JP2001257377A - 融雪制御装置および太陽光発電システム - Google Patents
融雪制御装置および太陽光発電システムInfo
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Abstract
雪動作を停止させて、システムの使用効率を向上させ
る。 【解決手段】 前記各ストリング5a〜5c毎に、該ス
トリング5a〜5cに流れる電流をそれぞれ検出する電
流検出手段9a〜9cを備え、更に、融雪動作時に前記
各電流検出手段9a〜9cの検出値に基づいて前記各ス
トリング5a〜5c毎に融雪が完了したか否かの判定を
行う判定手段10と、該判定手段10の判定結果に基づ
いて前記各ストリング5a〜5c毎に融雪動作の制御を
行う制御手段11とを備える。よって、融雪が完了した
と判定された前記ストリングの融雪動作を停止すること
ができる。
Description
った氷や雪を融雪する融雪装置を制御する融雪制御装置
および該融雪制御装置を備えた太陽光発電システムに関
する。
電源(商用電源)とをインバータを介して連系し、太陽
光発電によって使用機器の電力を供給して余った電力を
系統側に逆潮流し、太陽光発電だけでは電力が賄えない
場合に、その電力を系統側から供給するようにした太陽
光発電システムが開発されている。
は、日照によって発電するものであるから、日照が遮ら
れると発電できない。この日照を遮るものの一つとし
て、太陽電池上の積雪がある。積雪の多い地域では、昼
間の晴天であるにも拘わらず、太陽電池上の積雪によっ
て日照が遮られる結果、太陽電池の発電を利用できない
という不具合がある。
うに融雪装置を備えた太陽光発電システムも既に開発さ
れている。例えば、系統電源を、インバータを内蔵した
パワーコンディショナに供給し、このパワーコンディシ
ョナで昇降圧処理して太陽電池に発熱電流を供給するこ
とにより、太陽電池を発熱させて融雪するものである。
したか否かの判断が容易でないため、従来では、例え
ば、予め定めた一定時間で融雪動作を停止させたり、あ
るいは、パワーコンディショナから太陽電池への過電流
を検出して停止させていた。
せる従来例では、実際には、太陽電池上の雪が融けて融
雪が完了して発電できる状態であっても、融雪動作を継
続する場合があり、システム使用効率が低下するという
難点がある。
直列接続してなるストリングの複数を、並列接続して構
成されるのであるが、パワーコンディショナから太陽電
池へ流れる過電流を検出して停止させる従来例では、ス
トリング毎の融雪状態に相違があって、特定のストリン
グに過電流が流れたようなときにも融雪動作を停止させ
る場合があり、他のストリングは、融雪が完了していな
いにも拘わらず、融雪動作を停止させて再度融雪動作を
開始させねばならないといった難点がある。
れたものであって、融雪が完了したストリングに発熱電
流を供給したり、あるいは、融雪が完了していないのも
拘わらず、融雪動作を停止させるといった事態を回避し
てシステムの使用効率を高めることを目的とする。
を達成するために、複数の太陽電池モジュールが直列に
接続されてなるストリングを複数並列に接続して構成さ
れる太陽電池に発熱電流を供給して、該太陽電池上の氷
雪を融かす融雪動作の制御を行う融雪制御装置におい
て、前記各ストリング毎に、該ストリングに流れる電流
をそれぞれ検出する電流検出手段を備え、更に、融雪動
作時に前記各電流検出手段の検出値に基づいて前記各ス
トリング毎に融雪が完了したか否かの判定を行う判定手
段と、該判定手段の判定結果に基づいて前記各ストリン
グ毎に融雪動作の制御を行う制御手段とを備えるという
手段を採用している。
ストリングの融雪動作を停止することができるので、融
雪が完了したストリングに発熱電流を供給するといった
電力の無駄を無くすことができ、システムの使用効率を
一層向上させることができる。
れ、また前記判定手段および前記制御手段はマイクロコ
ンピュータ等で実現される。
第一では、前記各電流検出手段の検出値と、該各電流検
出手段の検出値の総和に基づいた判定値とを比較するこ
