JP2013157457A - Solar cell module and photovoltaic power generation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池モジュール及び太陽光発電システムに関する。 The present invention relates to a solar cell module and a photovoltaic power generation system.
一般的に、太陽光を利用して発電を行う太陽電池モジュールにおいては、例えば特性のバラツキや日射強度の変動等の影響によって太陽電池に逆電圧が印加されることがあり、この逆電圧が高まると、太陽電池が発熱ひいては破損する虞がある。そのため、従来の太陽電池モジュールとしては、バイパスダイオードを太陽電池に並列に接続し、太陽電池に過剰な逆電圧が印加されるのを抑制するものが知られている。 In general, in a solar cell module that generates power using sunlight, a reverse voltage may be applied to the solar cell due to, for example, variations in characteristics, fluctuations in solar radiation intensity, and the like, and this reverse voltage increases. In such a case, there is a risk that the solar cell may generate heat and be damaged. Therefore, as a conventional solar cell module, there is known a module in which a bypass diode is connected in parallel to a solar cell and an excessive reverse voltage is prevented from being applied to the solar cell.
このような太陽電池モジュールにおいては、例えば下記特許文献1に記載されているように、バイパスダイオードのオープンモード(開放モードとも称される)故障を検知する技術が開発されている。特許文献1に記載された検査装置では、太陽電池を遮蔽板により遮光すると共に、この遮蔽板に一体化された感熱紙により太陽電池における遮光部分の温度を検出する。そして、太陽電池の遮蔽部分にホットスポット熱(異常発熱)の発生を検出した場合、バイパスダイオードに電流が流れていないと判断し、これにより、バイパスダイオードがオープンモード故障していると判定する。 In such a solar cell module, for example, as described in Patent Document 1 below, a technique for detecting an open mode (also referred to as an open mode) failure of a bypass diode has been developed. In the inspection apparatus described in Patent Document 1, the solar cell is shielded from light by the shielding plate, and the temperature of the light shielding portion of the solar cell is detected by the thermal paper integrated with the shielding plate. And when generation | occurrence | production of hot spot heat | fever (abnormal heat_generation | fever) is detected in the shielding part of a solar cell, it determines with the electric current not flowing into a bypass diode, and, thereby, determines with the bypass diode having an open mode failure.
ここで、上記技術では、前述のように、バイパスダイオードのオープンモード故障を検出するために太陽電池を遮光する必要があるが、通常、太陽電池ユニットは屋根等の高所に設置されることから、その作業が実際には煩雑となり、安全性及び費用の観点で日常的な点検に適しないという問題がある。 Here, in the above technique, as described above, it is necessary to shield the solar cell in order to detect an open mode failure of the bypass diode. Usually, the solar cell unit is installed at a high place such as a roof. However, there is a problem that the work is actually complicated and is not suitable for daily inspection from the viewpoint of safety and cost.
また、上記技術では、次の理由により、バイパスダイオードが故障しているか否かの判定が困難となる虞がある。すなわち、バイパスダイオードがオープンモード故障をしていない場合であっても、太陽電池を遮光した際に太陽電池にある程度の逆電圧が印加され、太陽電池の発熱が検出される場合がある。当該発熱の程度は、そのときの日射強度、遮光状態、太陽電池の電流密度、太陽電池の放熱状態、太陽電池のシャント抵抗成分等に依存するため、一概に予測できない。従って、正常範囲の発熱と、バイパスダイオードの故障に起因する発熱とを区別することが極めて困難となり、バイパスダイオードのオープンモード故障を精度よく検知できない虞がある。 In the above technique, it may be difficult to determine whether or not the bypass diode has failed for the following reason. That is, even when the bypass diode does not have an open mode failure, when the solar cell is shielded from light, a certain amount of reverse voltage is applied to the solar cell, and heat generation of the solar cell may be detected. The degree of the heat generation cannot be generally predicted because it depends on the solar radiation intensity, the light shielding state, the solar cell current density, the solar cell heat dissipation state, the solar cell shunt resistance component, and the like. Therefore, it becomes extremely difficult to distinguish between heat generation in the normal range and heat generation due to a failure of the bypass diode, and there is a possibility that an open mode failure of the bypass diode cannot be accurately detected.
さらにまた、バイパスダイオードのオープンモード故障時には、太陽電池の発熱及び破損を防ぐべく、迅速な対処が求められる。しかし、上記技術によれば、故障を精度よく検知できず、対処の遅れが懸念される一方で、正常に機能するバイパスダイオードをも故障と判定して対処し、太陽電池の発電能力を不要に低下又は阻害してしまう虞がある。 Furthermore, in the event of an open mode failure of the bypass diode, a prompt action is required to prevent heat generation and damage of the solar cell. However, according to the above technology, the failure cannot be detected accurately, and there is a concern about the delay of the countermeasure. On the other hand, the normally functioning bypass diode is also determined to be a malfunction, and the power generation capability of the solar cell is unnecessary. There is a risk of lowering or inhibiting.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、発電能力を確保しつつ信頼性を容易に向上可能な太陽電池ユニット及び太陽電池モジュールを提供することを課題とする。 This invention is made | formed in view of the said situation, and makes it a subject to provide the solar cell unit and solar cell module which can improve reliability easily, ensuring electric power generation capability.
上記課題を解決するため、本発明に係る太陽電池モジュールは、太陽光を利用して発電を行う太陽電池と、太陽電池に並列接続されたバイパスダイオードと、バイパスダイオードのオープンモード故障を検知する検知手段と、検知手段でバイパスダイオードのオープンモード故障を検知したとき、太陽電池の電流を遮断する遮断手段と、を備えたこと、を特徴とする。 In order to solve the above problems, a solar cell module according to the present invention includes a solar cell that generates power using sunlight, a bypass diode connected in parallel to the solar cell, and a detection that detects an open mode failure of the bypass diode. And an interrupting means for interrupting the current of the solar cell when an open mode failure of the bypass diode is detected by the detecting means.
この太陽電池モジュールでは、正常時において、太陽電池に高い逆電圧が印加されるのをバイパスダイオードにより回避することができる。また、太陽電池の一部に影が射す等しても、すぐさま太陽電池の電流が遮断されないだけでなく、太陽電池の他部にて発電可能な効果がバイパスダイオードによりもたらされるため、発電能力の低下を抑制することができる。
さらには、バイパスダイオードがオープンモード故障したとき、当該オープンモード故障が検知手段で検知され、遮断手段により太陽電池の電流が遮断されるため、太陽電池の発熱や破損を防止することができる。すなわち、特段の作業を別途必要とすることなく、バイパスダイオードのオープンモード故障に対する対策が自動的に実施され、かかるオープンモード故障以上の損傷が抑止されることとなる。従って、本発明によれば、発電能力を確保しつつ信頼性を容易に向上させることが可能となる。
なお、「太陽電池に逆電圧が印加される」とは、太陽電池の負極に対する正極の電位が低い状態になることを意味している(以下、同じ)。
In this solar cell module, it is possible to avoid applying a high reverse voltage to the solar cell by a bypass diode during normal operation. In addition, even if a part of the solar cell is shaded, the current of the solar cell is not interrupted immediately, and the bypass diode provides an effect that can be generated in the other part of the solar cell. The decrease can be suppressed.
Furthermore, when the bypass diode fails in the open mode, the open mode failure is detected by the detecting means, and the current of the solar cell is interrupted by the interrupting means, so that the solar cell can be prevented from being heated or damaged. That is, the countermeasure against the open mode failure of the bypass diode is automatically implemented without requiring any special work, and damage beyond the open mode failure is suppressed. Therefore, according to the present invention, it is possible to easily improve the reliability while ensuring the power generation capacity.
“A reverse voltage is applied to the solar cell” means that the potential of the positive electrode with respect to the negative electrode of the solar cell is in a low state (hereinafter the same).
