CN105393451A - 太阳光发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种太阳光发电系统，其在火灾时能够切断多个太阳光发电面板的串联连接，从而能够防止因洒水导致的操作者触电。本发明的太阳光发电系统(110)将太阳能转换成电力，具备：多个太阳光发电面板(111)，其串联连接；和开关(115)，其能够相对于多个太阳光发电面板(111)所形成的串联连接实施切断或连接，开关(115)在接收到特定的控制信号时进行动作。由此，在火灾时，能够切断多个太阳光发电面板(111)的串联连接，从而能够防止因洒水导致的操作者触电。

Description

太阳光发电系统
技术领域
本发明涉及一种将太阳能转换成电力的太阳光发电系统。
背景技术
以往，已知一种利用太阳光发电的太阳光发电面板。太阳光发电面板在面板内串联连接有多个电池，各电池是由PN接合的半导体元件构成。并且，通过进一步连接多片太阳光发电面板，从而构成发电系统。
针对这种太阳光发电面板，已开发提高安全性的技术。例如，专利文献1所述的太阳光发电面板具备连结于太阳光发电电池与输出能量的连接器之间的开关，能够经由开关来在太阳光发电面板的设置中切断连接，并在设置后进行连接。由此，可防止因由施加有电压的插头的连接、切断所产生的电弧放电使连接器、连接盒、其他电子部件受到损坏。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-503846号公报
发明内容
-发明要解决的课题-
上述的专利文献1记载的技术是要提高太阳光发电面板的设置时的安全。另一方面，在设置太阳光发电面板后，也可能产生安全上的问题。例如，可设想在太阳光发电面板的周围或其本身发生火灾的情况。在这种情形下，必须尽早开始灭火，但正常运作的太阳光发电面板不会停止产生电压。
因此，在灭火行动中的操作者对太阳光发电面板洒水的情况下，由太阳光发电面板产生的电流过水中而可能使操作者触电。此外，只要存在此种触电的危险，即便有请求，操作者也无法洒水，只能等待太阳光发电面板全部烧毁。
本发明是鉴于这种状况而作出，其目的在于，提供一种太阳光发电系统，其能够在火灾时切断多个太阳光发电面板的串联连接，从而能够防止因洒水导致的操作者触电。
-解决课题的手段-
(1)为了达成上述目的，本发明的太阳光发电系统将太阳能转换成电力者，具备：多个太阳光发电面板，其串联连接；和开关，其能够相对于上述多个太阳光发电面板所形成的串联连接实施切断或连接，上述开关在接收到特定的控制信号时进行动作。由此，在火灾时，能够切断多个太阳光发电面板的串联连接，从而能够防止因洒水导致的操作者触电。另外，所谓切断多个太阳光发电面板所形成的串联连接，是指无关于切断的位置，将发电功能的串联连接切断成多个区间。
(2)此外，本发明的太阳光发电系统的特征在于，上述开关在作为上述特定的控制信号接收到以操作为契机而产生的来自外部的输入信号时，根据上述输入信号来对上述多个太阳光发电面板所形成的串联连接进行切断或连接。由此，在发生火灾的情况下，也能够根据操作者的意图来从外部切断太阳光发电面板的串联连接。
(3)此外，本发明的太阳光发电系统的特征在于，上述开关被设置在切断上述多个太阳光发电面板所形成的串联连接的位置，以使得由上述串联连接所累积的电压在各区间为200V以下。通过以至少不大于家庭用电源的电压的方式切断太阳光发电面板所形成的串联连接，从而防止在火灾的洒水时流向人体的电流，从而能够防止触电。
(4)此外，本发明的太阳光发电系统的特征在于，上述开关被设置在将上述太阳光发电面板彼此的端子连接的连接线上，通过利用与上述连接线并联连接的控制线而传达的控制信号，进行上述连接线的切断及连接。由此，能够利用来自外部的控制而一次切断多个部位的连接，能够易于操作。
