DE112017000074T5

DE112017000074T5 - Erdschlusserkennungsvorrichtung, Verfahren zur Steuerung derselben, und Steuerprogramm

Info

Publication number: DE112017000074T5
Application number: DE112017000074.2T
Authority: DE
Inventors: Akihiko Sano; Kosuke MORITA; Akihiro Funamoto
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2016-04-04
Filing date: 2017-03-09
Publication date: 2018-04-12
Also published as: US20180233902A1; JP2017187344A; WO2017175535A1

Abstract

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Solarzellenstring (11) eine Vielzahl in Reihe verbundener Solarzelleneinheiten (20) auf. In jeder der Solarzelleneinheiten (20) wird ein Solarzellenmodul (21) durch einen Optimierer (22) verbunden mit/getrennt von einem Kabelweg (23). Eine Erdschlusserkennungsvorrichtung (34) weist den Optimierer (22) an, die Verbindung oder die Trennung zu schalten, und bestimmt, nach der Anweisung, das Vorhandensein/Nichtvorhandensein eines Erdschlusses in dem Solarzellenstring (11).

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Erdschlusserkennungsvorrichtung, die bei einem Gleichstromenergieversorgungs-System angewendet wird, einschließend einen Gleichstromenergieversorgungs-String, wie zum Beispiel einen Solarzellenstring.
STAND DER TECHNIK
Ein Solarenergieerzeugungssystem schließt eine Solarzellenanordnung ein, wobei die Solarzellenanordnung durch paralleles Verbinden einer Vielzahl von Solarzellenstrings konfiguriert ist und jeder Solarzellenstring durch in Reihe Verbinden einer Vielzahl von Solarzellenmodulen konfiguriert ist. Als ein Beispiel wird in jedem Solarzellenstring erzeugte Gleichstromenergie durch ein Energieaufbereitungssystem bzw. Leistungsanpassungssystem (PCS) in geeignete Gleichstromenergie und/oder geeignete Wechselstromenergie umgewandelt.
Ein elektrischer Pfad des Solarzellenstrings ist durch ein beliebiges Versiegelungsmaterial elektrisch isoliert (im Folgenden einfach als “isoliert” bezeichnet). Wenn jedoch, aufgrund irgendwelcher Ursachen, der Isolationswiderstand zwischen einem bestimmten Ort in dem elektrischen Pfad des Solarzellenstrings und der Erde abnimmt, tritt ein Erdschluss (bzw. Erdfehler, bzw. Masseschluss) an diesem Ort auf.
Im Stand der Technik, wie in der Patentliteratur 1 und 2 offenbart, wird daher eine Erdschlusserkennungsvorrichtung, die einen Erdschluss erkennt, in einem Solarenergieerzeugungssystem bereitgestellt. Im Besonderen misst die Erdschlusserkennungsvorrichtung der Patentliteratur 1 eine Spannungsänderung oder eine Stromänderung in einem geschlossenen Kreis, der von einem Solarzellenstring, einem Erdschlusswiderstand und einer Erdschlusserkennungsvorrichtung gebildet wird, um zu bestimmen ob ein Erdschluss vorliegt.
Weiterhin wandelt ein System-Verbindungs-Wechselrichter der Patentliteratur 2 Gleichstromenergie, die von einer Gleichstromenergieversorgung eingegeben wird, mittels einer Wandlerschaltung und einer Wechselrichterschaltung, deren Eingang und Ausgang voneinander isoliert sind, in Wechselstromenergie um, und gibt die Wechselstromenergie an ein geerdetes Netz ab. Der Netz-Verbindungs-Wechselrichter schließt ein Erdschlusserkennungsmittel zum Erkennen eines Erdschlusses der Gleichstromenergieversorgung ein. Im Besonderen erkennt das Erdschlusserkennungsmittel eine Gleichstromkomponente eines Differenzstroms zwischen einem Strom an einer positiven Leitung und einem Strom an einer negativen Leitung an der Eingangsseite und führt eine Erdschlussbestimmung durch, je nachdem ob oder ob nicht ein erkannter Wert gleich oder größer als ein vorbestimmtes Niveau ist. Zu beachten ist, dass das Erdschlusserkennungsmittel möglicherweise eine Gleichstromkomponente eines Differenzstroms zwischen einem Strom an einer positive Leitung und einem Strom an einer negativen Leitung an der Ausgangsseite erkennen kann und eine Erdschlussbestimmung durchführen kann, je nachdem ob oder ob nicht einer erkannter Wert gleich oder größer als ein vorbestimmtes Niveau ist.
[Zitatenliste]
[Patentliteratur]

[Patentliteratur 1] Offengelegte japanische Patentanmeldung (JP-A) Nr. 2012-119382 (veröffentlicht 21. Juni 2012)
[Patentliteratur 2] Offengelegte japanische Patentanmeldung (JP-A) Nr. 2001-275259 (veröffentlicht 5. Oktober 2001)
[Patentliteratur 3] U.S. Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2013/0307556 (veröffentlicht 21. November 2013)
[Patentliteratur 4] Veröffentliche japanische Übersetzung der internationalen PCT-Veröffentlichung Nr. 2012-510158 (veröffentlicht 26. April 2012)

[Zusammenfassung der Erfindung]
[Technisches Problem]
Allerdings, auch wenn die Erdschlusserkennungsvorrichtung des Standes der Technik das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Erdschlusses bestimmen kann, kann sie die Position, an welcher der Erdschluss in dem Solarzellenstring auftritt, nicht sicher spezifizieren.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der obigen Probleme gemacht, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, als Beispiel, eine Erdschlusserkennungsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, einen Erdschluss in einem Gleichstromenergieversorgungs-String, wie zum Beispiel einem Solarzellenstring, genau zu erkennen.
[Lösung des Problems]
Um das obige Problem zu lösen, wird eine Erdschlusserkennungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem Gleichstromenergieversorgungssystem angewendet, einschließend eine Lastvorrichtung, die an einem Eingangsanschluss eingegebene Gleichstromenergie umwandelt oder verbraucht, einen elektrischen Pfad, der mit dem Eingangsanschluss verbunden ist, und einen Gleichstromenergieversorgungs-String (bzw. -Strang), in welchem eine Vielzahl von Gleichstromenergieversorgungs-Bauelementen in Reihe verbunden sind, und wobei jedes der Gleichstromenergieversorgungs-Bauelemente ein Gleichstromenergieversorgungs-Modul, das Energie erzeugt oder lädt und entlädt, und einen Schalter einschließt, der das Gleichstromenergieversorgungs-Modul mit dem elektrischen Pfad verbindet oder von dem elektrischen Pfad trennt. Die Erdschlusserkennungsvorrichtung schließt ein Schaltanweisungsbauelement, das die Schalter anweist, zwischen Verbindung und Trennung zu schalten, und ein Erdschlussbestimmungsbauelement (bzw. Erdschlussfeststellbauelement) ein, das nach der Anweisung des Schaltanweisungsbauelements das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Erdschlusses des Gleichstromenergieversorgungs-Strings bestimmt (bzw. feststellt).
Ein Verfahren zum Steuern einer Erdschlusserkennungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern einer Erdschlusserkennungsvorrichtung, die bei einem Gleichstromenergieversorgungs-System mit der obigen Konfiguration angewendet wird, wobei das Verfahren einschließt: einen Schaltanweisungsschritt des Anweisens der Schalter, zwischen Verbindung und Trennung zu schalten, und einen Erdschlussbestimmungsschritt des Bestimmens (bzw. Feststellens) des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins eines Erdschlusses des Gleichstromenergieversorgungs-Strings nach der Anweisung des Schaltanweisungsbauelements.
Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, wird eine Kommunikationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem Gleichstromenergieversorgungs-System angewendet, einschließend eine Lastvorrichtung mit der obigen Konfiguration, einen elektrischen Pfad mit der obigen Konfiguration, einen Gleichstromenergieversorgungs-String mit der obigen Konfiguration und einer Erdschlusserkennungsvorrichtung, die einen Erdschluss des Gleichstromenergieversorgungs-Strings erkennt, wobei die Kommunikationsvorrichtung ein Schaltanweisungsbauelement einschließt, das die Schalter anweist, zwischen Verbindung und Trennung zu schalten, und wobei das Schaltanweisungsbauelement die Erdschlusserkennungsvorrichtung benachrichtigt, dass das Schalten angewiesen wurde.
