昇降圧チョッパにタップ付きインダクタと補助スィツチを適用した単相系統連系インバータの原理検証

摘要

近年，商業用の太陽光発電(PV)システムは固定価格買 取制度（FIT)の影響で急速に普及している。一方で家庭用 のPVシステムについても，上記の大量導入に伴う価格低下 から，導入しやすい環境が整いつつある。PVの出力は直流 電力，連系先の電力系統は交流電力を使用するため，系統に 連系するためのDC-AC電力変換器(パヮーコンデイショナ） が必要となる。電力変換における損失は売電電力と売電収 入の低下に直結するため，重要な項目である。このような環 境において，近年，高効率なパワーコンデイショナの研究が 盛hに行われている。加えてPVシステムは10年から 20年程度の長い耐用年数を設定するため，高い効率と高い 耐久性を両立することが要求される。一般的なパワーコン ディショナとして，集中型と分散型（マイクロインバータ） の二種類の構成がある。集中型は住宅一件分の3~5kW程度 の電力を一括変換する構成で，高効率な製品を安価に実現 できるため現在の主流となっている。一方で集中型は多数 のPVモジュールを直列で使用するため，直列モジュールの どこかのセルが影となった場合（部分影），直列モジュール 全体の出力が大幅に低下する問題がある。この部分影の問 題を根本的に解決する手法として，分散型のマイクロイン バータがある。マイクロインバータはPVモジュールごとに小型のパヮーコンディショナを接続する手法で，各PVモジ ユールに対して独立にMPPT制御ができる。このような利 点のあるマイクロインバータに関して，絶縁型と非絶縁型 の様々な回路方式が研究されている。現在の主流は共振型 DC-DCコンバータを基本とする直接変換方式で，96~97%程 度の高い変換効率を実現している。一方で集中型と導入コ ストを比較すると，高効率を実現する絶縁型共振回路を使 用するマイクロインバータは，電力変換容量比で集中型よ りも高コストとなる。そこで集中型と同様に非絶縁型とし て，高い効率を維持して同等のコストを実現できれば，マイ クロインバータの普及が進むと考えられる。