す電力データを送信する送信手段を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の電圧設定装置。
【請求項１０】
電力データを受信する電力データ受信手段と、
上記電力データ受信手段によって受信される電力データが示す出力電力が最大となるように電圧を決定する電圧決定手段と、
上記電圧決定手段によって決定した電圧を送信する制御データ送信手段と、を備えることを特徴とする制御管理装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の電圧設定装置と、請求項１０に記載の制御管理装置と、を備えた太陽光発電システム。
【請求項１２】
太陽電池から出力された電流に対して電圧を設定し、該電圧で外部へ出力する電圧設定装置の制御方法において、
上記電圧を変更可能な電圧変更回路から出力される電力を検出する出力電力検出ステップと、
上記出力電力検出ステップにおいて検出される出力電力が最大となるように上記電圧変更回路によって設定される電圧を決定する電圧決定ステップと、を含むことを特徴とする電圧設定装置の制御方法。
【請求項１】
太陽電池から出力された電流に対して電圧を設定し、該電圧で外部へ出力する電圧設定装置において、
上記電圧を変更可能な電圧変更回路と、
上記電圧変更回路から出力される電力を検出する出力電力検出手段と、
上記出力電力検出手段によって検出される出力電力が最大となるように上記電圧変更回路によって設定される電圧を決定する電圧決定手段と、を備えることを特徴とする電圧設定装置。
【請求項２】
上記太陽電池と上記電圧変更回路との間で上記太陽電池から出力された電力を計測する電力計測手段をさらに備え、
上記電圧決定手段が、上記電力計測手段によって計測された電力が最大となるように上記電圧変更回路によって設定される仮電圧を決定した後に、該仮電圧を基準として、上記出力電力検出手段によって検出される出力電力が最大となるように、上記電圧変更回路によって設定される電圧を決定することを特徴とする請求項１に記載の電圧設定装置。
【請求項３】
上記太陽電池から出力された電流を、上記電圧変更回路を迂回して外部へ出力するための迂回回路と、
上記太陽電池から出力された電流を、上記電圧変更回路を介して外部へ出力するか、上記迂回回路を介して外部へ出力するかを決定する迂回決定手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電圧設定装置。
【請求項４】
上記迂回決定手段が、上記太陽電池における温度および日射強度の少なくとも一方に基づいて、上記電圧変更回路を介して外部へ出力するか、上記迂回回路を介して外部へ出力するかを決定することを特徴とする請求項３に記載の電圧設定装置。
【請求項５】
上記太陽電池と、上記電圧変更回路または上記迂回回路との間で、上記太陽電池から出力された電力を計測する電力計測手段をさらに備え、
上記迂回決定手段が、上記電力計測手段が計測した電力に基づいて、上記電圧変更回路を介して外部へ出力するか、上記迂回回路を介して外部へ出力するかを決定することを特徴とする請求項３に記載の電圧設定装置。
【請求項６】
上記太陽電池と、上記電圧変更回路または上記迂回回路との間で、上記太陽電池から出力された電力を計測する電力計測手段と、
外部に対して電圧を出力する２つの出力端子間を、短絡した状態と短絡していない状態との間で切り替える短絡切替回路と、
上記短絡切替回路を短絡した状態に切り替えるかを決定する短絡決定手段とをさらに備え、
上記短絡決定手段が、上記電力計測手段が計測した電力が所定値以下である場合に、上記短絡切替回路を上記短絡した状態に切り替えることを決定することを特徴とする請求項３に記載の電圧設定装置。
【請求項７】
太陽電池アレイの出力電力を示すアレイ出力電力データを、通信ネットワークを介して受信する受信手段をさらに備え、
上記迂回決定手段が、上記アレイ出力電力データに基づいて、上記電圧変更回路を介して外部へ出力するか、上記迂回回路を介して外部へ出力するかを決定することを特徴とする請求項３に記載の電圧設定装置。
【請求項８】
太陽電池アレイの出力電力を示すアレイ出力電力データを、通信ネットワークを介して受信する受信手段をさらに備え、
上記短絡決定手段が、上記電力計測手段が計測する電力と、上記アレイ出力電力データが示す電力の割合に基づいて、上記電力計測手段が計測した電力が所定の基準を満たすか否かを判定することを特徴とする請求項６に記載の電圧設定装置。
【請求項９】
上記出力電力検出手段によって検出される出力電力を示す電力データを送信する送信手段を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の電圧設定装置。
【請求項１０】
電力データを受信する電力データ受信手段と、
上記電力データ受信手段によって受信される電力データが示す出力電力が最大となるように電圧を決定する電圧決定手段と、
上記電圧決定手段によって決定した電圧を送信する制御データ送信手段と、を備えることを特徴とする制御管理装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の電圧設定装置と、請求項１０に記載の制御管理装置と、を備えた太陽光発電システム。
【請求項１２】
太陽電池から出力された電流に対して電圧を設定し、該電圧で外部へ出力する電圧設定装置の制御方法において、
上記電圧を変更可能な電圧変更回路から出力される電力を検出する出力電力検出ステップと、
上記出力電力検出ステップにおいて検出される出力電力が最大となるように上記電圧変更回路によって設定される電圧を決定する電圧決定ステップと、を含むことを特徴とする電圧設定装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−１０７９０４（Ｐ２０１１−１０７９０４Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６１１７５（Ｐ２００９−２６１１７５）
【出願日】平成２１年１１月１６日（２００９．１１．１６）
【特許番号】特許第４５６１９２８号（Ｐ４５６１９２８）
【特許公報発行日】平成２２年１０月１３日（２０１０．１０．１３）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１６日（２００９．１１．１６）
【特許番号】特許第４５６１９２８号（Ｐ４５６１９２８）
【特許公報発行日】平成２２年１０月１３日（２０１０．１０．１３）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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