とにより、前記各ストリング毎に融雪が完了したか否か
の判定を行うように構成している。
するために印加する電圧または電流を増減させた時に、
この増減前後の前記各電流検出手段による検出値の変化
に基づいて前記各ストリング毎に融雪が完了したか否か
の判定を行うように構成している。
するために印加する電圧または電流を増減させた時の前
記各電流検出手段による検出値と、あらかじめ設定され
る所定値とを比較することにより、前記各ストリング毎
に融雪が完了したか否かの判定を行うように構成してい
る。
に、前記各ストリング毎に該ストリングにかかる電圧を
それぞれ検出する電圧検出手段を備えており、前記太陽
電池への発熱電流の供給を停止した後、前記各電圧検出
手段が前記各ストリングにかかる開放電圧をそれぞれ検
出し、前記判定手段が、前記各電圧検出手段の検出値
と、あらかじめ設定される所定値とを比較することによ
り、前記各ストリング毎に融雪が完了したか否かの判定
を行っている。
に、前記各ストリング毎に、該ストリングをそれぞれ短
絡させる短絡手段を備え、前記太陽電池への発熱電流の
供給を停止した後、前記短絡手段が前記各ストリングを
短絡させて、前記各電流検出手段が前記各ストリングに
流れる短絡電流をそれぞれ検出し、前記判定手段が、前
記各電流検出手段の検出値と、あらかじめ設定される所
定値とを比較することにより、前記各ストリング毎に融
雪が完了したか否かの判定を行っている。
に、前記判定手段で行っている融雪が完了したか否かの
判定を時間に応じて変更する変更手段を備えている。
短絡手段は開閉器等で構成され、また前記変更手段はマ
イクロコンピュータ等で実現される。
記記載の融雪制御装置と、前記太陽電池と、通常動作時
には、前記太陽電池からの発電電力を交流電力に変換す
る一方、融雪動作時には、系統電源からの交流電力を直
流電力に変換して前記太陽電池に発熱電流を供給するパ
ワーコンディショナとを備え、太陽光発電システムを構
成している。
の形態について、詳細に説明する。
の形態に係る太陽光発電システムの構成図であり、以
下、この太陽光発電システム1の構成について、動作と
ともに説明する。
ルが直列に接続されてなるストリング5a〜5cを複数
(例えば図1に示す例では3つ)並列に接続して構成さ
れた太陽電池2で発電された直流電力は、該太陽電池2
の各ストリング5a〜5cに個別的に対応する逆流防止
ダイオード7a〜7cを介して、パワーコンディショナ
4に送られる。該パワーコンディショナ4は、前記太陽
電池2からの直流電力を一般の商用電源である系統電源
6と同期のとれた交流電力に変換(DC/AC変換)し
て負荷に供給している。また、前記パワーコンディショ
ナ4は、単独運転時やその他の異常時には開閉器を解列
して動作を停止させるといった保護動作などを行う。
指令が与えられると融雪制御装置3の制御手段11を介
して前記各逆流防止ダイオード7a〜7cに並列にそれ
ぞれ接続された各開閉器8a〜8cをオンする。同時
に、前記パワーコンディショナ4は前記系統電源6から
の交流電力を直流電力に変換(AC/DC変換)して前
記各ストリング5a〜5cに発熱電流を供給し、該各ス
トリング5a〜5cを発熱させてその上に積もっている
雪あるいは凍結している氷を融かすという融雪動作を行
う。
池の温度によって電流−電圧特性が相異しており、例え
ば図2に示すような電流−電圧特性を示す。この図2に
おいて、特性曲線は積雪によって照度がない状態を、
特性曲線は夜間において積もった雪が融けて融雪した
状態を、特性曲線は昼間において融雪した状態を示し
ている。
た雪が太陽電池上に残って融けていない状態では、太陽
電池2の発熱は、雪の融解に使用されるために太陽電池
2の温度上昇はほとんどないが、雪が融けて融雪が完了
すると、太陽電池2の自己発熱によって温度上昇を起こ
す。一定電圧Voを印加した状態で、太陽電池2のセル
温度が上昇すると、夜間においては特性曲線から特性
曲線へと変化していくことになる。一方、昼間におい
ては雪が融けて融雪が完了すると、前記太陽電池2への
照度が増すため特性曲線から特性曲線へと変化して
