JP6671769B2 - Solar power system - Google Patents
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Description
本発明は、太陽光発電システムに関するものである。 The present invention relates to a solar power generation system.
太陽光発電システムにおいて故障が発生した際や、地震等の非常時に安全を確保するための技術として、太陽電池モジュールが直列接続された領域（ストリング）内で、太陽電池モジュールごとに開閉器を設け、絶縁不良箇所の発生等、太陽電池モジュールに故障が生じた際には、その絶縁不良箇所の前後に配置された２つの開閉器のみを開状態とすることにより、ストリング内を電気的に切り離す技術が開示されている（特許文献１の図７）。 As a technology for ensuring safety in the event of a failure in a photovoltaic power generation system or in the event of an emergency such as an earthquake, a switch is provided for each solar cell module in the area (string) where the solar cell modules are connected in series. When a failure occurs in the solar cell module, such as the occurrence of a defective insulation portion, the inside of the string is electrically disconnected by opening only the two switches arranged before and after the defective insulation portion. A technique is disclosed (FIG. 7 of Patent Document 1).
しかし前記の構造では、開閉器が開かれることにより、太陽電池モジュールが直列接続されたストリング単位で切り離されることとなる。このため、例えばストリング内で不具合が生じた太陽電池モジュールが１つのみであり、その他の太陽電池モジュールが正常に動作する場合であっても、ストリング毎の切り離しとなり、正常な太陽電池モジュールを有効に利用できない問題があった。 However, in the above-described structure, when the switch is opened, the solar cell module is disconnected in units of strings connected in series. For this reason, for example, even if only one solar cell module has a failure in the string and the other solar cell modules operate normally, the separation is performed for each string, and the normal solar cell module is enabled. There was a problem that was not available.
本発明の目的は前記の問題を解決し、不具合が生じた太陽電池モジュールのみを切り離し、その他の正常な太陽電池モジュールで発電可能とした太陽光発電システムを提供することである。 An object of the present invention is to provide a photovoltaic power generation system that solves the above-described problem, disconnects only a defective solar cell module, and enables power generation by other normal solar cell modules.
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、複数の太陽電池モジュールを連結して構成された太陽光発電システムにおいて、太陽電池モジュール間の連結を、複数個所で解除する複数の電路開閉器と、各太陽電池モジュールの出力端子間を連結して短絡回路を形成する複数の第１短絡開閉器と、これらの電路開閉器と第１短絡開閉器の開閉制御を行う制御装置と、前記太陽電池モジュールの出力状態を検出するモジュールセンサとを備え、前記第１短絡開閉器を、前記電路開閉器の２次側に配置するとともに、何れかの太陽電池モジュールの出力異常を前記モジュールセンサにより検出した際には、この出力異常が検出された太陽電池モジュールに接続される第１短絡開閉器を閉路するとともに、前記電路開閉器を開路し、また、何れかの太陽電池モジュールの出力異常、または複数の太陽電池モジュールを連結した太陽電池モジュール群の出力異常を検出した際には、前記電路開閉器の開路に先立って太陽電池モジュールごとの短絡経路を形成し、前記モジュールセンサにより各太陽電池モジュールの出力を検出することを特徴とするものである。 The invention according to claim 1 made in order to solve the above-mentioned problem is a solar power generation system configured by connecting a plurality of solar cell modules, wherein a plurality of solar cell modules are disconnected at a plurality of locations. An electric circuit switch, a plurality of first short circuit switches that form a short circuit by connecting output terminals of the respective solar cell modules, and a control device that controls the opening and closing of the electric circuit switch and the first short circuit switch. A module sensor for detecting an output state of the solar cell module, wherein the first short-circuit switch is disposed on a secondary side of the electric circuit switch, and an output abnormality of any of the solar cell modules is detected by the module. upon detection by the sensor is configured to closing the first short-circuit switch to the output abnormality is connected to the solar cell module is detected, and open the path switch, or When detecting an output abnormality of any one of the solar cell modules or an output abnormality of a group of solar cell modules connected with a plurality of solar cell modules, a short circuit path for each solar cell module prior to the opening of the electric circuit switch. , And the output of each solar cell module is detected by the module sensor .
請求項２記載の発明は、請求項１記載の太陽光発電システムにおいて、前記電路開閉器の１次側に、各太陽電池モジュールの出力端子間を連結して短絡経路を形成する複数の第２短絡開閉器を備え、何れかの太陽電池モジュールの出力異常、または複数の太陽電池モジュールを連結した太陽電池モジュール群の出力異常を検出した際には、電路開閉器の開路に先立って前記複数の第２短絡開閉器を閉路し、前記電路開閉器の１次側に設けられた各モジュールセンサにより各太陽電池モジュールの出力を検出することを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the photovoltaic power generation system according to the first aspect, a plurality of second terminals forming a short-circuit path by connecting output terminals of the respective solar cell modules on a primary side of the electric circuit switch. It comprises a short-circuit switch, when detecting an output abnormality of any one of the solar cell modules, or an output abnormality of a group of solar cell modules connected with a plurality of solar cell modules, prior to the opening of the electric circuit switch, said plurality of said plurality of solar cell modules. The second short-circuit switch is closed, and the output of each solar cell module is detected by each module sensor provided on the primary side of the electric circuit switch.
請求項３記載の発明は、請求項２記載の太陽光発電システムにおいて、複数の第２短絡開閉器を閉路した後に、前記複数の電路開閉器を開路することを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the photovoltaic power generation system according to the second aspect, after closing the plurality of second short-circuit switches, the plurality of electric circuit switches are opened.
