JP5338618B2 - 異常判定装置、パワーコンディショナ、異常判定方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、異常判定装置、パワーコンディショナ、異常判定方法、及びプログラムに関する。

太陽電池パネルからの直流電源を昇圧回路で昇圧した後、インバータ回路で商用系統の交流電圧に変換し、交流電圧を負荷に供給するパワーコンディショナが知られている。パワーコンディショナは、昇圧回路の入力電圧及び出力電圧を電圧センサを介して検知し、入力電圧及び出力電圧に基づいて予め定められた電力が得られるように昇圧回路の昇圧比を制御する。特許文献１には、太陽電池パネル毎に昇圧チョッパを設け、太陽電池パネル毎に昇圧比を制御する太陽光発電システムが開示されている。

国際公開第２００６／０３３１４２号パンフレット

しかしながら、電圧センサの不具合等により電圧センサから昇圧回路の入力電圧あるいは出力電圧を検知できず、昇圧回路の昇圧比を適切に制御できない場合がある。昇圧回路の昇圧比を適正に制御できない場合には、パワーコンディショナの運転を継続しないほうが適している場合がある。そこで、パワーコンディショナにおいて昇圧回路の入力電圧あるいは出力電圧を検知する電圧センサの異常を適切に検知できることが求められている。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る異常判定装置は、電源からの直流電圧をスイッチングするスイッチを、制御信号に示されるオン期間、周期的にオンすることで、直流電圧を昇圧する昇圧回路に入力される入力電圧値を取得する入力電圧値取得部と、昇圧回路から出力される出力電圧値を取得する出力電圧値取得部と、昇圧回路の昇圧比と、スイッチのオン期間との対応関係を保持する対応関係保持部と、入力電圧値取得部で取得された入力電圧値と出力電圧値取得部で取得された出力電圧値とに基づいて求められる昇圧比と、制御信号に示されるオン期間との関係が、上記対応関係を満たさない場合に、異常と判定する異常判定を行う異常判定部と、を備える。

上記異常判定装置において、入力電圧値取得部で取得された入力電圧値をＶｉｎ、出力電圧値取得部で取得された出力電圧値をＶｏｕｔ、スイッチのスイッチング周期をＴ、制御信号に示されるオン期間をＴｏｎとした場合、異常判定部は、１−Ｖｉｎ／ＶｏｕｔとＴｏｎ／Ｔとの差分が、予め定められた許容範囲を満たさない場合に、対応関係を満たさないものとして、異常と判定してもよい。

上記異常判定装置において、入力電圧値取得部は、昇圧回路の入力電圧値を検知する入力電圧センサから入力電圧値を取得し、出力電圧値取得部は、昇圧回路の出力電圧値を検知する出力電圧センサから、出力電圧値を取得し、異常判定部は、異常判定において異常と判定した場合、入力電圧センサあるいは出力電圧センサの異常と判定してもよい。

本発明の第２の態様に係るパワーコンディショナは、上記異常判定装置と、複数の昇圧回路と、複数の昇圧回路を制御信号に基づいて制御する昇圧制御部と、を備え、昇圧制御部は、異常判定を行う場合、昇圧回路毎に昇圧し、入力電圧値取得部は、複数の昇圧回路のうち、昇圧している昇圧回路に入力される入力電圧値を取得し、出力電圧値取得部は、複数の昇圧回路のうち、昇圧している昇圧回路から出力される出力電圧値を取得し、異常判定部は、昇圧回路毎に前記異常判定を行う。

上記パワーコンディショナにおいて、入力電圧値取得部は、複数の昇圧回路のそれぞれの入力電圧値を検知する複数の入力電圧センサから、複数の昇圧回路のそれぞれの入力電圧値を取得し、出力電圧値取得部は、複数の昇圧回路のそれぞれの出力電圧値を検知する出力電圧センサから、複数の昇圧回路のそれぞれの出力電圧値を取得し、異常判定部は、複数の昇圧回路のいずれか一つの昇圧回路に対する異常判定において異常と判定し、かつ複数の昇圧回路の前記いずれか一つの昇圧回路以外の他の昇圧回路に対する異常判定において異常と判定されない場合に、いずれか一つの昇圧回路の入力電圧値を検知する入力電圧センサあるいはいずれか一つの昇圧回路の異常と判定してもよい。

上記パワーコンディショナにおいて、異常判定部は、複数の昇圧回路のすべての異常判定において異常と判定した場合、出力電圧センサあるいは異常判定装置の異常と判定してもよい。