いくことになる。
積雪あるいは融雪の状態に差が生じる場合があるので、
時間経過とともに前記各ストリング5a〜5cにおける
電流−電圧特性は違ってくることになる。
グ5a〜5cにそれぞれ個別的に対応した電流センサ等
の電流検出手段9a〜9cは、前記各ストリング5a〜
5cに流れる電流の向きおよびその値を検出する。
cに流れる電流の向きおよびその値は、判定手段10に
通知され、該判定手段10ではこの検出値の平均を算出
して判定値とする。次に、前記判定手段10は、前記判
定値と前記各ストリング5a〜5cの検出値とを比較す
ることにより前記各ストリング5a〜5c毎に融雪が完
了したか否かの判定を行う。すなわち、前記判定手段1
0は、前記各ストリング5a〜5cの検出値が前記判定
値に対して偏差が大きい場合(例えば前記判定値を基準
に所定の値幅に含まれない場合等)に当該ストリングの
融雪が完了したと判定し、制御手段11に通知する。
れたストリング(ここでは前記ストリング5aとする)
に対応する各開閉器8aをオフしてパワーコンディショ
ナ4からの発熱電流を遮断する。そして、全ての開閉器
8a〜8cがオフされた時点で全てのストリング5a〜
5cの融雪動作が完了したことになり、前記制御手段1
1は前記パワーコンディショナ4の融雪動作を停止させ
る。その後、通常動作指令を出力して前記パワーコンデ
ィショナ4を通常の発電動作に移行させる。なお、全て
のストリング5a〜5cでの融雪動作の完了ではなく、
融雪動作の完了したストリング5a〜5cが所定数以上
になった場合に、前記制御手段11は前記パワーコンデ
ィショナ4の融雪動作を停止させて通常の発電動作に移
行させることも可能である。
して対応する開閉器8aをオフして前記パワーコンディ
ショナ4からの発熱電流を遮断されたストリング5aか
らの発電電流を、融雪が完了していない他のストリング
5b〜5cに供給できるように構成している。
では前記検出値の平均を算出して判定値としているが、
これに限られるものではなく、例えば算出した平均値に
任意のオフセット値を加算して判定値と、または全ての
ストリング5a〜5cの平均ではなく前記検出値が最大
や最小になるストリングの検出値を除いた平均値を判定
値とする等であっても構わない。
から前記パワーコンディショナ4へ流れる電流の向きを
正としているが、判定基準が変わるだけで逆向きとして
もよい。さらに、前記開閉器8a〜8cは、トランジス
タなどのスイッチング素子で構成してもよい。
c毎に融雪が完了したか否かを判定して融雪が完了した
と判定された前記ストリング5a〜5cには、前記パワ
ーコンディショナ4からの発熱電流を遮断するようにし
ているので、融雪が完了したストリング5a〜5cに発
熱電流を供給するといった電力の無駄を無くすことがで
き、システムの使用効率を一層向上させることができ
る。
に係る太陽光発電システムについて説明するが、システ
ムの構成は前記実施の形態1と同様であり、以下相異す
る点を説明する。
び太陽電池の温度によって電流−電圧特性が相異してお
り、例えば図3に示すような電流−電圧特性を示す場合
もあり得る。このような場合における前記判定手段10
の前記各ストリング5a〜5c毎に融雪が完了したか否
かの判定動作について、以下説明する。
同じであるが、昼間において融雪した状態を示す特性曲
線bは照度および太陽電池の温度等の関係により図3
に示すように特性曲線と前記パワーコンディショナ4
が制御している一定電圧Vo付近で交差している。この
ような場合には、前記一定電圧Voでの電流の検出値で
は例えば所定の値との比較によって、前記各ストリング
5a〜5cの融雪が完了したか否かの判定できない。
ごとに前記パワーコンディショナ4が制御している一定
電圧Voを任意に変化させる。例えば図3では一定電圧
Voを一定電圧Vaに変化させている。次に、前記電流
検出手段9a〜9cは前記各ストリング5a〜5cに流
れる電流の向きおよびその値が検出し、前記判定手段1
0に通知する。該判定手段10では、この一定電圧Va
における検出値とあらかじめ設定された所定の値とを比