請求項４記載の発明は、請求項２または３記載の太陽光発電システムにおいて、各モジュールセンサにより各太陽電池モジュールの出力を検出した後に、正常な太陽電池モジュールに対応する電路開閉器を閉路するとともに、全ての第２短絡開閉器を開路することを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the photovoltaic power generation system according to the second or third aspect, after each module sensor detects an output of each solar cell module, a circuit switch corresponding to a normal solar cell module is closed. In addition, all the second short-circuit switches are opened.
請求項５記載の発明は、複数の太陽電池モジュールを連結した太陽電池モジュール群を有する太陽光発電システムにおいて、太陽電池モジュール群間の連結を、複数個所で解除する複数の電路開閉器と、各太陽電池モジュール群の出力端子間を連結して短絡回路を形成する複数の第１短絡開閉器と、これらの電路開閉器と第１短絡開閉器の開閉制御を行う制御装置と、前記太陽電池モジュール群の出力状態を検出するモジュール群センサとを備え、前記第１短絡開閉器を、前記電路開閉器の２次側に配置するとともに、何れかの太陽電池モジュール群の出力異常を前記モジュール群センサにより検出した際には、この出力異常が検出された太陽電池モジュールに接続される第１短絡開閉器を閉路するとともに、前記電路開閉器を開路し、また、何れかの太陽電池モジュール群の出力異常、または複数の太陽電池モジュールを連結した太陽電池モジュール群全体の出力異常を検出した際には、前記電路開閉器の開路に先立って太陽電池モジュール群ごとの短絡経路を形成し、前記モジュールセンサにより各太陽電池モジュール群の出力を検出することを特徴とするものである。 The invention according to claim 5 is a solar power generation system having a solar cell module group in which a plurality of solar cell modules are connected, wherein a plurality of electric circuit switches for releasing the connection between the solar cell module groups at a plurality of positions; A plurality of first short-circuit switches for connecting output terminals of a solar cell module group to form a short-circuit, a control device for controlling the opening and closing of these electric circuit switches and the first short-circuit switch, and the solar cell module A module group sensor for detecting an output state of the group, wherein the first short-circuit switch is disposed on a secondary side of the electric circuit switch, and the module group sensor detects an output abnormality of any of the solar cell module groups. upon detection by the addition to closing the first short-circuit switch to the output abnormality is connected to the solar cell module is detected, and open the path switch, also When detecting an output abnormality of any of the solar cell module groups, or an output abnormality of the entire solar cell module group in which a plurality of solar cell modules are connected, prior to the opening of the electric circuit switch, each of the solar cell module groups is A short circuit path is formed, and the output of each solar cell module group is detected by the module sensor .
本発明では、複数の太陽電池モジュールを連結して構成された太陽光発電システムにおいて、太陽電池モジュール間の連結を、複数個所で解除する複数の電路開閉器と、各太陽電池モジュールの出力端子間を連結して短絡回路を形成する複数の第１短絡開閉器と、これらの電路開閉器と第１短絡開閉器の開閉制御を行う制御装置と、太陽電池モジュールの出力状態を検出するモジュールセンサとを備え、第１短絡開閉器を、電路開閉器の２次側に配置するとともに、何れかの太陽電池モジュールの出力異常をモジュールセンサにより検出した際には、この出力異常が検出された太陽電池モジュールに接続される第１短絡開閉器を閉路するとともに、電路開閉器を開路する構成を採用している。したがって、不具合が生じた太陽電池モジュールのみを切り離し、その他の正常な太陽電池モジュールで発電動作を行うことができる。 According to the present invention, in a photovoltaic power generation system configured by connecting a plurality of solar cell modules, a plurality of electric circuit switches for releasing the connection between the solar cell modules at a plurality of locations, and an output terminal of each solar cell module. A plurality of first short-circuit switches that form a short-circuit by connecting the first and second short-circuit switches, a control device that controls the opening and closing of these electric circuit switches and the first short-circuit switches, and a module sensor that detects an output state of the solar cell module. The first short-circuit switch is disposed on the secondary side of the electric circuit switch, and when an output abnormality of any of the solar cell modules is detected by a module sensor, the solar cell in which the output abnormality is detected A configuration is adopted in which the first short-circuit switch connected to the module is closed and the electric circuit switch is opened. Therefore, it is possible to separate only the failed solar cell module and perform power generation operation with other normal solar cell modules.
請求項２に係る発明のように、出力異常を検出した際には第２短絡開閉器を閉路し、電路開閉器の１次側に設けられた各モジュールセンサにより各太陽電池モジュールの出力を検出し、その後、請求項３に係る発明のように、複数の電路開閉器を開路することができる。このように、電路開閉器の開放に先立って、第２短絡開閉器を投入するため、電路開閉器の開放時には、太陽電池モジュールの出力端子からの出力はゼロとなり、開路時のアーク発生を確実に防止することができる。 As in the invention according to claim 2, when the output abnormality is detected, the second short-circuit switch is closed, and the output of each solar cell module is detected by each module sensor provided on the primary side of the electric circuit switch. Then, as in the invention according to claim 3, a plurality of electric circuit switches can be opened. As described above, since the second short-circuit switch is closed prior to the opening of the circuit switch, when the circuit switch is opened, the output from the output terminal of the solar cell module becomes zero, and arc generation at the time of opening is ensured. Can be prevented.
