太陽光発電インバータ

インバータは、電力調整器やパワーレギュレータとも呼ばれ、太陽光発電システムに不可欠な要素です。太陽光発電インバータの主な機能は、太陽光パネルで発電された直流電流を、家電製品が使用できる交流電流に変換することです。フルブリッジ回路を介して、SPWMプロセッサは一般的に変調、フィルタリング、昇圧などを行い、システムのエンドユーザーの照明負荷周波数、定格電圧などに適合した正弦波交流電力を生成します。インバータがあれば、DCバッテリーから家電製品に交流電力を供給することができます。

太陽光発電AC発電システムは、太陽光パネル、チャージコントローラー、インバータ、バッテリーで構成されています。太陽光発電DC発電システムにはインバータは含まれません。交流電力を直流電力に変換するプロセスを整流と呼び、整流機能を実現する回路を整流回路と呼び、整流プロセスを実現するデバイスを整流装置または整流器と呼びます。同様に、直流電力を交流電力に変換するプロセスをインバータと呼び、インバータ機能を実現する回路をインバータ回路と呼び、インバータプロセスを実現するデバイスをインバータ装置またはインバータと呼びます。

インバータ装置の中核はインバータスイッチ回路であり、略してインバータ回路と呼ばれます。この回路は、パワーエレクトロニクススイッチのオン/オフを切り替えることでインバータ機能を実現します。パワーエレクトロニクススイッチングデバイスのオン/オフには、特定の駆動パルスが必要であり、これらのパルスは電圧信号を変化させることで調整できます。パルスを生成および調整する回路は、制御回路または制御ループと呼ばれることがよくあります。インバータ装置の基本構造には、前述のインバータ回路と制御回路に加えて、保護回路、出力回路、入力回路、出力回路などが含まれます。

インバータは、DC-AC変換機能だけでなく、太陽電池の性能を最大限に引き出す機能やシステム障害保護機能も備えています。まとめると、自動運転・停止機能、最大電力追従制御機能、自立運転防止機能（系統連系システム向け）、自動電圧調整機能（系統連系システム向け）、直流電流検出機能（系統連系システム向け）、直流地絡検出機能（系統連系システム向け）などです。以下では、自動運転・停止機能と最大電力追従制御機能について簡単に説明します。

1. 自動運転・シャットダウン機能：朝日が昇ると、日射強度が徐々に増加し、太陽電池の出力も増加します。インバータのタスクに必要な出力電力に達すると、インバータは自動的に運転を開始します。運転開始後は、インバータが太陽電池モジュールの出力を常に管理します。太陽電池モジュールの出力電力がインバータのタスクに必要な出力電力よりも大きい限り、インバータは運転を継続します。インバータは雨の日でも運転可能です。太陽電池モジュールの出力が減少し、インバータの出力が0に近づくと、インバータはスタンバイ状態になります。

2. 最大電力追従制御機能：太陽電池モジュールの出力は、日射強度と太陽電池モジュール自体の温度（チップ温度）によって変化します。また、太陽電池モジュールは電流の増加とともに電圧が低下する特性があるため、最大電力を得られる最適動作点が存在します。日射強度は変化しており、見かけ上の最適動作点も変化しています。これらの変化に対して、太陽電池モジュールの動作点は常に最大電力点にあり、システムは常に太陽電池モジュールから最大の電力出力を得ています。この制御が最大電力追従制御です。太陽光発電システム用インバータの最大の特徴は、最大電力点追従（MPPT）機能を備えていることです。