較することで前記各ストリング5a〜5c毎に融雪が完
了したか否かの判定を行う。例えば、昼間であれば前記
一定電圧Vaにおける検出値が0A以上の時に前記スト
リング5a〜5cで発電が行われていることになり、融
雪が完了したと判定する。このようにして融雪が完了し
たと判定された前記ストリング5a〜5cを、前記制御
手段11に通知することになる。以降の動作について
は、実施の形態1と同様である。
ィショナ4が印加している一定電圧Voを任意に変化さ
せているが、電圧に代えて電流を任意に変化させた後、
前記電流検出手段9a〜9cにより前記各ストリング5
a〜5cに流れる電流の向きおよびその値を検出するこ
とも可能である。
5c毎ではなく、全てのストリング5a〜5cを一括で
行うことももちろん可能である。
4が制御している一定電圧Voでの電流の検出値では前
記判定を行うことできような場合であっても、前記判定
を行うことができ、融雪が完了したストリング5a〜5
cに発熱電流を供給するといった電力の無駄を無くし
て、システムの使用効率を一層向上させることができ
る。
形態2における前記判定手段10で行っている前記各ス
トリング5a〜5cの融雪が完了したか否かの判定を他
の方法で行う場合であり、以下に説明する。
とに前記パワーコンディショナ4が制御している一定電
圧Voを任意に変化させる。次に、前記電流検出手段9
a〜9cは前記各ストリング5a〜5cに流れる電流の
向きおよびその値が検出し、前記判定手段10に通知す
る。該判定手段10では、この一定電圧Vaにおける検
出値と、電圧を変化させる前の一定電圧Voにおける検
出値との変化(電流変化量または電流の向き)に基づい
て前記各ストリング5a〜5c毎に融雪が完了したか否
かの判定を行う。
間であれば、前記電流変化量があらかじめ設定された所
定の値以上の時に、前記各ストリング5a〜5cの融雪
が完了したと判定する。一方、昼間であれば、前記判定
手段10は、前記一定電圧Vaにおける検出値と前記一
定電圧Voにおける検出値とで電流の向きが反転した時
に、前記各ストリング5a〜5cの融雪が完了したと判
定する。このようにして融雪が完了したと判定された前
記ストリング5a〜5cを、前記制御手段11に通知す
ることになる。以降の動作については、前記各実施の形
態と同様である。
コンディショナ4が印加している一定電圧VoVを任意
に変化させているが、これに代えて前記パワーコンディ
ショナ4の出力電流を任意に変化させた後、前記電流検
出手段9a〜9cにより前記各ストリング5a〜5cに
流れる電流の向きおよびその値を検出することも可能で
ある。
4が制御している一定電圧Voでの電流の検出値では前
記判定を行うことできような場合であっても、前記判定
を行うことができ、融雪が完了したストリング5a〜5
cに発熱電流を供給するといった電力の無駄を無くし
て、システムの使用効率を一層向上させることができ
る。
施の形態に係る太陽光発電システムの構成図であり、以
下この太陽光発電システムについて説明する。なお、図
1に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
加えて、前記各ストリング5a〜5c毎に、該ストリン
グ5a〜5cにかかる電圧をそれぞれ検出する電圧検出
手段12a〜12cを備えている。
5cに前記パワーコンディショナ4より発熱電流が供給
されているが、所定時間ごとに一旦前記開閉器8a〜8
cをオフすることにより前記発熱電流の供給を停止す
る。
7cのカソード側は前記パワーコンディショナ4の出力
電圧、アノード側は前記各ストリング5a〜5cの開放
電圧になる。よって、前記各電圧検出手段12が前記各
ストリング5a〜5cの開放電圧をそれぞれ検出し、前
記判定手段10に通知する。該判定手段10では、この
検出値と、あらかじめ設定された所定の値とを比較する
ことで前記各ストリング5a〜5c毎に融雪が完了した
か否かの判定を行う。例えば前記開放電圧が発生してい
れば、前記ストリング5a〜5cで発電が行われている
ことになり、融雪が完了したと判定する。このようにし
て融雪が完了したと判定されたストリング(ここでは前