また、検知手段は、太陽電池に所定の逆電圧値が印加されたときにバイパスダイオードのオープンモード故障を検知し、所定の逆電圧値は、バイパスダイオードに最大電流値の電流が流れたときにおける太陽電池の電圧降下値よりも大きい電圧降下値であることが好ましい。この場合、バイパスダイオードのオープンモード故障を、検知手段によって精度よく検知することができる。 The detecting means detects an open mode failure of the bypass diode when a predetermined reverse voltage value is applied to the solar cell, and the predetermined reverse voltage value is obtained when a current of the maximum current value flows through the bypass diode. The voltage drop value is preferably larger than the voltage drop value of the solar cell. In this case, the open mode failure of the bypass diode can be accurately detected by the detecting means.
このとき、最大電流値は、太陽定数の日射量の太陽光が太陽電池の全面に照射された場合の太陽電池の短絡電流値であることが好ましい。この場合、バイパスダイオードのオープンモード故障を、検知手段によって一層精度よく検知することができる。 At this time, it is preferable that the maximum current value is a short-circuit current value of the solar cell when the solar cell is irradiated on the entire surface with sunlight having a solar constant solar radiation amount. In this case, the open mode failure of the bypass diode can be detected with higher accuracy by the detection means.
また、バイパスダイオードのオープンモード故障を検知手段で検知したとき、故障信号を含む信号を発信する信号発信装置と、信号発信装置から信号を受信する信号受信装置と、を備え、遮断手段は、信号受信装置による信号の受信に応じて太陽電池の電流を遮断することが好ましい。この場合、バイパスダイオードがオープンモード故障したとき、太陽電池の電流を遮断手段により好適に遮断することができる。 Further, when the open mode failure of the bypass diode is detected by the detection means, the signal transmission device for transmitting a signal including a failure signal and a signal reception device for receiving a signal from the signal transmission device are provided. It is preferable to interrupt the current of the solar cell in response to reception of the signal by the receiving device. In this case, when the bypass diode fails in the open mode, the current of the solar cell can be suitably interrupted by the interrupting means.
また、信号発信装置は、バイパスダイオードがオープンモード故障した太陽電池モジュールを識別するための固有値信号をさらに含む信号を発信することが好ましい。この場合、例えば、信号発信装置から発信される信号の固有値信号に基づいて、オープンモード故障した太陽電池モジュールを識別することが可能となる。 Moreover, it is preferable that a signal transmission apparatus transmits the signal which further contains the eigenvalue signal for identifying the solar cell module with which the bypass diode failed in the open mode. In this case, for example, it becomes possible to identify the solar cell module in which the open mode has failed based on the eigenvalue signal of the signal transmitted from the signal transmission device.
また、信号受信装置による信号の受信に応じて、バイパスダイオードのオープンモード故障に関する情報を表示する表示装置を備えたことが好ましい。この場合、オープンモード故障を表示装置により表示させて報知することが可能となる。 Moreover, it is preferable to provide a display device that displays information related to the open mode failure of the bypass diode in response to reception of a signal by the signal receiving device. In this case, the open mode failure can be notified by being displayed on the display device.
また、本発明に係る太陽光発電システムは、太陽光を利用して発電を行う太陽電池と、太陽電池に並列接続されたバイパスダイオードと、バイパスダイオードのオープンモード故障を検知する検知手段と、を具備する太陽電池モジュールが複数直列接続されてなる太陽電池ストリングを、少なくとも1つ備えた太陽光発電システムであって、検知手段でバイパスダイオードのオープンモード故障を検知したとき、太陽電池ストリングの電流を遮断する遮断手段を備えたこと、を特徴とする。 The solar power generation system according to the present invention includes a solar cell that generates power using sunlight, a bypass diode connected in parallel to the solar cell, and a detection unit that detects an open mode failure of the bypass diode. A solar power generation system including at least one solar cell string in which a plurality of solar cell modules provided in series are connected, and when a detection unit detects an open mode failure of a bypass diode, a current of the solar cell string is calculated. It is characterized by having a blocking means for blocking.
この太陽光発電システムにおいても、上記太陽電池モジュールと同様な作用効果が奏される。すなわち、通常時において、太陽電池に高い逆電圧が印加されるのを回避できると共に、発電能力の低下を抑制することができる。さらには、バイパスダイオードがオープンモード故障したとき、当該オープンモード故障が検知手段で検知され、遮断手段により太陽電池の電流が遮断されるため、太陽電池の発熱や破損を防止することができる。従って、発電能力を確保しつつ信頼性を容易に向上させることが可能となる。 In this solar power generation system, the same effects as the solar cell module are achieved. That is, it is possible to avoid applying a high reverse voltage to the solar cell during normal times and to suppress a decrease in power generation capacity. Furthermore, when the bypass diode fails in the open mode, the open mode failure is detected by the detecting means, and the current of the solar cell is interrupted by the interrupting means, so that the solar cell can be prevented from being heated or damaged. Therefore, it is possible to easily improve the reliability while ensuring the power generation capacity.
ここで、上記と同様に、検知手段は、太陽電池に所定の逆電圧値が印加されたときにバイパスダイオードのオープンモード故障を検知し、所定の逆電圧値は、バイパスダイオードに最大電流値の電流が流れたときにおける太陽電池の電圧降下値よりも大きい電圧降下値であることが好ましい。この場合においても、バイパスダイオードのオープンモード故障を、検知手段によって精度よく検知することができる。 Here, similarly to the above, the detecting means detects an open mode failure of the bypass diode when a predetermined reverse voltage value is applied to the solar cell, and the predetermined reverse voltage value is the maximum current value of the bypass diode. The voltage drop value is preferably larger than the voltage drop value of the solar cell when the current flows. Even in this case, the open mode failure of the bypass diode can be accurately detected by the detecting means.
このとき、上記と同様に、最大電流値は、太陽定数の日射量の太陽光が太陽電池の全面に照射された場合の太陽電池の短絡電流値であることが好ましい。この場合においても、上述したように、バイパスダイオードのオープンモード故障を、検知手段によって一層精度よく検知することができる。 At this time, like the above, the maximum current value is preferably the short-circuit current value of the solar cell when the solar cell is irradiated with sunlight having the solar constant amount on the entire surface. Even in this case, as described above, the open mode failure of the bypass diode can be detected with higher accuracy by the detection means.
また、バイパスダイオードのオープンモード故障を検知手段で検知したとき、故障信号を含む信号を発信する信号発信装置と、信号発信装置から信号を受信する信号受信装置と、を備え、遮断手段は、信号受信装置による信号の受信に応じて、太陽電池ストリングの電流を遮断することが好ましい。この場合においても、バイパスダイオードがオープンモード故障したとき、太陽電池の電流を遮断手段により好適に遮断することができる。 Further, when the open mode failure of the bypass diode is detected by the detection means, the signal transmission device for transmitting a signal including a failure signal and a signal reception device for receiving a signal from the signal transmission device are provided. It is preferable to interrupt the current of the solar cell string in response to reception of the signal by the receiving device. Also in this case, when the bypass diode fails in the open mode, the current of the solar cell can be suitably interrupted by the interrupting means.
また、信号発信装置は、バイパスダイオードがオープンモード故障した太陽電池モジュールを識別するための固有値信号をさらに含む信号を発信し、遮断手段は、信号受信装置で信号を受信したとき、当該信号の固有値信号に対応する太陽電池モジュールが属する太陽電池ストリングの電流を遮断することが好ましい。この場合、オープンモード故障した太陽電池モジュールの太陽電池ストリングについて、その電流が遮断されることになる。 The signal transmitting device transmits a signal further including a unique value signal for identifying the solar cell module in which the bypass diode has failed in the open mode, and when the signal is received by the signal receiving device, the blocking means receives the unique value of the signal. It is preferable to interrupt the current of the solar cell string to which the solar cell module corresponding to the signal belongs. In this case, the current is interrupted for the solar cell string of the solar cell module that has failed in the open mode.
また、信号受信装置による信号の受信に応じて、バイパスダイオードのオープンモード故障に関する情報を表示する表示装置を備えたことが好ましい。この場合、オープンモード故障を表示装置により表示させて報知することが可能となる。 Moreover, it is preferable to provide a display device that displays information related to the open mode failure of the bypass diode in response to reception of a signal by the signal receiving device. In this case, the open mode failure can be notified by being displayed on the display device.