また、本発明を構成する第２短絡開閉器が投入されていると、各太陽電池モジュールの各素子に電流が流れ続ける状態となり、各素子の故障を招く恐れがある。したがって、請求項４に係る発明のように、各モジュールセンサにより各太陽電池モジュールの出力を検出した後に、正常な太陽電池モジュールに対応する電路開閉器を閉路するとともに、全ての第２短絡開閉器を開路することで、各素子の故障を防止することができる。 Further, when the second short-circuit switch constituting the present invention is turned on, current continues to flow through each element of each solar cell module, which may cause a failure of each element. Therefore, as in the invention according to claim 4, after detecting the output of each solar cell module by each module sensor, the circuit switch corresponding to the normal solar cell module is closed, and all the second short-circuit switches are connected. , The failure of each element can be prevented.
請求項５に係る発明は、複数の太陽電池モジュールを連結した太陽電池モジュール群を有する太陽光発電システムにおいて、太陽電池モジュール群間の連結を、複数個所で解除する複数の電路開閉器と、各太陽電池モジュール群の出力端子間を連結して短絡回路を形成する複数の第１短絡開閉器と、これらの電路開閉器と第１短絡開閉器の開閉制御を行う制御装置と、太陽電池モジュール群の出力状態を検出するモジュール群センサとを備え、第１短絡開閉器を、電路開閉器の２次側に配置するとともに、何れかの太陽電池モジュール群の出力異常をモジュール群センサにより検出した際には、この出力異常が検出された太陽電池モジュールに接続される第１短絡開閉器を閉路するとともに、電路開閉器を開路するものである。このような構成を採用すれば、請求項１に記載した太陽電池モジュール単位の他に、複数の太陽電池モジュールからなる太陽モジュール群、ストリング、アレイといった単位での電気的な切り離しを選択可能とすることができる。 The invention according to claim 5 is a solar power generation system having a solar cell module group in which a plurality of solar cell modules are connected, wherein a plurality of electric circuit switches for releasing connection between the solar cell modules at a plurality of positions; A plurality of first short-circuit switches for connecting output terminals of a solar cell module group to form a short-circuit, a control device for controlling the opening and closing of the electric circuit switch and the first short-circuit switch, and a solar cell module group And a module group sensor for detecting an output state of the power supply circuit. The first short-circuit switch is disposed on the secondary side of the electric circuit switch, and when an output abnormality of any of the solar cell module groups is detected by the module group sensor. , The first short-circuit switch connected to the solar cell module in which the output abnormality is detected is closed, and the electric circuit switch is opened. By adopting such a configuration, in addition to the solar cell module unit described in claim 1, it is possible to select electrical disconnection in units such as a solar module group including a plurality of solar cell modules, a string, and an array. be able to.
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１に示すように、本実施形態の太陽光発電システムは、太陽電池モジュール１が直列接続された領域（ストリング２）を複数並列に接続したアレイ３で発電した電力を、接続箱４に集めて、パワーコンディショナ１５を介して商用系統へ出力するものである。接続箱４の内部には、各ストリング２単位で電路の開閉を行う分岐開閉器６と、全てのストリング２から出力される電力を集めた電路の開閉を行う集電開閉器７を備えている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.
As shown in FIG. 1, the solar power generation system according to the present embodiment collects, in a junction box 4, power generated by an array 3 in which a plurality of regions (strings 2) in which solar cell modules 1 are connected in series are connected in parallel. Thus, the power is output to the commercial system via the power conditioner 15. Inside the connection box 4, there are provided a branch switch 6 for opening and closing an electric circuit in units of each string 2, and a current collecting switch 7 for opening and closing an electric circuit collecting power output from all the strings 2. .
各太陽電池モジュール１は、数十Ｖ（３０〜４０Ｖ）の電圧を発生させることができる。ストリング２は、太陽電池モジュール１を複数個直列に接続して構成され、その出力電圧は、数百Ｖ（７５０〜１０００Ｖ）となる。 Each solar cell module 1 can generate a voltage of several tens of volts (30 to 40 volts). The string 2 is configured by connecting a plurality of solar cell modules 1 in series, and the output voltage thereof is several hundred V (750 to 1000 V).
ストリング２を構成する各太陽電池モジュール１は、各太陽電池モジュール１の背面側に設置されたジャンクションボックス５を介して、図２に示すように直列接続されている。 Each solar cell module 1 constituting the string 2 is connected in series as shown in FIG. 2 via a junction box 5 installed on the back side of each solar cell module 1.
（実施形態１）
図２に示すジャンクションボックス５には、バイパスダイオード等が内蔵されている。
(Embodiment 1)
The junction box 5 shown in FIG. 2 contains a bypass diode and the like.
本実施形態では、各太陽電池モジュール１の背面側に設置されたジャンクションボックス５間を繋ぐ電路に、太陽電池モジュール１間の連結を複数個所で解除する複数の電路開閉器８と、各太陽電池モジュール１から電力を出力する出力端子間を連結して短絡回路を形成する第１短絡開閉器９及び第２短絡開閉器１０とを備える。第１短絡開閉器９は、電路開閉器８の２次側に配置され、第２短絡開閉器１０は、電路開閉器８の１次側に配置されるものである。ここで、電路開閉器８の１次側とは太陽電池モジュール１側を指し、電路開閉器８の２次側とは太陽電池モジュール１の反対側を指すものである。 In the present embodiment, a plurality of electric circuit switches 8 for releasing the connection between the solar cell modules 1 at a plurality of positions, an electric circuit connecting the junction boxes 5 installed on the back side of each solar cell module 1, A first short-circuit switch (9) and a second short-circuit switch (10) for connecting output terminals for outputting power from the module (1) to form a short-circuit. The first short-circuit switch 9 is arranged on the secondary side of the electric circuit switch 8, and the second short-circuit switch 10 is arranged on the primary side of the electric circuit switch 8. Here, the primary side of the electric circuit switch 8 indicates the solar cell module 1 side, and the secondary side of the electric circuit switch 8 indicates the opposite side of the solar cell module 1.
