CN108233514B - 太阳能发电系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种太阳能发电系统，其包括太阳能模块、电力转换器和控制装置。电力转换器被配置为控制太阳能模块的输出电压，使得输出电压与目标输出电压匹配。控制装置被配置为基于以下通用公式来确定目标输出电压的下限值。在该通用公式中，Irr表示使用的光强度，并且T表示温度。VTL(Irr，T)表示目标输出电压的下限值。VOC(Irr，T)表示太阳能模块的开路电压。n表示串联连接的太阳能电池的数目。VBD(T)表示一个太阳能电池的反向击穿电压的正值。α表示容许误差。
Figure DDA0001502240820000011

Description

太阳能发电系统
技术领域
本公开内容涉及太阳能发电系统。
背景技术
在日本未审查专利申请公开第2004-280220号(JP 2004-280220 A)中公开了一种太阳能发电系统。JP 2004-280220 A中公开的太阳能发电系统具有太阳能模块、电力转换电路、控制电路和负载。太阳能模块是通过将具有预定电动势的多个太阳能电池布置成阵列来配置的。
在太阳能电池串联连接的太阳能模块中，遮蔽的太阳能电池用作电路中的负载并且消耗电力。因此，遮蔽的太阳能电池可能异常地发热。已知太阳能模块使用旁路二极管来防止异常发热。例如，在日本未审查专利申请公开第2011-249790号(JP 2011-249790 A)中公开了一种旁路二极管与多个太阳能电池并联连接的太阳能模块。
发明内容
当旁路二极管具有开路故障时，电流在遮蔽的太阳能电池中流动并且引起异常发热。在本技术领域中，期望提供可以通过控制来减少太阳能电池的异常发热的太阳能发电系统。
本公开内容的方面涉及一种太阳能发电系统，该太阳能发电系统包括其中多个太阳能电池串联连接的太阳能模块、连接至太阳能模块的电力转换器和被配置为确定目标输出电压的控制装置。电力转换器被配置为控制太阳能模块的输出电压，使得输出电压与目标输出电压匹配。控制装置被配置为基于以下通用公式来确定目标输出电压的下限值。
Figure BDA0001502240800000011
在通用公式中，Irr表示使用的光强度，并且T表示温度。VTL(Irr，T)表示在某一使用的光强度和某一温度下目标输出电压的下限值。VOC(Irr，T)表示在某一使用的光强度和某一温度下太阳能模块的开路电压。n表示串联连接的太阳能电池的数目。VBD(T)表示在某一温度下一个太阳能电池的反向击穿电压的正值。α表示容许误差。
本公开内容的方面通过使用通用公式(1)来实现对目标输出电压的下限值的设置。当在太阳能电池的至少一部分被遮蔽的情况下目标输出电压低于通过使用通用公式(1)设置的下限值时，遮蔽的太阳能电池以反向击穿状态导通。在这种情况下，遮蔽的太阳能电池消耗电力并且发热。通过使用通用公式(1)设置目标输出电压的下限值，可以防止太阳能电池以反向击穿状态导通。因此，太阳能发电系统可以通过控制来减少太阳能电池的异常发热。
在根据本公开内容的方面的太阳能发电系统中，控制装置可以被配置为确定是否太阳能电池的至少一部分被遮蔽。在这种情况下，控制装置可以被配置为：当控制装置确定太阳能电池的至少一部分被遮蔽时，设置目标输出电压的下限值。
本公开内容的方面使得：当控制装置确定太阳能电池的至少一部分被遮蔽时，即当存在满足异常发热条件的可能性时，能够设置目标输出电压的下限值。
根据本公开内容的方面的太阳能发电系统还可以包括第一二极管和第二二极管。在这种情况下，太阳能电池可以包括第一串联太阳能电池组和第二串联太阳能电池组。第一二极管和第一串联太阳能电池组可以彼此并联连接。第二二极管和第二串联太阳能电池组可以彼此并联连接。控制装置可以被配置为确定是否第一二极管和第二二极管中的至少一个具有开路故障。控制装置可以被配置为当控制装置确定第一二极管和第二二极管中的至少一个具有开路故障时，设置目标输出电压的下限值。