上記パワーコンディショナにおいて、異常判定部は、パワーコンディショナの起動処理において異常判定を行い、異常判定において異常と判定した場合、起動処理を中断してもよい。

上記パワーコンディショナにおいて、異常判定部は、複数の昇圧回路のいずれか一つの昇圧回路が昇圧している場合に入力電圧値取得部において取得される、複数の昇圧回路のうちいずれか一つの昇圧回路以外の他の昇圧回路に入力される入力電圧値が、いずれか一つの昇圧回路が昇圧していない場合に入力電圧値取得部において取得される、他の昇圧回路に入力される入力電圧値より低い場合、いずれか一つの昇圧回路といずれか一つの昇圧回路に直流電圧を出力する電源との間の配線と、他の昇圧回路と他の昇圧回路に直流電圧を出力する電源との間の配線との間で生じた短絡による異常と判定してもよい。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

パワーコンディショナ２００を含む電源システムの構成を示す図である。 異常判定装置１００による診断の処理フローを示すフローチャートである。 異常判定装置１００による異常判定の処理フローを示すフローチャートである。 太陽電池の出力特性の一例を示す図である。 電源と昇圧回路とを接続する配線間で短絡が発生した様子を示す図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係るパワーコンディショナ２００を含む電源システムの構成図を示す。パワーコンディショナ２００は、電源１０ａ，１０ｂ，１０ｃからの直流電力を交流電力に変換する。パワーコンディショナ２００は、当該交流電力を例えば商用系統５０に接続された負荷設備に電力を供給するととともに、余剰電力を商用系統５０に逆潮流する。

パワーコンディショナ２００は、第１電解コンデンサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、昇圧回路２０ａ，２０ｂ，２０ｃ、第２電解コンデンサ１４、入力電圧センサ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ、出力電圧センサ３２、インバータ４０、及び異常判定装置１００を備える。以下、第１電解コンデンサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、昇圧回路２０ａ，２０ｂ，２０ｃ、入力電圧センサ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ、を区別して説明しない場合には、第１電解コンデンサ１２、入力電圧センサ３０、昇圧回路２０と総称する。コイル２２ａ，２２ｂ，２２ｃ、スイッチ素子２４ａ，２４ｂ，２４ｃ、ダイオード２６ａ，２６ｂ，２６ｃ、電源１０ａ，１０ｂ，１０ｃについても同様とする。また、入力電圧センサ３０ａ，３０ｂ，３０ｃで検知される入力電圧値Ｖｉｎａ，Ｖｉｎｂ，Ｖｉｎｃも、区別して説明しない場合には、入力電圧値Ｖｉｎと総称する。

電源１０は、直流電圧を出力する太陽電池発電、燃料電池発電、風力発電等のいわゆる分散型電源でもよい。第１電解コンデンサ１２は、電源１０から出力される直流電圧を平滑化する。昇圧回路２０は、各第１電解コンデンサ１２で平滑化された直流電圧を、昇圧制御部１１０からのスイッチ制御信号に基づいて昇圧し、出力する。第２電解コンデンサ１４は、昇圧回路２０で昇圧された直流電圧を平滑化する。インバータ４０は、第２電解コンデンサ１４で平滑化された直流電圧を商用系統５０の交流電圧に変換する。

昇圧回路２０は、コイル２２及びダイオード２６を直列接続し、コイル２２とダイオード２６との間にスイッチ素子２４を並列接続することで構成される。昇圧回路２０は、いわゆるチョッパ昇圧回路により構成されてもよく、昇圧制御部１１０からのスイッチ制御信号に基づいてスイッチ素子２４をスイッチングすることで、電源１０からの直流電圧を昇圧する。

ここで、スイッチ制御信号は、予め定められたスイッチング周期Ｔ毎におけるスイッチ素子２４のオン期間Ｔｏｎとオフ期間Ｔｏｆｆとを示すパルス信号でもよい。スイッチ素子２４のスイッチングが、予め定められたスイッチング周期Ｔ毎におけるスイッチ素子２４のオン期間Ｔｏｎとオフ期間Ｔｏｆｆに基づいて制御されることで、昇圧回路２０の昇圧比が制御される。以下、スイッチング周期Ｔに占めるオン期間Ｔｏｎの割合を示すＴｏｎ／Ｔを「デューティＤｔ」という。

入力電圧センサ３０は、昇圧回路２０に入力される直流電圧を検知する。入力電圧センサ３０は、検知された入力電圧に対応する入力電圧値Ｖｉｎを示す入力電圧値信号を異常判定装置１００に出力する。