また、信号受信装置による信号の受信に応じて、バイパスダイオードのオープンモード故障に関する情報を表示する表示装置を備え、信号発信装置は、バイパスダイオードがオープンモード故障した太陽電池モジュールを識別するための固有値信号をさらに含む信号を発信し、遮断手段は、信号受信装置で信号を受信したとき、当該信号の固有値信号に対応する太陽電池モジュールが属する太陽電池ストリングの電流を遮断し、表示装置は、信号受信装置で信号を受信したとき、当該信号の固有値信号に対応する太陽電池モジュールを特定する特定情報を含む情報を表示することが好ましい。この場合、オープンモード故障した太陽電池モジュールの太陽電池ストリングについて、その電流が遮断される。これと共に、表示装置で表示された特定情報により、バイパスダイオードがオープンモード故障した太陽電池モジュールを特定することが可能となる。 In addition, the signal receiving device includes a display device that displays information related to the open mode failure of the bypass diode in response to reception of the signal by the signal receiving device, and the signal transmission device is a unique value for identifying the solar cell module in which the bypass diode has failed in the open mode. When the signal receiving device receives the signal, the cutoff means cuts off the current of the solar cell string to which the solar cell module corresponding to the eigenvalue signal of the signal belongs, and the display device When a signal is received by the receiving device, it is preferable to display information including specific information for specifying the solar cell module corresponding to the eigenvalue signal of the signal. In this case, the current is interrupted for the solar cell string of the solar cell module that has failed in the open mode. At the same time, it is possible to identify the solar cell module in which the bypass diode has failed in the open mode, based on the identification information displayed on the display device.
なお、上記検知手段、上記遮断手段、上記信号発信装置、上記信号受信装置及び上記表示装置のそれぞれは、太陽電池モジュールと機械的に一体であってもよいし別体であってもよい。 In addition, each of the said detection means, the said interruption | blocking means, the said signal transmission apparatus, the said signal receiving apparatus, and the said display apparatus may be mechanically integrated with a solar cell module, or may be another body.
本発明によれば、発電能力を確保しつつ信頼性を容易に向上することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to easily improve the reliability while ensuring the power generation capacity.
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same or equivalent elements will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態について説明する。図1は第1実施形態に係る太陽光発電システムを示す構成図であり、図2は図1の太陽光発電システムにおける太陽電池モジュールの構成図である。図1に示すように、本実施形態の太陽光発電システム1は、太陽光エネルギを利用して発電を行う発電システムであり、例えば屋根等の高所に設置され、200V以上の出力電圧を有する系統連携型のものとされている。太陽光発電システム1は、太陽電池アレイ110と、パワーコンディショナ120と、を具備している。
[First Embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a photovoltaic power generation system according to the first embodiment, and FIG. 2 is a configuration diagram of a solar cell module in the photovoltaic power generation system of FIG. As shown in FIG. 1, the solar power generation system 1 of the present embodiment is a power generation system that generates power using solar energy, and is installed at a high place such as a roof, for example, and has an output voltage of 200 V or more. It is supposed to be a grid-linked type. The solar power generation system 1 includes a
太陽電池アレイ110は、太陽光エネルギを電気エネルギへ変換し、直流出力としてパワーコンディショナ120へ供給する。太陽電池アレイ110は、太陽電池モジュール100が複数直列接続されてなる太陽電池ストリング130を、少なくとも1つ備えている。ここでは、8つの太陽電池モジュール100が互いに直列接続されて太陽電池ストリング130が構成され、2つの太陽電池ストリング130が互いに並列接続されて太陽電池アレイ110が構成されている。この太陽電池アレイ110は、パワーコンディショナ120に対し、スイッチ(遮断手段)140を介して接続されている。
The
パワーコンディショナ120は、太陽電池アレイ110から供給された直流出力を交流出力に変換し、この交流出力を後段の電力系統(例えば商用電力系統)へ供給する。このパワーコンディショナ120は、太陽電池アレイ110の最大出力が得られるよう太陽電池アレイ110の動作電圧を制御する動作電圧制御機能と、電力系統の異常が検知された場合に安全にシステム停止する等の系統保護機能と、を有している。なお、パワーコンディショナ120は、絶縁トランスを有するトランス絶縁型であってもよいし、トランスレス(非絶縁)型であってもよい。
The
スイッチ140は、太陽電池アレイ110とパワーコンディショナ120との電気的接続を制御する開閉器である。スイッチ140としては、電流を遮断するものであれば如何なる構成のものも用いることができ、例えば、FET(Field Effect Transistor)やIGBT(Insulated GateBipolar Transistor)等の半導体スイッチ、機械式リレー等の電磁開閉器を用いることができる。このスイッチ140は、通常時には閉状態とされ、太陽電池アレイ110及びパワーコンディショナ120を互いに接続させる一方、バイパスダイオード30のオープン故障時には開状態とされ、これらを互いに解列させる(詳しくは後述)。
The
太陽電池モジュール100は、パネル状に構成されており、図2に示すように、互いに直列接続された複数(ここでは、3つ)の太陽電池ユニット10を備えている。複数の太陽電池ユニット10のそれぞれは、太陽電池クラスタ(太陽電池)20と、バイパスダイオード30と、LED(Light Emitting Diode)40と、を含んで構成されている。
The
太陽電池クラスタ20は、互いに直列接続された複数の太陽電池セル21を含んでおり、太陽光を利用して発電を行うものである。複数の太陽電池セル21は、マトリクス状に並置された状態でアルミフレームに固定されていると共に、その受光面側が強化ガラスで覆われている。太陽電池セル21としては、例えば0.5Vの出力電圧の結晶系太陽電池セルが用いられている。
The
バイパスダイオード30は、太陽電池クラスタ20に並列接続されている。バイパスダイオード30としては、順方向電圧を小さくし且つ逆回復時間を短縮化するために、例えばショットキーバリアダイオードが用いられている。このバイパスダイオード30は、太陽電池クラスタ20に逆電圧が印加されたときに電流が流れるよう設けられており、その順方向が太陽電池クラスタ20内における太陽電池セル21の等価寄生ダイオードの順方向に対し逆方向とされている。
The
具体的には、バイパスダイオード30のカソード側は、太陽電池クラスタ20を直列接続する電路50上において、太陽電池クラスタ20の正極側に接続されている。また、バイパスダイオード30のアノード側は、電路50上において太陽電池クラスタ20の負極側に接続されている。
Specifically, the cathode side of the
LED40は、太陽電池クラスタ20及びバイパスダイオード30に並列接続された発光素子であり、バイパスダイオード30のオープンモード故障を検知する検知手段を構成する。LED40は、その順方向が太陽電池クラスタ20における太陽電池セル21の等価寄生ダイオードの順方向に対し逆方向とされ、太陽電池クラスタ20に所定の逆電圧値が印加されたときに発光するように設けられている。この所定の逆電圧値にあっては、バイパスダイオード30がオープンモード故障したときにLED40を発光させるべく、例えば以下に詳説するようにLED40のIVカーブ(電流電圧曲線)特性を設けることで設定されている。
The
図3(a)は太陽電池ユニットにおける各要素のIVカーブ特性を個別に示すグラフであり、図3(b)は太陽電池ユニットにおける各要素のIVカーブ特性を合成して示すグラフである。図3(a),(b)に示すように、バイパスダイオード30が正常に機能している場合(バイパスダイオード30に電流が流れる場合)、太陽電池ユニット10における電圧値は正常電圧範囲H内の値となり、その下限はバイパスダイオード30に最大電流値の電流が流れたときの電圧降下値Vbとなる。換言すると、バイパスダイオード30に最大電流値が流れたときに、最も大きな電圧降下が太陽電池ユニット10に発生する。一方、この電圧降下値Vbよりも大きな電圧降下が生じたときには、バイパスダイオード30がオープンモード故障(通電しない状態で故障)し、バイパスダイオード30に電流が流れないと判断することができる。