本公开内容的方面使得：当控制装置确定第一二极管和第二二极管中的至少一个具有开路故障时，即当存在满足异常发热条件的可能性时，能够设置目标输出电压的下限值。
根据本公开内容的方面的太阳能发电系统还可以包括成像装置，成像装置被配置为获取太阳能电池的表面的捕获图像。控制装置可以与成像装置连接，并且可以被配置为基于由成像装置所获取的图像，确定是否太阳能电池的至少一部分被遮蔽。
本公开内容使得能够通过控制来减少太阳能电池的异常发热。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：
图1是示出根据第一实施方式的太阳能发电系统的框图；
图2是示出图1中的太阳能模块的平面图；
图3是示出图1中的太阳能模块的电流-电压特性的曲线图；
图4是描述图1中的太阳能发电系统的输出确定处理的流程图；
图5是示出根据修改示例的太阳能模块的平面图；
图6是示出根据第二实施方式的太阳能发电系统的框图；
图7是描述目标输出电压确定处理的流程图；
图8是示出根据第三实施方式的太阳能发电系统的框图；以及
图9是描述目标输出电压确定处理的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述本公开内容的实施方式。在下面的描述中，将用相同的附图标记指定相同或相应的元件，并且这些元件将被描述一次。
第一实施方式
太阳能发电系统100的配置
图1是示出根据第一实施方式的太阳能发电系统100的框图。图2是示出图1中的太阳能模块1的平面图。太阳能发电系统100是通过使用太阳光生成电力并且存储电力的系统。如图1和图2所示，太阳能发电系统100包括太阳能模块1、电压表2、电流表3、DC-DC转换器4(电力转换器的一个示例)、蓄电池5和控制装置6。
太阳能模块1是通过将通过使用太阳光生成电力的多个元件组合成单元来配置的部件。太阳能模块1输出电力。太阳能模块1具有多个太阳能电池10和输出端子13、14。
每个太阳能电池10是能量转换元件。当每个太阳能电池10在其光接收表面上接收太阳光时，每个太阳能电池10将接收到的太阳光的能量转换成电力并输出该电力。每个太阳能电池10不限于特定的配置并且采用已知的太阳能电池。
太阳能电池10具有相同的配置并且串联连接。即，太阳能电池10串联电连接至彼此。太阳能电池10形成多个串联太阳能电池组11。串联太阳能电池组11串联连接。在本实施方式中，太阳能电池10形成三个串联太阳能电池组11。具体地，太阳能电池10的总数为36，并且形成每个串联太阳能电池组11的太阳能电池10的数目为12。
输出端子13是设置在太阳能模块1的低电位电力输出端的端子。输出端子13电连接至例如DC-DC转换器4的低电位电力输入端子。输出端子14是设置在太阳能模块1的高电位电力输出端的端子。输出端子14电连接至例如DC-DC转换器4的高电位电力输入端子。
电压表2是测量电路中的电压(电位差)的仪表。电压表2与太阳能模块1并联连接。更具体地，电压表2电连接在太阳能模块1的输出端子13和输出端子14之间，并且测量由太阳能模块1输出的电压。电流表3是测量电路中的电流的仪表。电流表3与太阳能模块1串联连接。更具体地，电流表3电连接至太阳能模块1的输出端子14，并且测量从太阳能模块1输出的电流。
DC-DC转换器4是转换电力的装置。DC-DC转换器4连接至太阳能模块1。在图1中，DC-DC转换器4电连接在太阳能模块1和蓄电池5之间。DC-DC转换器4控制太阳能模块1的输出电压，使得输出电压与目标输出电压匹配。被控制以与目标输出电压匹配的输出电压通过DC-DC转换器4转换成预定电压。更具体地，DC-DC转换器4对由太阳能模块1输出的电压和电流进行转换，并且将经转换的电压和经转换的电流输出到蓄电池5。DC-DC转换器4不限于特定的配置并且采用已知的DC-DC转换器。
蓄电池5是可以用从太阳能模块1输入的电力充电的电池。蓄电池5不限于特定的电池，并且可以是能够反复充电和放电的任何电池。
控制装置6是计算装置，并且被配置为包括例如中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)的通用计算机。控制装置6连接至DC-DC转换器4并且控制DC-DC转换器4的操作。具体地，控制装置6确定DC-DC转换器4的目标输出电压。