Ein Verfahren zum Steuern einer Kommunikationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern einer Kommunikationsvorrichtung, das bei einem Gleichstromenergieversorgungs-System mit der obigen Konfiguration angewendet wird, und schließt ein: einen Schaltanweisungsschritt des Anweisens der Schalter, zwischen Verbindung und Trennung zu schalten, wobei der Schaltanweisungsschritt Benachrichtigen der Erdschlusserkennungsvorrichtung, dass das Schalten angewiesen wurde, einschließt.
[Vorteilhafte Effekte der Erfindung]
Die Erdschlusserkennungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hat als einen Effekt, dass ein Erdschluss genau erkannt werden kann, durch Ändern einer Verbindungsform des Gleichstromenergieversorgungs-Moduls in dem Gleichstromenergieversorgungs-String, um den Erdschluss zu erkennen.
Weiterhin hat die Erdschlusserkennungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hat als einen Effekt, dass ein Erdschluss genau erkannt werden kann, durch Ändern der Verbindungsform des Gleichstromenergieversorgungs-Moduls in dem Gleichstromenergieversorgungs-String, um den Erdschluss des Gleichstromenergieversorgungs-Strings zu erkennen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration eines Solarenergieerzeugungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration eines Optimierers in dem Solarenergieerzeugungssystem darstellt.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Erdschlusserkennungsvorrichtung in dem Solarenergieerzeugungssystem darstellt.
4 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf eines Erdschlusserkennungsvorgangs in der Erdschlusserkennungsvorrichtung darstellt.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf eines Vorgangs des Spezifizierens einer Position eines Erdschlusses in einer Erdschlusserkennungsvorrichtung eines Solarenergieerzeugungssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
6 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration eines Solarenergieerzeugungssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
7 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf eines Vorgangs darstellt, der einen Erdschluss in der Erdschlusserkennungsvorrichtung des Solarenergieerzeugungssystems betrifft.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben. Der Einfachheit der Beschreibung halber werden Elemente, die die gleichen Funktionen wie in den jeweiligen Ausführungsformen gezeigte Elemente aufweisen, mit den gleichen Bezugszeichen benannt und eine Beschreibung davon wird weggelassen.
[Erste Ausführungsform]
(Überblick über ein Solarenergieerzeugungssystem)
1 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration eines Solarenergieerzeugungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in 1 dargestellt, schließt ein Solarenergieerzeugungssystem (Gleichstromenergieversorgungs-System) 1 einen Solarzellenstring (Gleichstromenergieversorgungs-String) 11 und ein PCS (Lastvorrichtung) 12 ein.
Der Solarzellenstring 11 wird durch in Reihe Verbinden einer großen Zahl (Vielzahl) von Solarzellenbauelementen (Gleichstromenergieversorgungs-Bauelemente) 20 gebildet. Der Solarzellenstring 11 ist über einen elektrischen Pfad 23 mit einem Eingangsanschluss 30 des PCS 12 verbunden.
Das Solarzellenbauelement 20 schließt ein Solarzellenmodul (Gleichstromenergieversorgungs-Modul) 21 und einen Optimierer (Schalter) 22 ein. Das Solarzellenmodul 21 schließt eine Vielzahl von in Reihe verbundenen Solarzellen (nicht dargestellt) ein und ist in einer Plattengestalt gebildet. Der Optimierer 22 optimiert Energie von dem Solarzellenmodul 21 und führt die Energie dem elektrischen Pfad 23 des Solarzellenstrings 11 zu. Es ist daher möglich, die Effizienz der Energieabgabe von dem Solarzellenstring 11 an das PCS 12 zu verbessern. Details des Optimierers 22 werden unten beschrieben.
Das PCS 12 wandelt die von dem Solarzellenstring 11 an dem Eingangsanschluss 30 eingegebene Gleichstromenergie in vorbestimmte Wechselstromenergie um. Die umgewandelte Wechselstromenergie wird ausgegeben an und verbraucht von einem externen Energienetz (Lastvorrichtung) 80.
Das PCS 12 wandelt die von dem Solarzellenstring 11 an dem Eingangsanschluss 30 eingegebene Gleichstromenergie in vorbestimmte Wechselstromenergie um und gibt die umgewandelte Wechselstromenergie an das externe Energienetz (Lastvorrichtung) 80 ab. Im Besonderen schließt das PCS 12 einen Wandler 31 und einen Wechselrichter 32 ein.
Der Wandler 31 ist eine Schaltung, die die Gleichstromenergie von dem Solarzellenstring 11 in vorbestimmte Gleichstromenergie umwandelt (DC/DC-Umwandlung), und ist, zum Beispiel, ein Hochsetzsteller. Die durch den Wandler 31 umgewandelte Geleichstromenergie wird dem Wechselrichter 32 zugeführt.
Der Wechselrichter 32 ist eine Schaltung, die eine Umwandlungsoperation (DC/AC-Umwandlung) durchführt, um die von dem Wandler 31 zugeführte Gleichstromenergie in vorbestimmte (zum Beispiel einer Frequenz von 60 Hz) Wechselstromenergie umzuwandeln. Die durch den Wechselrichter 32 umgewandelte Wechselstromenergie wird dem externen Energienetz 80 zugeführt.
Daher ist es durch Bereitstellen des PCS 12 möglich, die durch den Solarzellenstring 11 erzeugte Gleichstromenergie in die Wechselstromenergie mit einer vorbestimmten Spannung und Frequenz umzuwandeln, so dass eine Systemzusammenschaltung mit dem Energienetz 80 ermöglicht wird.
In der Ausführungsform schließt das PCS 12 einen Nullphasen-Strom-Transformator (ZCT) 33 und eine Erdschlusserkennungsvorrichtung 34 ein, um einen Erdschluss in dem Solarzellenstring 11 zu erkennen.
Der ZCT 33 ist ein Stromsensor, der zum Erkennen eines Erdschlusses verwendet wird. In einem Normalfall weisen Ströme, die durch zwei elektrische Pfade 35 und 36 fließen, entgegengesetzte Richtungen und die gleiche Stärke auf. Wenn allerdings ein Erdschluss auftritt, weisen die Ströme unterschiedliche Stärken auf. Entsprechend wird ein magnetischer Fluss in dem ZCT 33 induziert und ein Strom fließt in der Erdschlusserkennungsvorrichtung 34.
Die Erdschlusserkennungsvorrichtung 34 erkennt einen Erdschluss auf der Basis des Stroms von dem ZCT 33. Im Einzelnen, wenn ein Wert des Stromes von dem ZCT 33 gleich oder größer ist als ein vorbestimmter Wert, bestimmt die Erdschlusserkennungsvorrichtung 34, dass ein Erdschluss aufgetreten ist (das Vorhandensein eines Erdschlusses). Details der Erdschlusserkennungsvorrichtung 34 werden unten beschrieben.
In der Ausführungsform besteht eine Kommunikationsverbindung der Erdschlusserkennungsvorrichtung 34 mit dem Optimierer 22 und die Erdschlusserkennungsvorrichtung 34 erkennt in Zusammenwirkung mit dem Optimierer 22 einen Erdschluss mit hoher Genauigkeit. Vorzugsweise besteht die Kommunikationsverbindung der Erdschlusserkennungsvorrichtung 34 und des Optimierers 22 über ein Kommunikationsnetzwerk. Beispiele des Kommunikationsnetzwerkes schließen ein drahtgebundenes lokales Netzwerk (LAN) auf der Basis von Power-Line-Communication (PLC, Datenübertragung über das Stromnetz) unter Verwendung des elektrischen Pfades 23 und ein drahtloses LAN (IEEE 802.11) ein.
(Konfiguration des Optimierers)
2 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, das die Konfiguration des Optimierers 22 darstellt. Wie in 2 dargestellt schließt der Optimierer 22 einen Kondensator 41, eine erste Schalterschaltung 42, eine zweite Schalterschaltung 43, einen ersten Verbindungsanschluss 44, einen zweiten Verbindungsanschluss 45, ein Steuerbauelement 46 und ein Kommunikationsbauelement 47 ein.
