DE112013002885T5 - Spannungsumwandlungsapparat, Stromerzeugungssystem und Spannungsumwandlungsverfahren - Google Patents

Spannungsumwandlungsapparat, Stromerzeugungssystem und Spannungsumwandlungsverfahren Download PDF

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DE112013002885T5
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c/o Panasonic Intellectual Pr Nosaka Shigekiyo
c/o Panasonic Intellectual Proper Koga Hisao
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Abstract

Ein Spannungsumwandlungsapparat wandelt eine Spannung eines Elektrizitätserzeugers um. Der Spannungsumwandlungsapparat umfasst einen Maximalleistungsnachführabschnitt, der angepasst ist, eine Spannung, die durch den Elektrizitätserzeuger ausgegeben wird, an eine externe Vorrichtung mit einer vorbestimmten Rate auszugeben, sodass ein Betriebspunkt des Elektrizitätserzeugers einem optimalen Betriebspunkt nachgeführt wird, an welchem eine Leistung des Elektrizitätserzeugers einen maximalen Wert erreicht, und einen Spannungsausgabeabschnitt, der angepasst ist, eine Spannung, die durch den Elektrizitätserzeuger ausgegeben wird, an die externe Vorrichtung auszugeben, wenn der Maximalleistungsnachführabschnitt nicht normal betrieben wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maximalleistungspunktnachführvorrichtung, die zur Elektrizitätserzeugung wie beispielsweise zur Elektrizitätserzeugung aus Sonnenlicht verwendet wird, und insbesondere einen Spannungsumwandlungsapparat, ein Stromerzeugungssystem und ein Spannungsumwandlungsverfahren, die geeignet sind, eine Verringerung einer Elektrizitätserzeugungseffizienz zu unterdrücken.
  • Stand der Technik
  • In den vergangenen Jahren hat die Sonnenlichtelektrizitätserzeugung unter Verwendung von Sonnenlichtenergie, die eine umweltfreundliche und saubere Energie ist, Aufmerksamkeit erregt. Eine Leistung der Sonnenlichtelektrizitätserzeugung fluktuiert in Abhängigkeit von verschiedenen Bedingungen, wie beispielsweise den Jahreszeiten, Zeitzonen und Wetterbedingungen, und steigt und fällt somit wiederholt und ständig. Die Maximalleistungspunktnachführvorrichtung (MPPT, Englisch: „maximum power point tracker”) ist bekannt, die eine Ausgabe maximiert, indem sie eine Spannung und eine Stromstärke in einer angemessenen Balance regelt.
  • In einem zentralisierten Verwaltungsverfahren, in welchem eine Vielzahl von Sonnenlichtpaneelen durch eine einzige MPPT gesteuert werden, gibt es Fälle, in denen, falls Ströme einiger Sonnenlichtpaneele reduziert werden, Betriebspunkte der anderen Sonnenlichtpaneele mit Betriebspunkten der einigen Sonnenlichtpaneele ausgerichtet werden, und eine Optimierung der Gesamtleistung ist somit schwierig.
  • Auf der anderen Seite kann, in einem Verteilungsverfahren, in welchem eine MPPT verteilt in jedem Sonnenlichtpaneel installiert ist, die Gesamtoptimierung sogar in einem Fall, in dem Stromstärken einiger Sonnenlichtpaneele reduziert sind, realisiert werden, da die Sonnenlichtpaneele individuell optimiert werden können (vergleiche beispielsweise Patentliteratur 1).
  • Referenzverzeichnis
  • Patentliteratur
    • Patentliteratur 1: JP-A-2011-107904
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technische Aufgabe
  • Dennoch wird typischerweise, in einem Fall der MPPT dieses Verteilungsverfahrens, wenn ein Gleichstrom/Gleichstrom-Umrichter, der das Innere davon bildet, ausfällt, ein interner Schaltkreis getrennt und die MPPT somit überbrückt. Beispielsweise wird in einem Fall, in dem ein Ausfall in einer MPPT geschieht, die mit einem Sonnenlichtpaneel aus zehn Sonnenlichtpaneelen verbunden ist, das Sonnenlichtpaneel überbrückt, das Gesamtsystem durch neun Sonnenlichtpaneele gebildet, und eine Ausgangsspannung somit reduziert.
  • In einem Fall, in dem die MPPT ausfällt, aber ein Elektrizitätserzeugungsbetrieb der Sonnenlichtpaneele normal ist, gibt es einen Nachteil, dass Leistungen der Sonnenlichtpaneele, die normal betrieben werden, verschwendet werden.
  • Ohne darauf beschränkt zu sein ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Spannungsumwandlungsapparat, ein Stromerzeugungssystem und ein Spannungsumwandlungsverfahren bereitzustellen, die geeignet sind, eine Verringerung der Elektrizitätserzeugungseffizienz durch Verhindern von Umständen zu unterdrücken, in welchen ein Strom von normal betriebenen Elektrizitätserzeugern nicht an eine externe Vorrichtung abgegeben werden kann, sogar wenn eine MPPT ausfällt.
  • Lösung der Aufgabe
  • Ein Spannungsumwandlungsapparat, ein Stromerzeugungssystem und ein Spannungsumwandlungsverfahren zum Umwandeln einer Spannung eines Elektrizitätserzeugers umfasst gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung einen Maximalleistungsnachführabschnitt, der eine Spannung ausgibt, die durch den Elektrizitätserzeuger an eine externe Vorrichtung in einem vorbestimmten Verhältnis abgegeben wird, so dass ein Betriebspunkt des Elektrizitätserzeugers einem optimalen Betriebspunkt nachgeführt wird, an welchem eine Leistung des Elektrizitätserzeugers einen maximalen Wert erreicht, und einen Spannungsausgabeabschnitt, der eine Spannung ausgibt, welche durch den Elektrizitätserzeuger an die externe Vorrichtung ausgegeben wird, wenn der Maximalleistungsnachführabschnitt nicht normal betrieben wird.
  • Vorteilhafte Effekte der Erfindung
  • In dem Spannungsumwandlungsapparat, dem Stromerzeugungssystem und dem Spannungsumwandlungsverfahren ist es möglich, da Strom des Elektrizitätserzeugers an eine externe Vorrichtung durch den Spannungsausgabeabschnitt ausgegeben werden kann, wenn der Maximalleistungsnachführabschnitt nicht normal betrieben wird, Umstände zu verhindern, in welchen der Strom nicht an die externe Vorrichtung abgegeben werden kann, obwohl der Elektrizitätserzeuger normal betrieben wird, und damit kann eine Verringerung der Elektrizitätserzeugungseffizienz unterdrückt werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Diagramm, das ein gesamtes Sonnenlichtelektrizitätserzeugungssystem gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung illustriert.
  • 2 ist ein Blockdiagramm des Sonnenlichtelektrizitätserzeugungssystems.
  • 3 ist ein Blockdiagramm einer MPPT-Vorrichtung gemäß Ausführungsform 1.
  • 4 ist ein Blockdiagramm einer MPPT-Vorrichtung gemäß Ausführungsform 2.
  • 5 ist ein Schaltkreisdiagramm einer MPPT-Vorrichtung gemäß Ausführungsform 3.
  • 6A und 6B sind Diagramme, die ein Betriebsbeispiel eines Sonnenlichtelektrizitätserzeugungssystems gemäß Ausführungsform 3 illustrieren.
  • 7 ist ein Flussdiagramm gemäß Ausführungsform 3.
  • 8 ist ein Diagramm, das eine Spannungs-/Stromstärken-(V-I)-Charakteristik gemäß Ausführungsform 3 illustriert.
  • 9A und 9B sind Diagramme, die ein Vergleichsbeispiel illustrieren, welches mit der in 6A und 6B gezeigten Ausführungsform verglichen wird.
  • 10A und 10B sind Diagramme, die ein Vergleichsbeispiel illustrieren, welches mit der in 6A und 6B gezeigten Ausführungsform verglichen wird.
  • 11A und 11B sind Diagramme, die ein Vergleichsbeispiel illustrieren, welches mit der in 6A und 6B gezeigten Ausführungsform verglichen wird.
  • 12A ist ein Blockdiagramm einer MPPT-Vorrichtung gemäß Ausführungsform 4.
  • 12B ist eine perspektivische Ansicht der MPPT-Vorrichtung gemäß Ausführungsform 4.
  • 13A ist ein Blockdiagramm einer Überwachungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 5.
  • 13B ist eine perspektivische Ansicht der Überwachungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 5.
  • 14 ist ein Blockdiagramm einer Verbindungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 6.
  • 15 ist ein Diagramm, das ein Sonnenlichtpaneel gemäß Ausführungsform 7 illustriert.
  • 16 ist ein Diagramm, das einen Verteilerkasten gemäß Ausführungsform 7 illustriert.
  • 17 ist ein Blockdiagramm einer Verbindungsvorrichtung.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt einen Spannungsumwandlungsapparat zum Umwandeln einer Spannung eines Elektrizitätserzeugers bereit, der umfasst: einen Maximalleistungsnachführabschnitt, der angepasst ist, eine Spannung, welche durch den Elektrizitätserzeuger ausgegeben wird, an eine externe Vorrichtung mit einer vorbestimmten Rate auszugeben, sodass ein Betriebspunkt des Elektrizitätsgenerators einem optimalen Betriebspunkt nachgeführt wird, an welchem eine Leistung des Elektrizitätsgenerators einen maximalen Wert erreicht; und einen Spannungsausgabeabschnitt, der angepasst ist, eine Spannung, welche durch den Elektrizitätserzeuger ausgegeben wird, an die externe Vorrichtung auszugeben, wenn der Maximalleistungsnachführabschnitt nicht normal betrieben wird.
  • Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, da Strom des Elektrizitätserzeugers an eine externe Vorrichtung durch den Spannungsausgabeabschnitt ausgegeben werden kann, wenn der Maximalleistungsnachführabschnitt nicht normal betrieben wird, Umstände zu vermeiden, in welchen der Strom nicht an die externe Vorrichtung abgegeben werden kann, obwohl der Elektrizitätserzeuger normal betrieben wird, und somit kann eine Reduktion der Elektrizitätserzeugungseffizienz unterdrückt werden.
  • Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt den Spannungsumwandlungsapparat gemäß dem ersten Aspekt bereit, der weiter umfasst: ein erstes Gehäuse, das den Spannungsausgabeabschnitt beherbergt; und ein zweites Gehäuse, das den Maximalleistungsnachführabschnitt beherbergt, wobei das erste Gehäuse und das zweite Gehäuse voneinander trennbar sind.
  • Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann, nachdem das zweite Gehäuse, das den Maximalleistungsnachführabschnitt beherbergt, von dem ersten Gehäuse trennbar ist, wenn der Maximalleistungsnachführabschnitt nicht normal betrieben wird, ein Arbeiter die Seite des Maximalleistungsnachführabschnitts reparieren oder austauschen, ohne die Stromversorgung des Elektrizitätserzeugers zu stoppen. Zusätzlich ist es möglich, die Arbeitssicherheit zu erhöhen, da der Arbeiter keinen Kontakt mit der Seite des Spannungsausgabeabschnitts, die Strom ausgibt, haben muss.
  • Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt den Spannungsumwandlungsapparat gemäß dem zweiten Aspekt bereit, wobei Eingangs- und Ausgangsanschlüsse des Spannungsausgabeabschnitts auf einer Außenseite des ersten Gehäuses bereitgestellt werden, Eingangs- und Ausgangsanschlüsse des Maximalleistungsnachführabschnitts an einer Außenseite des zweiten Gehäuses bereitgestellt werden, um mit den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen des Spannungsausgabeabschnitts verbunden zu werden, und die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse des Spannungsausgabeabschnitts und die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse des Maximalleistungsnachführabschnitts angeordnet sind, um nicht zur Außenseite des Spannungsumwandlungsapparats frei zu liegen, wenn das erste Gehäuse mit dem zweiten Gehäuse verbunden ist.
  • Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, nachdem die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse des Spannungsausgabeabschnitts und die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse des Maximalleistungsnachführabschnitts nicht zur Außenseite des Spannungsumwandlungsapparats freigelegt sind, eine Wahrscheinlichkeit zu reduzieren, dass ein Arbeiter in Kontakt mit den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen kommt, und so dadurch die Arbeitssicherheit zu erhöhen.
  • Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt den Spannungsumwandlungsapparat nach einem des ersten bis dritten Aspekts bereit, wobei der Elektrizitätserzeuger Strom unter Verwendung einer Photovoltaik erzeugt.
  • Gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann, da das zweite Gehäuse, das den Maximalleistungsnachführabschnitt beherbergt, von dem ersten Gehäuse trennbar ist, wenn der Maximalleistungsnachführabschnitt nicht normal betrieben wird, ein Arbeiter die Seite des Maximalleistungsnachführabschnitts reparieren oder austauschen, ohne die Stromversorgung, die eine Photovoltaik verwendet, zu stoppen.
  • Ein fünfter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Stromerzeugungssystem bereit, das umfasst: eine Vielzahl von Elektrizitätserzeugern; und den Spannungsumwandlungsapparat nach einem des ersten bis vierten Aspekts, der mit jedem der Vielzahl von Elektrizitätserzeugern verbunden ist, wobei die Vielzahl von Elektrizitätserzeugern in Reihe miteinander über die Spannungsumwandlungsapparate verbunden sind.
  • Gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, da die Stromversorgung von dem Elektrizitätserzeuger sogar dann nicht gestoppt wird, wenn der Maximalleistungsnachführabschnitt einer der Spannungsumwandlungsapparate ausfällt, eine Verringerung der Elektrizitätserzeugungseffizienz des Gesamtsystems zu unterdrücken.
  • Ein sechster Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Spannungsumwandlungsverfahren zum Umwandeln einer Spannung eines Elektrizitätserzeugers bereit, das umfasst: Ausgeben einer Spannung, die durch den Elektrizitätserzeuger ausgegeben wird, an eine externe Vorrichtung mit einer vorbestimmten Rate, sodass ein Betriebspunkt des Elektrizitätserzeugers einem optimalen Betriebspunkt, an welchem eine Leistung des Elektrizitätserzeugers einen maximalen Wert erreicht, nachgeführt wird; und Ausgeben einer Spannung, welche durch den Elektrizitätserzeuger ausgegeben wird, an die externe Vorrichtung, wenn ein normaler Betrieb beim Ausgeben der Spannung mit der vorbestimmten Rate fehlschlägt.
  • Gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, da eine Leistung des Elektrizitätserzeugers durch den Spannungsausgabeschritt an eine externe Vorrichtung ausgegeben werden kann, wenn der Maximalleistungsnachführer nicht normal betrieben wird, Umständen vorzubeugen, in welchen die Leistung der externen Vorrichtung nicht zugeführt werden kann, obwohl der Elektrizitätserzeuger normal betrieben wird, und dadurch kann eine Verringerung in einer Elektrizitätserzeugungseffizienz unterdrückt werden.
  • Ein siebter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Verbindungsvorrichtung zum Ausgeben von Strom von einem Sonnenlichtpaneel bereit, die umfasst: ein erstes Gehäuse; und ein zweites Gehäuse, wobei das erste Gehäuse umfasst: einen Eingangsseitenanschluss, der mit dem Sonnenlichtpaneel verbunden ist; einen Ausgangsseitenanschluss, der den Strom nach außerhalb des ersten Gehäuses ausgeben kann; einen ersten Verbindungsanschluss, der mit dem Eingangsseitenanschluss verbunden ist; und einen zweiten Verbindungsanschluss, der mit dem Ausgangsseitenanschluss verbunden ist, wobei das zweite Gehäuse umfasst: einen dritten Verbindungsanschluss; und einen vierten Verbindungsanschluss, der mit dem dritten Verbindungsanschluss verbunden ist, und wobei der erste Verbindungsanschluss mit dem dritten Verbindungsanschluss verbunden ist und der zweite Verbindungsanschluss mit dem vierten Verbindungsanschluss verbunden ist.
  • Ein achter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Verbindungsvorrichtung bereit, die umfasst: ein Gehäuse; einen Eingangsseitenanschluss, der mit einem Sonnenlichtpaneel verbunden ist; einen Ausgangsseitenanschluss, der Strom des Sonnenlichtpaneels nach außerhalb des Gehäuses ausgeben kann; einen ersten Verbindungsanschluss, der mit dem Eingangsseitenanschluss verbunden ist; einen zweiten Verbindungsanschluss, der mit dem Ausgangsseitenanschluss verbunden ist; und einen Verbindungssteuerungsabschnitt, der angepasst ist, einen elektrischen Verbindungszustand zwischen dem ersten Verbindungsanschluss und dem zweiten Verbindungsanschluss zu steuern.
  • Ausführungsform 1
  • 1 ist ein Diagramm, das ein gesamtes Sonnenlichtelektrizitätserzeugungssystem gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung illustriert. Ein Sonnenlichtelektrizitätserzeugungssystem 1 ist ein Beispiel des Stromerzeugungssystems und umfasst eine Vielzahl von Sonnenlichtpaneelen (photovoltaische (PV) Paneele) 10. Jedes der Sonnenlichtpaneele ist mit einer Steuerung 20 verbunden. Die Steuerung 20 hat eine Funktion des Maximalleistungspunktnachführers (MPPT, Englisch: „maximum power point tracker”), der später beschrieben wird. Eine Vielzahl von Steuerungen 20 arbeiten als Slaves und werden durch eine Steuerung 30 verwaltet, die als ein Master arbeitet. Kommunikation unter Verwendung digital aufgewerteter kabelloser Telekommunikation (DECT, registriertes Warenzeichen, Englisch: „Digital Enhanced Cordless Telecommunications”) wird zwischen den Steuerungen 20 und 30 durchgeführt. In der folgenden Beschreibung wird die Steuerung 20 als eine „MPPT-Vorrichtung 20” bezeichnet. Die MPPT-Vorrichtung 20 ist ein Beispiel des Spannungsumwandlungsapparates.
  • Ein Koordinator 40 verwaltet eine Vielzahl von Steuerungen 30 kollektiv unter Verwendung, beispielsweise, drahtloser Kommunikation im 900 MHz Band. Ein PV-Verwaltungsserver 50 überwacht Daten, die einen Elektrizitätserzeugungszustand anzeigen und die von jeder Steuerung 30 durch den Koordinator 40 gesammelt werden. Ein Benutzer kann die überwachten Daten als ein Bild durch Verwenden eines PCs 60 über ein Netzwerk, wie beispielsweise das Internet, ansehen.
  • Zusätzlich ist das oben beschriebene Kommunikationsverfahren nicht darauf beschränkt und verschiedene Kommunikationsverfahren können verwendet werden. Beispielsweise kann ZigBee (registriertes Warenzeichen) oder 3G verwendet werden. Weiterhin ist ein Kommunikationsverfahren nicht auf drahtlose Kommunikation beschränkt und drahtgebundene Kommunikation, wie beispielsweise Kommunikation über eine Stromleitung (Englisch: „power line communication”) kann verwendet werden. Darüber hinaus ist ein Sonnenlichtpaneel, solange es eine Photovoltaik hat, nicht zur Elektrizitätserzeugung unter Verwendung von Sonnenlicht beschränkt und kann andere Lichtquellen verwenden.
  • 2 ist ein Blockdiagramm des Sonnenlichtelektrizitätserzeugungssystems. Sechs Sonnenlichtpaneele 10 sind in dem obersten Teil in 2 in Reihe mit einer Verbindungsbox 70 über jeweils eine MPPT-Vorrichtung 20 verbunden. Die in Reihe verbundenen Sonnenlichtpaneele 10 (sechs Paneele in 2) bilden eine Kette als eine einzelne Einheit. In 2 sind vier Ketten gebildet und Leitungspfade der entsprechenden Ketten werden an der Verbindungsbox 70 gesammelt (oder Leitungen werden verbunden). Die gesammelten Leitungspfade werden mit einer Leistungssteuerung 80 verbunden. Die MPPT-Funktion kann auch in der Leistungssteuerung 80 vorgesehen sein. Alternativ kann nur die MPPT-Vorrichtung 20 die MPPT-Funktion haben. Zusätzlich ist die Anzahl der Sonnenlichtpaneele 10, die eine Kette bilden, nicht insbesondere auf sechs beschränkt und kann angemessen variiert werden.
  • 3 ist ein Blockdiagramm einer MPPT-Vorrichtung gemäß Ausführungsform 1. Eine MPPT-Vorrichtung 20A weist auf der linken Seite der 3 ein Paar Eingangsverbinder auf, die mit den Sonnenlichtpaneelen 10 verbunden sind. Zusätzlich, auf der rechten Seite der 3, weist die MPPT-Vorrichtung 20A ein Paar Ausgangsverbinder auf, die mit einer daran angrenzenden anderen MPPT (nicht gezeigt) oder der Verbindungsbox 70 verbunden sind. Eine Diode ist mit beiden Enden eines Paares von Ausgangsverbindern verbunden. Die MPPT-Vorrichtung 20A weist einen AN/AUS-Schaltabschnitt (Schalter) 21, einen Schaltsteuerabschnitt 22, einen Stromversorgungsabschnitt 23, einen Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt (Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler) 24 und einen Steuerabschnitt 25 auf. Der AN/AUS-Schaltabschnitt 21 wird beispielsweise durch einen MOSFET gebildet. Der Steuerabschnitt 25 wird typischerweise durch einen Mikrocomputer gebildet.