また、短絡回路を形成した状態で各太陽電池モジュール１の出力状態を検出する複数のモジュールセンサ１１が電路開閉器８の１次側に設けられている。モジュールセンサ１１は、例えばＣＴ等であり各モジュールの出力電流を検出可能な機能を備えたものである。さらに、複数の太陽電池モジュール１を連結した太陽電池モジュール群（ストリング２）の出力状態を検出する統合センサ１２が、ストリング２から出力される電力を集めた電路上に設けられている。 Further, a plurality of module sensors 11 for detecting the output state of each solar cell module 1 in a state where a short circuit is formed are provided on the primary side of the electric circuit switch 8. The module sensor 11 is, for example, a CT or the like and has a function of detecting an output current of each module. Further, an integrated sensor 12 that detects an output state of a solar cell module group (string 2) in which a plurality of solar cell modules 1 are connected is provided on an electric path that collects power output from the string 2.
各電路開閉器８と各短絡開閉器（第１短絡開閉器９、第２短絡開閉器１０）の開閉操作は開閉動作部１３により行われ、また開閉動作部１３の動作制御は、太陽電池モジュール１の外部に設けられた制御装置１４により行われる。なお、開閉動作部１３としては、電路開閉器８や第１、第２短絡開閉器９、１０のハンドルの開閉を行う自動開閉装置を用い、ハンドルの操作や操作規制を行うことができるものとすることが好ましい。また、電路開閉器８、第１短絡開閉器９、第２短絡開閉器１０は、何れもリレーで構成するものとしても良い。この場合、開閉動作部１３は制御装置１４の制御によって動作制御信号を出力するものとする。 Opening / closing operation of each electric circuit switch 8 and each short-circuit switch (first short-circuit switch 9 and second short-circuit switch 10) is performed by an open-close operation unit 13, and operation control of the open-close operation unit 13 is performed by a solar cell module. 1 is carried out by a control device 14 provided outside. In addition, as the opening / closing operation unit 13, an automatic opening / closing device that opens and closes the handle of the electric circuit switch 8 and the first and second short-circuit switches 9 and 10 can be used to control the operation and operation of the handle. Is preferred. Further, each of the electric circuit switch 8, the first short-circuit switch 9, and the second short-circuit switch 10 may be configured by a relay. In this case, the opening / closing operation unit 13 outputs an operation control signal under the control of the control device 14.
制御装置１４は、１つの太陽電池モジュール１毎に設けられた、１つの電路開閉器８及び２つの短絡開閉器（第１短絡開閉器９、第２短絡開閉器１０）を動作制御する開閉動作部１３に対して制御信号を送信し、各開閉器の動作制御を行う。なお、本実施形態の制御装置１４は各開閉動作部１３に対して一斉同時遮断させる制御も可能であり、これによりストリング２の出力が停止されるため、接続箱４内の分岐開閉器６や集電開閉器７の点検及び内部の部品交換等が可能となる。 The control device 14 performs a switching operation for controlling the operation of one electric circuit switch 8 and two short-circuit switches (first short-circuit switch 9 and second short-circuit switch 10) provided for each one solar cell module 1. A control signal is transmitted to the unit 13 to control the operation of each switch. Note that the control device 14 of the present embodiment can also perform control to simultaneously shut off each of the opening / closing operation units 13, thereby stopping the output of the string 2. Inspection of the current collector 7 and replacement of internal components can be performed.
制御装置１４の設置箇所は特に限定されないが、例えば、接続箱４やパワーコンディショナ１５の内部に設置することができる。本実施形態では、同一ストリング２内の電路開閉器８と第１、第２短絡開閉器９、１０とを同一の制御装置１４で制御しているが、太陽電池モジュール１毎、即ち開閉動作部１３毎に制御するものであっても良く、またはアレイ３単位で制御を行うものとしても良い。 Although the installation location of the control device 14 is not particularly limited, for example, it can be installed inside the junction box 4 or the power conditioner 15. In the present embodiment, the electric circuit switch 8 and the first and second short-circuit switches 9 and 10 in the same string 2 are controlled by the same control device 14, but each solar cell module 1, that is, the open / close operation unit 13 may be controlled, or control may be performed in units of three arrays.
