JP2012178968A

JP2012178968A - 太陽光発電システム

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Publication number: JP2012178968A
Application number: JP2012016955A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Fukuda; 竜也福田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2012-01-30
Publication date: 2012-09-13
Anticipated expiration: 2032-01-30
Also published as: JP5787781B2

Abstract

【課題】電力変換装置が雷サージによって破損することを抑制できて、電力変換動作を継続できる時間を長くして、出力電力量を向上させる優れた太陽光発電システムを提供すること。
【解決手段】太陽電池と、該太陽電池からの直流電力を交流電力に変換するための電力変換装置とを備えた太陽光発電システムであって、前記電力変換装置は、直流電力を交流電力に変換する電力変換回路と、該電力変換回路に接続線を介して接続された接地部と、前記接続線を開閉するスイッチとを備えていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池と、この太陽電池からの直流電力を交流電力に変換するための電力変換装置とを備えた太陽光発電システムに関する。

一般に、図５に示すように、太陽電池１で発電された直流電力は、パワーコンディショナ（または系統連系インバータ）等の電力変換装置２０で交流電力に変換される。この交流電力は、商用電力系統２に逆潮流されるか、または不図示の交流負荷に供給される。なお、図中２１は商用電力系統２に電気的に接続された系統側アース線である。

電力変換装置２０は電力変換回路２２を備えており、この電力変換回路２２は主に電力変換部２３と制御回路部２４とから構成されている。電力変換部２３はＤＣ／ＤＣ変換およびＤＣ／ＡＣ変換を行なう。また、制御回路部２４は電力変換部２３の最適なスイッチング速度への制御、太陽電池１の最大出力電力点の算出、および保安に関する保護制御を行なう。電力変換回路２２は不図示の金属または樹脂製の筐体内に収容されている。

電力変換装置２０から出力される交流電力は、開閉器２５を通じて商用電力系統２に逆潮流することが可能である。太陽電池１が発電状態のときには、商用電力系統２が停電したり、または電圧が異常に上昇したときには、開閉器２５の接点が開放されて電路が切り離されるように制御回路部２４により制御される（図示の状態）。なお、このとき太陽電池１からの発電電力が入力される入力側の開閉器２６の接点は開放されない。入力側の開閉器２６は直流用であり、主にメンテナンス時に太陽電池１を電力変換装置２０から切り離して感電等から作業者を保護するために用いられる。

電力変換装置２０は前述した電力変換等の際のスイッチングにより様々な周波数のノイズが発生するので、これにより商用電力系統２側の電力波形が乱されないようにする必要がある。また、誘導雷などの高電圧が印加されないように、電力変換部２３の送電路に各種の保護素子２７を設けている。保護素子２７としてはコンデンサまたはサージアブソーバ（放電管型またはバリスタ等の固体素子型がある）が代表的であり、保護素子２７の一方の端子が送電路に、他方の端子がアース線２８にそれぞれ接続されている。アース線２８はアース２９に接続されている（アース線２８は地中に接地されている）。一般に、アース２９は電力変換装置２０の筐体に設けられたアース端子に電気的に接続されており、保護素子２７が接続されたアース線２８とアース端子とが電気的に接続されている。

一般に、電力変換装置２０は雷による誘導雷（雷サージ）に対して保護機能を有しているが、雷のエネルギーは大きく、落雷が近いと保護能力を超えて機器破損に至ることがある。そこで、雷保護制御部３０を設けて、外部からの雷警告信号３１を受信したときに、入力側の開閉器２６と出力側の開閉器２５の双方の接点を開放して電力変換装置２０が雷サージの影響を受けないようにする等の対策が提案されている（例えば、下記の特許文献１を参照）。

また、雷の発生を外部に設置された制御センターに判定させて、電話回線またはインターネット回線を通じて電力変換装置２０へ通信を送り、商用電力系統２との配電線を開閉器で切り離す構成にするとともに、太陽電池１の発電電力が所定以下の電力になったかを制御センターに情報を送り、雷の発生判断の精度を高める方法も提案されている（例えば、下記の特許文献２を参照）。

特開平０９−２３８１７４号公報特開２００７−１１６８５７号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、雷の発生を検出するためのアンテナ等の設備および判定回路等が必要であり、装置および制御用プログラムが複雑化する。また、雷の発生の判断が誤報であった場合には、開閉器を開放している間の発電電力が逆潮流できずに、売電電力量（負荷への供給電力量を含む）が減少することが考えられる。