Das Solarzellenmodul 21 und der Optimierer 22 sind in den elektrischen Pfad 23 eingefügt. Ein positiver Anschluss P des Solarzellenmoduls 21 ist mit einem der elektrischen Pfade 23a über die erste Schalterschaltung 42 und den ersten Verbindungsanschluss 44 des Optimierers 22 verbunden. Ein negativer Anschluss N des Solarzellenmoduls 21 ist mit dem anderen elektrischen Pfad 23b über den zweiten Verbindungsanschluss 45 des Optimierers 22 verbunden. Die Verbindungsanschlüsse 44 und 45 sind über die zweite Schalterschaltung 43 verbunden.
Die erste Schalterschaltung 42 trennt das Solarzellenmodul 21 elektrisch von dem elektrischen Pfad 23. Die zweite Schalterschaltung 43 verbindet einen der elektrischen Pfade 23a mit dem anderen elektrischen Pfad 23b elektrisch, wenn das Solarzellenmodul 21 durch die erste Schalterschaltung 42 von dem elektrischen Pfad 23 elektrisch getrennt wird. Die erste Schalterschaltung 42 und die zweite Schalterschaltung 43 arbeiten auf der Basis einer Anweisung von dem Steuerbauelement 46. Im Besonderen schließen die erste Schalterschaltung 42 und die zweite Schalterschaltung 43, als Beispiel, ein Schaltelement ein.
Der Kondensator 41 ist mit dem Solarzellenmodul 21 auf der Seite des Solarzellenmoduls 21, relativ zu der ersten Schalterschaltung 42, parallel verbunden. Der Kondensator 41 lädt oder entlädt elektrische Energie von dem Solarzellenmodul 21.
Das Steuerbauelement 46 steuert übergreifend den Betrieb der verschiedenen Komponenten in dem Optimierer 22 und ist konfiguriert aus, als Beispiel, einem Computer, der eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) und einen Speicher einschließt. Eine Betriebssteuerung verschiedener Konfigurationen wird durchgeführt, indem der Computer veranlasst wird, ein Steuerprogramm auszuführen.
Das Kommunikationsbauelement 47 führt Datenkommunikation mit der externen Erdschlusserkennungsvorrichtung 34 durch. Das Kommunikationsbauelement 47 wandelt verschiedene Teile von Daten, die von dem Steuerbauelement 46 empfangen werden, in ein Format um, das geeignet für Datenkommunikation ist, und überträgt dann die Daten an die Erdschlusserkennungsvorrichtung 34. Weiterhin wandelt das Kommunikationsbauelement 47 die verschiedenen Teile von Daten, die von der Erdschlusserkennungsvorrichtung 34 empfangen werden, in ein Datenformat innerhalb der Vorrichtung um und überträgt dann die Daten an das Steuerbauelement 46.
Andere Konfigurationen in dem Optimierer 22 sind wohlbekannt aus, als Beispiel, der Patentliteratur 3 und 4; und ihre Beschreibung wird weggelassen.
(Betrieb des Optimierers)
Ein allgemeiner Betrieb des Optimierers 22 mit der obigen Konfiguration wird beschrieben. Wie oben beschrieben optimiert der Optimierer 22 Energie (bzw. Leistung) von dem Solarzellenmodul 21 und führt die Energie dem elektrischen Pfad 23 des Solarzellenstrings 11 zu. Im Besonderen schaltet der Optimierer 22 die erste Schalterschaltung 42 aus und schaltet die zweite Schalterschaltung 43 an, gemäß einer Anweisung von dem Steuerbauelement 46. Demgemäß wird das Solarzellenmodul 21 von dem elektrischen Pfad 23 elektrisch getrennt und Leitfähigkeit des elektrischen Pfades 23 ist sichergestellt. In diesem Fall wird der Kondensator 41 mit der Energie von dem Solarzellenmodul 21 geladen.
Nachdem ein eingestellter Zeitraum vergangen ist wird die erste Schalterschaltung 42 angeschaltet und die zweite Schalterschaltung 43 ausgeschaltet, gemäß einer Anweisung von dem Steuerbauelement 46. Da das Solarzellenmodul 21 und der Kondensator 41 mit dem elektrischen Pfad 23 elektrisch verbunden sind, kann daher Energie gleich oder höher als die durch das Solarzellenmodul 21 zugeführte Energie dem elektrischen Pfad 23 zugeführt werden.
Daher kann nachvollzogen werden, dass der Optimierer 22 das Solarzellenmodul 21 von dem elektrischen Pfad 23 elektrisch trennt und eine Funktion (Schaltfunktion) aufweist, wobei zwischen dem Zustand, in welchem die Leitfähigkeit des elektrischen Pfades 23 sichergestellt ist (getrennter Zustand), und dem Zustand, in welchem das Solarzellenmodule 21 mit dem elektrischen Pfad 23 elektrisch verbunden ist (verbundener Zustand), geschaltet wird. In der Ausführungsform empfängt daher das Steuerbauelement 46 des Optimierers 22 von der Erdschlusserkennungsvorrichtung 34 über das Kommunikationsbauelement 47 die Schaltanweisungsdaten, um anzuweisen, ein Schalten in irgendeinen von dem getrennten Zustand oder dem verbundenen Zustand durchzuführen, und führt die Schaltfunktion auf der Basis der empfangenen Schaltanweisungsdaten aus.
(Details der Erdschlusserkennungsvorrichtung)
3 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Erdschlusserkennungsvorrichtung 34 darstellt. Wie in 3 dargestellt schließt die Erdschlusserkennungsvorrichtung 34 ein Erdschlussbestimmungsbauelement 51, ein Schaltanweisungsbauelement 52 und ein Kommunikationsbauelement 53 ein. Da eine Funktion des Kommunikationsbauelements 53 der Erdschlusserkennungsvorrichtung 34 die gleiche ist wie die Funktion des Kommunikationsbauelements 47 des in 2 dargestellten Optimierers 22, wird eine Beschreibung davon weggelassen.
Das Erdschlussbestimmungsbauelement 51 bestimmt das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Erdschlusses in dem Solarzellenstring 11 auf der Basis des Wertes des Stromes von dem ZCT 33. Im Besonderen wandelt das Erdschlussbestimmungsbauelement 51 den Strom von dem ZCT 33 unter Verwendung eines Widerstands oder Ähnlichem in eine Spannung um, bestimmt, dass der Erdschluss vorliegt, wenn der Wert der umgewandelten Spannung gleich oder größer ist als ein vorbestimmter Wert, und bestimmt, dass kein Erdschluss vorliegt, wenn der Wert der umgewandelten Spannung kleiner als der vorbestimmte Wert ist. Das Erdschlussbestimmungsbauelement 51 kann ein Ergebnis der Bestimmung nach Außen ausgeben oder kann das Bestimmungsergebnis an eine externe Vorrichtung übertragen.
In der Ausführungsform sendet das Erdschlussbestimmungsbauelement 51 das Bestimmungsergebnis an das Schaltanweisungsbauelement 52. Weiterhin führt das Erdschlussbestimmungsbauelement 51 die obige Bestimmung aus, wenn das Erdschlussbestimmungsbauelement 51 den Sachverhalt empfängt, dass das Schaltanweisungsbauelement 52 die Schaltanweisungsdaten übertragen hat.
Das Schaltanweisungsbauelement 52 weist den Optimierer 22 an, die Schaltfunktion auszuführen. Im Besonderen erzeugt das Schaltanweisungsbauelement 52 Schaltanweisungsdaten zu einem vorbestimmten Zeitpunkt und überträgt die erzeugten Schaltanweisungsdaten über das Kommunikationsbauelement 53 an den Optimierer 22. In diesem Fall benachrichtigt das Schaltanweisungsbauelement 52 das Erdschlussbestimmungsbauelement 51, dass das Schaltanweisungsbauelement 52 die Schaltanweisungsdaten übertragen hat. Beispiele für den vorbestimmten Zeitpunkt schließen einen Zeitpunkt, wenn das Bestimmungsergebnis des Vorhandenseins des Erdschlusses von dem Erdschlussbestimmungsbauelement 51 empfangen wurde, eine vorbestimmte Zeit und einen Zeitpunkt, wenn eine frühmorgendliche Überprüfung durchgeführt wird, ein.