出力電圧センサ３２は、いずれかの昇圧回路２０から出力される直流電圧を検知する。出力電圧センサ３２は、検知された出力電圧に対応する出力電圧値Ｖｏｕｔを示す出力電圧値信号を異常判定装置１００に出力する。

なお、本実施形態では、入力電圧センサ３０を昇圧回路２０毎に設け、入力電圧センサ３０とは別に出力電圧センサ３２を設ける例について説明する。しかし、例えばパワーコンディショナ２００に電圧センサを１つ設けて、当該１つの電圧センサを、スイッチによる切り替えにより、それぞれの入力電圧センサ３０及び出力電圧センサ３２として機能させてもよい。

さて、上記のように構成されたパワーコンディショナ２００において、インバータ４０から出力される交流電圧を商用系統５０に連系させるためには、電源１０からの直流電圧が昇圧回路２０において適切に昇圧されることが望ましい。昇圧制御部１１０が、昇圧回路２０に適切に昇圧させるためには、入力電圧センサ３０及び出力電圧センサ３２で検知される電圧が適正であることが好ましい。

しかし、経年劣化等が原因で入力電圧センサ３０、あるいは出力電圧センサ３２に不具合が発生する場合がある。つまり、入力電圧センサ３０、あるいは出力電圧センサ３２に不具合が発生すると、昇圧制御部１１０が、昇圧回路２０を適切に制御できない場合がある。

そこで、異常判定装置１００は、例えばパワーコンディショナの起動処理において、入力電圧センサ３０、あるいは出力電圧センサ３２に不具合が発生していないかどうかを診断することが好ましい場合がある。

入力電圧センサ３０、あるいは出力電圧センサ３２の診断方法としては、以下のような例が挙げられる。

昇圧回路２０のスイッチ素子２４をオフした状態で、異常判定装置１００が、入力電圧センサ３０を介して入力電圧値を取得し、出力電圧センサ３２を介して出力電圧値を取得して、取得された入力電圧値と出力電圧値との差分が予め定められた許容範囲に含まれていない場合に、入力電圧センサ３０あるいは出力電圧センサ３２の異常と判定する。

パワーコンディショナ２００に接続される電源１０が一系統であれば、上記の診断方法が適用されたとしても問題が発生しない場合が多い。しかしながら、本実施形態のように、パワーコンディショナ２００に接続される複数の電源１０が並列に接続されるような場合には、入力電圧センサ３０あるいは出力電圧センサ３２の異常が適切に検知されない場合がある。

すなわち、出力電圧センサ３２を介して取得される出力電圧値Ｖｏｕｔは、並列に接続された昇圧回路２０のうち、最も高い電圧を出力する昇圧回路２０に対応する出力電圧値である。よって、異常判定装置１００は、最も高い電圧を出力する昇圧回路２０以外の他の昇圧回路２０に対応する出力電圧値を、出力電圧センサ３２を介して取得できない。つまり、上記の診断方法が適用される場合、異常判定装置１００は、当該他の昇圧回路２０の入力電圧値と当該他の昇圧回路２０の出力電圧値を比較することで、当該他の昇圧回路２０の入力電圧を検知する入力電圧センサ３０の異常の判定をできない。

そこで、本実施形態では、パワーコンディショナ２００に複数の電源１０が並列に接続され、かつ複数の電源１０に複数の昇圧回路２０がそれぞれ設けられる電源システムにおいて、それぞれの入力電圧センサ３０あるいは出力電圧センサ３２の異常が適切に検知される電源システムを提供する。

異常判定装置１００は、昇圧制御部１１０、入力電圧値取得部１２２、出力電圧値取得部１２４、異常判定部１２０、及び対応関係保持部１２６を備える。

入力電圧値取得部１２２は、各昇圧回路２０の入力電圧を検知する各入力電圧センサ３０を介して各昇圧回路２０の入力電圧値Ｖｉｎを取得する。

出力電圧値取得部１２４は、各昇圧回路２０の出力電圧を検知する出力電圧センサ３２を介していずれかの昇圧回路２０の出力電圧値Ｖｏｕｔを取得する。

昇圧制御部１１０は、各昇圧回路２０の入力電圧値Ｖｉｎ及び各昇圧回路２０の出力電圧値Ｖｏｕｔに基づいて、各昇圧回路２０から予め定められた直流電圧が得られるように、各昇圧回路２０の各スイッチ素子２４に対するスイッチ制御信号を生成する。昇圧制御部１１０は、生成されたスイッチ制御信号を各スイッチ素子２４に出力する。昇圧制御部１１０は、後述の異常判定部１２０が異常判定を行う場合、昇圧回路２０毎に昇圧が行われるように、各スイッチ素子２４に順次予め定められたスイッチ制御信号を出力する。