(5)此外，本发明的太阳光发电系统的特征在于：上述连接线形成为能够与上述太阳光发电面板的端子连接的连接器。由此，可构成如下一种系统：通过连接器将连接线连接于以往所使用的太阳光发电面板，从而容易地切断太阳光发电面板所形成的串联连接。
-发明效果-
根据本发明，在火灾时，能够切断多个太阳光发电面板的串联连接，能够防止因洒水导致的操作者触电。
附图说明
图1是表示第1实施方式的太阳光发电阵列的框图。
图2是表示第1实施方式的太阳光发电系统及功率调节器主体的框图。
图3(a)～(c)是分别表示针对太阳光发电面板的连接的开关的设置方法的一个例子的图。
图4是表示针对太阳光发电面板的连接的开关的设置方法的另一个例子的图。
图5是表示第2实施方式的太阳光发电系统的框图。
图6是表示第3实施方式的太阳光发电阵列的框图。
图7是表示第3实施方式的太阳光发电系统及直流连接箱的框图。
具体实施方式
接着，对本发明的实施方式，参照附图来进行说明。为了使说明容易理解，在各附图中对相同的构成要素标注相同的参照编号，并省略重复的说明。
[第1实施方式]
图1是表示太阳光发电阵列100的框图。太阳光发电阵列100具备太阳光发电串110(太阳光发电系统)、功率调节器120、交流集电箱130及栅140。
太阳光发电串110是太阳光发电面板111串联连接而构成的，将太阳能转换成电力。太阳光发电面板111也被称为太阳光发电模块，连接有多个太阳光电池，实施防水处理等，且安装金属框架而形成为面板。在太阳光发电串110，设置有用于切断太阳光发电面板111的串联连接的开关。
功率调节器120是将从太阳光发电串110流动的直流电流转换成交流而可使用于家庭等环境的反相器的一种。功率调节器120具有将不稳定的电压或电流的输入调整为稳定的输出的功能。另外，优选设计为在功率调节器120内设置操作部，从而可控制上述开关的接通/断开。
交流集电箱130将经由功率调节器120的太阳光发电串110的输出以交流集电，而向栅140输出。栅140将来自交流集电箱130的输出电压以售电等为目的升压至与系统一致的电压。在栅140中，例如收容有进行电压等的测定、显示的量表类、进行电路的开关等的开关器类、进行过电流产生时的设备的保护、过电压抑制等的保护装置、及进行电压的变压的变压器。
图2是表示在配线设置有切断串联连接的开关的太阳光发电串110(太阳光发电系统)及功率调节器主体120a的框图。太阳光发电串110具备多个太阳光发电面板111、连接线112及开关115。另外，连接线是指构成发电功能的串联连接的线。
太阳光发电串110经由连接线112串联连接多个太阳光发电面板111，在太阳光发电面板111将从太阳能转换的直流电压通过串联连接来设为高电压，而输出到功率调节器主体120a。在连接线112设置有开关115，通过开关115，可切断基于多个太阳光发电面板111的串联连接。
操作部116a受理操作，将用以控制开关115的控制信号送出。将操作部116a受理的ON(接通)、OFF(断开)的操作通过控制线116传达至开关115，完成开关115的开/关。由此，在火灾时，可切断多个太阳光发电面板111的串联连接，从而可防止因洒水导致的操作者触电。
开关115优选为以使串联连接所累积的电压于各区间为200V以下的方式设置于切断多个太阳光发电面板所形成的串联连接的位置。以至少不大于家庭用电源的电压的方式切断太阳光发电面板所形成的串联连接，从而防止在火灾的洒水时流向人体的电流，从而可防止触电。
另外，开关115优选为以使串联连接所累积的电压在各区间为100V以下的方式设置。在图2所示的例子中，由于可在每个太阳光发电面板111设置开关115而切断连接，因此经切断的串联连接的各区间所累积的电压为几十V以下。