(Betrieb der Erdschlusserkennungsvorrichtung)
4 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf eines Erdschlusserkennungsvorgangs in der Erdschlusserkennungsvorrichtung 34 mit der obigen Konfiguration darstellt (ein Verfahren zum Steuern der Erdschlusserkennungsvorrichtung 34). Zuerst, wie in 4 dargestellt, erzeugt das Schaltanweisungsbauelement 52 Schaltanweisungsdaten, so dass alle Optimierer 22 in den verbundenen Zustand eintreten, und überträgt die Schaltanweisungsdaten über das Kommunikationsbauelement 53 an alle Optimierer 22 (S11). Demgemäß weist der Solarzellenstring 11 eine Verbindungsform auf, in welcher alle Solarzellenmodule 21 in Reihe verbunden sind.
Dann bestimmt das Erdschlussbestimmungsbauelement 51 das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Erdschlusses (S12). Wenn das Erdschlussbestimmungsbauelement 51 bestimmt (bzw. feststellt), dass der Erdschluss vorliegt (JA in S13), bestimmt das Erdschlussbestimmungsbauelement 51, dass der Erdschluss erkannt wurde und gibt den Sachverhalt nach Außen aus (S14). Danach endet der Erkennungsvorgang des Erdschlusses.
Im Übrigen ist es in einem Fall, in welchem der Erdschluss unter Verwendung des ZCT 33 erkannt wird, auch wenn der Erdschluss an einer Position auftritt, an welcher eine Spannung zur Erde in dem Solarzellenstring 11 ungefähr 0 ist (in dem Beispiel der 1 an einer Position DZ auf dem elektrischen Pfad 23), schwierig für das Erdschlussbestimmungsbauelement 51 zu bestimmen, dass der Erdschluss vorliegt. Eine solche Position wird eine Totzone genannt.
In der Ausführungsform, wenn bestimmt wird, dass kein Erdschluss vorliegt (NEIN in S13), erzeugt daher das Schaltanweisungsbauelement 52 Schaltanweisungsdaten, so dass mindestens ein Optimierer 22 auf der Seite näher zu irgendeinem von einem positiven Eingangsanschluss 30 und einem negativen Eingangsanschluss in den getrennten Zustand eintritt, und überträgt die Schaltanweisungsdaten über das Kommunikationsbauelement 53 an den Optimierer 22 (S15; Schaltanweisungsschritt). Demgemäß ändert sich in dem Solarzellenstring 11 die Position, an welcher die Spannung zur Erde ungefähr 0 ist, von der in 1 dargestellten Position DZ.
Dann bestimmt das Erdschlussbestimmungsbauelement 51 das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Erdschlusses (S16; Erdschlussbestimmungsschritt). Wenn das Erdschlussbestimmungsbauelement 51 bestimmt, dass der Erdschluss vorliegt (JA in S17), bestimmt das Erdschlussbestimmungsbauelement 51, dass der Erdschluss an der Position DZ der Totzone in der vorherigen Verbindungsform erkannt wurde, und gibt den Sachverhalt nach Außen aus (S18). Danach endet der Erkennungsvorgang des Erdschlusses. Andererseits, wenn das Erdschlussbestimmungsbauelement 51 bestimmt, dass kein Erdschluss vorliegt (NEIN in S16), bestimmt das Erdschlussbestimmungsbauelement 51, dass der Erdschluss nicht erkannt wurde, und gibt den Sachverhalt nach Außen aus (S19). Danach endet der Erkennungsvorgang des Erdschlusses.
(Effekte des Solarenergieerzeugungssystems)
In dem Solarenergieerzeugungssystem 1 der Ausführungsform ist es durch Ändern der Verbindungsform der Solarzellenmodule 21 möglich zu erkennen, dass ein Erdschluss in der Totzone aufgetreten ist. Weiterhin, auch wenn die Energie von dem Solarzellenstring 11 dem Energienetz 80 über das PCS 12 zugeführt wird, kann die Erdschlusserkennungsvorrichtung 34 den Erdschluss erkennen. Da der Zeitpunkt, an welchem die Erdschlusserkennungsvorrichtung 34 betrieben wird, daher nicht eingeschränkt ist, ist es möglich, einen Erdschluss zu erkennen, welcher nicht ständig auftritt, wie zum Beispiel ein Erdschluss, der nur am Morgen auftritt, ein Erdschluss, der nur bei hoher Feuchtigkeit auftritt.
[Ausführungsform 2]
Als nächstes wird eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 5 beschrieben. Ein Solarenergieerzeugungssystem 1 gemäß der Ausführungsform unterscheidet sich von dem in 1 bis 4 dargestellten Solarenergieerzeugungssystem 1 dadurch, dass ein Vorgang des Spezifizierens der Position des Erdschlusses nach dem in 4 dargestellten Schritt 14 hinzugefügt ist; andere Konfigurationen und Vorgänge sind die gleichen.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf eines Erdschluss-Positionsspezifizierungsvorgangs in der Erdschlusserkennungsvorrichtung 34 gemäß der Ausführungsform darstellt (ein Verfahren zum Steuern der Erdschlusserkennungsvorrichtung 34). Wie in 5 dargestellt: nach Ausgeben des Sachverhalts, dass das Erdschlussbestimmungsbauelement 51 den Erdschluss erkannt hat, nach Außen (S14) initialisiert das Schaltanweisungsbauelement 52 eine Variable i (wobei i eine ganze Zahl ist) auf 1 (S21).
Dann erzeugt das Schaltanweisungsbauelement 52 die Schaltanweisungsdaten, so dass der Optimierer 22 bei der i-ten Phase in den getrennten Zustand eintritt und die anderen Optimierer 22 in den verbundenen Zustand eintreten, und überträgt die Schaltanweisungsdaten über das Kommunikationsbauelement 53 an den Optimierer 22 (S22; ein Schaltanweisungsschritt). Demgemäß ist in dem Solarzellenstring 11 das i-te Solarzellenmodul 21 elektrisch getrennt und die anderen Solarzellenmodule 21 treten in den verbundenen Zustand ein, in welchem die anderen Solarzellenmodule 21 in Reihe verbunden sind.
Dann bestimmt das Erdschlussbestimmungsbauelement 51 das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Erdschlusses (S23; Erdschlussbestimmungsschritt). Wenn das Erdschlussbestimmungsbauelement 51 bestimmt, dass kein Erdschluss vorliegt (NEIN in S24), bestimmt das Erdschlussbestimmungsbauelement 51, dass der Erdschluss in dem elektrisch getrennten i-ten Solarzellenmodul 21 erkannt wurde, und gibt den Sachverhalt nach außen aus (S25). Er ist daher möglich die Position des Erdschlusses zu spezifizieren. Danach endet der Vorgang des Spezifizierens der Position des Erdschlusses.
Andererseits, wenn das Erdschlussbestimmungsbauelement 51 bestimmt, dass der Erdschluss vorliegt (JA in S24), wiederholt das Erdschlussbestimmungsbauelement 51 den obigen Vorgang für die anderen Solarzellenmodule 21. Das heißt, das Schaltanweisungsbauelement 52 erhöht die Variable i um 1 (S26). Wenn die erhöhte Variable i gleich oder kleiner ist als die Zahl N (wobei N eine ganze Zahl ist) aller Solarzellenmodule 21 (NEIN in S27), kehrt der Vorgang zu Schritt S22 zurück und der obige Vorgang wird wiederholt.
Andererseits, wenn der obige Vorgang für jede einzelne aller Solarzellenmodule 21 wiederholt worden ist, das heißt, wenn die erhöhte Variable i größer ist als die Zahl N (JA in S27), bestimmt das Erdschlussbestimmungsbauelement 51, dass die Position des Erdschlusses nicht spezifiziert werden kann, und gibt den Sachverhalt nach außen aus (S28). Danach endet der Vorgang des Spezifizierens der Position des Erdschlusses.