FIG. 3A is a graph showing individually the IV curve characteristics of each element in the solar cell unit, and FIG. 3B is a graph showing the combined IV curve characteristics of each element in the solar cell unit. As shown in FIGS. 3A and 3B, when the
ここで、最大電流値は、考えられる最大の日射強度に太陽電池クラスタ20が晒された場合の短絡電流値であり、大気による吸収や散乱を受ける前の日射強度である太陽定数に対応する短絡電流値とみなすことができる。具体的には、通常、太陽電池クラスタ20の短絡電流の定格値は標準状態である日射強度の短絡電流値であることから、最大電流値は、太陽定数の日射量の太陽光が太陽電池クラスタ20の全面に照射された場合の太陽電池の短絡電流値とすることができ、下式(1)の値を最大電流値として用いることができる。なお、「全面」とは、製造上及び設計上の誤差を許容するものであり、略全面や実質的に全面を含んでいる。
定格短絡電流値×太陽定数/標準状態での日射強度(=1kW/m2) …(1)
Here, the maximum current value is a short circuit current value when the
Rated short-circuit current value × solar constant / intensity of solar radiation in standard state (= 1 kW / m 2 ) (1)
そこで、本実施形態では、電圧降下値Vbを基準とし、これよりも大きな電圧降下値を所定の逆電圧値とし、当該所定の逆電圧値が太陽電池クラスタ20に印加されたときに電流が流れて発光するIVカーブ特性のLED40を採用している。換言すると、LED40は、バイパスダイオード30のIVカーブ特性よりも大きな電圧降下値のときに順方向電流が流れるIVカーブ特性を有するダイオードにより構成されている。
Therefore, in this embodiment, the voltage drop value Vb is used as a reference, a voltage drop value larger than this is set as a predetermined reverse voltage value, and current flows when the predetermined reverse voltage value is applied to the
なお、ダイオードの環境温度等によって僅かに電圧降下値が変化する可能性があることから、誤作動を回避するために、電圧降下値Vbと上記所定の逆電圧値との間には、差分ΔVを設けることが好ましい。差分ΔVは1V未満の動作閾値に対する誤動作防止余裕であることから、その程度の小さな値を差分ΔVとして採用することができる。この差分ΔVにより、システムの信頼性を一層回避することができる。 Since the voltage drop value may slightly change depending on the environmental temperature of the diode, in order to avoid malfunction, there is a difference ΔV between the voltage drop value Vb and the predetermined reverse voltage value. Is preferably provided. Since the difference ΔV is a malfunction prevention margin with respect to an operation threshold of less than 1V, a small value of that level can be adopted as the difference ΔV. This difference ΔV can further avoid system reliability.
このLED40のカソード側は、電路50上において太陽電池クラスタ20の正極側とバイパスダイオード30との接続箇所O1に接続されている。LED40のアノード側は、電路50上において太陽電池クラスタ20の負極側とバイパスダイオード30との接続箇所O2に接続されている。
The cathode side of the
また、太陽電池モジュール100は、受光素子60及び発信機(信号発信装置)70を備えている。受光素子60は、少なくとも1つのLED40で発光したLED光を受光するものであり、バイパスダイオード30のオープンモード故障を検知する検知手段を構成する。受光素子60は、各LED40からのLED光を好適に受光できるように配置(光結合)されており、ここでは、各LED40に対し近接配置されている。発信機70は、受光素子60によるLED光の受光に応じて(LED光を受光したとき)、バイパスダイオード30のオープンモード故障に係る故障信号を含む信号を、後述の受信部151へ発信する。
The
図1に戻り、本実施形態は、太陽電池アレイ110における電流の流通を制御するためのコントローラ150を備えている。コントローラ150は、受信部(信号受信装置)151及びスイッチ制御部(遮断手段)152を含んでいる。
Returning to FIG. 1, the present embodiment includes a
受信部151は、太陽電池モジュール100の発信機70(図2参照)で発信された信号を受信するものである。スイッチ制御部152は、受信部151による信号の受信に応じて太陽電池アレイ110の電流(電荷の流れ)を遮断するものである。具体的には、スイッチ制御部152は、発信機70からの信号を受信部151で受信したとき、スイッチ140を制御して開状態とし、太陽電池アレイ110をパワーコンディショナ120から解列させ、太陽電池アレイ110の電流を遮断させる。
The receiving
図4(a)はバイパスダイオードを説明するための構成図、図4(b)は、バイパスダイオードを説明するための太陽電池クラスタのIVカーブ特性を示すグラフである。図4(b)中において、L3が高日射太陽電池セル21aのIVカーブ特性、L4が低日射太陽電池セル21bのIVカーブ特性を示している。太陽電池ユニット10では、複数の太陽電池セル21が太陽電池クラスタ20として直列接続されていることらから、これら太陽電池セル21間の特性バラツキや日射強度の相違等によって、一部の太陽電池セル21に逆電圧が生じる場合がある。
FIG. 4A is a configuration diagram for explaining the bypass diode, and FIG. 4B is a graph showing the IV curve characteristics of the solar cell cluster for explaining the bypass diode. In FIG.4 (b), L3 has shown the IV curve characteristic of the high solar radiation
図4(a)に例示するように、日射量が良好な高日射太陽電池セル21aと、日射量が低下した低日射太陽電池セル21bとが短絡された場合、合計電圧は0であることから、図4(b)に示すように、それぞれの印加電圧は動作点P1,P2となる。よって、高日射太陽電池セル21aでは発電が行われているものの、低日射太陽電池セル21bでは、当該発電と同じ電力を消費しており、逆電圧が印加されることがわかる。
As illustrated in FIG. 4A, when the high solar radiation
そこで、下式(2)に示すように、バイパスダイオード30を太陽電池クラスタ20に並列に接続し、太陽電池クラスタ20の電圧損失Vlossを抑制することで、低日射太陽電池セル21bの電圧損失Vcellが電圧ゲインVgを大きく超えるのを回避することができる。
Vcell=Vloss+Vg …(2)
Vcell:低日射太陽電池セル21bの電圧損失
Vloss:太陽電池クラスタ20の電圧損失
Vg :太陽電池クラスタ20の電圧ゲイン
Therefore, as shown in the following formula (2), the
Vcell = Vloss + Vg (2)
Vcell: Voltage loss of low solar
その結果、太陽電池ユニット10(太陽電池モジュール100、太陽電池ストリング130、太陽電池アレイ110、及び太陽光発電システム1)では、バイパスダイオード30の働きによって、太陽電池セル21bにかかる逆電圧が当該太陽電池クラスタ20を構成する他の太陽電池セル21aで発生する合計電圧を超えることを抑制でき、高い安全性を確保することができる。さらには、バイパスダイオード30が設けられていると、太陽電池クラスタ20に低日射太陽電池セル21bが存在している場合でも、この太陽電池クラスタ20以外の他の太陽電池クラスタ20からの大きな電流を通過させることができるため、当該他の太陽電池クラスタ20の発電量を維持できる。よって、システム全体として発電量低下を軽減することも可能となる。
As a result, in the solar cell unit 10 (the
ここで、何らかの理由でバイパスダイオード30がオープンモード故障したとき、上述したように特定の太陽電池セル21に大きな逆電圧が印加され、発熱やモジュール破損の虞があるため、太陽電池ユニット10又は太陽電池モジュール100を電流が流れないように遮断することが好ましい。一方で、バイパスダイオード30の正常時には、発電能力を確保するために、太陽電池ユニット10又は太陽電池モジュール100の誤遮断を防止し、バイパスダイオード30を確実に機能させることが好ましい。
Here, when the
この点、本実施形態の太陽電池ユニット10では、図3(b)に示すように、バイパスダイオード30が正常な正常時において、太陽電池クラスタ20に逆電圧が印加されたとしても、バイパスダイオード30が支配的で正常電圧範囲Hを有するIVカーブ特性L1のために、バイパスダイオード30が機能しLED40には電流が実質的に流れない。よって、LED40が発光せず、スイッチ140は閉状態のままとなり、太陽電池アレイ110は遮断されない。
In this respect, in the
他方、バイパスダイオード30のオープンモード故障時においては、太陽電池ユニット10のIVカーブはLED40が支配的なIVカーブ特性L2へ遷移する。そして、複数の太陽電池モジュール100の何れかにおいて、太陽電池クラスタ20に所定の逆電圧(電圧降下値Vbよりも大きな電圧降下値)が印加されると、LED40に電流が流れて当該LED40からLED光が出射され、LED40からのLED光が受光素子60で受光され、これにより、バイパスダイオード30のオープンモード故障が検知される。
On the other hand, when the
これに応じて、発信機70から受信部151へ信号が発信される。そして、この信号が受信部151で受信されたとき、スイッチ制御部152によって開状態となるようにスイッチ140が制御され、太陽電池アレイ110がパワーコンディショナ120(電路50)から切り離され、その結果、太陽電池アレイ110の電流が安全に遮断されることとなる。
In response to this, a signal is transmitted from the