例如，控制装置6确定实现太阳能模块1的最大输出电力的目标输出电压。控制装置6可以采用各种已知的方法。例如，控制装置6控制DC-DC转换器4的操作，使得在太阳能发电系统100中执行最大电力点跟踪(MPPT)控制。MPPT控制是改变太阳能模块1的输出电压、将电压改变之前和之后的电力进行比较、并且采用实现更多电力的电压的控制方法。更具体地，控制装置6基于由电压表2测量的电压和由电流表3测量的电流来计算由太阳能模块1生成的电力。
控制装置6通过使用通用公式(1)设置目标输出电压的下限值。
Figure BDA0001502240800000051
在通用公式中，Irr表示使用的光强度，并且T表示温度。VTL(Irr，T)表示在某一使用的光强度和某一温度下目标输出电压的下限值。VOC(Irr，T)表示在某一使用的光强度和某一温度下太阳能模块1的开路电压。n表示串联连接的太阳能电池的数目。VBD(T)表示在某一温度下一个太阳能电池的反向击穿电压的正值。α表示容许误差。采用这种下限值的原因是为了防止由遮蔽的太阳能电池10发热。下面将描述细节。
太阳能模块1的开路电压VOC通过例如作为国际电工委员会(IEC)标准的IEC60904-1中定义的测量方法来测量。开路电压VOC依赖于使用的光强度。通用公式(1)中使用的开路电压VOC可以是例如当太阳能模块1接收与使用的光强度(当太阳能模块1在使用中时的光强度)的上限对应的太阳光时太阳能模块1的开路电压(输出端子13和输出端子14之间的开路电压)。更具体地，使用的光强度的上限值的具体范围例如为300W/m2至1,000W/m2。太阳能模块1的开路电压VOC依赖于温度。例如，太阳能模块1的开路电压VOC具有温度依赖性，使得开路电压VOC与每个太阳能电池10的温度的降低成比例地升高。通用公式(1)中使用的开路电压VOC可以是在使用中的每个太阳能电池10的下限温度下的太阳能模块1的开路电压。下限温度的具体温度范围为-30℃至90℃。
每个太阳能电池10的反向击穿电压VBD基于每个太阳能电池10的电流-电压特性来定义。反向击穿电压VBD依赖于温度。例如，反向击穿电压VBD具有温度依赖性，使得反向击穿电压VBD与每个太阳能电池10的温度的降低成比例地降低。每个太阳能电池10的反向击穿电压VBD可以是在使用中的每个太阳能电池10的下限温度下的太阳能模块1的反向击穿电压。下限温度的具体温度范围为-30℃至90℃。下面将详细描述定义每个太阳能电池10的反向击穿电压VBD的方法。
容许误差α由容许电流IT和寄生串联电阻R的乘积表示。容许电流IT是在某一温度下、当电流传导到遮蔽的太阳能电池10时引起的发热在容许范围内的电流值。例如，容许电流IT被设置为使得在电流I下产生的热量VBD·I[W]落在与太阳能模块1的耐热性对应的容许范围内。在容许范围内产生的热量为例如20W至30W。寄生串联电阻R是太阳能模块1以及从太阳能模块1到连接电压表2的点的路径的总寄生串联电阻。
控制装置6设置下限值以确定大于或等于下限值的目标输出电压。有几种方法通过使用下限值确定目标输出电压。作为第一种方法，控制装置6首先设置大于或等于下限值的电压范围，并且通过使用已知方法来确定在设置的电压范围内的目标输出电压。作为第二种方法，控制装置6首先通过使用已知方法确定暂定目标输出电压，并且将所确定的暂定目标输出电压与下限值进行比较。当所确定的暂定目标输出电压大于或等于下限值时，控制装置6采用所确定的暂定目标输出电压作为目标输出电压。当所确定的暂定目标输出电压小于下限值时，控制装置6丢弃所确定的暂定目标输出电压，并且将下一个可用目标输出电压与下限值进行比较。控制装置6重复该处理以确定目标输出电压。
控制装置6将与所确定的目标输出电压对应的控制值输出到DC-DC转换器4。控制值例如是DC-DC转换器4的占空比(duty cycle)。
异常发热的原理