記ストリング5aとする)を、前記制御手段11に通知
することになる。該制御手段11は融雪が完了したと判
定された前記ストリング5aに対応する各開閉器8aを
オフのままとして、それ以外のストリング5b〜5cに
対応する各開閉器8b〜8cをオンすることによりパワ
ーコンディショナ4からの発熱電流の供給を再開する。
そして、全ての開閉器8a〜8cがオフされた時点で全
てのストリング5a〜5cの融雪動作が完了したことに
なり、前記制御手段11は前記パワーコンディショナ4
の融雪動作を停止させる。その後、通常動作指令を出力
して前記パワーコンディショナ4を通常の発電動作に移
行させる。
c毎に融雪が完了したか否かを判定して融雪が完了した
と判定された前記ストリングには、前記パワーコンディ
ショナ4からの発熱電流を遮断するようにしているの
で、融雪が完了したストリングに発熱電流を供給すると
いった電力の無駄を無くすことができ、システムの使用
効率を一層向上させることができる。
施の形態に係る太陽光発電システムの構成図であり、以
下この太陽光発電システムについて説明する。なお、図
1に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
加えて、前記各ストリング5a〜5c毎に該ストリング
5a〜5cをそれぞれ短絡させる短絡手段13a〜13
cを備えている。
5cに前記パワーコンディショナ4より発熱電流が供給
されているが、所定時間ごとに一旦前記開閉器8a〜8
cをオフすることにより前記発熱電流の供給を停止す
る。次に、前記各短絡手段13a〜13cがそれぞれ前
記各ストリング5a〜5cを短絡させる。そして、前記
各電流検出手段9a〜9cが前記各ストリング5a〜5
cに流れる短絡電流をそれぞれ検出し、前記判定手段1
0に通知する。該判定手段10では、この検出値と、あ
らかじめ設定された所定の値とを比較することで前記各
ストリング5a〜5c毎に融雪が完了したか否かの判定
を行う。例えば前記短絡電流が発生していれば、前記ス
トリング5a〜5cで発電が行われていることになり、
融雪が完了したと判定する。このようにして融雪が完了
したと判定された前記ストリング5a〜5cを、前記制
御手段11に通知することになる。以降の動作について
は、実施の形態4と同様である。
c毎に融雪が完了したか否かを判定して融雪が完了した
と判定された前記ストリング5a〜5cには、前記パワ
ーコンディショナ4からの発熱電流を遮断するようにし
ているので、融雪が完了したストリング5a〜5cに発
熱電流を供給するといった電力の無駄を無くすことがで
き、システムの使用効率を一層向上させることができ
る。
施の形態に係る太陽光発電システムの構成図であり、以
下この太陽光発電システムについて説明する。なお、図
1に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
合、太陽電池は照度および太陽電池の温度によって電流
−電圧特性が変化する。このため、前記ストリング5a
〜5cの融雪が完了したと判定する条件を、昼間と夜間
において同じに規定することは実施の形態1以外では困
難であった。
のある状態で有効となる判定条件を、夜間には照度のな
い状態で有効となる判定条件を使用するように、時間に
応じて前記判定条件を変更する変更手段14を備えてい
る。該変更手段14はタイマー機能を有し、例えば所定
の時間帯を夜間として実施の形態2に示したように前記
ストリング5a〜5cの融雪が完了したか否かの判定を
行い、それ以外の時間帯を昼間として実施の形態4に示
したように前記ストリング5a〜5cの融雪が完了した
か否かの判定を行うように変更している。
グ5a〜5cの融雪が完了したとする判定条件を切り替
えることにより、より確実に融雪が完了したとする判定
を行っているので、融雪が完了したストリング5a〜5
cに発熱電流を供給するといった電力の無駄を無くすこ
とが確実にでき、システムの使用効率を一層向上させる
ことができる。
ーコンディショナ4によって前記太陽電池2の発熱電流