また、引用文献２に開示された技術では、雷を検出するための設備を複数の太陽光発電設備で共用することができる。また、設備も外部設置なので電力変換装置の構造の複雑化は回避できて、制御センターの雷検出場所と太陽光発電装置の設置地域が異なっても精度良く判定することができる。ところが、開閉器を開放したことにより生じる発電電力量減少の問題は解決されていないので、雷の多い地区では年間発電量が大幅に減少することになる。また、装置または外部に雷を検出する検出装置が必要であり、電力変換装置単体のみでの保護制御ができない。

筐体に接続されたアース線は地面に接地されているので、同じく地面に接地されている系統側アース２１線とほぼ同電位と考えてよく、このため、雷サージは系統側アース線２１から系統の送電路を伝わって、電力変換装置２０に印加されるノーマルモードのほかに、アース２９からアース線２８を通って内部回路へ印加されるコモンモードが存在する。よって、電力変換装置２０単体であれば開閉器２５を開放することによって雷サージの影響を回避できる。

しかし、電力変換装置２０に外部機器を電気的に接続すると、たとえ開閉器２５を開放しても、コモンモードで入った雷サージが電力変換装置２０内の電気回路を故障させるといったことが考えられる。

このように、従来は電力変換装置２０の入力および出力の送電路を切り離すだけでは、雷サージへの対策が不十分であった。

そこで、本発明では、電力変換装置が雷サージによって破損することを抑制できて、電力変換動作を継続できる時間を長くして、出力電力量を向上させる優れた太陽光発電システムを提供することを目的とする。

本発明に係る太陽光発電システムは、太陽電池と、該太陽電池からの直流電力を交流電力に変換するための電力変換装置とを備えた太陽光発電システムであって、前記電力変換装置は、直流電力を交流電力に変換する電力変換回路と、該電力変換回路に接続線を介して接続された接地部と、前記接続線を開閉するスイッチとを備えていることを特徴とする

本発明に係る太陽光発電システムの一実施形態を模式的に示すブロック構成図である。本発明に係る太陽光発電システムの一実施形態を模式的に示すブロック構成図である。本発明に係る太陽光発電システムの一実施形態を模式的に示すブロック構成図である。（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明に係る太陽光発電システムに使用可能な保護部を説明する構成図である。従来の太陽光発電システムの一例を模式的に説明するブロック構成図である。電力変換回路の構成例を示すブロック図である。スイッチの制御フローの一例示すフローチャートである。スイッチの制御フローの一例示すフローチャートである。スイッチの制御フローの一例示すフローチャートである。（ａ），（ｂ）はそれぞれノイズ抑制部とスイッチとの構成例を示すブロック構成図である。

以下、本発明に係る太陽光発電システムの実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、背景技術等において既に説明した内容については詳細な説明を省略する。

まず、本実施形態の基本構成について説明する。

＜基本構成＞
図１に示すように、本実施形態の太陽光発電システムＳは、太陽電池１と、太陽電池１からの直流電力を交流電力に変換するための電力変換装置１０とを備えている。

電力変換装置１０は、直流電力を交流電力に変換する電力変換回路１３と、電力変換回路１３側のアースラインである接続線６を介して接続されたアース２９側の接続線である接地部１２と、接続線６を開閉するスイッチ１６とを備えている。なお、図１は後述する雷保護が動作した状態を示している。

ここで、太陽光発電システムＳは、その設置場所の日射による照度を検出する日射センサ３と、スイッチ１６を開閉するスイッチ制御部９とをさらに備えるようにしてもよい。この場合、スイッチ制御部９は、日射センサ３によって低照度を検知している場合にのみスイッチ１６を開状態に維持する。なお、日射センサ３からの検知信号は、電力制御部１４を介してスイッチ制御部９に伝達される。

また、太陽光発電システムＳは、太陽電池１による発電の有無を検知する発電検知センサ（例えば、電圧センサ４および／または電流センサ５）と、スイッチ１６を開閉するスイッチ制御部９とをさらに備えるようにしてもよい。この場合、スイッチ制御部９は、発電検知センサが太陽電池１による発電が無いことを検知している場合にのみスイッチ１６を開状態に維持する。なお、発電検知センサからの検知信号は、電力制御部１４を介してスイッチ制御部９に伝達される。

次に、具体的な実施形態について説明する。

＜実施形態１＞
図１に示すように、太陽光発電システムＳにおいて、太陽電池１で発電された直流電力は、パワーコンディショナ（または系統連系インバータ）等の電力変換装置１０で交流電力に変換される。この交流電力は、商用電力系統２に逆潮流される、あるいは交流負荷に供給される。なお、図中２１は商用電力系統２に電気的に接続された系統側アース線である。