対応関係保持部１２６は、入力電圧値Ｖｉｎと出力電圧値Ｖｏｕｔとに基づいて求められる昇圧比と、スイッチ制御信号に示されるオン期間Ｔｏｎとの対応関係を保持する。対応関係保持部１２６は、例えば、入力電圧値Ｖｉｎと出力電圧値Ｖｏｕｔとに基づいて求められる昇圧比からデューティＤｖを求める式「１−Ｖｉｎ／Ｖｏｕｔ」と、スイッチ素子２４のスイッチング周期Ｔ及びオン期間ＴｏｎからデューティＤｔを求める式「Ｔｏｎ／Ｔ」とを当該対応関係として保持する。

異常判定部１２０は、入力電圧値取得部１２２で取得された昇圧対象の昇圧回路２０の入力電圧値Ｖｉｎ及び出力電圧値取得部１２４で取得された昇圧対象の昇圧回路２０の出力電圧値Ｖｏｕｔに基づいて、異常判定を行う。より具体的には、異常判定部１２０は、対応関係保持部１２６を参照して、入力電圧値Ｖｉｎと出力電圧値Ｖｏｕｔとに基づいてデューティＤｖを求め、スイッチ制御信号に示されるスイッチング周期Ｔとオン期間Ｔｏｎに基づいてデューティＤｔを求める。さらに、異常判定部１２０は、デューティＤｖとデューティＤｔとの差分ΔＤが予め定められた許容範囲に含まれるか否かを判定する。異常判定部１２０は、差分ΔＤが当該許容範囲に含まれない場合、上記対応関係を満たさないと判断して、異常と判定する。

また、異常判定部１２０は、いずれか１つの昇圧回路２０に対する異常判定において異常と判定した場合には、異常の箇所を、当該1つの昇圧回路２０、あるいは当該1つの昇圧回路２０の入力電圧を検知する入力電圧センサ３０と判断する。一方、異常判定部１２０は、すべての昇圧回路２０に対する異常判定において異常と判定した場合には、異常の箇所を、出力電圧センサ３２、あるいは異常判定装置１００と判断する。また、異常判定部１２０は、いずれか２つの昇圧回路２０に対する異常判定において異常と判定した場合には、異常の箇所を不明と判断する。

図２は、異常判定装置１００による診断の処理フローを示すフローチャートである。

異常判定部１２０は、例えば、パワーコンディショナ２００の電源スイッチが押下されたことに対応して入力される起動信号を取得すると（Ｓ１００）、異常判定を実行する（Ｓ１０２）。異常判定部１２０は、異常判定の結果、異常が有るか否かを判定する（Ｓ１０６）。異常判定部１２０は、異常なしと判定した場合には、パワーコンディショナ２００の起動処理を継続し、商用系統５０との連系運転を開始する（Ｓ１０８）。一方、異常判定部１２０は、異常ありと判定した場合には、パワーコンディショナ２００の起動処理を停止する。また、異常判定部１２０は、異常個所などを示すメッセージを例えばパワーコンディショナ２００が備えるディスプレイなどに表示することでユーザに異常が発生していることを通知する（Ｓ１１０）。

図３は、異常判定装置１００による異常判定の処理フローを示すフローチャートである。まず、昇圧制御部１１０が、各昇圧回路２０を予め定められた期間毎に順次昇圧させるべく、昇圧回路２０毎に予め定められたスイッチング周期Ｔとスイッチ素子２４のオン期間Ｔｏｎとを示すスイッチ制御信号を順次出力する（Ｓ２００）。昇圧制御部１１０は、例えば、異常判定部１２０からの異常判定の完了通知を受ける毎に、スイッチ制御信号を送信する昇圧回路２０を切り替えることで、判定対象の昇圧回路２０を切り替える。