  • Ein Paar Eingangsverbinder ist mit einem Paar Ausgangsverbindern über den AN/AUS-Schaltabschnitt 21 verbunden. Das Paar Eingangsverbinder ist auch mit dem Stromversorgungsabschnitt 23 verbunden. Der Stromversorgungsabschnitt 23 ist mit dem Schaltsteuerabschnitt 22 und dem Steuerabschnitt 25 verbunden, um ihm einen vorbestimmten Strom zuzuführen. Der Steuerabschnitt 25 ist mit dem Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt 24 verbunden und kontrolliert ihn. Weiterhin ist der Steuerabschnitt 25 mit dem Schaltsteuerabschnitt 22 verbunden. Der Schaltsteuerabschnitt 22 ist mit dem AN/AUS-Schaltabschnitt 21 verbunden und der Steuerabschnitt 25 steuert den AN/AUS-Schaltabschnitt 21 über den Schaltsteuerabschnitt 22. Der Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt 24 ist mit beiden Enden des AN/AUS-Schaltabschnittes 21 verbunden. Mit anderen Worten ist der Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt 24 parallel zu dem AN/AUS-Schaltabschnitt 21 verbunden.
  • Hier wird ein Potential des Leitungspfades, der den Stromversorgungsabschnitt 23 mit dem Schaltsteuerabschnitt 22 verbindet, auf ein Potential L1 gesetzt. Ein Potential des Leitungspfades, der den Schaltsteuerabschnitt 22 mit dem AN/AUS-Schaltabschnitt 21 verbindet, wird auf ein Potential L2 gesetzt. Ein Potential des Leitungspfades, der den Steuerabschnitt 25 mit dem AN/AUS-Schaltabschnitt 21 verbindet, wird auf ein Potential L3 gesetzt.
  • Der AN/AUS-Schaltabschnitt 21 wird angeschaltet, wenn das Potential L2 hoch ist. Das heißt, ein geschlossener Schaltkreis wird gebildet und dadurch der Pfad zwischen dem Paar Ausgangsverbindern und dem Paar Eingangsverbindern verbunden. Auf der anderen Seite wird der AN/AUS-Schaltabschnitt 21 ausgeschaltet, wenn das Potential L2 niedrig ist. Das heißt, ein offener Schaltkreis wird gebildet und dadurch der Pfad zwischen dem Paar Ausgangsverbindern und dem Paar Eingangsverbindern getrennt.
  • Der Schaltsteuerabschnitt 22 bildet einen XOR-(exklusive logische Addition, Englisch: „exclusive logical addition”)Schaltkreis, welcher die Potentiale L1 und L3 als Eingänge hat und das Potential L2 als einen Ausgang hat. Das heißt, wenn die Potentiale L1 und L3 voneinander verschieden sind (jeweils einer ist hoch und niedrig), gibt der Schaltsteuerabschnitt 22 das Potential L2 als hoch aus. Auf der anderen Seite, wenn die Potentiale L1 und L3 jeweils gleich zueinander sind (beide sind hoch oder niedrig), gibt der Schaltsteuerabschnitt 22 das Potential L2 als niedrig aus.
  • Im typischen Betrieb sind beide der Potentiale L1 und L3 hoch, und der Schaltsteuerabschnitt 22 gibt damit das Potential L2 als niedrig aus. Nachdem das Potential L2 niedrig ist, ist der AN/AUS-Schaltabschnitt 21 ausgeschaltet. Wenn Strom, der durch die Sonnenlichtpaneele 10 erzeugt wird, von dem Paar Eingangsverbindern eingegeben wird, wird der Strom von dem Paar Ausgangsverbindern über den Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt 24 ausgegeben, ohne durch den AN/AUS-Schaltabschnitt 21 zu passieren.
  • Der Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt 24 gibt Spannungen, die durch die Sonnenlichtpaneele 10 ausgegeben werden, an eine externe Vorrichtung mit einer vorbestimmten Rate aus, sodass Betriebspunkte der Sonnenlichtpaneele 10 gesteuert werden, um dem optimalen Betriebspunkt, an welchem die Leistung der Sonnenlichtpaneele 10 einen maximalen Wert erreicht, nachzuführen. Das heißt, dass Spannungseingänge des Paares Eingangsverbinder erhöht oder verringert werden und an eine externe Vorrichtung von dem Paar Ausgangsverbindern ausgegeben werden.
  • Hier setzt der Steuerabschnitt 25, in einem Fall, in dem der Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt 24 nicht normal betrieben wird, beispielsweise der Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt 24 ausfällt, das Potential L3 auf niedrig. Nachdem der Stromversorgungsabschnitt 23 normal betrieben wird, ist das Potential L1 auch hoch, und der Schaltsteuerabschnitt 22 gibt somit das Potential L2 als hoch aus. Das Potential L2 ist hoch, und somit wird der AN/AUS-Schaltabschnitt 21 eingeschaltet. Wenn durch die Sonnenlichtpaneele 10 erzeugter Strom von dem Paar Eingangsverbindern eingegeben wird, wird, nachdem eine Eingangsimpedanz des Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitts 24 höher als die des AN/AUS-Schaltabschnitts 21 ist, der Strom von dem Paar Ausgangsverbindern über den AN/AUS-Schaltabschnitt 21 ausgegeben, ohne durch den Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt 24 zu passieren. In diesem Fall werden, nachdem ein Nachführen des Betriebspunktes durch den Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt 24 nicht durchgeführt wird, Spannungen der Sonnenlichtpaneele 10 von dem Paar Ausgangsverbindern wie sie sind ausgegeben.
  • Der Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt 24 ist von einer Vollbrückenart, die einen MOSFET verwendet. Wenn eine Leistung, die durch die Sonnenlichtpaneele 10 erzeugt wird, relativ groß ist, erzeugt der Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt 24 Wärme aufgrund des Hochgeschwindigkeitsschaltens des MOSFET, und es gibt demnach für den Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt 24 eine größere Wahrscheinlichkeit ausfallen zu können als für andere Bauelemente. Wenn der Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt 24 ausfällt, wird die MPPT-Vorrichtung 20A durch die Diode, welche zwischen beiden Enden des Paares von Ausgangsverbindern angeordnet ist, überbrückt. Als ein Ergebnis wird die Kette, die die sechs Sonnenlichtpaneele 10, die in 2 gezeigt sind, umfasst, durch fünf Sonnenlichtpaneele 10 gebildet, und die ausgegebenen Spannungen der Kette werden somit 5/6.
  • In der MPPT gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird sogar in einem Fall, wenn der Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt 24 ausfällt und Strom somit nicht mit dem Pfad des Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnittes 24 übertragen werden kann, durch den AN/AUS-Schaltabschnitt 21 ein von dem Pfad des Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnittes 24 verschiedener anderer Pfad gebildet, um den Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt 24 in Form eines Schaltkreises zu isolieren, und Strom, der durch die Sonnenlichtpaneele 10 ausgegeben wird, kann somit kontinuierlich ausgegeben werden. Insbesondere in einem Fall, in welchem die Sonnenlichtpaneele normal betrieben werden, ist der Pfad nicht durch den Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt 24 getrennt, und es ist demnach möglich, zu verhindern, dass Strom verloren wird, der von den Sonnenlichtpaneelen 10 ausgegeben wird.
  • Zusätzlich gibt der Schaltsteuerabschnitt 22, nachdem das Potential L3 in einem Fall, in dem der Steuerabschnitt 25 auch ausfällt, auf niedrig gesetzt wird, das Potential L2 als hoch aus, um den AN/AUS-Schaltabschnitt 21 einzuschalten, wenn der Steuerabschnitt 25 auf die gleiche Weise ausfällt, wie es der Fall ist, wenn der Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt 24 ausfällt. Deshalb wird, sogar in einem Fall, in dem der Steuerabschnitt 25 ausfällt, der Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt in Form eines Schaltkreises isoliert, und ein Strom, der durch die Sonnenlichtpaneele 10 ausgegeben wird, kann somit kontinuierlich ausgegeben werden.
  • Wie oben beschrieben wird in Ausführungsform 1, wenn der Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt 24 oder der Steuerabschnitt 25 der MPPT-Vorrichtung ausfällt, ein Überbrückungspfad von dem AN/AUS-Schaltabschnitt 21 gebildet, und demnach kann ein Strom, der durch die Sonnenlichtpaneele 10 erzeugt wird, an eine externe Vorrichtung über die MPPT ohne Verlust ausgegeben werden.
  • In einem Fall, in dem der Stromversorgungsabschnitt 23 ausfällt und das Potential L1 niedrig ist, wird, nachdem dem Steuerabschnitt 25 oder dem Schaltsteuerabschnitt 22 kein Strom zugeführt werden kann, das Potential L2 des Schaltsteuerabschnittes 22 automatisch niedrig, um den AN/AUS-Schaltabschnitt 21 auszuschalten, ohne Berücksichtigung, ob der Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt 24 und der Steuerabschnitt 25 normal betrieben werden oder nicht.
  • Ausführungsform 2
  • 4 ist ein Blockdiagramm einer MPPT-Vorrichtung gemäß Ausführungsform 2. Ausführungsform 2 unterscheidet sich von Ausführungsform 1 darin, dass die MPPT-Vorrichtung 20B in zwei Einheiten, umfassend eine Überbrückungseinheit 20B1 und eine Umwandlungseinheit 20B2, wie in 4 gezeigt, trennbar ist. Dem gleichen konstituierenden Element wird die gleiche Bezugsziffer wie in 3 gegeben und eine Beschreibung davon wird weggelassen.
  • Die Überbrückungseinheit 20B1 umfasst einen AN/AUS-Schaltabschnitt 21, einen Schaltsteuerabschnitt 22 und einen Stromversorgungsabschnitt 231. Ein Paar Verbindungsanschlüsse 26, 26 ist jeweils in Pfaden zwischen einem Paar Eingangsverbindern und dem AN/AUS-Schaltabschnitt 21 bereitgestellt. Zusätzlich ist ein Paar Verbindungsanschlüsse 27, 27 jeweils in Pfaden zwischen einem Paar Ausgangsverbindern und dem AN/AUS-Schaltabschnitt 21 bereitgestellt. Der Schaltsteuerabschnitt 22 ist mit einem Schaltsignalanschluss bereitgestellt, an welchem ein Paneelmodusschaltsignal eingegeben werden kann. Die entsprechenden konstituierenden Elemente (der AN/AUS-Schaltabschnitt 21, der Schaltsteuerabschnitt 22 und der Stromversorgungsabschnitt 231) der Überbrückungseinheit 20B1 sind in einem Gehäuse (nicht gezeigt) untergebracht. Das Gehäuse ist beispielsweise aus Plastik hergestellt und in einer Boxform gebildet, und die Verbindungsanschlüsse 26, 26, 27, 27 und der Schaltsignalanschluss sind auf einer Oberfläche (beispielsweise einer oberen Oberfläche oder einer Seitenoberfläche) der Box angeordnet.