電力変換装置１０は電力変換回路１１を備えており、この電力変換回路１１は主に電力変換部１３と電力制御部１４とから構成されている。電力制御部１４はＤＣ／ＤＣ変換およびＤＣ／ＡＣ変換を行ない、電力変換部１３の最適なスイッチング速度への制御、太陽電池１の最大出力電力点の算出、および保安に関する保護制御を行なう。電力変換回路１１は不図示の金属または樹脂製の筐体内に収容されている。

以下、電力変換回路１１の動作について詳細に説明する。図６に示すように、電力変換回路１１は、ＤＣ／ＤＣ変換部２１およびＤＣ／ＡＣ変換部である電力変換部１３に大別される。ＤＣ／ＤＣ変換部４１は、特に図示しないが、例えば、スイッチング素子、コンデンサ、リアクトルおよびダイオードを備えており、太陽電池１で発電した直流電力から２００〜３００Ｖの直流電圧に変換して電力変換部１３へ供給する。このＤＣ／ＤＣ変換部２１としては、入力電圧の変化に対応して出力電圧を調節できるように、スイッチング素子を変換電圧に応じてパルスのデューティをコントロールするＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式によって制御するものが望ましい。また、太陽電池１の発電電力を最大利用できるようＭＰＰＴ（最大電力点追従（Maximum Power-Point Tracking））制御機能を有するのが一般的である。

電力変換部１３は、例えば、トランジスタ、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）また
はトライアック等を用いたブリッジ回路によって直流をスイッチングして交流に変換するスイッチング部４２と、スイッチング部４２のスイッチング周波数およびデューティをコントロールする周波数制御部４３と、スイッチングによって交流化された電力波形を商用電力系統の交流波形に近い曲線に鈍らせるフィルター回路４４とで構成される。フィルター回路４４は、リアクトルと呼ばれるコイルとコンデンサとが組み合わされたものであり、高周波成分除去フィルターとして機能する。そして、スイッチング部４２と周波数制御部４３とは電力制御部１４からの指令に従い出力電圧値および周波数を制御する。電力制御部１４はＣＰＵ等を用いた演算装置であるが、電力変換部１３を含めた制御プログラムであってもよい。電力制御部１４は電力変換部１３に入力される直流電圧と直流電流との情報を電圧センサ４と電流センサ５とから得て、さらに出力される交流電圧の情報を交流電圧センサ４６から得て、電力変換部１３の出力電圧、周波数および波形を最適化する制御指令をスイッチング部４２と周波数制御部４３とに送るものである。本実施形態においては、さらにスイッチ制御部９からの信号および／または日射センサ３からの情報も受信可能としており、これらの情報をスイッチ制御部９と情報伝達するとともに、これらの情報を基に電力変換部１３の出力抑制も行なう。

なお、本実施形態では、交流側（商用側）の開閉器が雷サージ対策としては用いられないことを説明するために便宜的に不図示としたが、図５と同様に電力変換装置１０と商用電力系統２の間に開閉器が設けられていてもよい。

電力制御部１４は電力変換部１３のスイッチング制御および保安に関する制御を行なうのに加え、雷保護制御を行なうスイッチ制御部９へ太陽電池１の発電情報（光電変換素子を用いた日射センサ３からの信号および／または発電検知センサ（例えば、電圧センサ４および／または電流センサ５）からの信号）を送信する役割が与えられている。なお、日射センサは日射計または照度計を用いることができる。また、電流センサ５はループ式コイルまたはシャント抵抗を用いることができる。

保護素子１５はサージ防護デバイス（ＳＰＤ : Surge Protective Device)とも呼ばれ
、電力変換装置１０内の各所に複数設けられており、例えば主に電力制御部１４および電力変換部１３の入力側および出力側に配置されているが、これらの他に、不図示の電力表示装置および通信回路といった機能のための回路等が搭載されている場合には、これらの入力側および出力側の配線に同様に設けられる。保護素子１５はコンデンサまたはサージ
アブソーバを単体で用いてもよいが、これらを組み合わせて用いてもよい。例えば、コンデンサとサージアブソーバを並列接続して用いてもよく、このようにすることでスイッチングノイズと雷サージの両方を効果的に除去することができる。なお、保護素子１５としてはサージアブソーバのほかに、放電管、バリスタ、アヴァランシェダイオードまたはサージ防護サイリスタといったものが適用可能である。