続いて、異常判定部１２０は、判定対象の昇圧回路２０、すなわち昇圧している昇圧回路２０の入力電圧値Ｖｉｎを入力電圧値取得部１２２から取得する。さらに、異常判定部１２０は、判定対象の昇圧回路２０の出力電圧値Ｖｏｕｔを出力電圧値取得部１２４から取得する。次いで、異常判定部１２０は、取得された入力電圧値Ｖｉｎ及び出力電圧値Ｖｏｕｔに基づいてデューティＤｖを算出する（Ｓ２０２）。すなわち、異常判定部１２０は、対応関係保持部１２６を参照して、式「１−Ｖｉｎ／Ｖｏｕｔ」を取得し、取得した式に入力電圧値Ｖｉｎ及び出力電圧値Ｖｏｕｔを代入することで、デューティＤｖを算出する。

さらに、異常判定部１２０は、昇圧制御部１１０から判定対象の昇圧回路２０に対するスイッチ制御信号を取得することで、判定対象の昇圧回路２０に対するスイッチ素子２４のオン期間Ｔｏｎ及びスイッチング周期Ｔを取得する。次いで、異常判定部１２０は、取得されたオン期間Ｔｏｎ及びスイッチング周期Ｔに基づいてデューティＤｔを算出する（Ｓ２０４）。すなわち、異常判定部１２０は、対応関係保持部１２６を参照して、式「Ｔｏｎ／Ｔ」を取得し、取得した式にオン期間Ｔｏｎ及びスイッチング周期Ｔを代入することで、デューティＤｔを算出する。

続いて、異常判定部１２０は、デューティＤｖとデューティＤｔとの差分が、予め定められた閾値以内かどうかを判定する（Ｓ２０６）。判定の結果、デューティＤｖとデューティＤｔとの差分が、予め定められた閾値以内の場合には、入力電圧値Ｖｉｎと出力電圧値Ｖｏｕｔとに基づいて求められる昇圧比と、オン期間Ｔｏｎとの対応関係が予め定められた対応関係を満たすと判断して、正常と判定する（Ｓ２０８）。

一方、ステップＳ２０６の判定の結果、デューティＤｖとデューティＤｔとの差分が、予め定められた閾値を超えていた場合には、入力電圧値Ｖｉｎと出力電圧値Ｖｏｕｔとに基づいて求められる昇圧比と、オン期間Ｔｏｎとの対応関係が予め定められた対応関係を満たさないと判断して、異常と判定する（Ｓ２１０）。

判定の後、異常判定部１２０は、判定対象の１つの昇圧回路に対する判定が完了したことを昇圧制御部１１０に通知する。さらに、異常判定部１２０は、すべての昇圧回路２０に対する異常判定が完了したか否かを判定する（Ｓ２１２）。

すべての昇圧回路２０に対する異常判定が完了していなければ、異常判定部１２０は、ステップＳ２００からステップＳ２１０までの処理を繰り返す。一方、すべての昇圧回路２０に対する異常判定が完了していれば、異常判定部１２０は、すべての昇圧回路２０に対する異常判定において正常と判定されたか否かを判定する（Ｓ２１４）。判定の結果、正常と判定された場合には異常判定の処理を終了する。

一方、ステップＳ２１４の判定の結果、すべての昇圧回路２０に対する異常判定において正常とは判定されなかった場合、異常判定部１２０は、すべての昇圧回路２０に対する異常判定において異常と判定されたか否かを判定する（Ｓ２１６）。判定の結果、すべての昇圧回路２０に対する異常判定において異常と判定された場合には、異常判定部１２０は、出力電圧センサ３２あるいは異常判定装置１００の異常と判定する（Ｓ２１８）。

一方、ステップＳ２１６の判定の結果、すべての昇圧回路２０に対する異常判定において異常とは判定されなかった場合、異常判定部１２０は、いずれか１つの昇圧回路２０の異常判定において異常と判定されたか否かを判定する（Ｓ２２０）。判定の結果、いずれか１つの昇圧回路２０の異常判定において異常と判定された場合には、異常判定部１２０は、異常と判定された昇圧回路２０の入力電圧を検知する入力電圧センサ３０、あるいは当該昇圧回路２０の異常と判定する（Ｓ２２２）。

一方、ステップＳ２２０の判定の結果、いずれか１つの昇圧回路２０の異常判定において異常と判定されなかった場合、異常判定部１２０における異常判定では、異常個所を特定できないと判断して、異常個所不明と判定する（Ｓ２２４）。

以上のとおり、本実施形態では、異常判定装置１００は、昇圧回路２０毎に昇圧させるとともに、昇圧している昇圧回路２０の昇圧比とオン期間Ｔｏｎとの対応関係が、対応関係保持部１２６に保持される予め定められた対応関係を満たすか否かにより、異常判定を行う。このような異常判定を行うことにより、本実施形態によれば、パワーコンディショナ２００に複数の電源１０が並列に接続され、かつ複数の電源１０に複数の昇圧回路２０がそれぞれ設けられる電源システムにおいても、それぞれの入力電圧センサ３０あるいは出力電圧センサ３２の異常を適切に検知できる。