を供給しているが、本発明は、前記パワーコンディショ
ナ4に限らず、他の融雪装置から発熱電流を前記太陽電
池2へ供給する構成に適用してもよい。
ング毎に融雪が完了したか否かを判定して融雪が完了し
たと判定された前記ストリングには、前記パワーコンデ
ィショナからの発熱電流を遮断するようにしているの
で、融雪が完了したストリングに発熱電流を供給すると
いった電力の無駄を無くすことができ、システムの使用
効率を一層向上させることができる。
ムの構成図である。
圧特性図である。
圧特性図である。
テムの構成図である。
テムの構成図である。
テムの構成図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 複数の太陽電池モジュールが直列に接続
されてなるストリングを複数並列に接続して構成される
太陽電池に発熱電流を供給して、該太陽電池上の氷雪を
融かす融雪動作の制御を行う融雪制御装置において、 前記各ストリング毎に、該ストリングに流れる電流をそ
れぞれ検出する電流検出手段を備え、 更に、融雪動作時に前記各電流検出手段の検出値に基づ
いて前記各ストリング毎に融雪が完了したか否かの判定
を行う判定手段と、 該判定手段の判定結果に基づいて前記各ストリング毎に
融雪動作の制御を行う制御手段とを備えたことを特徴と
する融雪制御装置。 - 【請求項2】 前記判定手段が、前記各電流検出手段の
検出値と、該各電流検出手段の検出値の総和に基づいた
判定値とを比較することにより、前記各ストリング毎に
融雪が完了したか否かの判定を行う請求項1に記載の融
雪制御装置。 - 【請求項3】 前記判定手段が、前記太陽電池に発熱電
流を供給するために印加する電圧または電流を増減させ
た時に、この増減前後の前記各電流検出手段による検出
値の変化に基づいて前記各ストリング毎に融雪が完了し
たか否かの判定を行う請求項1に記載の融雪制御装置。 - 【請求項4】 前記判定手段が、前記太陽電池に発熱電
流を供給するために印加する電圧または電流を増減させ
た時の前記各電流検出手段による検出値と、あらかじめ
設定される所定値とを比較することにより、前記各スト
リング毎に融雪が完了したか否かの判定を行う請求項1
に記載の融雪制御装置。 - 【請求項5】 更に、前記各ストリング毎に、該ストリ
ングにかかる電圧をそれぞれ検出する電圧検出手段を備
え、 前記太陽電池への発熱電流の供給を停止した後、前記各
電圧検出手段が前記各ストリングにかかる開放電圧をそ
れぞれ検出し、 前記判定手段が、前記各電圧検出手段の検出値と、あら
かじめ設定される所定値とを比較することにより、前記
各ストリング毎に融雪が完了したか否かの判定を行う請
求項1に記載の融雪制御装置。 - 【請求項6】 更に、前記各ストリング毎に、該ストリ
ングをそれぞれ短絡させる短絡手段を備え、 前記太陽電池への発熱電流の供給を停止した後、前記短
絡手段が前記各ストリングを短絡させて、前記各電流検
出手段が前記各ストリングに流れる短絡電流をそれぞれ
検出し、 前記判定手段が、前記各電流検出手段の検出値と、あら
かじめ設定される所定値とを比較することにより、前記
各ストリング毎に融雪が完了したか否かの判定を行う請
求項1に記載の融雪制御装置。 - 【請求項7】 更に、前記判定手段で行っている融雪が
完了したか否かの判定を時間に応じて変更する変更手段
を備えた請求項1〜請求項6の何れかに記載の融雪制御
装置。 - 【請求項8】 請求項1〜請求項7のいずれかに記載の
融雪制御装置と、 複数の太陽電池モジュールが直列に接続されてなるスト
リングを複数並列に接続して構成される太陽電池と、 通常動作時には、前記太陽電池からの発電電力を交流電
力に変換する一方、融雪動作時には、系統電源からの交
流電力を直流電力に変換して前記太陽電池に発熱電流を
供給するパワーコンディショナとを備えることを特徴と
する太陽光発電システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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