ここで、統合センサ１２により出力異常が検出された場合には、制御装置１４から発信された制御信号を受けた開閉動作部１３が、まず、図３のように同一太陽電池モジュール群（ストリング２）の全ての第２短絡開閉器１０を投入する制御を行い、続いて、図４のように全ての電路開閉器８を開放する制御を行う。このように、電路開閉器８の開放に先立って、同一太陽電池モジュール群（ストリング２）内の全ての第２短絡開閉器１０を投入する制御を行うことにより、電路開閉器８の開放時には、太陽電池モジュール１の出力端子からの出力はゼロとなり、開路時のアーク発生を確実に防止することができる。また、特許文献１で使用される開閉器よりも、容量が小さくコンパクトな開閉器を使用することができる。なお、出力異常の検出は、モジュールセンサ１１により行うものとしても差し支えない。 Here, when an output abnormality is detected by the integrated sensor 12, the opening / closing operation unit 13 which has received the control signal transmitted from the control device 14 first transmits the same solar cell module group (string 2) as shown in FIG. 4), the control for turning on all the second short-circuit switches 10 is performed, and subsequently, the control for opening all the electric circuit switches 8 is performed as shown in FIG. As described above, prior to the opening of the electric circuit switch 8, the control of turning on all the second short-circuit switches 10 in the same solar cell module group (string 2) is performed, so that when the electric circuit switch 8 is opened, The output from the output terminal of the solar cell module 1 becomes zero, and it is possible to reliably prevent arcing at the time of opening. Further, a compact switch having a smaller capacity than the switch used in Patent Document 1 can be used. Note that the output abnormality may be detected by the module sensor 11.
電路開閉器８の開放動作は、第２短絡開閉器１０が投入状態にあることを検出できた場合にのみ可能とする制御を行うことで、安全性の向上を図ることができる。前記の検出方法は特に限定されないが、例えば、電路開閉器８の１次側（接続箱４側）に出力検出手段を設けて、第２短絡開閉器１０の投入後所定時間ごとに電流（もしくは電圧）出力検出を行い、出力が検出されない場合にのみ電路開閉器８を開放させるものとしても良い。これにより、電路開閉器８の開放時には確実に無アークとなり、安全性をさらに向上させることができる。 The opening operation of the electric circuit switch 8 can be controlled only when it is possible to detect that the second short-circuit switch 10 is in the ON state, thereby improving safety. Although the above detection method is not particularly limited, for example, an output detection unit is provided on the primary side (connection box 4 side) of the electric circuit switch 8, and the current (or Voltage) output may be detected, and the circuit switch 8 may be opened only when no output is detected. Thus, when the electric circuit breaker 8 is opened, arc-free operation is ensured, and safety can be further improved.
本実施形態では、統合センサ１２による出力異常の検出は、出力値（電圧値や電流値）が規定値以下に低下した場合、出力値が他のストリング２の出力値よりも著しく低下した場合、または短絡時のアークノイズを検出し電圧値が著しく高くなった場合等を検出した際に制御装置１４で異常と判定し、制御装置１４による上記制御が開始されるものとした。なお、モジュールセンサ１１による出力異常の検出も、統合センサ１２と同様に、出力値が規定値以下に低下した場合や、他のモジュールセンサ１１の出力値よりも著しく低下した場合等に制御装置１４で異常として判定するものとしても良い。なお、統合センサ１２として線間電圧を検出する電圧センサや、短絡時等に発生するアークノイズを検出するノイズセンサ等（ＣＴ等）を用いるものであっても良い。 In the present embodiment, the detection of an output abnormality by the integrated sensor 12 is performed when the output value (voltage value or current value) drops below a specified value, when the output value drops significantly from the output value of another string 2, Alternatively, when the arc noise at the time of short circuit is detected and the voltage value becomes extremely high or the like is detected, the control device 14 determines that there is an abnormality, and the control by the control device 14 is started. As in the case of the integrated sensor 12, the detection of the output abnormality by the module sensor 11 is performed when the output value falls below the specified value or when the output value of the other module sensor 11 drops significantly. May be determined as abnormal. Note that a voltage sensor that detects a line voltage or a noise sensor (such as a CT) that detects an arc noise generated at the time of a short circuit or the like may be used as the integrated sensor 12.
以上のように第２短絡開閉器１０を閉路し、電路開閉器８を開放した後には、各モジュールセンサ１１によって太陽電池モジュール１の出力検出が行われる。図４に示す左側の太陽電池モジュール１ａにおいて出力異常が検出された場合には、図５のようにこの出力異常が検出された太陽電池モジュール１ａに接続される第１短絡開閉器９ａを閉路するとともに、第２短絡開閉器１０ａを開路する。その後、図６に示すように、正常な太陽電池モジュール１ｂにおいては、電路開閉器８ｂを閉路するとともに、第２短絡開閉器１０ｂを開路する。以上の構成により、不具合が生じた太陽電池モジュール１ａのみをストリング２の回路から切り離すことができるため、その他の正常な太陽電池モジュール１ｂで発電動作を行うことができる。また、不具合が生じた太陽電池モジュール１ａを切り離すことで、交換時や点検時の安全性を確保するものとしている。 As described above, after the second short-circuit switch 10 is closed and the electric circuit switch 8 is opened, the output of the solar cell module 1 is detected by each module sensor 11. When an output abnormality is detected in the left solar cell module 1a shown in FIG. 4, the first short-circuit switch 9a connected to the solar cell module 1a in which the output abnormality is detected is closed as shown in FIG. At the same time, the second short-circuit switch 10a is opened. Thereafter, as shown in FIG. 6, in the normal solar cell module 1b, the electric circuit switch 8b is closed, and the second short-circuit switch 10b is opened. According to the above configuration, only the failed solar cell module 1a can be separated from the circuit of the string 2, so that the power generation operation can be performed by the other normal solar cell modules 1b. In addition, by detaching the failed solar cell module 1a, safety at the time of replacement and inspection is ensured.