なお、上記では、対応関係保持部１２６は、デューティＤｖを求める式「１−Ｖｉｎ／Ｖｏｕｔ」と、デューティＤｔを求める式「Ｔｏｎ／Ｔ」とを対応関係として保持する例について説明した。

しかし、対応関係保持部１２６は、スイッチング周期Ｔが一定である場合には、例えば、「Ｖｉｎ／Ｖｏｕｔ」と「Ｔｏｎ」との対応関係を保持してもよい。この場合、異常判定部１２０は、対応関係保持部１２６を参照して、Ｖｉｎ／Ｖｏｕｔに対応するオン期間Ｔｏｎを特定し、特定されたオン期間Ｔｏｎと、スイッチ制御信号に示されるオン期間Ｔｏｎとの差分ΔＴｏｎが予め定められた許容範囲に含まれない場合に、異常と判定してもよい。

また、対応関係保持部１２６は、「Ｖｉｎ／Ｖｏｕｔ」に対応するオン期間Ｔｏｎの許容範囲を対応関係として保持してもよい。この場合、異常判定部１２０は、Ｖｉｎ／Ｖｏｕｔを算出した後、対応関係保持部１２６を参照して、算出されたＶｉｎ／Ｖｏｕｔに対応するオン期間Ｔｏｎの許容範囲を特定する。異常判定部１２０は、特定されたオン期間Ｔｏｎの許容範囲に、スイッチ制御信号に示されるオン期間Ｔｏｎが含まれていない場合、異常と判定してもよい。

あるいは、対応関係保持部１２６は、オン期間Ｔｏｎに対応するＶｉｎ／Ｖｏｕｔの許容範囲を対応関係として保持してもよい。この場合、異常判定部１２０は、対応関係保持部１２６を参照して、スイッチ制御信号に示されるオン期間Ｔｏｎに対応するＶｉｎ／Ｖｏｕｔの許容範囲を特定し、算出されたＶｉｎ／Ｖｏｕｔが当該許容範囲に含まれない場合に、異常と判定してもよい。

続いて、異常判定部１２０が、電源１０と昇圧回路２０とを接続する配線間の短絡の有無についても判定する手順について説明する。

図４は、電源１０の一例である太陽電池の出力特性の一例を示す。図４に示すとおり、太陽電池が電流Ｉを出力していない開放状態（Ａ点）から電流Ｉを出力する動作状態（Ｂ点）に移行する場合、太陽電池の出力電圧Ｖは低下する。

上記の出力特性を考慮すると、本実施形態に係る電源システムにおいて、昇圧回路２０の昇圧動作が開始されることに対応して、電源１０の出力電圧Ｖは低下することがわかる。つまり、昇圧回路２０の昇圧動作が開始されることに対応して、昇圧回路２０の入力電圧値Ｖｉｎは低下する。逆に、昇圧回路２０の昇圧動作が開始されていなければ、通常は、昇圧回路２０の入力電圧値Ｖｉｎの低下は発生しない。よって、昇圧回路２０が動作していない場合に、当該昇圧回路２０の入力電圧値Ｖｉｎが低下した場合には、当該昇圧回路２０以外の他の昇圧回路２０の昇圧動作の影響を受けて、当該昇圧回路２０に直流電圧を供給する電源１０の出力電圧が低下した可能性がある。つまり、当該昇圧回路２０と当該電源１０とを接続する配線と、当該他の昇圧回路２０と当該他の昇圧回路２０に直流電圧を供給する他の電源１０とを接続する配線との間で短絡が発生している可能性がある。

図５は、電源１０ａと昇圧回路２０ａとを接続する配線１６ａ，１８ａと、電源１０ｂと昇圧回路２０ｂとを接続する配線１６ｂ，１８ｂと間で短絡７０が発生した様子を示す。短絡が発生していない場合、昇圧回路２０ｂが昇圧していなければ、昇圧回路２０ｂの入力電圧値Ｖｉｎｂの変化はない。しかし、図５に示すような短絡が発生した状態で、昇圧回路２０ａのみが昇圧している場合、昇圧回路２０ｂの入力電圧値Ｖｉｎｂが低下する。