従って、本実施形態によれば、正常時において、太陽電池クラスタ20ひいては太陽電池セル21に高い逆電圧が印加されるのを回避することができると共に、一の太陽電池セル21に影が射す等しても、すぐさま太陽電池ユニット10の電流を遮断しないだけでなく、他の太陽電池クラスタ20の発電を有効活用することが可能であり、発電能力の低下を抑制することができる。
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to avoid applying a high reverse voltage to the
加えて、バイパスダイオード30のオープンモード故障をLED40及び受光素子60により検知し、スイッチ制御部152によりスイッチ140を制御して太陽電池アレイ110の電流を遮断できる。これにより、太陽電池アレイ110の電流を確実に安価で且つ容易に遮断し、太陽電池アレイ110の発熱や破損を防止することが可能となる。すなわち、特段の作業を別途必要とすることなく、バイパスダイオード30のオープンモード故障に対する対策が自動的に実施され、かかるオープンモード故障以上の損傷が抑止される。その結果、必要なときに太陽電池クラスタ20の電流が遮断されないのを回避できると共に、不要なときに太陽電池クラスタ20の電流が遮断されてしまうのを回避でき、発電能力を確保しつつ信頼性を容易に向上させることが可能となる。
In addition, the open mode failure of the
また、本実施形態では、上述したように、太陽電池クラスタ20に所定の逆電圧値が印加されたときにバイパスダイオード30のオープンモード故障を検知しており、所定の逆電圧値は、バイパスダイオード30に最大電流値の電流が流れたときにおける太陽電池クラスタ20の電圧降下値よりも大きい電圧降下値とされている。これにより、太陽電池ユニット10の上記特性を利用し、バイパスダイオード30のオープンモード故障を精度よく検知できる。さらに、最大電流値は、太陽定数の日射量の太陽光が太陽電池クラスタ20の全面に照射された場合の太陽電池クラスタ20の短絡電流値であることから、バイパスダイオード30のオープンモード故障を一層精度よく検知できる。
In the present embodiment, as described above, an open mode failure of the
なお、本実施形態では、検知手段としてLED40及び受光素子60を用いているが、これに代えて、太陽電池クラスタ20に所定の逆電圧値が印加されているか否かを直接検出する検出器(例えば、太陽電池クラスタ20の電位差を検出するもの)を用いてもよい。この場合、太陽電池クラスタ20に所定の逆電圧値が印加されていると検出器で検出されたとき、発信機70から信号が発信される。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、コントローラ150を別体で独立して構成しているが、このコントローラ150はパワーコンディショナ120に内蔵していてもよい。ちなみに、LED40が配置され且つ太陽電池クラスタ20及びバイパスダイオード30に並列な電路51上には、所定の抵抗値を有する抵抗をさらに設けてもよい。この場合、バイパスダイオード30が正常な正常時に、LED40に微弱電流が流れLED40が発光してしまうことを確実に防止できる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、遮断手段としてのスイッチ140及びスイッチ制御部152を太陽電池モジュール100と別体に(つまり、太陽電池モジュール100の外部に)設けたが、遮断手段の一部又は全部は、太陽電池モジュール100に搭載されていてもよい(つまり、太陽電池モジュール100の内部に設けられていてもよい)。
Further, in this embodiment, the
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明では、上記第1実施形態と異なる点について主に説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the description of the present embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described.
図5は、第2実施形態に係る太陽光発電システムを示す構成図である。本実施形態が上記第1実施形態と主として異なる点は、上記第1実施形態が太陽電池アレイ110単位で電流を遮断するよう構成されているのに対し、以下に詳説するように、太陽電池ストリング130単位で電流を遮断する点である。
FIG. 5 is a configuration diagram illustrating a photovoltaic power generation system according to the second embodiment. The main difference between the present embodiment and the first embodiment is that the first embodiment is configured to cut off the current in units of the
本実施形態においては、複数の太陽電池モジュール100のそれぞれにおける発信機70が発信する信号に、複数の太陽電池モジュール100毎に異なった固有値信号(例えば、モジュール番号に関する信号等)がさらに含まれている。つまり、各発信機70は、バイパスダイオード30がオープンモード故障した太陽電池モジュール100を識別するための固有値信号をさらに含む信号を発信する。
In the present embodiment, the signal transmitted by the
また、図5に示すように、本実施形態の太陽光発電システム2では、太陽電池ストリング130のそれぞれがスイッチ140を介してパワーコンディショナ120に接続されている。また、この太陽光発電システム2は、コントローラ150(図1参照)に代えてコントローラ250を備えており、コントローラ250は、受信部151、スイッチ制御部152、記憶部253、入力部254及び表示部(表示装置)255を含んでいる。
As shown in FIG. 5, in the solar
ここでのスイッチ制御部152は、発信機70からの信号を受信部151で受信したとき、受信した信号から固有値信号を読み取り、この信号の固有値信号に対応する太陽電池モジュール100が属する太陽電池ストリング130を特定する。そして、スイッチ制御部152は、特定した太陽電池ストリング130に設けられたスイッチ140を制御して開状態とさせ、この特定した太陽電池ストリング130をパワーコンディショナ120から解列させ、これにより、当該太陽電池ストリング130の電流を遮断する。
The
記憶部253は、読み取った固有値信号を記憶する。入力部254は、ユーザによる操作入力を検知し、検知した操作入力に応じて表示部255に情報を表示させる。表示部255は、入力部254による操作入力に応じて情報を表示する(詳しくは後述)。
The
このように構成された本実施形態では、例えば、バイパスダイオード30のオープンモード故障時において、信号が発信機70から発信され受信部151で受信されたとき、当該信号に含まれる固有値信号が読み取られ、オープン故障したバイパスダイオード30を含む太陽電池モジュール100のモジュール番号が特定される。
In the present embodiment configured as described above, for example, when a signal is transmitted from the
続いて、この特定されたモジュール番号の太陽電池モジュール100が属する太陽電池ストリング130のみがパワーコンディショナ120から切り離されるようにスイッチ140がスイッチ制御部152により制御される。その結果、当該太陽電池ストリング130の電流が安全に遮断される。これと共に、バイパスダイオード30にオープンモード故障が発生した旨(オープンモード故障に関する情報)が表示部255に表示され、ユーザに対しオープンモード故障が報知されて注意喚起される。
Subsequently, the
これに併せ、特定されたモジュール番号は、記憶部253に記憶され格納される。その結果、例えば、ユーザにより入力部254の入力ボタンが操作されると、記憶部253に記憶されたモジュール番号が特定情報として表示部255にさらに表示され、複数の太陽電池モジュール100のうち何れの太陽電池モジュール100のバイパスダイオード30が故障したかを確認できる。
At the same time, the specified module number is stored and stored in the
以上、本実施形態においても、上記実施形態と同様な効果、すなわち、発電能力を確保しつつ信頼性を容易に向上する、及び、バイパスダイオード30のオープンモード故障を精度よく検知するという効果が奏される。また、本実施形態では、上述したように、発信機70から発信される信号に固有値信号が含まれているため、この固有値信号に基づいてオープンモード故障した太陽電池モジュールを識別することが可能となる。
As described above, this embodiment also has the same effect as that of the above embodiment, that is, the effect of easily improving the reliability while ensuring the power generation capacity, and detecting the open mode failure of the
さらに、本実施形態では、固有値信号に対応する太陽電池モジュール100が属する太陽電池ストリング130の電流のみが遮断される。よって、オープンモード故障した太陽電池モジュール100が属する特定の太陽電池ストリング130のみについて電流を遮断できる一方、特定の太陽電池ストリング130以外の太陽電池ストリング130によって発電を好適に継続することができる。
Furthermore, in this embodiment, only the current of the
また、本実施形態では、受信部151による信号の受信に応じて、バイパスダイオード30のオープンモード故障に関する情報を表示部255に表示させることができる。これにより、オープンモード故障を表示部255によってユーザに報知することが可能となる。
Further, in the present embodiment, information related to the open mode failure of the
さらに、本実施形態では、固有値信号に対応する太陽電池モジュール100を特定する特定情報を、表示部255に表示させることができる。よって、オープンモード故障した太陽電池モジュール100を特定することが可能となる。
Furthermore, in this embodiment, specific information for specifying the
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明では、上記第1実施形態と異なる点について主に説明する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the description of the present embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described.