  • Die Umwandlungseinheit 20B2 weist einen Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt 24, einen Steuerabschnitt 25 und einen Stromversorgungsabschnitt 232 auf. Der Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt 24 wird mit Verbindungsanschlüssen 28, 28, welche jeweils mit einem Paar Eingangsanschlüssen (der linken Seite in 4) verbunden sind, bereitgestellt. Der Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt 24 wird mit Verbindungsanschlüssen 29, 29, die jeweils mit einem Paar Ausgangsanschlüssen (der rechten Seite in 4) verbunden sind, bereitgestellt. Der Steuerabschnitt 25 wird mit einem Schaltsignalanschluss, von welchem ein Paneelmodusschaltsignal ausgegeben werden kann, bereitgestellt. Die entsprechenden konstituierenden Elemente (der Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt 24, der Steuerabschnitt 25 und der Stromversorgungsabschnitt 232) der Umwandlungseinheit 20B2 sind in einem Gehäuse (nicht gezeigt) untergebracht. Das Gehäuse ist beispielsweise aus Plastik hergestellt und in einer Boxform gebildet, und die Verbindungsanschlüsse 28, 28, 29, 29 und der Schaltsignalanschluss sind auf einer Oberfläche (beispielsweise einer unteren Oberfläche oder einer Seitenfläche) der Box angeordnet.
  • Bevor sie verwendet wird, wird die Umwandlungseinheit 20B2 zuerst an die Überbrückungseinheit 20B1 angebracht, sodass die untere Oberfläche der Umwandlungseinheit 20B2 der oberen Oberfläche der Überbrückungseinheit 20B1 gegenüberliegt. Wenn die obere Oberfläche der Überbrückungseinheit 20B1 der unteren Oberfläche der Umwandlungseinheit 20B2 gegenüberliegt, sind die Verbindungsanschlüsse 26, 26 elektrisch mit den Verbindungsanschlüssen 28, 28 verbunden, die Verbindungsanschlüsse 27, 27 sind elektrisch mit den Verbindungsanschlüssen 29, 29 verbunden, und die Schaltsignalanschlüsse sind elektrisch jeweils miteinander verbunden. Auf diesem Weg wird die gleiche Schaltkreiskonfiguration wie der MPPT-Vorrichtung 20A aus 3 in Form eines äquivalenten Schaltkreises gebildet.
  • Hier wird, wenn der Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt 24 oder der Kontrollabschnitt 25 der Umwandlungseinheit 20B2 ausfällt, in der gleichen Weise wie Ausführungsform 1, ein Überbrückungspfad von dem AN/AUS-Schaltabschnitt 21 gebildet, und ein Strom, der durch die Sonnenlichtpaneele 10 erzeugt wird, kann somit an eine externe Vorrichtung über die MPPT ohne Verlust ausgegeben werden.
  • In einem Fall, in dem ein Arbeiter eine ausgefallene MPPT in diesem Zustand repariert, wird die Umwandlungseinheit 20B2 von den Einheiten, die die MPPT-Vorrichtung 20B bilden, getrennt. Griffe (nicht gezeigt) sind auf der von der unteren Oberfläche verschiedenen Oberfläche (das ist die Oberfläche, auf welcher die Verbindungsanschlüsse 26, 27, 28, 29 nicht freiliegen) in dem Gehäuse der Umwandlungseinheit 20B2 bereitgestellt, und der Arbeiter hält die Griffe und trennt die Umwandlungseinheit 20B2 von der Überbrückungseinheit 20B1. Die Griffe können jede Form oder Größe haben, solange der Arbeiter die Umwandlungseinheit 20B2 halten kann. Wie oben kann, da die Verbindungsanschlüsse getrennt von dem Ort angeordnet sind, an welchem der Arbeiter die MPPT berührt, eine Wahrscheinlichkeit eines elektrischen Schocks verringert werden und sich somit die Sicherheit erhöhen.
  • Wie oben beschrieben kann in Ausführungsform 2, nachdem die MPPT geformt ist, um die Konfiguration einschließlich des Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnittes, in welchem eine Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls relativ hoch ist, als einen separaten Körper zu teilen, in einem Fall, in dem der Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt oder periphere konstituierende Elemente davon ausfallen, der Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt oder periphere konstituierende Elemente davon zum Reparieren oder Austauschen von Teilen ohne ein Abschalten einer Stromabgabe der Sonnenlichtpaneele getrennt werden.
  • Zusätzlich ist es nicht nötig, da die Konfiguration einschließlich des Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnittes als ein getrennter Körper geteilt werden kann, das Innere der MPPT auseinanderzubauen. Demnach kann eine Wahrscheinlichkeit eines elektrischen Schocks reduziert werden, und sich die Sicherheit somit erhöhen.
  • Obwohl in den oben beschriebenen Ausführungsformen 1 und 2 eine Beschreibung für einen Fall, in dem der Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt 24 und der Steuerabschnitt 25 ausfällt als einem Beispiel, in welchem die MPPT-Funktion der MPPT-Vorrichtung nicht normal betrieben wird gemacht wurde, sind die Ausführungsformen 1 und 2 auch auf einen Fall anwendbar, in welchem Schaltkreise, Teile und von dem Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt 24 und dem Steuerabschnitt 25 verschiedene konstituierende Elemente der konstituierenden Elemente der MPPT-Vorrichtung nicht normal betrieben werden. Zusätzlich zeigt der „normale Betrieb” an, dass die MPPT-Vorrichtung gemäß einer Spezifikation davon betrieben wird und insbesondere einen Betrieb, in welchem ein Nachführen eines Betriebspunktes nach dem optimalen Betriebspunkt, wie in der Spezifikation geregelt durchgeführt wird. Deshalb umfasst der „abnormale Betrieb” nicht nur einen einfachen Ausfallzustand, sondern auch einen Fall, in welchem ein von der Spezifikation abweichendes Betreiben durchgeführt wird oder einen Fall, in welchem ein normaler Betrieb nicht durchgehend ausgeführt werden kann (zum Beispiel, wenn ein normaler Betrieb unterbrochen durchgeführt wird).
  • Ausführungsform 3
  • 5 ist ein Schaltkreisdiagramm einer MPPT-Vorrichtung gemäß Ausführungsform 3. Ein Mikrocomputer und ein Treiber einer MPPT-Vorrichtung 20C entsprechen dem Steuerabschnitt 25 der 3. Vier MOSFETs, die mit einem Induktor der MPPT-Vorrichtung 20C verbunden sind, entsprechen dem Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt 24 der 3. Ein MOSFET (der obere Teil der 5) der MPPT-Vorrichtung 20C entspricht dem AN/AUS-Schaltabschnitt 21 der 3. In der MPPT-Vorrichtung 20C gemäß dieser Ausführungsform 3 wird der MOSFET, der dem AN/AUS-Schaltabschnitt 21 entspricht, auf die gleiche Weise wie in den Ausführungsformen 1 und 2 in einem Fall eingeschaltet, in dem die MOSFETs, die den Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt oder den Mikrocomputer bilden, nicht normal betrieben werden. Zusätzlich wird in der Ausführungsform 3 eine Steuerung durch den AN/AUS-Schaltabschnitt 21 nicht notwendigerweise benötigt.
  • 6A und 6B sind Diagramme, die einen beispielhaften Betrieb eines Sonnenlichtelektrizitätserzeugungssystems gemäß Ausführungsform 3 illustrieren. Das Sonnenlichtelektrizitätserzeugungssystem umfasst vier Ketten ST1, ST2, ST3 und ST4. In jeder der Ketten ST1, ST2, ST3 und ST4 sind sechs Sonnenlichtpaneele 10 in Reihe miteinander verbunden. Es wird angenommen, dass jedes der Sonnenlichtpaneele 10 einen Strom der Spannung von 40 V und der Stromstärke von 5 A auszugeben. Die MPPT-Vorrichtung 20C ist mit einem Sonnenlichtpaneel 10 der Kette ST1 verbunden.
  • In 6A bilden, in einem Fall, in dem ein dünner Schatten 100 auf das Sonnenlichtpaneel 10, das mit der MPPT-Vorrichtung 20C verbunden ist, geworfen wird, einige der Cluster innerhalb der Sonnenlichtpaneele 10 eine Widerstandskomponente. Als ein Ergebnis wird eine Elektrizitätserzeugungseffizienz der Sonnenlichtpaneele 10 verringert, und eine Ausgangsleistung des Sonnenlichtpaneels 10 wird von der Spannung von 40 V und der Stromstärke von 5 A auf beispielsweise die Spannung von 40 V und die Stromstärke von 2,5 A reduziert. Als nächstes werden, wie in 6B gezeigt, wenn ein dunkler Schatten 101 auf das Sonnenlichtpaneel 10 geworfen wird, Cluster, die eine Widerstandskomponente bilden, durch zwischen den Clustern angeordnete Dioden überbrückt. Als ein Ergebnis verändert sich der Ausgangsstrom des Sonnenlichtpaneels 10 von der Spannung von 40 V und der Stromstärke von 2,5 A auf, beispielsweise, die Spannung von 27 V und die Stromstärke von 5 A, und die Stromstärke kehrt somit zu dem Ursprungswert zurück.
  • 7 ist ein Flussdiagramm gemäß Ausführungsform 3 und zeigt einen Betrieb der MPPT. Wenn eine Spannung des Sonnenlichtpaneels 10 in Schritt S1 verringert wird, wird eine Leistung Pk des Sonnenlichtpaneels 10 an dem aktuellen Punkt mit einer vorherigen Leistung Pk – 1 (eine vorbestimmte Zeit früher) des Sonnenlichtpaneels 10 in Schritt S2 verglichen. Wenn Pk größer als Pk – 1 (Ja in S2) ist, verringert sich die Spannung um einen vorbestimmten Wert. Falls, nachdem sich die Spannung verringert hat, Pk kleiner als Pk – 1 ist (Nein in S2), wird die Spannung um einen vorbestimmten Wert in Schritt S3 erhöht. Nachdem sich die Spannung erhöht hat, wird Pk mit Pk – 1 in Schritt S4 verglichen, und falls Pk größer als Pk – 1 ist (Ja in S4), erhöht sich die Spannung um einen vorbestimmten Wert. Falls, nachdem sich die Spannung erhöht, Pk kleiner als Pk – 1 ist (Nein in S4), kehrt der Fluss zum Schritt S1 zurück, wo die Spannung verringert wird.
  • 8 ist ein Diagramm, das eine V-I-(Spannung-Stromstärken)-Charakteristik gemäß Ausführungsform 3 illustriert. Die V-I-Charakteristik des Sonnenlichtpaneels wird gezeigt und der Kreis in 8 zeigt einen Betriebspunkt an. Der Betriebspunkt erhöht sich ausgehend von einem Startpunkt und bewegt sich in Richtung des maximalen Betriebspunktes. Der Betriebspunkt konvergiert um den maximalen Betriebspunkt, aber der maximale Betriebspunkt wird aufgrund einer Sonnenstrahlungsveränderung oder einer Schattenveränderung verschoben.