开关115设置于连接太阳光发电面板111的端子的连接线112上，且通过与连接线112并联连接的控制线116传达的信号而进行连接线112的切断及连接。由此，可利用来自外部的控制而一次切断多个部位的连接，可易于操作。例如，开关115可设计为来自外部的信号为高位准时接通。另外，在上述的例子中，虽在每个太阳光发电面板111设置有切断连接的开关115，但也可设置在多个太阳光发电面板111的每个串。
图3(a)～(c)是分别表示针对太阳光发电面板111的连接的开关的设置方法的一个例子的图。在图3(a)～(c)所示的任一个例子中，关于太阳光发电面板111内的太阳光电池117的连接结构均相同，太阳光发电面板111通过2条连接线117a而串联连接有多个太阳光电池117。太阳光电池117当太阳光照射到在硅晶圆形成有PN接合的半导体组件时产生电流。
图3(a)～(c)所示的例子表示从受光面侧观察太阳光电池117的状态，在从太阳光电池117的受光面向背面连接的2条连接线117a，连接有以在受光面上广泛连接前端的一头的方式设置的多条细线的另一头，而集中电流。另一方面，太阳光电池117的背面由于没有受光的必要，因此在整面设置有相同的电极。另外，连接线117a为2条则效率较佳，但也可为1条。
旁路二极管113被设置为在串联连接的特定数量的每个太阳光电池117，连接端子118彼此。旁路二极管113作为用于即使在一部分的太阳光电池117产生不良时也可回避其不良部分而流通电流的旁路而发挥作用。由此，可防止不良的危害波及到太阳光发电面板111整体。
接线盒114与太阳光发电面板111设置为一体，具有用于在太阳光发电面板111的端子118连接连接线112缆线的连接器的功能。接线盒114优选被配置在太阳光发电面板111的背面。
太阳光电池117若照射到光，则始终处于发电状态。在这种状态下，在因火灾等而太阳光发电串110的一部分、或太阳光发电面板111的一部分的电极(活动部)露出的情况下，因用于灭火的洒水，导致经由水而使洒水操作者触电。通过设置开关115a～c，可阻止如上所述的事态，降低太阳光发电串110的输出电压、或太阳光发电面板111的可能溅到水的区间的输出电压。
太阳光发电串110通常串联连接复数片太阳光发电面板111而形成，从而产生几百伏特的电压。在此种太阳光发电面板111内部、或太阳光发电面板111彼此的连接部，设置可利用外部信号实现接通/断开的开关。
其结果，通过对太阳光发电面板111单体、或小规模的太阳光发电串110(输出电压为100V以下)切断串联连接，可降低太阳光发电串110的输出电压。
太阳光发电面板111单体中的输出电压是因情形而异，但通常为几十伏特以下，若为该状态，则不会因洒水而触电，可与一般房屋的火灾相同处理。
在图3(a)所示的例子中，开关115a被设置在太阳光发电面板111的端子部分，且通过与连接线112并联连接的控制线116来控制开关115a的接通/断开。此外，控制开关115a的控制线116与太阳光发电面板111的电力提取用的缆线设置为一体，且控制线116与连接线112通过相同的缆线连接于太阳光发电面板111。当开关115a断开时，对每个太阳光发电面板111切断其串联连接。
在图3(b)所示的例子中，开关115b被设置在太阳光发电面板111的端子部分，且通过与连接线112并联连接的控制线116来控制开关115b的接通/断开。就该方面而言，与图3(a)所示的例子相同。但是，连接线112与控制线116分别通过不同的缆线来与太阳光发电面板111连接。
在图3(a)、(b)所示的例子中，连接线112通过设置于接线盒114内，可形成为可连接于太阳光发电面板111的端子的连接器。由此，可构成如下一种系统：在先前所使用的太阳光发电面板111内通过接线盒114来将连接线112连接于端子，从而容易地切断太阳光发电面板111所形成的串联连接。