図6は、第3実施形態に係る太陽光発電システムの太陽電池モジュールを示す構成図である。図6に示すように、本実施形態の太陽電池モジュール300が上記太陽電池モジュール100と異なる点は、LED40及び受光素子60(図2参照)に代えて、コンパレータ340及び基準電源360を検知手段として備えた点である。
FIG. 6 is a configuration diagram illustrating a solar cell module of the solar power generation system according to the third embodiment. As shown in FIG. 6, the
コンパレータ340は、正極側入力電圧と負極側入力電圧とを比較し、その結果を2値の出力電圧で出力する。このコンパレータ340は、各太陽電池ユニット10のそれぞれにおいて太陽電池クラスタ20と並列接続するように設けられている。具体的には、各コンパレータ340は、その正極側入力端子が太陽電池クラスタ20の正極側とバイパスダイオード30との接続箇所O1に接続されていると共に、その負極側入力端子が太陽電池クラスタ20の負極側とバイパスダイオード30との接続箇所O2に接続されている。また、各コンパレータ340は、その出力端子が発信機70に接続されている。
The
基準電源360は、上記所定の逆電圧値(電圧降下値Vbよりも大きな電圧降下値)に対応する基準電位差をコンパレータ340の負極側入力端子に印加する。基準電源360は、コンパレータ340の負極側入力端子と接続箇所O2との間の電路上に設けられている。この基準電源360により、コンパレータ340は、太陽電池クラスタ20に所定の逆電圧値が印加されたときに出力電圧をOFF信号として発信機70へ出力する。また、本実施形態の発信機70は、コンパレータ340の何れかからOFF信号が入力されたとき、受信部151へ信号を発信する。
The
このように構成された本実施形態では、バイパスダイオード30のオープンモード故障時において、複数の太陽電池モジュール100の何れかの太陽電池クラスタ20に所定の逆電圧(電圧降下値Vbよりも大きな電圧降下値)が印加されると、コンパレータ340によりOFF信号が発信機70へ出力され、発信機70から受信部151へ信号が発信される。その結果、太陽電池アレイ110の電流が安全に遮断されることとなる。
In the present embodiment configured as described above, when the
以上、本実施形態においても、上記実施形態と同様な効果、すなわち、発電能力を確保しつつ信頼性を容易に向上する、及び、バイパスダイオード30のオープンモード故障を精度よく検知するという効果が奏される。なお、本実施形態では、説明の便宜上、コンパレータ340に係るその他の一般的な電源や抵抗等を省略しているが、これら電源や抵抗等が設けられていても勿論よい。
As described above, this embodiment also has the same effect as that of the above embodiment, that is, the effect of easily improving the reliability while ensuring the power generation capacity, and detecting the open mode failure of the
[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明では、上記第3実施形態と異なる点について主に説明する。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the description of the present embodiment, differences from the third embodiment will be mainly described.
図7は、第4実施形態に係る太陽光発電システムの太陽電池モジュールを示す構成図である。図7に示すように、本実施形態の太陽電池モジュール400が上記太陽電池モジュール300と異なる点は、検知手段として、コンパレータ440をさらに備えると共に、基準電源360(図6参照)に代えて基準電源460を備えている点である。
FIG. 7 is a configuration diagram illustrating a solar cell module of the solar power generation system according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 7, the
コンパレータ440は、正極側入力電圧と負極側入力電圧とを比較し、その結果を2値の出力電圧で出力する。このコンパレータ440は、各太陽電池ユニット10のそれぞれのコンパレータ340と発信機70との間の電路上に設けられている。具体的には、各コンパレータ340は、その正極側入力端子がコンパレータ340の出力端子に接続されていると共に、その負極側入力端子が大地(対地電位)Gに接続されている。また、各コンパレータ440は、その出力端子が発信機70に接続されている。
The
基準電源460は、上記所定の逆電圧値(電圧降下値Vbよりも大きな電圧降下値)に対応する基準電位差をコンパレータ440の負極側入力端子に印加する。基準電源460は、コンパレータ340の負極側入力端子と大地Gとの間の電路上に設けられている。この基準電源460により、コンパレータ440は、太陽電池クラスタ20に所定の逆電圧値が印加されたとき、出力電圧をOFF信号として発信機70へ出力する。また、本実施形態のコンパレータ340は、その入力側と出力側との間に絶縁能力を有する絶縁型のものとされている。
The
このように構成された本実施形態では、バイパスダイオード30のオープンモード故障時において、複数の太陽電池ユニット10の何れかの太陽電池クラスタ20に所定の逆電圧(電圧降下値Vbよりも大きな電圧降下値)が印加されると、コンパレータ340から出力電圧がコンパレータ440へ出力され、当該コンパレータ440によりOFF信号が発信機70へ出力され、発信機70から受信部151へ信号が発信される。その結果、太陽電池アレイ110の電流が安全に遮断されることとなる。
In the present embodiment configured as described above, when the
以上、本実施形態においても、上記実施形態と同様な効果、すなわち、発電能力を確保しつつ信頼性を容易に向上する、及び、バイパスダイオード30のオープンモード故障を精度よく検知するという効果が奏される。また、本実施形態では、上述したように、1つの基準電源460を複数の太陽電池ユニット10で兼用することができる。なお、本実施形態では、説明の便宜上、コンパレータ340,440に係るその他の一般的な電源や抵抗等を省略しているが、これら電源や抵抗等が設けられていても勿論よい。
As described above, this embodiment also has the same effect as that of the above embodiment, that is, the effect of easily improving the reliability while ensuring the power generation capacity, and detecting the open mode failure of the
[第5実施形態]
次に、本発明の第5実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明では、上記第1実施形態と異なる点について主に説明する。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In the description of the present embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described.