  • Wie mit Bezug auf 6A beschrieben verringert sich, wenn ein dünner Schatten auf das Sonnenlichtpaneel 10 geworfen wird, die Sonnenstrahlung und somit wird eine Ausgangsleistung des Sonnenlichtpaneels 10 von der Spannung von 40 V und der Stromstärke von 5 A auf, beispielsweise, die Spannung 40 V und die Stromstärke von 2,5 A reduziert, wie auf der unteren linken Seite von 8 gezeigt ist.
  • In der vorliegenden Ausführungsform detektiert der Mikrocomputer (Verweis auf 5) der MPPT-Vorrichtung 20C eine Stromstärke und eine Spannung des Sonnenlichtpaneels 10 und ist eingerichtet, die MOSFETs, die den Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt bilden, über den Treiber derart zu steuern, dass die Stromstärke in einem Fall, in dem die Stromstärkenausgabe des Sonnenlichtpaneels 10 ein vorbestimmter Wert wird, zurückgeführt wird. Hier wird ein Schwellwert auf 2,5 A gesetzt, ist aber nicht darauf beschränkt, und ein Schwellwert kann angemessen verändert werden.
  • Dafür detektiert der Mikrocomputer der MPPT-Vorrichtung 20C, dass die Stromstärke, die von dem Sonnenlichtpaneel 10 ausgegeben wird, 2,5 A wird und steuert den Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt, um einen Umwandlungsprozess auf der Spannung und der Stromstärke durchzuführen. In diesem Fall wird die Spannung von 40 V und die Stromstärke von 5 A in beispielsweise die Spannung von 20 V und die Stromstärke von 5 A umgewandelt. Auf diesem Weg ist es möglich zu verhindern, dass Stromstärken der gesamten Ketten durch die Cluster des Sonnenlichtpaneels 10, die eine Widerstandskomponente aufgrund eines dünnen Schattens bilden, reduziert werden.
  • 9A bis 11B sind Diagramme, die vergleichende Beispiele, die mit der in 6A und 6B gezeigten Ausführungsform vergleichen werden, illustrieren. Insbesondere zeigen 9A und 9B ein Beispiel, in welchem die MPPT-Vorrichtung nicht verbunden ist, 10A und 10B zeigen ein Beispiel, in welchem die MPPT-Vorrichtungen mit nur einer Kette verbunden sind, und 11A und 11B zeigen ein Beispiel, in welchem die MPPT-Vorrichtungen mit allen der Ketten verbunden sind. Tabelle 1
    SCHATTENZUSTAND MPPT (absent) MPPT (einige) MPPT (Kette) MPPT (alle)
    DÜNNER SCHATTEN 4200 W (Fig. 9A) 4607 W (+9,6%) (Fig. 6A) 4667 W (+11,1%) (Fig. 10A) 4649 W (+10,6%) (Fig. 11A)
    DUNKLER SCHATTEN 4675 W (Fig. 9B) 4671 W (–0,1%) (Fig. 6B) 4671 W (+0,5%) (Fig. 10B) 4682 W (+0,1%) (Fig. 11B)
  • Beachte, dass die Veränderungsrate wie angegeben ein Wert mit Bezug auf MPPT (absent) ist.
  • Tabelle 1 zeigt ein Vergleichsergebnis der Leistung der vorliegenden Ausführungsform (MPPT(einige)) und Leistungen der Vergleichsbeispiele (MPPT (absent), MPPT (Kette) und MPPT (alle)), wie in 9A bis 11B gezeigt ist. Diese Tabelle zeigt, dass es in einem dunklen Schatten einen geringen Unterschied zwischen ihnen gibt, aber in einem dünnen Schatten die Leistung von 4200 W mit MPPT (absent) erhalten wird und die Leistung von 4600 W oder mehr erhalten werden kann, wenn die MPPT mit einigen Sonnenlichtpaneelen verbunden ist. Das heißt, durch Verbinden der MPPT-Vorrichtung nur mit Sonnenlichtpaneelen, auf welche ein dünner Schatten geworfen werden kann, ist es möglich, eine dazu vergleichbare Leistung zu erzeugen, ohne die MPPT-Vorrichtungen mit allen Sonnenlichtpaneelen zu verbinden oder die MPPT-Vorrichtungen mit allen Sonnenlichtpaneelen einer einzelnen Kette zu verbinden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird, wie oben beschrieben, die MPPT-Vorrichtung in einigen der Sonnenlichtpaneele der Kette bereitgestellt. Dadurch ist es möglich, sogar wenn ein dünner Schatten auf das Sonnenlichtpaneel geworfen wird, eine Verringerung der Stromstärke zu unterdrücken und damit eine Verringerung in Elektrizitätserzeugungseffizienz des Gesamtsystems zu unterdrücken.
  • Ausführungsform 4
  • Als nächstes wird Ausführungsform 4 mit Bezug auf 12A und 12B beschrieben. 12A ist ein Blockdiagramm einer MPPT-Vorrichtung gemäß Ausführungsform 4. 12B ist eine perspektivische Ansicht der MPPT-Vorrichtung gemäß Ausführungsform 4. Den oben beschriebenen Funktionen und konstituierenden Elementen wurden dieselben Bezugsziffern gegeben und eine detaillierte Beschreibung davon wird weggelassen.
  • Eine MPPT-Vorrichtung 20D umfasst eine Überbrückungseinheit 20D1 und eine Umwandlungseinheit 20D2. Auf dieselbe Weise wie die oben beschriebene Ausführungsform 2 sind die Überbrückungseinheit 20D1 und die Umwandlungseinheit 20D2 anbringbar und trennbar.
  • Die Überbrückungseinheit 20D1 umfasst weiterhin einen Anzeigeabschnitt 221 in dem Gehäuse der Überbrückungseinheit 20B1 zusätzlich zu der Konfiguration der oben beschriebenen Überbrückungseinheit 20B1. Der Anzeigeabschnitt 221 benachrichtigt einen Benutzer über eingeschaltete und ausgeschaltete Zustände des AN/AUS-Schaltabschnittes 21. Ein Anzeigezustand des Anzeigeabschnittes 221 wird durch den Schaltsteuerabschnitt 22 gesteuert. Das heißt, dass der Schaltsteuerabschnitt 22 eingeschaltete und ausgeschaltete Zustände des AN/AUS-Schaltabschnittes 21 verändert und eine Anzeige des Anzeigeabschnittes 221 verändert. Wie oben kann der Anzeigeabschnitt 221 einen Arbeiter, der die Umwandlungseinheit 20D2 anbringt oder abtrennt, von angeschalteten und ausgeschalteten Zuständen des AN/AUS-Schaltabschnittes 21 benachrichtigen. Deshalb ist es möglich, da der Arbeiter prüfen kann, ob eine Anbring- oder Abtrennungsarbeit der Umwandlungseinheit 20D2 ohne Unfall abgeschlossen ist oder nicht, eine Unannehmlichkeit des Abtrennens oder eine elektrische Unannehmlichkeit des Sonnenlichtelektrizitätserzeugungssystems aufgrund des Abtrennens zu unterdrücken.
  • Zusätzlich kann der Schaltsteuerabschnitt 22 gleichzeitig einen Wechsel zwischen eingeschalteten und ausgeschalteten Zuständen des AN/AUS-Schaltabschnittes 21 und einen Wechsel der Anzeige des Anzeigeabschnittes 221 durchführen oder kann die zwei Wechsel zu verschiedenen Zeitpunkten durchführen.
  • Zusätzlich können, als ein Verfahren des Benachrichtigens von eingeschalteten und ausgeschalteten Zuständen des Anzeigeabschnittes 221 Zeichen wie beispielsweise „AN” und „AUS” oder „Paneel-(Überbrückungs)Modus” und „MPPT-Modus” angezeigt werden. Zusätzlich zeigt der Paneel(Überbrückungs)Modus einen Zustand an, in welchem der AN/AUS-Schaltabschnitt 21 ausgeschaltet ist, und der MPPT-Modus zeigt einen Zustand an, in welchem der AN/AUS-Schaltabschnitt 21 eingeschaltet ist. Alternativ kann ein Arbeiter über die eingeschalteten und ausgeschalteten Zustände einfach durch Verwenden von Emissionszuständen einer Leuchtquelle wie beispielsweise einer LED benachrichtigt werden. Die Emissionszustände hier umfassen beispielsweise Emissionsfarben, Beleuchtung, Beleuchtung-aus, Blinken und Ähnliches.
  • Die Umwandlungseinheit 20D2 umfasst zusätzlich zu der Konfiguration der oben beschriebenen Umwandlungseinheit 20B2 einen Stromstärkendetektionsabschnitt 251, einen Spannungsdetektionsabschnitt 252 und einen Drahtloskommunikationsabschnitt 253.
  • Der Stromstärkendetektionsabschnitt 251 detektiert eine Stromstärke, die durch das Sonnenlichtpaneel 10, das mit der MPPT-Vorrichtung 20D verbunden ist, ausgegeben wird. Das heißt, dass der Stromstärkendetektionsabschnitt 251 eine Stromstärke, die in die MPPT-Vorrichtung 20D (oder die Umwandlungseinheit 20D2) eingegeben wird, detektiert. Der Stromstärkendetektionsabschnitt 251 benachrichtigt den Steuerabschnitt 25 über die detektierte Stromstärke. Der Steuerabschnitt 25 führt ein MPPT-Steuern auf dem Sonnenlichtpaneel 10 durch Verwenden des Stromstärkeeingangs des Stromstärkendetektionsabschnittes 251 durch und überträgt die detektierte Stromstärke über den Drahtloskommunikationsabschnitt 253 an die Steuerung 30.
  • Der Spannungsdetektionsabschnitt 252 detektiert eine Spannung (eine Potentialdifferenz zwischen dem Eingang + und dem Eingang –), welche durch das Sonnenlichtpaneel 10, das mit der MPPT-Vorrichtung 20D verbunden ist, ausgegeben wird. Das heißt, dass der Spannungsdetektionsabschnitt 252 eine Spannung detektiert, die in die MPPT-Vorrichtung 20D (oder die Umwandlungseinheit 20D2) eingegeben wird. Der Spannungsdetektionsabschnitt 252 benachrichtigt den Steuerabschnitt 25 über die detektierte Spannung. Der Steuerabschnitt 25 führt ein MPPT-Steuern des Sonnenlichtpaneels 10 durch Verwenden des Spannungseingangs des Spannungsdetektionsabschnittes 252 durch und überträgt die detektierte Spannung an die Steuerung 30 über den Drahtloskommunikationsabschnitt 253.