なお、第２短絡開閉器１０が閉路された状態が継続すると、各太陽電池モジュール１の各素子に電流が流れ続ける状態となる。各素子に電流を流し続けると、各素子に負担がかかり、素子寿命の低下や素子の故障の要因となり好ましくない。更に、太陽光発電システムを備えた建物に火災等の事故が起こった場合に、太陽光パネルを破壊して天井面を開放する処置が行われるケースがある。このような場合において、第２短絡開閉器１０が投入されていると、太陽光モジュール１の破壊作業中の感電事故のリスクがある。そこで、本実施形態では、モジュールセンサ１１や統合センサ１２により出力異常が検出された際、もしくは、第２短絡開閉器９を投入して所定時間経過した後には、前記の第２短絡開閉器１０を、自動により、開放可能とするシステム構成として、前記したような各素子の故障や感電事故の回避を図っている。 In addition, when the state where the second short-circuit switch 10 is closed continues, a state where current continues to flow through each element of each solar cell module 1 is established. If a current is continuously supplied to each element, a load is applied to each element, which causes a reduction in the life of the element and a failure of the element, which is not preferable. Furthermore, when an accident such as a fire occurs in a building provided with a solar power generation system, there is a case where a measure is taken to break a solar panel and open a ceiling surface. In such a case, if the second short-circuit switch 10 is turned on, there is a risk of an electric shock accident during the destruction work of the solar module 1. Therefore, in the present embodiment, when an output abnormality is detected by the module sensor 11 or the integrated sensor 12, or after a predetermined time has elapsed after the second short-circuit switch 9 is turned on, the second short-circuit switch 10 As a system configuration that can be automatically opened, a failure of each element and an electric shock accident as described above are avoided.
（実施形態２）
第１の実施形態においては、太陽電池モジュール群（ストリング２）の全ての第２短絡開閉器１０を閉路した後に全ての電路開閉器８を開放させているが、図７に示す本実施形態のように、全ての第２短絡開閉器１０を閉路した後には、出力異常を検出した左側の太陽電池モジュール１ａの電路開閉器８ａのみを開放しても良い。この場合、図８のように不具合の生じた太陽電池モジュール１ａに接続される第１短絡開閉器９ａを閉路するとともに、第２短絡開閉器１０ａを開路し、次に正常な太陽電池モジュール１ｂの第２短絡開閉器１０ｂを開路して第１の実施形態と同じく図６の状態とする。このような構成によっても、不具合が生じた太陽電池モジュール１ａのみを切り離し、その他の正常な太陽電池モジュール１ｂで発電動作を行うことができる。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, all the electric circuit switches 8 are opened after all the second short-circuit switches 10 of the solar cell module group (string 2) are closed. However, in the present embodiment shown in FIG. As described above, after all the second short-circuit switches 10 are closed, only the electric circuit switch 8a of the left solar cell module 1a that has detected the output abnormality may be opened. In this case, as shown in FIG. 8, the first short-circuit switch 9a connected to the failed solar cell module 1a is closed, the second short-circuit switch 10a is opened, and then the normal solar cell module 1b is opened. The second short-circuit switch 10b is opened to bring the state shown in FIG. 6 as in the first embodiment. Even with such a configuration, it is possible to separate only the failed solar cell module 1a and perform the power generation operation with the other normal solar cell modules 1b.
（実施形態３）
図９に示す第３の実施形態は、請求項１記載の発明に対応する実施形態として電路開閉器８の２次側に第１短絡開閉器９を備えたものであり、電路開閉器８の１次側に第２短絡開閉器１０を設けない点で、第１、第２の実施形態と相違する。本実施形態においては、統合センサ１２またはモジュールセンサ１１により出力異常が検出された場合には、制御装置１４からの制御信号を受けた開閉動作部１３が、まず同一太陽電池モジュール群（ストリング２）２の全ての第１短絡開閉器９を閉路して図１０に示す状態となる。次に、各モジュールセンサ１１により太陽電池モジュール１の出力検出が行われる。図１０に示す左側の太陽電池モジュール１ａにおいて出力異常が検出された場合には、図１１のようにこの出力異常が検出された太陽電池モジュール１ａの電路開閉器８ａを開路する。その後、図１２に示すように、正常な太陽電池モジュール１ｂにおいては、第１短絡開閉器９ｂを開路する。
(Embodiment 3)
The third embodiment shown in FIG. 9 includes a first short-circuit switch 9 on the secondary side of the electric circuit switch 8 as an embodiment corresponding to the first aspect of the present invention. The second embodiment differs from the first and second embodiments in that the second short-circuit switch 10 is not provided on the primary side. In the present embodiment, when an output abnormality is detected by the integrated sensor 12 or the module sensor 11, the opening / closing operation unit 13 that has received the control signal from the control device 14 first operates the same solar cell module group (string 2). All the first short-circuit switches 9 of No. 2 are closed, and the state shown in FIG. 10 is obtained. Next, the output of the solar cell module 1 is detected by each module sensor 11. When an output abnormality is detected in the left solar cell module 1a shown in FIG. 10, the electric circuit switch 8a of the solar cell module 1a in which the output abnormality is detected is opened as shown in FIG. Thereafter, as shown in FIG. 12, in the normal solar cell module 1b, the first short-circuit switch 9b is opened.
以上の構成により、不具合が生じた太陽電池モジュール１ａのみをストリング２の回路から切り離すことができる。また、本実施形態は第２短絡開閉器１０を有しないため、不具合が生じた太陽電池モジュール１ａに対応する電路開閉器８ａを開放した際にアークが生じるが、全太陽電池モジュール１を直列状態で接続した従来技術と比較すると、アークを抑えた状態で電路開閉器８ａを開放することができる利点がある。 According to the above configuration, only the solar cell module 1a in which a failure has occurred can be separated from the circuit of the string 2. Further, since the present embodiment does not include the second short-circuit switch 10, an arc is generated when the electric circuit switch 8a corresponding to the failed solar cell module 1a is opened, but all the solar cell modules 1 are connected in series. As compared with the conventional art connected by the above, there is an advantage that the electric circuit breaker 8a can be opened while the arc is suppressed.