在图3(c)所示的例子中，4个开关115c的各个在太阳光发电面板111内针对多个太阳光电池117的每个串联连接而被设置，当开关115c断开时，对多个太阳光电池117的每个串联连接切断连接。因此，在该情况下，相较于图3(a)、(b)所示的例子，切断的串联连接的区间更短，电压更低。在该情况下，也通过与连接线112并联连接的控制线116而控制开关115c的接通/断开。此外，连接线112与控制线116通过不同的缆线来与太阳光发电面板111连接，但也可以通过相同的缆线连接。
在图3(a)～(c)所示的例子中，开关115a～115c被与太阳光发电面板111设置为一体，在将太阳光发电面板111串联连接时，控制线116优选具备可以菊链连接的配线设备。由此，可根据规模设置太阳光发电面板111。
图4是表示针对太阳光发电面板111的连接的开关的设置方法的另一个例子的图。在图4所示的例子中，开关115d被设置在太阳光发电面板111及接线盒114外。通过与连接线112并联连接的控制线116来控制开关115d的接通/断开，当开关115d断开时，对每个太阳光发电面板111切断串联连接。
在图4所示的例子中，在太阳光发电面板111间的连接线112的中途设置有开关115d。因此，可在现在所使用的太阳光发电阵列100容易地安装包含开关115的配线。
[第2实施方式]
在上述实施方式中，在每个太阳光发电面板111或多个太阳光电池117的每个串联连接设置有开关，但也可在太阳光电池117内设置开关来作为组件构造。图5是表示在太阳光电池内设置有开关的太阳光发电面板211的框图。
如图5所示，太阳光发电面板211通过基于连接线217a的太阳光电池217的串联连接而形成。太阳光电池217是在硅晶圆形成有PN接合的半导体组件，在半导体组件内部与发电部217b一并设置有开关215d。
太阳光电池217在当OFF(断开)的控制信号从操作部216a经由控制线216传达至开关215d时，开关215d对每个太阳光电池217切断太阳光电池217的串联连接。由此，能够通过太阳光发电面板111内的开关来切断太阳光电池的串联连接，降低所切断的区间的电压。
[第3实施方式]
在上述实施方式的太阳光发电阵列中，将通过太阳光发电串来产生的直流电流首先转换成交流之后，进行集电而输出至栅，但也可是将通过太阳光发电串产生的直流电流首先集电，并在其后段将直流电流转换成交流并输出至栅的太阳光发电阵列。
图6是表示太阳光发电阵列300的框图。太阳光发电阵列300具备太阳光发电串110(太阳光发电系统)、直流连接箱320、直流集电箱325、功率调节器330和栅140。
直流连接箱320将太阳光发电串110中所产生的直流电流输出于直流集电箱325。直流集电箱325将经由直流连接箱320的太阳光发电串110的输出以直流集电，而输出至功率调节器330。功率调节器330将所输入的直流电流转换成交流并可使用于家庭等环境，且输出于栅140。栅140将输出电压升压至与目的一致的电压。
图7是表示在配线设置有切断串联连接的开关的太阳光发电串110(太阳光发电系统)及直流连接箱320的框图。太阳光发电串110具备多个太阳光发电面板111、连接线112及开关115。
太阳光发电串110在太阳光发电面板111将从太阳能转换的直流电压以串联连接设为高电压而输出至直流连接箱320。在连接线112设置有开关115，根据来自操作部116a的操作，通过开关115，可切断多个太阳光发电面板111所形成的串联连接。
另外，在以上的实施方式中，将太阳光发电串作为本发明的太阳光发电系统来进行了说明，但也可将太阳光发电阵列或太阳光发电面板视为本发明的太阳光发电系统。
[第4实施方式]
在上述实施方式的太阳光发电系统中，虽基于操作部所受理的使用者的ON(接通)、OFF(断开)的操作，使开关连接或切断串联排列，但也可基于温度传感器所产生的ON(接通)、OFF(断开)的信号，使开关连接或切断串联排列。
本实施方式的太阳光发电系统具备检测多个太阳光面板的温度的温度传感器。并且，开关根据温度传感器的输出信号，进行多个太阳光发电面板所形成的串联连接的切断或连接。