  • Zusätzlich können, obwohl in der vorliegenden Ausführungsform der Stromstärkendetektionsabschnitt 251 und der Spannungsdetektionsabschnitt 252 nur auf der Eingangsseite des Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitts 24 bereitgestellt sind, der Stromstärkendetektionsabschnitt 251 und der Spannungsdetektionsabschnitt 252 auch auf der Ausgangsseite auf die gleiche Weise wie bei der MPPT-Vorrichtung 20C, die in 5 gezeigt ist, bereitgestellt werden. In einem Fall, in dem der Stromstärkendetektionsabschnitt 251 und der Spannungsdetektionsabschnitt 252 auch auf der Ausgangsseite bereitgestellt sind, detektieren der Stromstärkendetektionsabschnitt 251 und der Spannungsdetektionsabschnitt 252 auf der Ausgangsseite jeweils eine Ausgangsstromstärke und eine Ausgangsspannung des Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitts 24, um den Steuerabschnitt 25 zu benachrichtigen. Dabei überträgt der Steuerabschnitt 25 Spannungen und Stromstärken an der Eingangsseite und der Ausgangsseite des Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitts 24 an die Steuerung 30 über den Drahtloskommunikationsabschnitt 253. Demnach kann die Steuerung 30 oder der Koordinator 40 genauer bestimmen, ob der Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt 24 normal betrieben wird oder nicht.
  • Ausführungsform 5
  • Als nächstes wird Ausführungsform 5 mit Bezug auf 13A und 13B beschrieben. 13A ist ein Blockdiagramm einer Überwachungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 5. 13B ist eine perspektivische Ansicht der Überwachungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 5. Den oben beschriebenen Funktionen und konstituierenden Elementen sind die gleichen Bezugsziffern gegeben, und eine ausführliche Beschreibung davon wird weggelassen.
  • Eine Überwachungsvorrichtung 20E umfasst eine Überbrückungseinheit 20E1 und eine Überwachungseinheit 20E2. Die Überbrückungseinheit 20E1 und die Überwachungseinheit 20E2 sind auf die gleiche Weise wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen 2 und 4 anbringbar und abtrennbar.
  • Die Überbrückungseinheit 20E1 hat eine Konfiguration, in welcher ein Wechselschalter (Schalter) 211 anstelle des Schaltsteuerabschnitts 22 bereitgestellt ist. Der Wechselschalter 211 ist mit dem AN/AUS-Schaltabschnitt 21 verbunden und hat eine Funktion des Wechselns eingeschalteter und ausgeschalteter Zustände des AN/AUS-Schaltabschnittes 21. Der Wechselschalter 211 wird außerhalb oder an einer Oberfläche eines Gehäuses (nicht gezeigt) der Überbrückungseinheit 20E1 bereitgestellt. Zusätzlich kann der Wechselschalter 211 ein mechanischer Schalter oder ein elektrischer Schalter sein. Ein Stromversorgungsabschnitt 232 kann innerhalb der Überbrückungseinheit 20E1 bereitgestellt werden, um dem elektrischen Schalter der Überbrückungseinheit 20E1 Strom zuzuführen.
  • Ein Arbeiter wechselt eingeschaltete und ausgeschaltete Zustände des AN/AUS-Schaltabschnittes 21 durch Verwenden des Wechselschalters 211. Das heißt, dass der Arbeiter einen Zustand des AN/AUS-Schaltabschnittes 21 von einem ausgeschalteten Zustand in einen eingeschalteten Zustand durch Verwenden des Wechselschalters 211 wechselt, wenn die Überwachungseinheit 20E2 von der Überbrückungseinheit 20E1 abgetrennt wird. Zusätzlich wird ein Ausgangsstrom des Sonnenlichtpaneels 10 ohne durch die Überwachungseinheit 20E2 zu passieren ausgegeben. Dadurch wird die Überwachungseinheit 20E2 elektrisch von dem Sonnenlichtelektrizitätserzeugungssystem 1 getrennt und der Arbeiter kann die Überwachungseinheit 20E2 somit sicher abtrennen. Auf der anderen Seite wechselt, wenn die Überwachungseinheit 20E2 an die Überbrückungseinheit 20E1 angeschlossen ist, der Arbeiter einen Zustand des AN/AUS-Schaltabschnittes 21 von einem eingeschalteten Zustand in einen ausgeschalteten Zustand durch Verwenden des Wechselschalters.
  • Die Überwachungseinheit 20E2 hat eine Konfiguration, in welcher der Gleichstrom/Gleichstrom-Abschnitt 24 der Umwandungseinheit 20D2 weggelassen wird. Die Überwachungseinheit 20E2 umfasst einen Stromstärkendetektionsabschnitt 251 und einen Spannungsdetektionsabschnitt 252, und der Stromstärkendetektionsabschnitt 251 detektiert eine Stromstärke, die durch das Sonnenlichtpaneel 10 ausgegeben wird, und der Spannungsdetektionsabschnitt 252 detektiert eine Spannung, die durch das Sonnenlichtpaneel 10 ausgegeben wird. Der Steuerabschnitt 25 überträgt die Stromstärke und die Spannung, die durch den Stromstärkendetektionsabschnitt 251 und den Spannungsdetektionsabschnitt 252 detektiert wurden, an die Steuerung 30 über einen drahtgebundenen Kommunikationsabschnitt 254.
  • Dadurch kann Ausgangsinformation (Stromstärken, Spannungen, Leistung und Ähnliches) der entsprechenden Sonnenlichtpaneele 10 an der Steuerung 30 gesammelt werden. Zusätzlich kann die gesammelte Ausgangsinformation der entsprechenden Sonnenlichtpaneele 10 durch den PV-Verwaltungsserver 50 verwaltet werden und kann auch durch den PC 60 angezeigt werden.
  • Zusätzlich kann der PV-Verwaltungsserver 50 einen Ausgangszustand jedes Sonnenlichtpaneels 10 erkennen und somit einen Ausfall des Sonnenlichtpaneels 10 detektieren. Wenn ein Ausfall detektiert wird, benachrichtigt der PV-Verwaltungsserver 50 einen Manager, einen Besitzer oder Ähnliche des Sonnen-lichtelektrizitätserzeugungssystems 1 mit einer Warnung. Deshalb ist es möglich, einen Elektrizitätserzeugungsverlust des Sonnenlichtelektrizitätserzeugungssystems 1 zu unterdrücken, da ein ausgefallenes Sonnenlichtpaneel früh gefunden werden kann und repariert werden kann.
  • Zusätzlich kann ein Apparat, der ein Auftreten eines Ausfallens detektiert, nicht der PV-Verwaltungsserver 50 sein und kann einer der Überwachungsvorrichtung 20E (der Steuerung 20), der Steuerung 30, des Koordinators 40 und des PCs 60 sein. Alternativ können andere Apparate einen Ausfall des Sonnenlichtpaneels 10 detektieren. Zusätzlich sind Mittel zum Benachrichtigen des Managers, des Besitzers oder Ähnlichen über eine Warnung nach dem Detektieren eines Ausfalls nicht besonders beschränkt, und der PC 60 kann über eine Warnung benachrichtigen, oder andere Apparate können über eine Warnung benachrichtigen.
  • Zusätzlich kann der drahtgebundene Kommunikationsabschnitt 254 eine Kommunikation mit der Steuerung 30 durch Verwenden einer dedizierten Kommunikationsleitung, die zwischen dem drahtgebundenen Kommunikationsabschnitt 254 und der Steuerung 30 bereitgestellt ist, durchführen. Alternativ kann der drahtgebundene Kommunikationsabschnitt 254 eine Kommunikation mit der Steuerung 30 durch Verwenden von Stromleitungskommunikation (Englisch: „power line communication”) durchführen. Das heißt, dass die Steuerung 30 mit einer Stromleitung (zum Beispiel einer Kette) des Sonnenlichtelektrizitätserzeugungssystems 1 verbunden ist und der drahtgebundene Kommunikationsabschnitt 254 mit der Steuerung 30 über die Stromleitung kommuniziert. In diesem Fall hat auch die Steuerung 30 den drahtgebundenen Kommunikationsabschnitt 254.
  • Ausführungsform 6
  • Als nächstes wird Ausführungsform 6 mit Bezug auf 14 beschrieben. 14 ist ein Blockdiagramm einer Verbindungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 6. Den oben beschriebenen Funktionen und konstituierenden Elementen sind dieselben Bezugsziffern gegeben, und eine detaillierte Beschreibung davon wird weggelassen.
  • Eine Verbindungsvorrichtung 20F umfasst eine Überbrückungseinheit 20F1 und eine Verbindungseinheit 20F2. Auf dieselbe Weise wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen 2, 4 und 5 sind die Überbrückungseinheit 20F1 und die Verbindungseinheit 20F2 anbringbar und abtrennbar. Zusätzlich ist das Äußere der Verbindungsvorrichtung 20F das gleiche wie das der Überwachungsvorrichtung 20E, die in 13B gezeigt ist.
  • Die Überbrückungseinheit 20F1 hat eine Konfiguration, in welcher verschiedene Funktionen der oben beschriebenen Umwandlungseinheiten 20B2, 20D2 oder der Überwachungseinheit 20E2 weggelassen wurden. Die Überbrückungseinheit 20F1 umfasst wenigstens Verbindungsanschlüsse 26 und 27, Eingangsseitenanschlüsse und Ausgangsseitenanschlüsse. Jeder der Verbindungsanschlüsse 26 und 27, der Eingangsseitenanschlüsse und der Ausgangsseitenanschlüsse ist ein Paar von Anschlüssen, und eine positive Seite und eine negative Seite liegen in einem Paar von Anschlüssen vor. Zusätzlich sind die Verbindungsanschlüsse 26 und die Eingangsseitenanschlüsse Anschlüsse auf der Eingangsseite. Die Verbindungsanschlüsse 26 sind elektrisch mit dem Sonnenlichtpaneel 10 verbunden und die Eingangsseitenanschlüsse sind mit den Verbindungsanschlüssen 26 über Stromleitungen verbunden. Die Verbindungsanschlüsse 27 und die Ausgangsseitenanschlüsse sind Anschlüsse auf der Ausgangsseite. Die Verbindungsanschlüsse 27 sind mit der Verbindungsbox 70 über Stromleitungen verbunden und die Ausgangsseitenanschlüsse sind mit den Ausgangsanschlüssen 27 verbunden. Zusätzlich können die Verbindungsanschlüsse 27 direkt mit der Leistungssteuerung 80 über Stromleitungen verbunden sein.