（実施形態４）
図１３に示すように、太陽電池モジュール１の背面側に設置されたジャンクションボックス５内に、電路開閉器８、第１短絡開閉器９、及び第２短絡開閉器１０を内蔵させることもできる。
(Embodiment 4)
As shown in FIG. 13, the electric circuit switch 8, the first short-circuit switch 9, and the second short-circuit switch 10 can be built in the junction box 5 installed on the back side of the solar cell module 1.
（実施形態５）
図１４に示すように、複数の太陽電池モジュール１が連結された太陽電池モジュール群１６間の連結を複数個所で解除する電路開閉器１７と、太陽電池モジュール群１６から電力を出力する出力端子間を連結して短絡回路を形成する第１短絡開閉器１８及び第２短絡開閉器１９とを備えるものとすることもできる。ここで、第１乃至第４の実施形態と同様、第１短絡開閉器１８は、電路開閉器１７の２次側に配置され、第２短絡開閉器１９は、電路開閉器１７の１次側に配置される。そして、これら電路開閉器１７、第１短絡開閉器１８、第２短絡開閉器１９の開閉を制御する制御装置２０が設けられている。また、電路開閉器１７の１次側には太陽電池モジュール群１６の出力状態を検出するモジュール群センサ２１を配置するとともに、ストリング２から出力される電力を集めた電路上に、ストリング２の出力状態を検出する統合センサ２２を配置するものとした。このような構成によっても、異常出力を検出した太陽電池モジュール群１６の第１短絡開閉器１８を閉路することで、太陽電池モジュール群１６をストリング２から切り離すことができる。
(Embodiment 5)
As shown in FIG. 14, between a circuit breaker 17 that releases connection between a plurality of solar cell module groups 16 to which a plurality of solar cell modules 1 are connected, and an output terminal that outputs power from the solar cell module group 16. And a first short-circuit switch 18 and a second short-circuit switch 19 that form a short-circuit by connecting the first and second short-circuit switches. Here, similarly to the first to fourth embodiments, the first short-circuit switch 18 is disposed on the secondary side of the electric circuit switch 17, and the second short-circuit switch 19 is disposed on the primary side of the electric circuit switch 17. Placed in Further, a control device 20 for controlling opening and closing of the electric circuit switch 17, the first short-circuit switch 18, and the second short-circuit switch 19 is provided. A module group sensor 21 for detecting the output state of the solar cell module group 16 is disposed on the primary side of the electric circuit switch 17, and the output of the string 2 is placed on an electric circuit that collects the electric power output from the string 2. An integrated sensor 22 for detecting the state is provided. Even with such a configuration, the solar cell module group 16 can be separated from the string 2 by closing the first short-circuit switch 18 of the solar cell module group 16 that has detected an abnormal output.
前記構造を採用することにより、図１５にその他の実施形態として示すように、第１乃至第４の実施形態に示した太陽電池モジュール１単位や、第５の実施形態に示した太陽電池モジュール群１６単位の他に、ストリング２単位でアレイ３からの電気的な切り離しを選択可能とすることができる。これと同様に、アレイ単位での切り離しも可能であることは言うまでもない。 By adopting the above structure, as shown in FIG. 15 as another embodiment, the solar cell module 1 unit shown in the first to fourth embodiments or the solar cell module group shown in the fifth embodiment In addition to the 16 units, the electrical disconnection from the array 3 can be selected in units of the string 2. Similarly, it is needless to say that separation in array units is also possible.
以上に示した何れの実施形態においても、太陽電池モジュール１の電路開閉器８、１７の２次側に第１短絡開閉器９、１８を配置することで、不具合が生じた太陽電池モジュール１ａを安全に切り離すとともに、正常な太陽電池モジュール１ｂで発電を継続して行うことができるものとしている。 In any of the embodiments described above, by disposing the first short-circuit switches 9 and 18 on the secondary side of the electric circuit switches 8 and 17 of the solar cell module 1, the failed solar cell module 1a In addition to the safe disconnection, the normal solar cell module 1b can continuously generate power.