図8は、第5実施形態に係る太陽光発電システムの太陽電池モジュールを示す構成図である。本実施形態が上記第1実施形態と主として異なる点は、上記第1実施形態が太陽電池アレイ110単位で電流を遮断するよう構成されているのに対し、以下に詳説するように、太陽電池モジュール100単位で電流を遮断する点である。すなわち、図8に示すように、本実施形態の太陽電池モジュール500は、上記太陽電池モジュール100におけるLED40、受光素子60及び発信機70(図2参照)に代えて、発熱用ダイオード540及び温度ヒューズ560を備えている。
FIG. 8 is a configuration diagram illustrating a solar cell module of the solar power generation system according to the fifth embodiment. The main difference between the present embodiment and the first embodiment is that the first embodiment is configured to cut off the current in units of the
発熱用ダイオード540は、太陽電池クラスタ20及びバイパスダイオード30に並列接続された反応素子(発熱素子)であり、検知手段を構成する。発熱用ダイオード540は、その順方向が太陽電池クラスタ20における太陽電池セル21の等価寄生ダイオードの順方向に対し逆方向とされている。この発熱用ダイオード540にあっては、上記LED40と同様にして、太陽電池クラスタ20に所定の逆電圧値(電圧降下値Vbよりも大きな電圧降下値)が印加されたときに電流が流れて反応(発熱)するよう構成されている。
The
この発熱用ダイオード540のカソード側は、電路50上において太陽電池クラスタ20の正極側とバイパスダイオード30の接続箇所O1との間に接続されている。発熱用ダイオード540のアノード側は、電路50上において太陽電池クラスタ20の負極側とバイパスダイオード30の接続箇所O2との間に接続されている。発熱用ダイオード540としては、例えばPNダイオードが用いられている。
The cathode side of the
温度ヒューズ560は、複数の太陽電池クラスタ20及び複数のバイパスダイオード30に直列接続された遮断素子であり、検知手段及び遮断手段を構成する。この温度ヒューズ560には、複数の太陽電池ユニット10の各発熱用ダイオード540が接触され、これら発熱用ダイオード540の熱が直接的に伝熱可能とされている。つまり、温度ヒューズ560及び発熱用ダイオード540は、互いに熱的に接触するように配置(熱結合)された素子複合体510を形成する。
The
この温度ヒューズ560は、複数の発熱用ダイオード540のうち少なくとも1つの発熱用ダイオード540の発熱に応じて、複数の太陽電池ユニット10に対する接続を切断し、複数の太陽電池ユニット10(太陽電池モジュール100)の電流を遮断する。温度ヒューズ560は、電路50上に1つのみ設けられており、一の太陽電池ユニット10におけるバイパスダイオード30の接続箇所O1に対し太陽電池クラスタ20側と反対側に接続されている。
The
このように構成された本実施形態では、少なくとも1つの太陽電池ユニット10において、バイパスダイオード30がオープンモード故障し、太陽電池クラスタ20に所定の逆電圧(電圧降下値Vbよりも大きな電圧降下値)が印加されると、発熱用ダイオード540に電流が流れて発熱用ダイオード540が発熱される。これにより、温度ヒューズ560が溶断されて切断され、その結果、複数の太陽電池ユニット10(太陽電池モジュール100)の電流が遮断されることとなる。
In the present embodiment configured as described above, in at least one
以上、本実施形態においても、上記実施形態と同様な効果、すなわち、発電能力を確保しつつ信頼性を容易に向上する、及び、バイパスダイオード30のオープンモード故障を精度よく検知するという効果が奏される。また、本実施形態では、バイパスダイオード30がオープンモード故障したとき、そのバイパスダイオード30を含む特定の太陽電池モジュール100の電流のみが遮断される。よって、バイパスダイオード30のオープンモード故障時に、当該特定の太陽電池モジュール100以外の太陽電池モジュール100によって発電を好適に継続することができる。
As described above, this embodiment also has the same effect as that of the above embodiment, that is, the effect of easily improving the reliability while ensuring the power generation capacity, and detecting the open mode failure of the
また、本実施形態では、遮断手段としての温度ヒューズ560を太陽電池モジュール100に搭載したが(つまり、太陽電池モジュール100の内部に設けたが)、遮断手段の一部又は全部は、太陽電池モジュール100と別体に(つまり、太陽電池モジュール100の外部に)設けられていてもよい。
In the present embodiment, the
[第6実施形態]
次に、本発明の第6実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明では、上記第5実施形態と異なる点について主に説明する。
[Sixth Embodiment]
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. In the description of the present embodiment, differences from the fifth embodiment will be mainly described.
図9は、第6実施形態に係る太陽光発電システムの太陽電池モジュールを示す構成図である。図9に示すように、本実施形態の太陽電池モジュール600が上記太陽電池モジュール500と異なる点は、発熱用ダイオード540(図8参照)に代えて、制御用ダイオード641及び抵抗642を検知手段として備えた点である。
FIG. 9 is a configuration diagram illustrating a solar cell module of the solar power generation system according to the sixth embodiment. As shown in FIG. 9, the
制御用ダイオード641は、電流の流れを制御するものであり、太陽電池クラスタ20及びバイパスダイオード30に並列接続されている。この制御用ダイオード641は、その順方向が太陽電池クラスタ20の順方向に対し逆方向とされている。この制御用ダイオード641にあっては、上記発熱用ダイオード540と同様にして、太陽電池クラスタ20に所定の逆電圧値(電圧降下値Vbよりも大きな電圧降下値)が印加されたときに電流を流すよう構成されている。
The
この制御用ダイオード641のカソード側は、電路50上において太陽電池クラスタ20の正極側とバイパスダイオード30の接続箇所O1との間に接続されている。制御用ダイオード641のアノード側は、電路50上において太陽電池クラスタ20の負極側とバイパスダイオード30の接続箇所O2との間に接続されている。
The cathode side of the
なお、バイパスダイオード30として、上述したように、順方向電圧の小さなショットキーバリアダイオードが用いられていることが多く、この場合には、制御用ダイオード641としては、バイパスダイオード30よりも順方向電圧の大きなPNジャンクションダイオードを用いることができる。また、バイパスダイオード30としてPNジャンクションダイオードが用いられている場合には、制御用ダイオード641として、複数のPNジャンクションダイオードを直列接続して用いることができる。これらにより、容易且つ好適に制御用ダイオード641の上記機能を発揮させることができる。
As described above, a Schottky barrier diode having a small forward voltage is often used as the
抵抗642は、制御用ダイオード641のそれぞれに直列接続するよう複数設けられており、電流が流れて発熱する反応素子(発熱素子)として機能する。この抵抗642は、温度ヒューズ560が接触され、その熱が温度ヒューズ560に直接的に伝熱可能とされている。つまり、温度ヒューズ560及び抵抗642は、互いに熱的に接触するように配置(熱結合)された素子複合体610を形成する。
A plurality of
このように構成された本実施形態では、少なくとも1つの太陽電池ユニット10において、バイパスダイオード30がオープンモード故障し、太陽電池クラスタ20に所定の逆電圧(電圧降下値Vbよりも大きな電圧降下値)が印加されると、制御用ダイオード641及び抵抗642に電流が流れて抵抗642が発熱される。これにより、温度ヒューズ560が溶断されて切断され、その結果、複数の太陽電池ユニット10の電流が遮断されることとなる。
In the present embodiment configured as described above, in at least one
この本実施形態においても、上記実施形態と同様な効果、すなわち、発電能力を確保しつつ信頼性を容易に向上する、及び、バイパスダイオード30のオープンモード故障を精度よく検知するという効果が奏される。
Also in this embodiment, the same effects as the above-described embodiment, that is, the effect of easily improving the reliability while ensuring the power generation capacity and detecting the open mode failure of the
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments. The present invention is modified without departing from the scope described in the claims or applied to others. It may be.