  • Die Verbindungseinheit 20F2 umfasst Verbindungsanschlüsse 28 und 29. Jeder der Verbindungsanschlüsse 28 und 29 ist ein Paar von Anschlüssen und eine positive Seite und eine negative Seite liegen in einem Paar von Anschlüssen vor. Die Verbindungsanschlüsse 28 sind Anschlüsse auf der Eingangsseite und die Verbindungsanschlüsse 29 sind Anschlüsse auf der Ausgangsseite. Die Verbindungsanschlüsse 28 sind mit den Verbindungsanschlüssen 26 verbunden, und die Verbindungsanschlüsse 29 sind mit den Verbindungsanschlüssen 27 verbunden. Das heißt, Strom, der von dem Sonnenlichtpaneel 10 ausgegeben wird, wird der Reihe nach über die Eingangsseitenanschlüsse, die Verbindungsanschlüsse 26, die Verbindungsanschlüsse 28, die Verbindungsanschlüsse 29, die Verbindungsanschlüsse 27 und die Ausgangsseitenanschlüsse übertragen und wird von der Verbindungsvorrichtung 20F nach außen übertragen.
  • In der Verbindungsvorrichtung 20F sind die Überbrückungseinheit 20F1 und die Verbindungseinheit 20F2 wie oben beschrieben als getrennte Körper bereitgestellt, und demnach kann die Verbindungseinheit 20F2 einfach abgetrennt werden.
  • Im Folgenden wird eine Beschreibung der Effekte gegeben, wenn die Verbindungsvorrichtung 20F an das Sonnenlichtpaneel 10 angebracht ist.
  • Im Allgemeinen gibt es ein Sonnenlichtelektrizitätserzeugungssystem, in welchem die Steuerung 20, wie beispielsweise die MPPT-Vorrichtungen 20A bis 20D oder die Überwachungsvorrichtung 20E, die in den Ausführungsformen beschrieben sind, nicht installiert ist. Zusätzlich verschlechtert sich das Sonnenlichtelektrizitätserzeugungssystem, und eine Elektrizitätserzeugungseffizienz des Systems kann sich reduzieren Alternativ kann das Sonnenlichtpaneel aufgrund von Langzeitbenutzung ausfallen. Dennoch muss in einem Fall, in dem eine neue Steuerung 20 in das System installiert wird dessen Verkabelung abgeschlossen wurde, ein Arbeiter wieder eine Verkabelung des Sonnenlichtelektrizitätserzeugungssystems durchführen, und demnach fällt beträchtliche Arbeit an. Aufgrund dieser Arbeit sind zusätzlich die Kosten, welche ein Besitzer des Sonnenlichtelektrizitätserzeugungssystems für eine Installation einer neuen Steuerung 20 zahlt, hoch. Deshalb ist es schwierig, die Steuerung 20 in dem Sonnenlichtelektrizitätserzeugungssystem zu installieren, welches bereits einmal betrieben wurde.
  • Vor dem oben beschriebenen Hintergrund wird die Verbindungsvorrichtung 20F, die die MPPT-Funktion und die Überwachungsfunktion nicht hat, im Voraus in jedem Sonnenlichtpaneel 10 des Sonnenlichtelektrizitätserzeugungssystems 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform installiert. Somit können die Umwandlungseinheiten 20B2 und 20D2, die die MPPT-Funktion haben, oder die Überwachungseinheit 20E2, die die Überwachungsfunktion hat, einfach in dem Sonnenlichtelektrizitätserzeugungssystem 1 installiert werden, ohne eine Neuverkabelung durchzuführen. Beispielsweise können, sogar wenn sich eine umgebende Umwelt des Sonnenlichtelektrizitätserzeugungssystems 1 verändert und dabei ein Schatten auf einige der Sonnenlichtpaneele 10 trifft, die Umwandlungseinheiten 20B2 und 20D2 und Ähnliches leicht in den Sonnenlichtpaneelen 10 installiert werden. Beispielsweise sind die Effekte, wenn die MPPT-Vorrichtung in einigen der Sonnenlichtpaneele 10 installiert wird, dieselben wie sie mit Bezug auf Tabelle 1 beschrieben werden. Deshalb ist es möglich, eine Verringerung der Elektrizitätserzeugungseffizienz des Sonnenlichtelektrizitätserzeugungssystems 1 aufgrund der Veränderung in einer umgebenden Umwelt leicht zu unterdrücken.
  • Ausführungsform 7
  • Als nächstes wird Ausführungsform 7 mit Bezug auf 15 und 16 beschrieben. 15 ist ein Diagramm, das ein Sonnenlichtpaneel gemäß Ausführungsform 7 illustriert. 16 ist ein Diagramm, das eine Verbindungsbox gemäß Ausführungsform 7 illustriert. Den oben beschriebenen Funktionen und konstituierenden Elementen wurden die gleichen Bezugsziffern gegeben, und eine detaillierte Beschreibung davon wird weggelassen.
  • Im Allgemeinen ist, in dem Sonnenlichtpaneel 10, eine Verbindungsbox 20G an einer Oberfläche angeschlossen, die einer Oberfläche, die durch das Sonnenlicht bestrahlt wird, gegenüberliegt. Zusätzlich werden Stromleitungen 71 und 72 zum Ausgeben von Strom an eine externe Vorrichtung mit der Verteilerdose 20G verbunden. Deshalb wird Strom, der durch das Sonnenlichtpaneel 10 erzeugt wird, über die Verteilerdose 20G und die Stromleitungen 71 und 72 ausgegeben.
  • Zusätzlich umfasst die Verteilerdose 20G Überbrückungsdioden 73A bis 73C, wie in 16 gezeigt. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst das Sonnenlichtpaneel 10 drei Elektrizitätserzeugungseinheiten 10A bis 10C und jede der Elektrizitätserzeugungseinheiten 10A bis 10C hat eine Vielzahl von Licht emittierenden Elementen (nicht gezeigt), die in Reihe miteinander verbunden sind. Jede der Überbrückungsdioden 73A bis 73C wird parallel zu jeder der Elektrizitätserzeugungseinheiten 10A bis 10C verbunden und hat eine Funktion des Überbrückens einer Stromstärke, die durch jede der Elektrizitätserzeugungseinheiten 10A bis 10C fließt. Beispielsweise fließt in einem Fall, in dem die Elektrizitätserzeugungseinheit 10A ausfällt, eine Stromstärke nicht durch die Elektrizitätserzeugungseinheit 10A, sondern durch die Überbrückungsdiode 73A. Dadurch ist es möglich, sogar in einem Fall, in dem einige der Elektrizitätserzeugungseinheiten (oder Elektrizitätserzeugungselemente, die die Elektrizitätserzeugungseinheiten bilden) ausfallen, zu verhindern, dass eine Stromstärke, die durch eine Kette gebildet durch eine Vielzahl von Sonnenlichtpaneelen 10 fließt, abgetrennt wird.
  • Zusätzlich umfasst die Verbindungsbox 20G auf die gleiche Weise wie in der oben beschriebenen Ausführungsform eine Überbrückungseinheit 20G1 und eine Verbindungseinheit 20G2. Zusätzlich ermöglicht, da die Verbindungseinheit 20G2 von der Überbrückungseinheit 20G1 trennbar ist, die Verbindungsbox 20G, dass die Umwandlungseinheiten 20B2 und 20D2, die Überwachungseinheit 20E2 oder Ähnliches leicht in dem Sonnenlichtpaneel 10 installiert werden.
  • In der folgenden Beschreibung werden die oben beschriebenen MPPT-Vorrichtungen 20A, 20B, 20C, 20D und 20E, die Überwachungsvorrichtung 20E, die Verbindungsvorrichtung 20F und die Verbindungsbox 20G als eine Verbindungsvorrichtung 200 bezeichnet. Zusätzlich werden die Überbrückungseinheiten 20B1, 20D1, 20E1, 20F1 und 20G1 als ein erstes Gehäuse 201 bezeichnet, und die Umwandlungseinheiten 20B2 und 20D2, die Überwachungseinheit 20E2 und die Verbindungseinheiten 20F2 und 20G2 werden als ein zweites Gehäuse 202 bezeichnet.
  • Wie in 17 gezeigt umfasst die Verbindungsvorrichtung 200 das erste Gehäuse 201 und das zweite Gehäuse 202.
  • Das erste Gehäuse 201 ist zwischen dem Sonnenlichtpaneel 10 und einer Kette verbunden, in welcher eine Vielzahl von Sonnenlichtpaneelen 10 verbunden ist. Insbesondere hat das erste Gehäuse 201 ein Paar Eingangsseitenanschlüsse und ist mit dem Sonnenlichtpaneel 10 über das Paar Eingangsseitenanschlüsse verbunden. Zusätzlich hat das erste Gehäuse 201 ein Paar Ausgangsseitenanschlüsse und ist mit der Kette über das Paar Ausgangsseitenanschlüsse verbunden. Ferner kann ein Verbindungsziel der Ausgangsseitenanschlüsse des ersten Gehäuses 201 die Verbindungsbox 70 oder die Leistungssteuerung 80 sein.
  • Darüber hinaus umfasst das erste Gehäuse 201 ein Paar Verbindungsanschlüsse 26 und ein Paar Verbindungsanschlüsse 27. Das Paar Verbindungsanschlüsse 26 ist jeweils mit dem Paar Eingangsseitenanschlüsse über Stromleitungen verbunden. Diese Stromleitungen sind in dem ersten Gehäuse 201 untergebracht. Das Paar Verbindungsanschlüsse 27 ist jeweils mit dem Paar Ausgangsseitenanschlüssen über Stromleitungen verbunden. Diese Stromleitungen sind in dem ersten Gehäuse 201 untergebracht.
  • Zusätzlich hat die Verbindungsvorrichtung 200 eine Konfiguration, die geeignet ist, die Verbindungsanschlüsse 26 und 27 elektrisch zu trennen. Beispielsweise trennt der AN/AUS-Schaltabschnitt 21 die Verbindungsanschlüsse 26 und 27 elektrisch, wie in den Überbrückungseinheiten 20B1, 20D1 und 20E1. Alternativ sind keine Stromleitungen zur Verbindung zwischen den Verbindungsanschlüssen 26 und 27, wie in den Überbrückungseinheiten 20F1 und 20G1 angeordnet. Mit der oben beschriebenen Konfiguration kann das erste Gehäuse 201 Strom von dem Sonnenlichtpaneel 10 an das zweite Gehäuse 202 übertragen.
  • Das zweite Gehäuse 202 umfasst ein Paar Verbindungsanschlüsse 28 und ein Paar Verbindungsanschlüsse 29. Das Paar Verbindungsanschlüsse 28 ist jeweils mit dem Paar Verbindungsanschlüsse 26 verbunden, und das Paar Verbindungsanschlüsse 29 ist jeweils mit dem Paar Verbindungsanschlüsse 27 verbunden. Das Paar Verbindungsanschlüsse 28 ist jeweils mit dem Paar Verbindungsanschlüsse 29 über Stromleitungen verbunden. Diese Stromleitungen sind in dem zweiten Gehäuse 202 untergebracht.