以上のような短絡発生時における入力電圧値Ｖｉｎの変化を考慮して、異常判定部１２０が、電源１０と昇圧回路２０とを接続する配線間の短絡の有無についても判定してもよい。

すなわち、異常判定部１２０は、各昇圧回路２０が昇圧していない状態での各入力電圧値Ｖｉｎを取得し、予め保持しておく。異常判定部１２０は、異常判定の処理において、昇圧している昇圧回路２０の入力電圧値Ｖｉｎ以外にも他の昇圧回路２０の入力電圧値Ｖｉｎも併せて取得する。次いで、異常判定部１２０は、当該他の昇圧回路２０の入力電圧値Ｖｉｎが予め保持している当該他の昇圧回路２０が昇圧していない状態での入力電圧値Ｖｉｎより低下している場合、当該他の昇圧回路２０に接続された配線と、当該昇圧している昇圧回路２０に接続された配線との間に短絡が発生したと判定する。

以上のとおり、本実施形態にかかる異常判定装置１００は、昇圧回路２０毎に昇圧させた場合における各昇圧回路２０の各入力電圧値Ｖｉｎと各出力電圧値Ｖｏｕｔに基づいて、昇圧回路２０、入力電圧センサ３０、出力電圧センサ３２、及び異常判定装置１００の異常を検知できるとともに、電源１０と昇圧回路２０とを接続する配線間の短絡を検知できる。

なお、本実施形態に係る異常判定装置１００は、コンピュータに図２，３などに示される各種処理を行うプログラムをインストールし、このプログラムをコンピュータに実行させることで、構成してもよい。つまり、コンピュータに図２，３などに示される各種処理を行うプログラムを実行させることにより、昇圧制御部１１０、異常判定部１２０、入力電圧値取得部１２２、出力電圧値取得部１２４、及び対応関係保持部１２６としてコンピュータを機能させることで、異常判定装置１００を構成してもよい。

コンピュータはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）等の各種メモリ、通信バス及びインタフェースを有し、予めファームウェアとしてＲＯＭに格納された処理プログラムをＣＰＵが読み出して順次実行する。昇圧回路２０の昇圧比と、スイッチ素子２４のオン期間Ｔｏｎとの対応関係は予めメモリに記憶されており、ＣＰＵはインタフェースを介して入力電圧センサ３０及び出力電圧センサ３２から入力されメモリに記憶された昇圧回路２０毎の入力電圧値Ｖｉｎと出力電圧値Ｖｏｕｔと、メモリに予め記憶されたスイッチ素子２４のオン期間Ｔｏｎとが、上記の対応関係を満たすか否かを判定することで、異常判定を行う。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 電源
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ 第１電解コンデンサ
１４ 第２電解コンデンサ
１６ａ，１８ａ 配線
１６ｂ，１８ｂ 配線
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ 昇圧回路
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ 入力電圧センサ
３２ 出力電圧センサ
４０ インバータ
５０ 商用系統
１００ 異常判定装置
１１０ 昇圧制御部
１２０ 異常判定部
１２２ 入力電圧値取得部
１２４ 出力電圧値取得部
１２６ 対応関係保持部
２００ パワーコンディショナ

Claims (10)