(Effekte des Solarenergieerzeugungssystems)
Wenn auch die Erdschlusserkennungsvorrichtung des Standes der Technik das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Erdschlusses erkennen kann, ist es schwierig die Position zu spezifizieren, an welcher der Erdschluss in dem Solarzellenstring 11 auftritt. Weiterhin ist es auch schwierig anhand eines Designs des Solarzellenstrings 11 die Position zu spezifizieren, an welcher der Erdschluss auftritt.
Andererseits kann in dem Solarenergieerzeugungssystem 1 der Ausführungsform die Erdschlusserkennungsvorrichtung 34 die Position spezifizieren, an welcher der Erdschluss auftritt, durch Bestimmen des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins des Erdschlusses in Zusammenwirkung mit dem Optimierer 22.
Weiterhin, wenn die Energie von dem Solarzellenstring 11 dem Energienetz 80 über das PCS 12 zugeführt wird, kann die Erdschlusserkennungsvorrichtung 34 das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Erdschlusses bestimmen und die Position, an welcher der Erdschluss auftritt, spezifizieren. Da der Zeitpunkt, an welchem die Erdschlusserkennungsvorrichtung 34 betrieben wird nicht eingeschränkt ist, ist es möglich, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Erdschlusses bezüglich des Erdschlusses, welcher nicht ständig auftritt, zu bestimmen und die Position, an welcher der Erdschluss auftritt, zu spezifizieren, so dass eine Zeit des Auftretens und eine Position des Auftretens des Erdschlusses verlässlich aufgezeichnet werden können. Demgemäß ist es möglich, das Spezifizieren eines Reparaturortes, eines Abwicklungsverfahrens oder Ähnliches zu klären und Wiederherstellungsarbeiten schnell durchzuführen.
Weiterhin können durch Steuern des Optimierers 22 über das Kommunikationsnetzwerk eine detailliertere Fehlerdiagnose, wie zum Beispiel eine Fehlerdiagnose, eine Fehlerpositionsspezifizierung und ein vorläufiger Betrieb, ferngesteuert durchgeführt werden und eine Verringerung der Menge an Energieerzeugung kann unterbunden werden.
In der Ausführungsform ist die Zahl an Solarzellenmodulen 21, die elektrisch von dem elektrischen Pfad 23 getrennt werden eins, allerdings kann eine Vielzahl von Solarzellenmodulen 21 elektrisch getrennt werden. Wenn die Vielzahl von Solarzellenmodulen 21 von dem elektrischen Pfad 23 getrennt wird, wird das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Erdschlusses für jedes der Vielzahl von Solarzellenmodulen 21 bestimmt.
[Dritte Ausführungsform]
Als nächstes wird eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 6 und 7 beschrieben.
6 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration eines Solarenergieerzeugungssystems gemäß der Ausführungsform darstellt. Das Solarenergieerzeugungssystem (Gleichstromenergieversorgungssystem) 100 der Ausführungsform unterscheidet sich von dem in 1 bis 3 dargestellten Solarenergieerzeugungssystem 1 dadurch, dass ein neuer Solarzellenstring 11 und ein Verbindungskasten 13 hinzugefügt sind; andere Konfigurationen sind die gleichen.
Der Verbindungskasten 13 verbindet eine Vielzahl von Solarzellenstrings 11 (zwei in dem Beispiel der 6) parallel. Der Verbindungskasten 13 verbindet zwei elektrische Pfade 24 und 25, die parallel verbunden sind, mit dem PCS 12. Demgemäß wird Energie von der Vielzahl parallel verbundener Solarzellenstrings 11 dem PCS 12 zugeführt. Weiterhin ist in dem Verbindungskasten 13 in jedem Solarzellenstring 11 eine Rückflussschutzdiode 26 bereitgestellt, um zu verhindern, dass ein Strom von einem bestimmten (bzw. einem gewissen) Solarzellenstring 11 in andere Solarzellenstrings 11 fließt (Rückfluss).
7 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf eines Vorgangs darstellt, der einen Erdschluss in der Erdschlusserkennungsvorrichtung 34 der Ausführungsform betrifft. Der Vorgang gemäß der Ausführungsform, der den Erdschluss betrifft, unterscheidet sich von dem in 4 und 5 dargestellten Vorgang dadurch, dass der in 7 dargestellte Vorgang hinzugefügt ist; die anderen Vorgänge sind die gleichen.
Zuerst, wie in 7 dargestellt, initialisiert das Schaltanweisungsbauelement 52 eine Variable j (wobei j eine ganze Zahl ist) auf 1 (S31). Dann erzeugt das Schaltanweisungsbauelement 52 Schaltanweisungsdaten, so dass alle Optimierer 22, die in den Solarzellenstrings 11 außer dem j-ten Solarzellenstring 11 eingeschlossen sind, in einen getrennten Zustand eintreten, und überträgt die Schaltanweisungsdaten über das Kommunikationsbauelement 53 an den Optimierer 22 (S32).
Demgemäß führt nur das im j-ten Solarzellenstring 11 eingeschlossene Solarzellenmodul 21 dem PCS 12 Energie zu. Weiterhin fließt ein Strom von dem j-ten Solarzellenstring 11 zu dem Eingangsanschluss 30 des PCS 12 ohne zu den anderen Solarzellenstrings 11 zu fließen, aufgrund der Rückflussschutzdiode 26 des Verbindungskastens 13. Daher kann diese Konfiguration als eine Konfiguration wie in 1 dargestellt erachtet werden, in welcher nur der j-te Solarzellenstring 11 mit dem PCS 12 verbunden ist. Selbst in einer Konfiguration, in welcher keine Rückflussschutzdiode 26 vorhanden ist, ist es unter der Steuerung des Optimierers 22 auch möglich einen Strom daran zu hindern, von dem j-ten Solarzellenstring 11 zu den anderen Solarzellenstrings 11 zu fließen
Für den j-ten Solarzellenstring 11 werden der in 4 dargestellte Erdschlusserkennungsvorgang (S11 bis S19) und der in 5 dargestellte Erdschluss-Positionsspezifizierungsvorgang (S21 bis S28) durchgeführt (S33).
Dann wird der obige Vorgang für die anderen Solarzellenstrings 11 wiederholt. Das heißt, das Schaltanweisungsbauelement 52 erhöht die Variable j um 1 (S34). Wenn die erhöhte Variable j gleich oder kleiner ist als die Zahl M (wobei M eine ganze Zahl ist) aller Solarzellenstrings 11 (NEIN in S35), kehrt der Vorgang zu Schritt S32 zurück und der obige Vorgang wird wiederholt.
Unterdessen, wenn der obige Vorgang für jeden einzelnen aller Solarzellenstrings 11 wiederholt worden ist, das heißt, wenn die erhöhte Variable i größer ist als die obige Zahl M (JA in S35), bestimmt das Erdschlussbestimmungsbauelement 51, dass der Erdschluss unter all den Solarzellenstrings 11 nicht erkannt wurde und gibt den Sachverhalt nach außen aus (S36). Danach endet der Vorgang des Spezifizierens der Position des Erdschlusses.
Daher ist es in dem Solarzellenenergieerzeugungssystem 100, das die Vielzahl von Solarzellenstrings 11 einschließt, möglich, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Erdschlusses für jeden der Solarzellenstrings 11 zu bestimmen, und als ein Ergebnis ist es möglich den Erdschluss genau zu erkennen.
Die Zahl der elektrisch mit dem Eingangsanschluss 30 des PCS 12 verbundenen Solarzellenstrings 11 ist in der Ausführungsform eins, allerdings können mehrere (ein Vielzahl) von Solarzellenstrings 11 mit dem Eingangsanschluss 30 des PCS 12 elektrisch verbundenen sein. Wenn mehrere von Solarzellenstrings 11 mit dem Eingangsanschluss 30 des PCS 12 elektrisch verbundenen sind, wird das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Erdschlusses für jeden der Vielzahl von Solarzellenstrings 11 bestimmt.