将描述每个太阳能电池10具有异常发热的条件。在太阳能模块1不具有旁路二极管时，当满足两个条件时建立异常发热条件。第一个条件是太阳能模块1的至少一个太阳能电池10的光接收表面的部分区域或全部区域被遮蔽。遮蔽是指在有太阳光的环境中太阳光被遮挡时引起的阴影。对用于太阳能电池10的一部分的太阳光的遮挡的原因被认为是例如天气、例如鸟粪的遮挡物的粘附或者由于飞行物的碰撞引起的电池表面层的损坏或改变。当所有的太阳能电池10均被遮蔽时，显然不会引起异常发热。将从以下描述中排除所有的太阳能电池10均被遮蔽的情况。
当至少一个太阳能电池10被遮蔽时，太阳能模块1的输出电流的上限为遮蔽的太阳能电池10的电流值。第二个条件是太阳能模块1的输出电压落在预定范围内。在下文中，将详细描述太阳能模块1的引起异常发热的输出电压范围。
图3是示出图1中的太阳能模块1的电流-电压特性的曲线图。在图3中，横轴表示由太阳能模块1输出的电压V，并且纵轴表示由太阳能模块1输出的电流I。在图3中的第一象限(V>0并且I>0)中，太阳能模块1起到电池的作用(正向偏置)。在图3中的第二象限(V<0并且I>0)中，太阳能模块1起到负载的作用(反向偏置)。
虚线所示的曲线X示出了一个遮蔽的太阳能电池10(太阳能电池10的光接收表面的部分或全部被遮蔽)的电流-电压特性。曲线X在一个太阳能电池10的开路电压VCELL处与横轴相交。在曲线X中，电流与电压的降低成比例地升高。然而，由于太阳能电池10被遮蔽，太阳能电池10在比较低的电流值处饱和(图3中的A1)。
如曲线X所示，当反向电压被施加到太阳能电池10(图3中的第一电压范围RV1)并且减小到预定值(反向电压的绝对值增加到预定值)时，电流急剧地并且线性地增加(图3中的A2)。太阳能电池10的反向击穿电压VBD可以被定义为：通过用直线逼近曲线X的A2部分所获取的线(图3中的A3)与横轴相交的点处的电压的正值。
实线所示的曲线Y是包括一个遮蔽的太阳能电池10的太阳能模块1的电流-电压特性。在第一象限的区域中控制太阳能模块1的操作。曲线Y在具有n个太阳能电池10的太阳能模块1的开路电压VOC处与横轴相交。在曲线Y中，电流与输出电压的下降成比例地升高。然而，由于一个太阳能电池10被遮蔽，所以可以在该太阳能电池10中流动的输出电流是输出电流的上限。因此，太阳能模块1在比较低的电流值处饱和(图3中的A4和第三电压范围RV3)。
如曲线Y所示，当施加到遮蔽的太阳能电池10的反向电压减小到通过从与(n-1)个太阳能电池10中的每个的开路电压对应的输出电压中减去反向击穿电压VBD(反向电压的绝对值增加到预定值)而获取的输出电压时，输出电流急剧地并且线性地增加(图3中的A5和第二电压范围RV2)。第二电压范围RV2表示在通用公式(2)中。
Figure BDA0001502240800000071
当太阳能模块1的目标输出电压在第二电压范围RV2内时，遮蔽的太阳能电池10以反向击穿状态导通。在这种情况下，太阳能电池10发热。
当控制装置6通过MPPT控制来确定目标输出电压时，第一电力点M1可以被选作最大输出值。当目标输出电压以第一电力点M1作为参考固定在第二电压范围RV2内时，遮蔽的太阳能电池10的异常发热的状态可能继续。即，当控制装置6通过MPPT控制来确定目标输出电压时，太阳能电池10的异常发热的问题更显著。
目标输出电压的下限值
如上所述，当目标输出电压设置在第二电压范围RV2内时发热。控制装置6通过使用通用公式(1)来设置目标输出电压的下限值，以防止目标输出电压设置在第二电压范围RV2内。因此，不满足作为异常发热条件的第二条件。在图3中的示例中，未选择第一电力点M1，而选择第二电力点M2。因此，太阳能发电系统100可以通过控制来减少太阳能电池10的异常发热。
在示出一个遮蔽的太阳能电池10的描述中，例如当m(m大于或等于2)个太阳能电池10被遮蔽时，将系数m附加到通用公式(1)中的-VBD。通用公式(1)的左侧的值进一步减小。因此，当在一个太阳能电池10被遮蔽的描述中满足通用公式(1)时，当m个太阳能电池10被遮蔽时也满足通用公式(1)。