例えば、太陽電池クラスタ20を構成する太陽電池セル21の数は、限定されるものではなく、1つとしてもよいし複数としてもよい。同様に、太陽電池ユニット10を構成する太陽電池クラスタ20の数、太陽電池モジュール100,300,400,500,600を構成する太陽電池ユニット10の数、太陽電池ストリング130を構成する太陽電池モジュール100,300,400,500,600の数、太陽電池アレイ110を構成する太陽電池ストリング130の数、及び、太陽光発電システム1,2を構成する太陽電池アレイ110の数についても、1つとしてもよいし複数としてもよい。
For example, the number of
上記実施形態では、検知手段として、LED40、受光素子60、コンパレータ340,440、発熱用ダイオード540、制御用ダイオード641及び抵抗642を用いたが、これに限定されるものではない。検知手段として、例えば電磁コイル、圧電素子、発熱コイル、及び抵抗器等のその他の素子を用いてもよく、要は、検知手段は、バイパスダイオード30のオープンモード故障を検知可能なものであればよい。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態では、検知手段で検知したバイパスダイオード30のオープンモード故障について、通信(発信機70及び受信部151)又は熱(熱結合)を利用して遮断手段及び表示手段の少なくとも一方へ伝達しているが、光(光結合)を利用して遮断手段及び表示手段の少なくとも一方へ伝達してもよいし、機械的手段(機械的結合)を利用して遮断手段及び表示手段の少なくとも一方へ伝達してもよい。
Moreover, in the said embodiment, about the open mode failure of the
また、上記実施形態では、温度ヒューズ560に代えて、サーモスタットやサーミスタを利用した素子を用いてもよい。さらに、電磁コイルの磁力により電磁開閉器を開閉し電流を遮断してもよいし、例えば圧電素子の圧電効果を利用して開閉器を開閉し電流を遮断してもよい。
In the above embodiment, a thermostat or an element using a thermistor may be used instead of the
また、本発明の遮断手段は、オープンモード故障したバイパスダイオード30に係る太陽電池ユニット10(太陽電池クラスタ20)の電流を遮断するものであってもよい。また、本発明の信号発信装置は、少なくとも1つの太陽電池モジュール100、太陽電位ストリング130又は太陽電池アレイ110においてバイパスダイオード30のオープンモード故障を検知したとき、信号を発信するものであってもよい。
Moreover, the interruption | blocking means of this invention may interrupt | block the electric current of the solar cell unit 10 (solar cell cluster 20) which concerns on the
また、上記実施形態の検知手段は、太陽電池クラスタ20に所定の逆電圧値が印加されたときにバイパスダイオード30のオープンモード故障を検知したが、これに限定されるものではなく、要は、バイパスダイオードのオープンモード故障を検知するものであればよい。
Further, the detection means of the above embodiment detects an open mode failure of the
すなわち、例えば、太陽電池クラスタ20が発電していない時間帯において、充電したコンデンサを太陽電池ストリング130毎に接続して放電させ、放電時に測定対象部位の電圧及び電流を測定する。そして、測定した電圧及び電流から得られる電流−電圧特性の変化に基づいて、測定対象部位のバイパスダイオード30の電気特性を診断し、これにより、バイパスダイオード30のオープンモード故障を検知してもよい。
That is, for example, in the time zone when the
1,2…太陽光発電システム、20…太陽電池クラスタ(太陽電池)、30…バイパスダイオード、40…LED(検知手段)、60…受光素子(検知手段)、70…発信機(信号発信装置)、100,300,400,500,600…太陽電池モジュール、130…太陽電池ストリング、140…スイッチ(遮断手段)、151…受信部(信号受信装置)、152…スイッチ制御部(遮断手段)、255…表示部(表示装置)、340…コンパレータ(検知手段)、360…基準電源(検知手段)、440…コンパレータ(検知手段)、460…基準電源(検知手段)、540…発熱用ダイオード(検知手段)、560…温度ヒューズ(検知手段,遮断手段)、641…制御用ダイオード(検知手段)、642…抵抗(検知手段)。
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記太陽電池に並列接続されたバイパスダイオードと、
前記バイパスダイオードのオープンモード故障を検知する検知手段と、
前記検知手段で前記バイパスダイオードのオープンモード故障を検知したとき、前記太陽電池の電流を遮断する遮断手段と、を備えたこと、を特徴とする太陽電池モジュール。 Solar cells that generate power using sunlight;
A bypass diode connected in parallel to the solar cell;
Detecting means for detecting an open mode failure of the bypass diode;
A solar cell module, comprising: a blocking unit that blocks current of the solar cell when the detection unit detects an open mode failure of the bypass diode.
前記所定の逆電圧値は、前記バイパスダイオードに最大電流値の電流が流れたときにおける前記太陽電池の電圧降下値よりも大きい電圧降下値であること、を特徴とする請求項1記載の太陽電池モジュール。 The detection means detects an open mode failure of the bypass diode when a predetermined reverse voltage value is applied to the solar cell,
2. The solar cell according to claim 1, wherein the predetermined reverse voltage value is a voltage drop value larger than a voltage drop value of the solar cell when a current of a maximum current value flows through the bypass diode. module.
前記信号発信装置から前記信号を受信する信号受信装置と、を備え、
前記遮断手段は、前記信号受信装置による前記信号の受信に応じて前記太陽電池の電流を遮断すること、を特徴とする請求項1〜3の何れか一項記載の太陽電池モジュール。 A signal transmission device for transmitting a signal including a failure signal when the detection means detects an open mode failure of the bypass diode;
A signal receiving device for receiving the signal from the signal transmitting device,
The solar cell module according to any one of claims 1 to 3, wherein the blocking means blocks the current of the solar cell in response to reception of the signal by the signal receiving device.
前記検知手段で前記バイパスダイオードのオープンモード故障を検知したとき、前記太陽電池ストリングの電流を遮断する遮断手段を備えたこと、を特徴とする太陽光発電システム。 A plurality of solar cell modules including a solar cell that generates power using sunlight, a bypass diode connected in parallel to the solar cell, and a detection unit that detects an open mode failure of the bypass diode are connected in series. A solar power generation system including at least one solar cell string,
A solar power generation system comprising: a shut-off means for shutting off a current of the solar cell string when the detection means detects an open mode failure of the bypass diode.
前記所定の逆電圧値は、前記バイパスダイオードに最大電流値の電流が流れたときにおける前記太陽電池の電圧降下値よりも大きい電圧降下値であること、を特徴とする請求項7記載の太陽光発電システム。 The detection means detects an open mode failure of the bypass diode when a predetermined reverse voltage value is applied to the solar cell,
8. The sunlight according to claim 7, wherein the predetermined reverse voltage value is a voltage drop value larger than a voltage drop value of the solar cell when a current of a maximum current value flows through the bypass diode. Power generation system.
前記信号発信装置から前記信号を受信する信号受信装置と、を備え、
前記遮断手段は、前記信号受信装置による前記信号の受信に応じて、前記太陽電池ストリングの電流を遮断すること、を特徴とする請求項7〜9の何れか一項記載の太陽光発電システム。 A signal transmission device for transmitting a signal including a failure signal when the detection means detects an open mode failure of the bypass diode;
A signal receiving device for receiving the signal from the signal transmitting device,
The solar power generation system according to any one of claims 7 to 9, wherein the blocking means blocks the current of the solar cell string in response to reception of the signal by the signal receiving device.
前記遮断手段は、前記信号受信装置で前記信号を受信したとき、当該信号の前記固有値信号に対応する前記太陽電池モジュールが属する前記太陽電池ストリングの電流を遮断すること、を特徴とする請求項10記載の太陽光発電システム。 The signal transmission device transmits the signal further including an eigenvalue signal for identifying the solar cell module in which the bypass diode has failed in an open mode,
The said interruption | blocking means interrupts | blocks the electric current of the said solar cell string to which the said solar cell module corresponding to the said eigenvalue signal of the said signal when the said signal receiver receives the said signal. The described solar power generation system.
前記信号発信装置は、前記バイパスダイオードがオープンモード故障した前記太陽電池モジュールを識別するための固有値信号をさらに含む前記信号を発信し、
前記遮断手段は、前記信号受信装置で前記信号を受信したとき、当該信号の前記固有値信号に対応する前記太陽電池モジュールが属する前記太陽電池ストリングの電流を遮断し、
前記表示装置は、前記信号受信装置で前記信号を受信したとき、当該信号の前記固有値信号に対応する前記太陽電池モジュールを特定する特定情報を含む前記情報を表示すること、を特徴とする請求項10記載の太陽光発電システム。 In response to the reception of the signal by the signal receiving device, comprising a display device that displays information on an open mode failure of the bypass diode,
The signal transmission device transmits the signal further including an eigenvalue signal for identifying the solar cell module in which the bypass diode has failed in an open mode,
When the signal receiving device receives the signal, the blocking means blocks the current of the solar cell string to which the solar cell module corresponding to the eigenvalue signal of the signal belongs,
The said display apparatus displays the said information containing the specific information which specifies the said solar cell module corresponding to the said eigenvalue signal of the said signal, when the said signal receiving apparatus receives the said signal. 10. The solar power generation system according to 10.
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