(Zusätzliche Anmerkungen)
In der obigen Ausführungsform wird der Erdschluss unter Verwendung des ZCT 33 erkannt, allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht darauf eingeschränkt. Die vorliegende Erfindung kann zur Erkennung eines Erdschlusses unter Verwendung verschiedener Verfahren angewendet werden, wie zum Beispiel Erkennung eines Erdschlusses unter Verwendung von Erdungswiderstand und Erkennung eines Erdschlusses unter Verwendung eines Isolationsmessinstruments, wie zum Beispiel einem Megaohmmeter (ein Isolationswiderstandsmessgerät).
In der obigen Ausführungsform ist die Erdschlusserkennungsvorrichtung 34 innerhalb des PCS 12 bereitgestellt, allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht darauf eingeschränkt. Zum Beispiel kann die Erdschlusserkennungsvorrichtung 34 außerhalb des PCS 12 bereitgestellt sein, innerhalb des Verbindungskastens 13 bereitgestellt sein oder innerhalb des Optimierers 22 bereitgestellt sein.
Weiterhin ist in der obigen Ausführungsform das Schaltanweisungsbauelement 52 in der Erdschlusserkennungsvorrichtung 34 bereitgestellt, allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht darauf eingeschränkt. Zum Beispiel kann das Schaltanweisungsbauelement 52 in einer externen Kommunikationsvorrichtung bereitgestellt sein.
Weiterhin ist in der obigen Ausführungsform der Optimierer 22 in jedem Solarzellenmodul 21 bereitgestellt, allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht darauf eingeschränkt und der Optimierer 22 kann für die Vielzahl von Solarzellenmodulen 21 bereitgestellt sein. In diesem Fall bestimmt die Erdschlusserkennungsvorrichtung 34, dass ein Erdschluss in irgendeinem der Vielzahl von Solarzellenmodulen 21 auftritt.
Weiterhin wird in der obigen Ausführungsform der Optimierer 22 verwendet, allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht darauf eingeschränkt und irgendein Schalter kann verwendet werden, der in der Lage ist das Solarzellenmodul 21 elektrisch von dem Solarzellenstring 11 zu trennen und mit der Erdschlusserkennungsvorrichtung 34 zu kommunizieren.
Weiterhin wird in der obigen Ausführungsform die vorliegende Erfindung bei einem Solarenergieerzeugungssystem angewendet, allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht darauf eingeschränkt und sie kann bei irgendeinem Energieversorgungssystem angewendet werden, das eine Gleichstromenergiequelle und eine Energieumwandlungsvorrichtung einschließt, die Energie von der Gleichstromenergiequelle umwandelt. Beispiele der Gleichstromenergieversorgung können einschließen: eine Brennstoffzelle, die in der Lage ist elektrische Energie (Gleichstromenergie) unter Verwendung von Wasserstoffbrennstoff gemäß einer elektrochemischen Reaktion zwischen Wasserstoffbrennstoff und Sauerstoff der Luft zu erhalten, eine Speicherbatterie, die elektrische Energie akkumuliert, und eine Energiespeichervorrichtung wie zum Beispiel einen Kondensator, zusätzlich zu der Solarenergieerzeugungsvorrichtung.
[Implementationsbeispiel unter Verwendung von Software]
Ein Steuerblock des Optimierers 22 und der Erdschlusserkennungsvorrichtung 34 (insbesondere das Steuerbauelement 46, das Erdschlussbestimmungsbauelement 51 und das Schaltanweisungsbauelement 52) können durch eine in einer integrierten Schaltung (IC-Chip) gebildete Logikschaltung (Hardware) realisiert sein oder können durch Software unter Verwendung einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU, Central Processing Unit) realisiert sein.
In letzterem Fall schließen der Optimierer 22 und die Erdschlusserkennungsvorrichtung 34 zum Beispiel ein: eine CPU, die Anweisungen eines Programms ausführt, welches Software zum Realisieren jeder Funktion ist, einen Nurlesespeicher (ROM, Read Only Memory) oder eine Speichervorrichtung (auf diese wird sich als ein „Aufzeichnungsmedium“ bezogen), in welchen das Programm und verschiedene Teile von Daten aufgezeichnet werden, um durch einen Computer lesbar zu sein, und einen Arbeitsspeicher (RAM, Random Access Memory) zum Ablaufenlassen des obigen Programms. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird dadurch erreicht, dass der Computer (oder die CPU) das Programm von dem Aufzeichnungsmedium liest und das Programm ausführt. Als das Aufzeichnungsmedium kann ein „nicht flüchtiges materielles Medium“ wie zum Beispiel ein Band, eine Platte, eine Karte, ein Halbleiterspeicher, eine programmierbare Logikschaltung oder Ähnliches verwendet werden. Weiterhin kann das Programm dem Computer über ein Übertragungsmedium (Kommunikationsnetzwerk, Funkwellen oder Ähnlichem), das in der Lage ist das Programm zu übertragen, zugeführt werden. Die vorliegende Erfindung kann auch in der Form eines in eine Trägerwelle eingebetteten Datensignals realisiert werden, in welchem das Programm durch elektronische Übertragung verkörpert ist.
Wie oben beschrieben wird die Erdschlusserkennungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem Gleichstromenergieversorgungssystem angewendet, einschließend eine Lastvorrichtung, die Gleichstromenergie, die an einem Eingangsanschluss eingegeben wird, umwandelt oder verbraucht, einen elektrischen Pfad, der mit dem Eingangsanschluss verbunden ist, und einen Gleichstromenergieversorgungs-String, in welchem eine Vielzahl von Gleichstromenergieversorgungs-Bauelementen in Reihe verbunden sind, und das Gleichstromenergieversorgungs-Bauelement schließt ein: ein Gleichstromenergieversorgungs-Modul, das Energie erzeugt oder lädt und entlädt, und einen Schalter, der das Gleichstromenergieversorgungs-Modul mit und von dem elektrischen Pfad verbindet oder trennt. Die Erdschlusserkennungsvorrichtung schließt das Schaltanweisungsbauelement, das den Schalter anweist zwischen der Verbindung und der Trennung zu schalten, und das Erdschlusserkennungsbauelement, das das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Erdschlusses des Gleichstromenergieversorgungs-Strings nach der Anweisung des Schaltanweisungsbauelements bestimmt, ein.
Gemäß der obigen Konfiguration: Wenn das Gleichstromenergieversorgungs-Modul, in welchem ein bestimmter (bzw. ein gewisser) Schalter bereitgestellt wurde, gemäß der Anweisung von dem Schaltanweisungsbauelement von dem elektrischen Pfad getrennt wird, wird die Verbindungsform des Gleichstromenergieversorgungs-Moduls in dem Gleichstromenergieversorgungs-String geändert. Da das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Erdschlusses des Gleichstromenergieversorgungs-Strings nach der Änderung der Verbindungsform bestimmt wird, kann das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Erdschlusses in verschiedenen Verbindungsformen bestimmt werden.
Wenn zum Beispiel bestimmt wird, dass ein Erdschluss in einer bestimmten (bzw. einer gewissen) Verbindungsform vorliegt, und bestimmt wird, dass kein Erdschluss in einer anderen Verbindungsform vorliegt, ist es möglich, zu bestimmen, dass der Erdschluss in dem Gleichstromenergieversorgungs-Modul auftritt, das in der anderen Verbindungsform von dem elektrischen Pfad getrennt ist.
Weiterhin: In einem Fall, in welchem der Erdschluss unter Verwendung eines Nullphasen-Strom-Transformators erkannt wird, auch wenn der Erdschluss an einer Position (Totzone) auftritt, an welcher die Spannung zur Erde in dem Gleichstromenergieversorgungs-String ungefähr 0 ist, ist es schwierig den Erdschluss zu erkennen. Andererseits, gemäß der vorliegenden Erfindung, da die Position, an welcher die Spannung zur Erde ungefähr 0 ist, durch Ändern der Verbindungsform geändert wird, ist es möglich, den Erdschluss an der Totzone in der Verbindungsform vor der Änderung zu erkennen.
Wie oben beschrieben weist die Erdschlusserkennungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen Effekt auf, dass der Erdschluss genau erkannt werden kann.