太阳能发电系统100的下限值设置处理
图4是示出太阳能发电系统100的输出确定处理的流程图。当从太阳能模块1获取输出时，由控制装置6执行图4中示出的流程图。
如图4所示，控制装置6从下限值设置处理(S12)开始。作为下限值设置处理(S12)，控制装置6设置目标输出电压的下限值。控制装置6将通过使用通用公式(1)所计算出的下限值设置为目标输出电压的下限值。
接下来，作为目标输出电压确定处理(S14)，控制装置6在大于或等于下限值设置处理(S12)中设置的下限值的范围内确定目标输出电压，使得从太阳能模块1获取最大输出。控制装置6确定例如用于MPPT控制的目标输出电压。控制装置6在满足MPPT控制终止条件、例如关断太阳能发电系统100的电源之前，即，在MPPT控制的执行期间，以预定定时或周期确定目标输出电压。当控制装置6终止目标输出电压确定处理(S14)时，控制装置6终止图4中示出的输出确定处理的流程图。控制装置6可以在MPPT控制的执行期间动态地设置目标输出电压的下限值。这种情况通过如下操作来实现：控制装置6重复执行下限值设置处理(S12)，并且将在每个时刻设置的下限值反映在目标输出电压确定处理(S14)上。前述处理设置目标输出电压的下限值，并且确定大于或等于下限值的目标输出电压。
修改示例1
太阳能模块1可以包括对其中太阳能模块1的一部分被遮蔽的串联太阳能电池组11的输入和输出设旁路的单元。图5是示出根据修改示例1的太阳能模块1A的平面图。如图5所示，太阳能模块1A除了包括旁路二极管12A至12C之外，具有与太阳能模块1相同的配置。在下文中，旁路二极管12A至12C可以统称为旁路二极管12。
串联连接的太阳能电池10分成串联太阳能电池组11。在图5中，串联连接的太阳能电池10分成串联太阳能电池组11A(第一串联太阳能电池组的一个示例)、串联太阳能电池组11B(第二串联太阳能电池组的一个示例)和串联太阳能电池组11C。在下文中，串联太阳能电池组11A至11C可以统称为串联太阳能电池组11。
旁路二极管12是具有整流作用的元件。对串联太阳能电池组11设置一个旁路二极管12。该旁路二极管12被设置为连接串联太阳能电池组11的高电位电力输出端和低电位电力输出端。即，旁路二极管12与串联太阳能电池组11并联连接(彼此并联电连接)。例如，旁路二极管12A(第一二极管的一个示例)与串联太阳能电池组11A并联连接。旁路二极管12B(第二二极管的一个示例)与串联太阳能电池组11B并联连接。旁路二极管12C与串联太阳能电池组11C并联连接。
旁路二极管12被设置为具有从串联太阳能电池组11的低电位电力输出端到高电位电力输出端的正向方向。当在旁路二极管12上施加预定的或较高的正向电压时，电流从串联太阳能电池组11的低电位电力输出端流向高电位电力输出端。因此，当太阳能电池10被遮蔽时，旁路二极管12用于对不能在包括太阳能电池10的串联太阳能电池组11中流动的电流进行迂回(bypass)。控制装置6设置目标输出电压的下限值。因此，即使当太阳能电池10的一部分被遮蔽且旁路二极管12具有开路故障时，也可以减少太阳能电池10的异常发热。
第一实施方式的结论
根据前述第一实施方式的太阳能发电系统100通过使用通用公式(1)设置目标输出电压的下限值。当在太阳能电池10的至少一部分被遮蔽的情况下目标输出电压低于通过使用通用公式(1)设置的下限值时，遮蔽的太阳能电池10以反向击穿状态导通。在这种情况下，遮蔽的太阳能电池10消耗电力并且发热。可以通过使用通用公式(1)设置目标输出电压的下限值来防止太阳能电池10以反向击穿状态导通。因此，太阳能发电系统100可以通过控制来减少太阳能电池10的异常发热。
在控制装置6通过MPPT控制来确定目标输出电压时，太阳能电池10的异常发热的问题更显著。根据第一实施方式的太阳能发电系统100即使在太阳能发电系统100通过MPPT控制来确定目标输出电压时，也可以通过控制来减少太阳能电池10的异常发热。
第二实施方式