  • Nachdem die Verbindungsvorrichtung 200 in der oben beschriebenen Weise konfiguriert ist, kann das zweite Gehäuse 202 einfach von dem ersten Gehäuse 201, das mit dem Sonnenlichtpaneel 10 verbunden ist, abgetrennt werden. Deshalb ist es in der Verbindungsvorrichtung 200 möglich, das zweite Gehäuse 202 einfach zu reparieren oder auszutauschen. Aus diesem Grund kann ein Arbeiter das Sonnenlichtelektrizitätserzeugungssystem 1 einfach reparieren und ausbauen.
  • Zusätzlich kann, obwohl die Verbindungsvorrichtung 200 in der oben beschriebenen Ausführungsform das erste Gehäuse 201 und das zweite Gehäuse 202 umfasst, das zweite Gehäuse 202 weggelassen werden. Das erste Gehäuse 201 kann anstelle des zweiten Gehäuses 202, den AN/AUS-Schaltabschnitt 21, wie in den Überbrückungseinheiten 20B1, 20D1 und 20E1, aufweisen. Der AN/AUS-Schaltabschnitt 21 kann ein Ausgangsziel des ersten Gehäuses 201 zu den Verbindungsanschlüssen 26 oder den Ausgangsseitenanschlüssen verändern. Dennoch sind, um eine Verschlechterung der Verbindungsanschlüsse 26 und 27 zu unterdrücken, die Verbindungsanschlüsse 26 und 27 vorzugsweise durch ein Schutzelement oder Ähnliches geschützt, um nicht nach außen frei zu liegen.
  • Wie oben kann die Verbindungsvorrichtung 200 das zweite Gehäuse 202 verwenden oder kann den AN/AUS-Schaltabschnitt 21 verwenden, um die Verbindungsanschlüsse 26 mit den Verbindungsanschlüssen 27 zu verbinden. Das heißt, das zweite Gehäuse 202 hat die gleiche Funktionalität wie der AN/AUS-Schaltabschnitt 21. Mit anderen Worten verbinden und trennen das zweite Gehäuse 202 und der AN/AUS-Schaltabschnitt 21 die Verbindungsanschlüsse 26 mit und von den Verbindungsanschlüssen 27 elektrisch. Das heißt, dass das zweite Gehäuse 202 und der AN/AUS-Schaltabschnitt 21 ein Verbindungssteuerabschnitt, der einen Verbindungszustand zwischen den Verbindungsanschlüssen 26 und den Verbindungsanschlüssen 27 steuert, oder ein Verbindungswechselabschnitt, welcher den Verbindungszustand wechselt, ist.
  • Zusätzlich können die oben beschriebenen Ausführungsformen 1 bis 7 angemessen kombiniert werden. Beispielsweise kann in einem Fall, in dem das zweite Gehäuse 202 eine Kommunikationsfunktion hat, ein Kommunikationsabschnitt des zweiten Gehäuses 202 der Drahtloskommunikationsabschnitt 253 oder der drahtgebundene Kommunikationsabschnitt 254 sein.
  • Obwohl Sonnenlichtelektrizitätserzeugung in den oben beschriebenen Ausführungsformen 1 bis 7 beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und die MPPT kann in angemessener Weise wenn die MPPT für eine Elektrizitätserzeugung unter Verwendung anderer natürlicher Energien benötigt wird verwendet werden. Beispielsweise ist die vorliegende Erfindung auf Windstromerzeugung oder Wasserstromerzeugung anwendbar.
  • Die vorliegende Anmeldung basiert auf und beansprucht den Vorteil der japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-131619 , eingereicht am 11. Juni 2012, von welcher die Inhalte durch Verweis in ihrer Gesamtheit einbezogen werden.
  • Gewerbliche Anwendbarkeit
  • Die vorliegende Erfindung ist auf einen Spannungsumwandlungsapparat, der ein Maximalleistungspunktnachführen durchführt, das zur Elektrizitätserzeugung wie beispielsweise einer Sonnenlichtelektrizitätserzeugung verwendet wird, oder eine Überwachungsvorrichtung, die Umstände einer Elektrizitätserzeugung der Sonnenlichtelektrizitätserzeugung oder Ähnlichem überwacht, ein Stromerzeugungssystem mit der Vorrichtung und ein Stromumwandlungsverfahren anwendbar.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    SONNENLICHTELEKTRIZITÄTSERZEUGUNGSSYSTEM
    10
    SONNENLICHTPANEEL
    20, 30
    STEUERUNG
    20A, 20B, 20C, 20D
    MPPT-VORRICHTUNG
    20E
    ÜBERWACHUNGSVORRICHTUNG
    20F
    VERBINDUNGSVORRICHTUNG
    20B1, 20D1, 20E1, 20F1, 20G1
    ÜBERBRÜCKUNGSEINHEIT
    20B2, 20D2
    UMWANDLUNGSEINHEIT
    20E2
    ÜBERWACHUNGSEINHEIT
    20F2, 20G2
    VERBINDUNGEINHEIT
    20G2
    VERBINDUNGSBOX
    21
    AN/AUS-SCHALTABSCHNITT
    211
    WECHSELSCHALTER
    22
    SW STEUERABSCHNITT
    24
    GLEICHSTROM/GLEICHSTROM-ABSCHNITT
    25
    STEUERABSCHNITT
    26, 27, 28, 29
    VERBINDUNGSANSCHLUSS
    221
    ANZEIGEABSCHNITT
    23, 231, 232
    STROMVERSORGUNGSABSCHNITT
    251
    STROMSTÄRKENDETEKTIONSABSCHNITT
    252
    SPANNUNGSDETEKTIONSABSCHNITT
    253
    DRAHTLOSKOMMUNIKATIONSABSCHNITT
    254
    DRAHTGEBUNDENER KOMMUNIKATIONSABSCHNITT
    50
    PV VERWALTUNGSSERVER
    60
    PC

Claims (8)

  1. Spannungsumwandlungsapparat zum Umwandeln einer Spannung eines Elektrizitätserzeugers, der umfasst: einen Maximalleistungsnachführabschnitt, der angepasst ist, eine Spannung, welche durch den Elektrizitätserzeuger ausgegeben wird, an eine externe Vorrichtung mit einer vorbestimmten Rate auszugeben, sodass ein Betriebspunkt des Elektrizitätsgenerators einem optimalen Betriebspunkt nachgeführt wird, an welchem eine Leistung des Elektrizitätsgenerators einen maximalen Wert erreicht; und einen Spannungsausgabeabschnitt, der angepasst ist, eine Spannung, welche durch den Elektrizitätserzeuger ausgegeben wird, an die externe Vorrichtung auszugeben, wenn der Maximalleistungsnachführabschnitt nicht normal betrieben wird.
  2. Spannungsumwandlungsapparat nach Anspruch 1, der weiter umfasst: ein erstes Gehäuse, das den Spannungsausgabeabschnitt beherbergt; und ein zweites Gehäuse, das den Maximalleistungsnachführabschnitt beherbergt, wobei das erste Gehäuse und das zweite Gehäuse voneinander trennbar sind.
  3. Spannungsumwandlungsapparat nach Anspruch 2, wobei Eingangs- und Ausgangsanschlüsse des Spannungsausgabeabschnitts außerhalb des ersten Gehäuses bereitgestellt werden, Eingangs- und Ausgangsanschlüsse des Maximalleistungsnachführabschnitts außerhalb des zweiten Gehäuses bereitgestellt werden, um mit den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen des Spannungsausgabeabschnitts verbunden zu werden, und die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse des Spannungsausgabeabschnitts und die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse des Maximalleistungsnachführabschnitts angeordnet sind, um nicht außerhalb des Spannungsumwandlungsapparats frei zu liegen, wenn das erste Gehäuse mit dem zweiten Gehäuse verbunden ist.
  4. Spannungsumwandlungsapparat nach einem der Ansprüche 1–3, wobei der Elektrizitätserzeuger Strom unter Verwendung einer Photovoltaik erzeugt.
  5. Stromerzeugungssystem, das aufweist: eine Vielzahl von Elektrizitätserzeugern; und den Spannungsumwandlungsapparat nach einem der Ansprüche 1–4, der mit jedem der Vielzahl von Elektrizitätserzeugern verbunden ist, wobei die Vielzahl von Elektrizitätserzeugern in Reihe miteinander über die Spannungsumwandlungsapparate verbunden ist.
  6. Spannungsumwandlungsverfahren zum Umwandeln einer Spannung eines Elektrizitätserzeugers, das aufweist: Ausgeben einer Spannung, die durch den Elektrizitätserzeuger ausgegeben wird, an eine externe Vorrichtung mit einer vorbestimmten Rate, sodass ein Betriebspunkt des Elektrizitätserzeugers einem optimalen Betriebspunkt, an welchem eine Leistung des Elektrizitätserzeugers einen maximalen Wert erreicht, nachgeführt wird; und Ausgeben einer Spannung, welche durch den Elektrizitätserzeuger ausgegeben wird, an die externe Vorrichtung, wenn ein normaler Betrieb beim Ausgeben der Spannung mit der vorbestimmten Rate fehlschlägt.
  7. Verbindungsvorrichtung zum Ausgeben von Strom von einem Sonnenlichtpaneel, die aufweist: ein erstes Gehäuse; und ein zweites Gehäuse, wobei das erste Gehäuse umfasst: einen Eingangsseitenanschluss, der mit dem Sonnenlichtpaneel verbunden ist; einen Ausgangsseitenanschluss, der den Strom nach außerhalb des ersten Gehäuses ausgeben kann; einen ersten Verbindungsanschluss, der mit dem Eingangsseitenanschluss verbunden ist; und einen zweiten Verbindungsanschluss, der mit dem Ausgangsseitenanschluss verbunden ist, wobei das zweite Gehäuse umfasst: einen dritten Verbindungsanschluss; und einen vierten Verbindungsanschluss, der mit dem dritten Verbindungsanschluss verbunden ist, und wobei der erste Verbindungsanschluss mit dem dritten Verbindungsanschluss verbunden ist und der zweite Verbindungsanschluss mit dem vierten Verbindungsanschluss verbunden ist.
  8. Verbindungsvorrichtung, die aufweist: ein Gehäuse; einen Eingangsseitenanschluss, der mit einem Sonnenlichtpaneel verbunden ist; einen Ausgangsseitenanschluss, der Strom des Sonnenlichtpaneels nach außerhalb des Gehäuses ausgeben kann; einen ersten Verbindungsanschluss, der mit dem Eingangsseitenanschluss verbunden ist; einen zweiten Verbindungsanschluss, der mit dem Ausgangsseitenanschluss verbunden ist; und einen Verbindungssteuerungsabschnitt, der angepasst ist, einen elektrischen Verbindungszustand zwischen dem ersten Verbindungsanschluss und dem zweiten Verbindungsanschluss zu steuern.
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