In der Erdschlusserkennungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Schaltanweisungsbauelement mindestens einen der Schalter anweisen, das Gleichstromenergieversorgungs-Modul von dem elektrischen Pfad zu trennen, und danach kann das Erdschlussbestimmungsbauelement das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Erdschlusses bestimmen. Durch Wiederholen dieses Arbeitsvorgangs in Bezug auf alle Schalter ist es möglich, das Gleichstromenergieversorgungs-Modul zu spezifizieren, in welchem der Erdschluss auftritt.
Die Zahl der Gleichstromenergieversorgungs-Module, die vom elektrischen Pfad getrennt werden sollen, kann eins sein oder es können mehrere (bzw. eine Vielzahl) sein. Wenn die Vielzahl von Gleichstromenergieversorgungs-Modulen von dem elektrischen Pfad getrennt wird, wird das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Erdschlusses für jedes der Vielzahl von Gleichstromenergieversorgungs-Module bestimmt.
In der Erdschlusserkennungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Vielzahl parallel verbundener Gleichstromenergieversorgungs-Strings über den elektrischen Pfad mit dem Eingangsanschluss verbunden sein, die Erdschlusserkennungsvorrichtung kann einen Erdschluss in der Vielzahl von Gleichstromenergieversorgungs-Strings erkennen und das Schaltanweisungsbauelement weist alle Schalter, die in dem Gleichstromenergieversorgungs-String mit Ausnahme des bestimmten Gleichstromenergieversorgungs-Strings eingeschlossen sind, an, das Gleichstromenergieversorgungs-Modul von dem elektrischen Pfad zu trennen, und das Erdschlussbestimmungsbauelement kann dann das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Erdschlusses bestimmen. Indem dies mit Bezug auf alle Gleichstromenergieversorgungs-Strings wiederholt wird, ist es möglich, den Erdschluss für jeden Gleichstromenergieversorgungs-String zu erkennen, und als ein Ergebnis, den Erdschluss genau zu erkennen, selbst in dem Energieversorgungssystem, das die Vielzahl von Gleichstromenergieversorgungs-Strings einschließt.
Die Zahl der bestimmen Gleichstromenergieversorgungs-Strings kann eins oder mehrere sein (bzw. eine Vielzahl). Wenn die Zahl der bestimmten Gleichstromenergieversorgungs-Strings eine Vielzahl ist, wird ein Erdschluss für jeden der Gleichstromenergieversorgungs-Strings erkannt.
Die Erdschlusserkennungsvorrichtung mit der obigen Konfiguration kann in der Lastvorrichtung in dem Gleichstromenergieversorgungs-System oder in dem Schalter in dem Gleichstromenergieversorgungs-System eingeschlossen sein.
Ein Verfahren zum Steuern einer Erdschlusserkennungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern einer Erdschlusserkennungsvorrichtung, die in dem Gleichstromenergieversorgungs-System mit der obigen Konfiguration angewendet wird, und schließt einen Schaltanweisungsschritt, in dem der Schalter angewiesen wird, zwischen Verbindung und Trennung zu schalten, und einen Erdschlusserkennungsschritt, in dem das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Erdschlusses des Gleichstromenergieversorgungs-Strings bestimmt wird, nach der Anweisung von dem Schaltanweisungsbauelement, ein.
Gemäß dem obigen Verfahren können die gleichen vorteilhaften Effekte erreicht werden wie in der Erdschlusserkennungsvorrichtung.
Die Erdschlusserkennungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch einen Computer realisiert sein. In diesem Fall sind ein Steuerprogramm der Erdschlusserkennungsvorrichtung, das den Computer veranlasst, die Erdschlusserkennungsvorrichtung zu realisieren, durch Veranlassen des Computers, als jedes in der Erdschlusserkennungsvorrichtung eingeschlossene Bauelement zu operieren, und ein computerlesbares Aufzeichnungsmedium, auf dem das Steuerprogramm aufgezeichnet ist, in dem Umfang der vorliegenden Erfindung eingeschlossen.
Eine Kommunikationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei einem Gleichstromenergieversorgungs-System angewendet, einschließend die Lastvorrichtung mit der obigen Konfiguration, den elektrischen Pfad mit der obigen Konfiguration, den Gleichstromenergieversorgungs-String mit der obigen Konfiguration und die Erdschlusserkennungsvorrichtung, die einen Erdschluss des Gleichstromenergieversorgungs-Strings erkennt; wobei die Kommunikationsvorrichtung ein Schaltanweisungsbauelement, das den Schalter anweist, zwischen Verbindung und Trennung zu schalten, einschließt, und wobei das Schaltanweisungsbauelement die Erdschlusserkennungsvorrichtung benachrichtigt, das das Schalten angewiesen wurde.
Gemäß der obigen Konfiguration, wenn das Gleichstromenergieversorgungs-Modul, in welchem der Schalter bereitgestellt wurde, gemäß der Schaltanweisung von den Schaltanweisungsbauelement von dem elektrischen Pfad getrennt wird, wird die Verbindungsform des Gleichstromenergieversorgungs-Moduls in dem Gleichstromenergieversorgungs-String geändert. Da die Erdschlusserkennungsvorrichtung das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Erdschlusses des Gleichstromenergieversorgungs-Strings nach der Änderung der Verbindungsform, gemäß der Benachrichtigung, die anzeigt, dass das Schalten angewiesen wurde, bestimmen kann, ist es möglich, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Erdschlusses in den verschiedenen Verbindungsformen zu bestimmen. Als ein Ergebnis ist es möglich einen Erdschluss genau zu erkennen.
Ein Verfahren zum Steuern einer Kommunikationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern einer Kommunikationsvorrichtung, die in dem Gleichstromenergieversorgungs-System mit der obigen Konfiguration angewendet wird, und schließt einen Schaltanweisungsschritt, in dem der Schalter angewiesen wird zwischen Verbindung und Trennung zu schalten, ein; wobei der Schaltanweisungsschritt Benachrichtigen der Erdschlusserkennungsvorrichtung, dass das Schalten angewiesen wurde, einschließt.
Gemäß dem obigen Verfahren kann der gleiche vorteilhafte Effekt erreicht werden wie in der Kommunikationsvorrichtung.
Die Kommunikationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch einen Computer realisiert werden. In diesem Fall sind ein Steuerprogramm einer Kommunikationsvorrichtung, das einen Computer veranlasst, die Kommunikationsvorrichtung zu realisieren, indem der Computer veranlasst wird, als ein Schaltanweisungsbauelement zu operieren, und ein computerlesbares Aufzeichnungsmedium, auf dem das Steuerprogramm aufgezeichnet ist, in dem Umfang der vorliegenden Erfindung eingeschlossen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt; verschiedene Modifikationen können innerhalb des in den Ansprüche angezeigten Umfangs gemacht werden; und Ausführungsformen, die durch geeignetes Kombinieren jeweiliger, in unterschiedlichen Ausführungsformen offenbarter, technischer Mittel erhalten werden, sind ebenfalls in dem technischen Umfang der vorliegenden Erfindung eingeschlossen.
Bezugszeichenliste

1, 100: Solarenergieerzeugungssystem (Gleichstromenergieversorgungs-System)
11: Solarzellenstring (Gleichstromenergieversorgungs-String)
12: PCS (Lastvorrichtung)
13: Verbindungskasten
20: Solarzellenbauelement (Gleichstromenergieversorgungs-Bauelement)
21: Solarzellenmodul (Gleichstromenergieversorgungs-Modul)
22: Optimierer (Schalter)
26: Rückflussschutzdiode
33: ZCT
34: Erdschlusserkennungsvorrichtung
41: Kondensator
42: Erster Schaltkreis
43: Zweiter Schaltkreis
46: Steuerbauelement
47, 53: Kommunikationsbauelement
51: Erdschlussbestimmungsbauelement
52: Schaltanweisungsbauelement
80: Energieversorgungsnetz (Lastvorrichtung)

Claims

Erdschlusserkennungsvorrichtung für ein Gleichstromenergieversorgungs-System, wobei das Gleichstromenergieversorgungs-System umfasst: eine Lastvorrichtung, die an einem Eingangsanschluss eingegebene Gleichstromenergie umwandelt oder verbraucht, einen elektrischen Pfad, der mit dem Eingangsanschluss verbunden ist, und einen Gleichstromenergieversorgungs-String, in welchem eine Vielzahl von Gleichstromenergieversorgungs-Bauelementen in Reihe verbunden sind, wobei jedes der Gleichstromenergieversorgungs-Bauelemente ein Gleichstromenergieversorgungs-Modul, das Energie erzeugt oder lädt und entlädt, und Schalter umfasst, die das Gleichstromenergieversorgungs-Modul mit und von dem elektrischen Pfad verbinden oder trennen, wobei die Erdschlusserkennungsvorrichtung umfasst: ein Schaltanweisungsbauelement, das die Schalter anweist, zwischen Verbindung und Trennung zu schalten; und ein Erdschlussbestimmungsbauelement, das ein Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Erdschlusses des Gleichstromenergieversorgungs-Strings nach der Anweisung des Schaltanweisungsbauelements bestimmt.
Erdschlusserkennungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Schaltanweisungsbauelement mindestens einen der Schalter anweist, das Gleichstromenergieversorgungs-Modul von dem elektrischen Pfad zu trennen, und wobei dann das Erdschlussbestimmungsbauelement das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Erdschlusses bestimmt.
Erdschlusserkennungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei eine Vielzahl parallel verbundener Gleichstromenergieversorgungs-Strings über den elektrischen Pfad mit dem Eingangsanschluss verbunden ist, wobei die Erdschlusserkennungsvorrichtung den Erdschluss in der Vielzahl von Gleichstromenergieversorgungs-Strings erkennt, und wobei das Schaltanweisungsbauelement alle Schalter, die in den Gleichstromenergieversorgungs-Strings mit Ausnahme eines Gleichstromenergieversorgungs-Strings umfasst sind, anweist, das Gleichstromenergieversorgungs-Modul von dem elektrischen Pfad zu trennen, und wobei dann das Erdschlussbestimmungsbauelement das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Erdschlusses bestimmt.
Lastvorrichtung für ein Gleichstromenergieversorgungs-System, wobei das Gleichstromenergieversorgungs-System umfasst: einen elektrischen Pfad, der mit einem Eingangsanschluss der Lastvorrichtung verbunden ist, und einen Gleichstromenergieversorgungs-String, in welchem eine Vielzahl von Gleichstromenergieversorgungs-Bauelementen in Reihe verbunden sind, wobei jedes der Gleichstromenergieversorgungs-Bauelemente ein Gleichstromenergieversorgungs-Modul, das Energie erzeugt oder lädt und entlädt, und Schalter umfasst, die das Gleichstromenergieversorgungs-Modul mit und von dem elektrischen Pfad verbinden oder trennen, wobei die Lastvorrichtung, an dem Eingangsanschluss eingegebene Gleichstromenergie umwandelt oder verbraucht, und wobei die Lastvorrichtung umfasst: die Erdschlusserkennungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3.
Schalter für ein Gleichstromenergieversorgungs-System, wobei das Gleichstromenergieversorgungs-System umfasst: eine Lastvorrichtung, die an einem Eingangsanschluss eingegebene Gleichstromenergie umwandelt oder verbraucht, einen elektrischen Pfad, der mit dem Eingangsanschluss verbunden ist, und einen Gleichstromenergieversorgungs-String, in welchem eine Vielzahl von Gleichstromenergieversorgungs-Bauelementen in Reihe verbunden sind, wobei jedes der Gleichstromenergieversorgungs-Bauelemente ein Gleichstromenergieversorgungs-Modul umfasst, das Energie erzeugt oder lädt und entlädt, wobei der Schalter das Gleichstromenergieversorgungs-Modul mit und von dem elektrischen Pfad verbindet oder trennt, und wobei der Schalter umfasst: die Erdschlusserkennungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3.
Kommunikationsvorrichtung für ein Gleichstromenergieversorgungs-System, wobei das Gleichstromenergieversorgungs-System umfasst: eine Lastvorrichtung, die an einem Eingangsanschluss eingegebene Gleichstromenergie umwandelt oder verbraucht, einen elektrischen Pfad, der mit dem Eingangsanschluss verbunden ist, und einen Gleichstromenergieversorgungs-String, in welchem eine Vielzahl von Gleichstromenergieversorgungs-Bauelementen in Reihe verbunden sind, wobei jedes der Gleichstromenergieversorgungs-Bauelemente ein Gleichstromenergieversorgungs-Modul, das Energie erzeugt oder lädt und entlädt, und einen Schalter umfasst, der das Gleichstromenergieversorgungs-Modul mit dem elektrischen Pfad verbindet und von dem elektrischen Pfad trennt, und eine Erdschlusserkennungsvorrichtung, die einen Erdschluss des Gleichstromenergieversorgungs-Strings erkennt, wobei die Kommunikationsvorrichtung umfasst: ein Schaltanweisungsbauelement, das die Schalter anweist, zwischen Verbindung und Trennung zu schalten; wobei das Schaltanweisungsbauelement die Erdschlusserkennungsvorrichtung benachrichtigt, dass das Schalten angewiesen wurde.
Steuerprogramm, das einen Computer veranlasst, als die Erdschlusserkennungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 zu arbeiten, wobei das Steuerprogramm den Computer veranlasst, als jedes der Bauelemente zu arbeiten.
Steuerprogramm, das einen Computer veranlasst, als die Kommunikationsvorrichtung gemäß Anspruch 6 zu arbeiten, wobei das Steuerprogramm den Computer veranlasst, als das Schaltanweisungsbauelement zu arbeiten.
Verfahren zum Steuern einer Erdschlusserkennungsvorrichtung für ein Gleichstromenergieversorgungs-System, wobei das Gleichstromenergieversorgungs-System umfasst: eine Lastvorrichtung, die an einem Eingangsanschluss eingegebene Gleichstromenergie umwandelt oder verbraucht, einen elektrischen Pfad, der mit dem Eingangsanschluss verbunden ist, und einen Gleichstromenergieversorgungs-String, in welchem eine Vielzahl von Gleichstromenergieversorgungs-Bauelementen in Reihe verbunden sind, wobei jedes der Gleichstromenergieversorgungs-Bauelemente ein Gleichstromenergieversorgungs-Modul, das Energie erzeugt oder lädt und entlädt, und Schalter umfasst, die das Gleichstromenergieversorgungs-Modul mit oder von dem elektrischen Pfad verbinden oder trennen, wobei das Verfahren umfasst: einen Schaltanweisungsschritt, in dem die Schalter anwiesen werden, zwischen Verbindung und Trennung zu schalten; und einen Erdschlussbestimmungsschritt, in dem ein Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Erdschlusses des Gleichstromenergieversorgungs-Strings nach der Anweisung des Schaltanweisungsschritts bestimmt wird.
Verfahren zum Steuern einer Kommunikationsvorrichtung für ein Gleichstromenergieversorgungs-System, wobei das Gleichstromenergieversorgungs-System umfasst: eine Lastvorrichtung, die an einem Eingangsanschluss eingegebene Gleichstromenergie umwandelt oder verbraucht, einen elektrischen Pfad, der mit dem Eingangsanschluss verbunden ist, einen Gleichstromenergieversorgungs-String, in welchem eine Vielzahl von Gleichstromenergieversorgungs-Bauelementen in Reihe verbunden sind, wobei jedes der Gleichstromenergieversorgungs-Bauelemente ein Gleichstromenergieversorgungs-Modul, das Energie erzeugt oder lädt und entlädt, und Schalter umfasst, die das Gleichstromenergieversorgungs-Modul mit oder von dem elektrischen Pfad verbinden oder trennen, und eine Erdschlusserkennungsvorrichtung, die einen Erdschluss des Gleichstromenergieversorgungs-Strings erkennt, wobei das Verfahren umfasst: einen Schaltanweisungsschritt, in dem die Schalter anwiesen werden, zwischen Verbindung und Trennung zu schalten, wobei der Schaltanweisungsschritt Benachrichtigen der Erdschlusserkennungsvorrichtung, dass das Schalten angewiesen wurde, umfasst.