在根据第一实施方式的太阳能发电系统100中，控制装置6始终通过使用通用公式(1)设置目标输出电压的下限值。然而，当不存在遮蔽的太阳能电池10时，即使在确定小于或等于通过使用通用公式(1)设置的下限值的目标输出电压时，也不会引起异常发热。因此，如果可以在存在具有异常发热的可能性时设置下限值，则当不存在具有异常发热的可能性时，可以扩大目标输出电压的可设置电压范围。因此，可以增加由太阳能发电系统100生成的电力的总量。在根据第二实施方式的太阳能发电系统100A中，当存在具有异常发热的可能性时，在设置目标输出电压的下限值之后确定目标输出电压。当不存在具有异常发热的可能性时，在未设置目标输出电压的下限值的情况下确定目标输出电压。
太阳能发电系统100A的配置
图6是示出根据第二实施方式的太阳能发电系统100A的框图。太阳能发电系统100A除了包括成像装置7和遮蔽确定单元8并且具有针对控制装置的不同功能之外，具有与根据第一实施方式的太阳能发电系统100相同的配置。
成像装置7和遮蔽确定单元8被配置为能够彼此交换信息。控制装置6A和遮蔽确定单元8被配置为能够彼此交换信息。交换信息的方法没有特别地限制。例如，控制装置6A和遮蔽确定单元8可以通过布线等电连接，可以连接成能够进行无线通信或有线通信，或者可以被配置为能够参考共享的外部存储介质。
成像装置7是包括成像元件的装置。成像装置7被设置成获取太阳能电池10的表面的捕获图像。成像装置7例如是摄像装置。
遮蔽确定单元8是计算装置，并且被配置为包括例如CPU、ROM和RAM的通用计算机。遮蔽确定单元8获取由成像装置7所获取的图像。遮蔽确定单元8对由成像装置7所获取的图像进行分析，并且确定是否太阳能电池10的至少一部分被遮蔽。分析方法可以采用已知的图像处理技术。
控制装置6A除了在条件满足时设置目标输出电压的下限值之外，与控制装置6相同。控制装置6A获取遮蔽确定单元8的确定结果。当遮蔽确定单元8确定太阳能电池10的至少一部分被遮蔽时，控制装置6A设置目标输出电压的下限值。
太阳能发电系统100A的下限值设置处理
图7是示出太阳能发电系统100A的输出确定处理的流程图。当从太阳能模块1获取输出时，由遮蔽确定单元8和控制装置6A执行图7中示出的流程图。
如图7所示，太阳能发电系统100A从遮蔽确定处理(S20)开始。作为遮蔽确定处理(S20)，遮蔽确定单元8基于由成像装置7所获取的图像来确定是否太阳能电池10的至少一部分被遮蔽。
当遮蔽确定单元8确定太阳能电池10的至少一部分被遮蔽(S20中为“是”)时，作为下限值设置处理(S22)，控制装置6A设置目标输出电压的下限值。控制装置6A将通过使用通用公式(1)所计算出的下限值设置为目标输出电压的下限值。接下来，执行目标输出电压确定处理(S24)。
作为目标输出电压确定处理(S24)，控制装置6A在大于或等于下限值设置处理(S22)中设置的下限值的范围内确定目标输出电压，使得从太阳能模块1获取最大输出。
当遮蔽确定单元8没有确定太阳能电池10的至少一部分被遮蔽(S20中为“否”)时，控制装置6A在没有执行下限值设置处理(S22)的情况下执行目标输出电压确定处理(S24)。作为目标输出电压确定处理(S24)，控制装置6A在不限制电压范围的情况下确定目标输出电压，使得从太阳能模块1获取最大输出。
当目标输出电压确定处理(S24)终止时，太阳能发电系统100A终止图7中示出的输出确定处理的流程图。当动态地设置目标输出电压时，太阳能发电系统100A再次从开始执行已终止的输出确定处理的流程图。当存在满足异常发热条件的可能性时，前述处理设置目标输出电压的下限值，并且确定大于或等于下限值的目标输出电压。
根据第二实施方式的太阳能发电系统100A可以采用根据第一实施方式的修改示例1。
第二实施方式的结论
当遮蔽确定单元8确定太阳能电池10的至少一部分被遮蔽时，即，当存在满足异常发热条件的可能性时，根据前述第二实施方式的太阳能发电系统100A通过使用通用公式(1)来设置目标输出电压的下限值。太阳能发电系统100A动态地设置下限值，并且因此可以通过控制来减少太阳能电池10的异常发热，并且增加由太阳能发电系统100A生成的电力的总量。
第三实施方式