1. 電源からの直流電圧をスイッチングするスイッチを、制御信号に示されるオン期間、周期的にオンすることで、前記直流電圧を昇圧する昇圧回路に入力される入力電圧値を取得する入力電圧値取得部と、
   前記昇圧回路から出力される出力電圧値を取得する出力電圧値取得部と、
   前記昇圧回路の昇圧比と、前記スイッチのオン期間との対応関係を保持する対応関係保持部と、
   前記入力電圧値取得部で取得された前記入力電圧値と前記出力電圧値取得部で取得された前記出力電圧値とに基づいて求められる昇圧比と、前記制御信号に示される前記オン期間との関係が、前記対応関係を満たさない場合に、異常と判定する異常判定を行う異常判定部と、
   複数の前記昇圧回路を前記制御信号に基づいて制御する昇圧制御部と
   を備え、
   前記昇圧制御部は、前記異常判定を行う場合、前記昇圧回路毎に昇圧し、
   前記入力電圧値取得部は、前記複数の昇圧回路のうち、昇圧している前記昇圧回路に入力される入力電圧値を取得し、
   前記出力電圧値取得部は、前記複数の昇圧回路のうち、昇圧している前記昇圧回路から出力される出力電圧値を取得し、
   前記異常判定部は、前記昇圧回路毎に前記異常判定を行う異常判定装置。
2. 前記入力電圧値取得部で取得された前記入力電圧値をＶｉｎ、前記出力電圧値取得部で取得された前記出力電圧値をＶｏｕｔ、前記スイッチのスイッチング周期をＴ、前記制御信号に示される前記オン期間をＴｏｎとした場合、
   前記異常判定部は、１−Ｖｉｎ／ＶｏｕｔとＴｏｎ／Ｔとの差分が、予め定められた許容範囲を満たさない場合に、前記対応関係を満たさないものとして、異常と判定する
   請求項１に記載の異常判定装置。
3. 前記入力電圧値取得部は、前記昇圧回路の入力電圧値を検知する入力電圧センサから前記入力電圧値を取得し、
   前記出力電圧値取得部は、前記昇圧回路の出力電圧値を検知する出力電圧センサから、前記出力電圧値を取得し、
   前記異常判定部は、前記異常判定において異常と判定した場合、前記入力電圧センサあるいは前記出力電圧センサの異常と判定する
   請求項１または請求項２に記載の異常判定装置。
4. 前記入力電圧値取得部は、前記複数の昇圧回路のそれぞれの入力電圧値を検知する複数の入力電圧センサから、前記複数の昇圧回路のそれぞれの前記入力電圧値を取得し、
   前記出力電圧値取得部は、前記複数の昇圧回路のそれぞれの出力電圧値を検知する出力電圧センサから、前記複数の昇圧回路のそれぞれの前記出力電圧値を取得し、
   前記異常判定部は、前記複数の昇圧回路のいずれか一つの昇圧回路に対する前記異常判定において異常と判定し、かつ前記複数の昇圧回路のいずれか一つの前記昇圧回路以外の他の昇圧回路に対する前記異常判定において異常と判定されない場合に、前記複数の昇圧回路のうちいずれか一つの前記昇圧回路の入力電圧値を検知する入力電圧センサあるいは前記複数の昇圧回路のうちいずれか一つの前記昇圧回路の異常と判定する
   請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の異常判定装置。
5. 前記異常判定部は、前記複数の昇圧回路のすべての前記異常判定において異常と判定した場合、前記出力電圧センサあるいは前記異常判定装置の異常と判定する
   請求項４に記載の異常判定装置。
6. 前記異常判定部は、前記複数の昇圧回路のいずれか一つの昇圧回路が昇圧している場合に前記入力電圧値取得部において取得される、前記複数の昇圧回路のうちいずれか一つの前記昇圧回路以外の他の昇圧回路に入力される前記入力電圧値が、前記複数の昇圧回路のうちいずれか一つの前記昇圧回路が昇圧していない場合に前記入力電圧値取得部において取得される、前記他の昇圧回路に入力される前記入力電圧値より低い場合、前記複数の昇圧回路のうちいずれか一つの前記昇圧回路と前記複数の昇圧回路のうちいずれか一つの前記昇圧回路に直流電圧を出力する電源との間の配線と、前記他の昇圧回路と前記他の昇圧回路に直流電圧を出力する電源との間の配線との間で生じた短絡による異常と判定する
   請求項１から請求項５のいずれか一つに記載の異常判定装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の異常判定装置と、
   前記複数の昇圧回路と
   を備える
   パワーコンディショナ。
8. 前記異常判定部は、前記パワーコンディショナの起動処理において前記異常判定を行い、前記異常判定において異常と判定した場合、前記起動処理を中断する
   請求項７に記載のパワーコンディショナ。
9. 請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の異常判定装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
10. 電源からの直流電圧をスイッチングするスイッチを、制御信号に示されるオン期間、周期的にオンすることで前記直流電圧を昇圧する複数の昇圧回路を、異常判定を行う昇圧回路毎に、前記制御信号に基づいて制御する昇圧制御段階と、
    異常判定を行う前記昇圧回路に入力される入力電圧値を取得する入力電圧値取得段階と、
    異常判定を行う前記昇圧回路から出力される出力電圧値を取得する出力電圧値取得段階と、
    異常判定を行う前記昇圧回路の昇圧比と、前記スイッチのオン期間との対応関係を保持する対応関係保持部を参照して、前記入力電圧値取得段階で取得された前記入力電圧値と前記出力電圧値取得段階で取得された前記出力電圧値とに基づいて求められる昇圧比と、前記制御信号に示される前記オン期間との関係が、前記対応関係を満たさない場合に、異常と判定する異常判定を前記複数の昇圧回路のそれぞれ毎に行う異常判定段階と
    を含む異常判定方法。

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