该情况下的温度传感器与开关的连接若为图2所示的结构，则可通过将操作部116a替代为温度传感器而实现。此外，若为图5所示的结构，则将操作部216a替代为温度传感器，若为图7所示的结构，则将操作部116a替代为温度传感器即可。
温度传感器通过在每一个太阳光发电串至少设置一个而发挥作用，且设置被设置在任一太阳光面板的附近。例如，温度传感器优选为被设置在任一太阳光面板的受光面的背面侧。温度传感器也可与开关等的电路一并集中形成于受光面的背面侧。
温度传感器优选为以达到100℃以上200℃以下的特定温度为契机而发送断开开关的信号。虽也依存于使用太阳光面板的环境，但由于通常即便温度上升也最多为70℃～80℃，故可判断为太阳光面板达到100℃以上的温度时存在异常。此外，为了在燃烧时反应，优选为200℃以下的温度。即使考虑到生产时的变差，也优选以上述温度范围内的温度为契机来进行开关的接通、断开。另外，上述的特定温度若为150℃以上200℃以下的温度则更优选。
如以上所述，在本发明的任一实施方式中，均对每个太阳光发电串设置有与用于输电的连接线不同的控制线，且通过对该控制线传达信号来接通、断开开关。另外，在图3(a)所示的电路的例子中，控制线116与电力提取用的缆线一体捆束而构成，但在该情况下，各线本身也被分开设置。
相对于此，也可考虑采用如下方式：在太阳光发电面板所发出的电力的输电所使用的缆线，从功率调节器侧将信号重叠发送。但是，在此种方式中，在信号产生器与开关之间配置有集电箱等设备的情况下，有可能使电路不正常发挥功能而无法控制开关。
在本发明中，很重视对于如发生火灾的情形的紧急时刻确实地停止输电。针对以如上所述的输电线兼用作控制线的系统，本发明的太阳光发电系统的优点在于：在采用在信号产生器与开关之间配置有设备的结构的情况下，也能够确实地断开开关。
-符号说明-
100太阳光发电阵列
110太阳光发电串
111太阳光发电面板
112连接线
113旁路二极管
114接线盒
115、115a～115d开关
116控制线
116a操作部
117太阳光电池
117a连接线
118端子
120功率调节器
120a功率调节器主体
130交流集电箱
140栅
211太阳光发电面板
215d开关
216控制线
216a操作部
217太阳光电池
217a连接线
217b发电部
300太阳光发电阵列
320直流连接箱
325直流集电箱
330功率调节器

Claims (6)

1.一种太阳光发电系统，其将太阳能转换成电力，其特征在于，具备：
多个太阳光发电面板，其串联连接；和
开关，其能够相对于上述多个太阳光发电面板所形成的串联连接实施切断或连接，
上述开关在接收到特定的控制信号时进行动作。
2.根据权利要求1所述的太阳光发电系统，其特征在于，
上述开关在作为上述特定的控制信号接收到以操作为契机而产生的来自外部的输入信号时，根据上述输入信号来对上述多个太阳光发电面板所形成的串联连接进行切断或连接。
3.根据权利要求1或者2所述的太阳光发电系统，其特征在于，
上述开关被设置在切断上述多个太阳光发电面板所形成的串联连接的位置，以使得由上述串联连接所累积的电压在各区间为200V以下。
4.根据权利要求1至3的任意一项所述的太阳光发电系统，其特征在于，
上述开关被设置在将上述太阳光发电面板彼此的端子连接的连接线上，通过利用与上述连接线并联连接的控制线而传达的控制信号，进行上述连接线的切断及连接。
5.根据权利要求4所述的太阳光发电系统，其特征在于，
上述连接线形成为能够与上述太阳光发电面板的端子连接的连接器。
6.根据权利要求1至5的任意一项所述的太阳光发电系统，其特征在于，
具备温度传感器，该温度传感器检测上述多个太阳光面板的温度，
上述开关根据上述温度传感器的输出信号，进行上述多个太阳光发电面板所形成的串联连接的切断或连接。
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