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東芝エネルギーシステムズ株式会社

研究開発

トップページ再生可能エネルギー研究開発 > マイクロインバータ

マイクロインバータ

私たちは、太陽電池モジュール1枚ごとに直流から交流に変換するマイクロインバータを開発しています。マイクロインバータは、単独で電気的に安全な小型インバータであり、MLPE※1としての代表的なデバイスの一つで、システム全体の発電量低下を抑制可能なことが大きなポイントです。また設計・設置上の自由度を向上させ、システムを柔軟に構成することができます。また、遠隔での発電量監視やメンテナンスが可能で、電気的な安全性の面から見ても漏電・感電の防止、消防上の優位性などの特徴があります。

※1 MLPE:Module Level Power Electronics

マイクロインバータ導入のメリット

マイクロインバータ導入のメリット

電気的な安全性まで重視したマイクロインバータ

現在、複数の太陽電池モジュールで発電した電力を直列で接続し、その電力をまとめて交流電力に変換する「ストリングインバータ」が主流ですが、太陽電池モジュール1枚ごとに設置し、交流電力に変換するマイクロインバータの導入には多数のメリットがあります。

  • ・部分影による発電電力量を抑制
    太陽電池モジュール1枚ごとのインバータ制御により、部分影の影響を極小化しました。これによりシステム全体での発電電力の減少を抑え、発電量の最大化を図ることができます。

  • ・すべて交流で接続可能
    設計・施工が容易となり、トータルの設置コストを削減できます。

  • ・太陽電池モジュール1枚からの設置が可能
    都市部の住居密集地域の屋根など今まで設置困難だった場所にも設置でき、設置対象が拡大されます。また設置コストを抑えることができます。

  • ・AC200Vで配線
    ACモジュール1枚あたり約DC50~60Vに低減した回路構成が可能となり、高い電圧部分がありません。

  • ・高い安全性
    万が一の火災や地震の際には遠隔制御ですべての太陽電池モジュールの出力をOFFにできます。

  • ・長期の安定性・信頼性
    一般にマイクロインバータは密閉容器を使っているため外気との接触がなく、モジュール同等の20年以上の設計寿命を確保できます。

電気的な安全性まで重視したマイクロインバータ

東芝製マイクロインバータの特徴

太陽電池モジュール裏面に取り付けられるマイクロインバータ

  • ・国内の系統連系規定や内線規程に準拠

  • ・東芝の半導体モジュールを使用
    DC/AC変換には独自のA-SRB技術※2を利用し、高い変換効率を実現しています。

  • ・高い信頼性を実現
    フィルムコンデンサなどの、電解液を使用しない部品を採用しています。

  • ・通信には920MHz帯の無線技術を利用
    スマートメータやHEMSで利用されており、それらの開発で培った技術やノウハウ、実証試験結果を活用しています。

  • ・IEC基準を基本とした信頼性試験の実施
    長期信頼性を確保するための信頼性試験として、一般的な温湿度サイクル試験の試験条件を見直すと共に、電気的、機械的ストレスを同時に加えた複合環境試験を実施しています。

※2 A-SRBはDCAC変換時のスイッチングロスを最小化する技術で、マイクロインバータ用にエンベデッドした半導体です。

太陽電池モジュール裏面に取り付けられるマイクロインバータ
太陽電池モジュール裏面に取り付けられるマイクロインバータ

フィールド試験状況

大阪ガス酉島電力実験場で、マイクロインバータシステムの動作検証とデータ収集を実施

フィールド試験では、同じ太陽電池モジュール台数で構成したシステムでのマイクロインバータとストリングインバータの比較や、異なる種類の太陽電池モジュールでの動作検証などを行っています。
通常の運転状態における発電性能を確認するだけでなく、太陽電池モジュールに部分的に影がかかった場合の動作についても模擬試験を実施しました。その結果、部分影による発電量低下の影響を抑制できることが分かりました。

イメージ図

今後の応用

マイクロインバータ活用による太陽光発電の普及発展に向けて

米国では導入が進んでいますが、日本におけるマイクロインバータの導入は、まだ始まったばかりです。
東芝は、本格的な普及に向けて、今後もシステム設計の簡素化、安全性の観点からの技術開発および施工方法の改善に努めてまいります。

マイクロインバータは、部分影がかかる屋根面への設置や、ストリングの配置に難がある狭小・異形屋根、営農型発電設備などに適しています。マイクロインバータの活用により屋根設計の自由度が増すため、デザインを重視した住宅市場の活性化が期待できます。さらに、1枚から設置できるシステム設計の自由度を生かして、バス停や公衆トイレ、公園の休憩所のような比較的小さな公共設備の屋根、ベランダや階段の手すりのようにパワーコンディショナの設置スペース確保が難しい場所へも適用できます。

マイクロインバータ活用による、太陽光発電の設置場所の例

マイクロインバータは火災、飛散や感電などの危険性を防止することができることから、営農型発電へ応用することで太陽光発電と農業との両立を図ることができます。これは農林水産省により条件付きで認可された方法です。また、設計や製作が容易であり、また簡便な作業で撤収ができるという点や、万が一風水害により飛散した場合でもモジュール単位で漏電や感電を未然に防止することが可能な点から、より安全性が求められる場所への設置が広がっています。

マイクロインバータの利点を生かした応用により、太陽光発電システムの多様化と普及発展に貢献してまいります。

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