在根据第一实施方式的太阳能发电系统100中，即使当采用包括旁路二极管12的太阳能模块1A时，控制装置6也通过使用通用公式(1)设置目标输出电压的下限值。然而，当旁路二极管12没有开路故障时，即使当确定小于或等于通过使用通用公式(1)设置的下限值的目标输出电压时，也不会引起异常发热。因此，如果可以在存在具有异常发热的可能性时设置下限值，则当不存在具有异常发热的可能性时，可以扩大目标输出电压的可设置电压范围。因此，可以增加由太阳能发电系统100生成的电力的总量。在根据第三实施方式的太阳能发电系统100B中，通过与第二实施方式相同的方式，当存在具有异常发热的可能性时，在设置目标输出电压的下限值之后确定目标输出电压。当不存在具有异常发热的可能性时，在未设置目标输出电压的下限值的情况下确定目标输出电压。
太阳能发电系统100B的配置
图8是示出根据第三实施方式的太阳能发电系统100B的框图。太阳能发电系统100B除了包括故障确定单元9并且具有针对控制装置的不同功能之外，具有与根据第一实施方式的太阳能发电系统100的修改示例1(包括包含旁路二极管12的太阳能模块1A的示例)相同的配置。
太阳能模块1A和故障确定单元9被配置为能够彼此交换信息。控制装置6B和故障确定单元9被配置为能够彼此交换信息。交换信息的方法没有特别地限制。例如，控制装置6B和故障确定单元9可以通过布线等电连接，可以连接成能够进行无线通信或有线通信，或者可以被配置为能够参考共享的外部存储介质。
故障确定单元9是计算装置，并且被配置为包括例如CPU、ROM和RAM的通用计算机。故障确定单元9从太阳能模块1A获取测量信息，以确定旁路二极管12是否具有开路故障。测量信息的一个示例例如是在旁路二极管12中流动的电流值和电压值。
例如，故障确定单元9可以将正常操作中的旁路二极管12的电流-电压特性与基于测量信息的旁路二极管12的电流-电压特性进行比较，以确定旁路二极管12是否具有开路故障。可替选地，当将反向电压施加到太阳能模块1A时，故障确定单元9可以基于从太阳能模块1A的负极流向正极的电流值来确定旁路二极管12是否具有开路故障。
可替选地，故障确定单元9可以通过使用设置在太阳能模块1A中的确定电路来确定故障。确定电路被设置用于太阳能模块1A的每个串联太阳能电池组11。即，故障确定单元9确定每个旁路二极管12是否具有开路故障。确定电路包括LED和LED驱动电路的串联电路以及极性开关。串联电路与旁路二极管12以相同的正向方向并联连接。极性开关对旁路二极管12和串联电路的并联电路的阳极侧端和阴极侧端之间以及外部连接的正极端子和负极端子之间的连接极性进行切换。当LED在通过接收太阳光来生成电力的状态下关断并且然后在切换极性时导通时，故障确定单元9确定旁路二极管12具有开路故障。因此，故障确定单元9确定是否旁路二极管12A至12C中的至少一个具有开路故障。
控制装置6B除了在条件满足时设置目标输出电压的下限值之外，与控制装置6相同。控制装置6B获取故障确定单元9的确定结果。当故障确定单元9确定旁路二极管12A至12C中的至少一个具有开路故障时，控制装置6B通过使用通用公式(1)设置目标输出电压的下限值。
太阳能发电系统100B的下限值设置处理
图9是示出太阳能发电系统100B的输出确定处理的流程图。当从太阳能模块1A获取输出时，由故障确定单元9和控制装置6B执行图9中示出的流程。
如图9所示，太阳能发电系统100B从故障确定处理(S30)开始。作为故障确定处理(S30)，故障确定单元9基于测量信息来确定是否旁路二极管12A至12C中的至少一个具有开路故障。
当故障确定单元9确定旁路二极管12A至12C中的至少一个具有开路故障(S30中为“是”)时，作为下限值设置处理(S32)，控制装置6B设置目标输出电压的下限值。控制装置6B将通过使用通用公式(1)所计算出的下限值设置为目标输出电压的下限值。接下来，执行目标输出电压确定处理(S34)。
作为目标输出电压确定处理(S34)，控制装置6B在大于或等于下限值设置处理(S32)中设置的下限值的范围内确定目标输出电压，使得从太阳能模块1A获取最大输出。