１ 太陽電池モジュール
２ ストリング
３ アレイ
４ 接続箱
５ ジャンクションボックス
６ 分岐開閉器
７ 集電開閉器
８ 電路開閉器
９ 第１短絡開閉器
１０ 第２短絡開閉器
１１ モジュールセンサ
１２ 統合センサ
１３ 開閉動作部
１４ 制御装置
１５ パワーコンディショナ
１６ 太陽電池モジュール群
１７ 電路開閉器
１８ 第１短絡開閉器
１９ 第２短絡開閉器
２０ 制御装置
２１ モジュール群センサ
２２ 統合センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solar cell module 2 String 3 Array 4 Connection box 5 Junction box 6 Branch switch 7 Current switch 8 Electric circuit switch 9 First short circuit switch 10 Second short circuit switch 11 Module sensor 12 Integrated sensor 13 Switching operation part 14 Control device 15 Power conditioner 16 Photovoltaic module group 17 Electric circuit switch 18 First short-circuit switch 19 Second short-circuit switch 20 Control device 21 Module group sensor 22 Integrated sensor
Claims (5)
太陽電池モジュール間の連結を、複数個所で解除する複数の電路開閉器と、
各太陽電池モジュールの出力端子間を連結して短絡回路を形成する複数の第１短絡開閉器と、
これらの電路開閉器と第１短絡開閉器の開閉制御を行う制御装置と、
前記太陽電池モジュールの出力状態を検出するモジュールセンサとを備え、
前記第１短絡開閉器を、前記電路開閉器の２次側に配置するとともに、
何れかの太陽電池モジュールの出力異常を前記モジュールセンサにより検出した際には、この出力異常が検出された太陽電池モジュールに接続される第１短絡開閉器を閉路するとともに、前記電路開閉器を開路し、
また、何れかの太陽電池モジュールの出力異常、または複数の太陽電池モジュールを連結した太陽電池モジュール群の出力異常を検出した際には、前記電路開閉器の開路に先立って太陽電池モジュールごとの短絡経路を形成し、前記モジュールセンサにより各太陽電池モジュールの出力を検出することを特徴とする太陽光発電システム。 In a solar power generation system configured by connecting a plurality of solar cell modules,
A plurality of circuit switches for releasing the connection between the solar cell modules at a plurality of locations,
A plurality of first short-circuit switches that connect the output terminals of each solar cell module to form a short-circuit;
A control device for controlling the opening and closing of the electric circuit switch and the first short-circuit switch;
A module sensor that detects an output state of the solar cell module,
The first short-circuit switch is arranged on the secondary side of the electric circuit switch,
When an output abnormality of any of the solar cell modules is detected by the module sensor, the first short-circuit switch connected to the solar cell module in which the output abnormality is detected is closed, and the electric circuit switch is opened. And
Further, when an output abnormality of any one of the solar cell modules or an output abnormality of the group of the solar cell modules connected with the plurality of solar cell modules is detected, the short circuit of each of the solar cell modules is performed prior to the opening of the electric circuit switch. A photovoltaic power generation system , wherein a path is formed, and an output of each solar cell module is detected by the module sensor .
何れかの太陽電池モジュールの出力異常、または複数の太陽電池モジュールを連結した太陽電池モジュール群の出力異常を検出した際には、電路開閉器の開路に先立って前記複数の第２短絡開閉器を閉路し、前記電路開閉器の１次側に設けられた各モジュールセンサにより各太陽電池モジュールの出力を検出することを特徴とする請求項１記載の太陽光発電システム。 On the primary side of the electric circuit switch, there are provided a plurality of second short circuit switches that connect the output terminals of the respective solar cell modules to form a short circuit path,
When detecting an output abnormality of any one of the solar cell modules or an output abnormality of the solar cell module group connecting the plurality of solar cell modules, the plurality of second short-circuit switches are opened prior to the opening of the electric circuit switch. The photovoltaic power generation system according to claim 1, wherein the output of each solar cell module is detected by a module sensor provided on a primary side of the electric circuit switch in a closed state.
正常な太陽電池モジュールに対応する電路開閉器を閉路するとともに、
全ての第２短絡開閉器を開路することを特徴とする請求項２または３記載の太陽光発電システム。 After detecting the output of each solar cell module by each module sensor,
Close the circuit breaker corresponding to the normal solar cell module,
4. The photovoltaic power generation system according to claim 2, wherein all the second short-circuit switches are opened.
太陽電池モジュール群間の連結を、複数個所で解除する複数の電路開閉器と、
各太陽電池モジュール群の出力端子間を連結して短絡回路を形成する複数の第１短絡開閉器と、
これらの電路開閉器と第１短絡開閉器の開閉制御を行う制御装置と、
前記太陽電池モジュール群の出力状態を検出するモジュール群センサとを備え、
前記第１短絡開閉器を、前記電路開閉器の２次側に配置するとともに、
何れかの太陽電池モジュール群の出力異常を前記モジュール群センサにより検出した際には、この出力異常が検出された太陽電池モジュールに接続される第１短絡開閉器を閉路するとともに、前記電路開閉器を開路し、
また、何れかの太陽電池モジュール群の出力異常、または複数の太陽電池モジュールを連結した太陽電池モジュール群全体の出力異常を検出した際には、前記電路開閉器の開路に先立って太陽電池モジュール群ごとの短絡経路を形成し、前記モジュールセンサにより各太陽電池モジュール群の出力を検出することを特徴とする太陽光発電システム。 In a solar power generation system having a solar cell module group in which a plurality of solar cell modules are connected,
A plurality of electric circuit switches for releasing the connection between the solar cell module groups at a plurality of places,
A plurality of first short-circuit switches connecting output terminals of each solar cell module group to form a short-circuit;
A control device for controlling the opening and closing of the electric circuit switch and the first short-circuit switch;
A module group sensor for detecting an output state of the solar cell module group,
The first short-circuit switch is arranged on the secondary side of the electric circuit switch,
When an output abnormality of any of the solar cell module groups is detected by the module group sensor, the first short-circuit switch connected to the solar cell module in which the output abnormality is detected is closed, and the electric circuit switch is closed. Open the circuit ,
Further, when an output abnormality of any of the solar cell module groups or an output abnormality of the entire solar cell module group in which a plurality of solar cell modules are connected is detected, the solar cell module group is opened prior to the opening of the electric circuit switch. A photovoltaic power generation system , wherein a short-circuit path is formed for each solar cell module, and an output of each solar cell module group is detected by the module sensor .
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