当故障确定单元9确定所有的旁路二极管12A至12C均没有开路故障(S30中为“否”)时，控制装置6B在没有执行下限值设置处理(S32)的情况下执行目标输出电压确定处理(S34)。作为目标输出电压确定处理(S34)，控制装置6B在不限制电压范围的情况下确定目标输出电压，使得从太阳能模块1A获取最大输出。
当目标输出电压确定处理(S34)终止时，太阳能发电系统100B终止图9中示出的输出确定处理的流程图。当动态地设置目标输出电压时，太阳能发电系统100B再次从开始执行已终止的输出确定处理的流程图。当存在满足异常发热条件的可能性时，前述处理设置目标输出电压的下限值，并且确定大于或等于下限值的目标输出电压。
第三实施方式的结论
当故障确定单元9确定旁路二极管12A至12C中的至少一个具有开路故障时，即，当存在满足异常发热条件的可能性时，根据前述第三实施方式的太阳能发电系统100B通过使用通用公式(1)来设置目标输出电压的下限值。太阳能发电系统100B动态地设置下限值，并且因此可以通过控制来减少太阳能电池10的异常发热，并且增加由太阳能发电系统100B生成的电力的总量。
本公开内容不限于这些实施方式。本公开内容可以以通过基于本领域技术人员的知识对实施方式进行各种修改或改进而实现的各种形式来实施。
控制装置6、控制装置6A、控制装置6B可以不执行MPPT控制。例如，控制装置6、控制装置6A、控制装置6B可以执行对从太阳能模块1、太阳能模块1A输出的电压的宽范围进行扫描以找到电力的最大值的扫描控制。在这种情况下，也可以在太阳能发电系统100、太阳能发电系统100A、太阳能发电系统100B中实现实施方式的作用和效果。

Claims (4)

1.一种太阳能发电系统，其特征在于，包括：
太阳能模块，其中多个太阳能电池串联连接；
连接至所述太阳能模块的电力转换器，所述电力转换器被配置为控制所述太阳能模块的输出电压，使得所述输出电压与目标输出电压匹配；以及
被配置为确定所述目标输出电压的控制装置，所述控制装置被配置为基于以下通用公式来确定所述目标输出电压的下限值，
Figure FDA0002697108760000011
其中，Irr表示使用的光强度，并且其中所述使用的光强度是所述太阳能模块在使用中时的光强度，T表示所述太阳能模块的温度，VTL(Irr，T)表示在所述使用的光强度和所述温度下所述目标输出电压的下限值，VOC(Irr，T)表示在所述使用的光强度和所述温度下所述太阳能模块的开路电压，n表示串联连接的太阳能电池的数目，VBD(T)表示在所述温度下所述太阳能电池中的一个太阳能电池的反向击穿电压的正值，并且α表示容许误差。
2.根据权利要求1所述的太阳能发电系统，其特征在于：
所述控制装置被配置为确定是否所述太阳能电池的至少一部分被遮蔽；并且
所述控制装置被配置为：当所述控制装置确定所述太阳能电池的至少一部分被遮蔽时，设置所述目标输出电压的下限值。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能发电系统，其特征在于，还包括：
第一二极管；以及
第二二极管，其中：
所述太阳能电池包括第一串联太阳能电池组和第二串联太阳能电池组；
所述第一二极管和所述第一串联太阳能电池组彼此并联连接；
所述第二二极管和所述第二串联太阳能电池组彼此并联连接；
所述控制装置被配置为确定是否所述第一二极管和所述第二二极管中的至少一个具有开路故障；以及
所述控制装置被配置为：当所述控制装置确定所述第一二极管和所述第二二极管中的至少一个具有开路故障时，设置所述目标输出电压的下限值。
4.根据权利要求2所述的太阳能发电系统，其特征在于，还包括成像装置，所述成像装置被配置为获取所述太阳能电池的表面的捕获图像，其中：
所述控制装置与所述成像装置连接；以及
所述控制装置被配置为基于由所述成像装置所获取的图像，确定是否所述太阳能电池的至少一部分被遮蔽。
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