保護素子１５の他方の端子は、接続線６を通じて電力変換装置１０の不図示の筐体に設けられたアース端子に接続されている。このアース端子は例えば筐体に貫通穴を開けてネジ留め端子を配置し、筐体内部で接続線６の一部をネジ止めするとともに、地面に打ち込まれたアース棒からのアース線を筐体外部でネジ止めして電気的に連結するものである。本実施形態ではアース２９に接続された接地部１２と接続線６との間に電路を切り離すスイッチ１６を配置している。なお、図中ではスイッチ１６の接点は開放状態であるが、これは雷保護の作動時の状態であり、通常発電時、接点は閉状態としている。

スイッチ制御部９は雷サージが発生すると判断される場合に、スイッチ１６に信号を送り、スイッチ１６の接点を開放させる。スイッチ１６は交流用でもよいが、直流用が望ましい。なぜなら、雷サージが直流成分であるので、これに適する接点構造（エアギャップの間隔等を有する構造）の方が好適だからである。また、スイッチ１６はコイルに駆動電力を流すことによってリレー接点が動作する機械式のもの以外にも、高耐電圧の半導体（トランジスタ等）を用いたものも適用可能である。このとき、スイッチ１６が作動しても電力変換装置１０は太陽電池１の発電電力を電力変換して商用電力系統２へ出力しており、商用電力系統２との間の送電路の切り離しは行なわれない。

次に、スイッチ制御部９による雷サージ対策の具体的方法について説明する。スイッチ制御部９は電力制御部１４から太陽電池１の発電情報を入手している。雷サージが発生するような雷雲が生じている場合、日射強度の低下に伴い発電電力が低下する。このため、発電電力が所定値（太陽電池１の設置容量により異なる）になったら、スイッチ１６に接点を開放状態にするよう指令を送る。スイッチ１６が接点を開放すると、電力変換などのスイッチングノイズが吸収されずに、ノイズが大きくなるように思われるが、本発明者等の実験によれば発電電力の少ない状態ではスイッチングノイズも小さく、ＶＣＣＩ（Voluntary Control Council for Interference by information technology equipment）等の放射ノイズの抑制規定を逸脱しなかった。しかも、コモンモードでの雷サージの侵入経路が機械的に切り離されているので、雷サージの影響を受けず、また故障も生じない。さらに、低日射での発電であっても雷サージ対策動作中も発電電力の電力変換を継続しているので、総発電量を減らさない。

また、アース２９に接続された接地部１２に通常は電気的に接続された接続線６が外部から切り離されることによって、電力表示装置などの外部機器を接続しても電力変換装置１０と外部機器のいずれもが雷サージによって故障するのを回避できる。

また、サージアブソーバ等の保護素子１５は雷サージを受けると徐々に劣化していくので、雷サージの印加頻度が少なくなることによって、保護素子１５の寿命が延び、部品交換等のメンテナンス回数も減らすことができる。

さらに、電圧センサ４および／または電流センサ５等を用いた太陽電池の発電電力を雷サージの対策動作のトリガとすれば、外部の雷発生の検出機構や制御センターがなくてもパワーコンディショナ単体だけで対応が可能であり、必要な機器点数も少なくできる。

以下、電力変換装置１０のスイッチ１６の制御の一例を図７に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。なお、便宜上、ＳＴＥＰ１以前は太陽電池の発電電力が十分あり、
電力変換部１３による電力変換が行なわれているものとして説明する。

図７はスイッチ１６を作動させる基本的な制御を示すフローチャートである。この例では簡単のため日射センサ等による情報については省略した最小限の制御フローとしている。まず、ＳＴＥＰ１では電圧センサ４と電流センサ５とから得られた電圧Ｖと電流Ｉの情報が電力制御部１４に入力される。そしてＳＴＥＰ２において発電電力Ｐが演算されて、この発電電力Ｐの値が所定値よりも小さければＳＴＥＰ４に進み、所定値よりも大きければＳＴＥＰ１に戻る。ここで、所定値とは、雷雲が発生した場合に太陽電池１の発電電力が下がった場合に相当する発電電力とするのが好適であるが、他に電力変換部１３が電力変換を停止させるまでに発電電力が下がった場合とするのでもよい。

次にＳＴＥＰ４において、発電電力Ｐが所定値以下である状態が予め設定した時間、連続したかどうかをカウント・判定して、設定した時間以上であればＳＴＥＰ５に進む。ＳＴＥＰ４での時間経過の計測はＳＴＥＰ１〜４のフローを繰り返した際の繰り返し回数をカウントさせる方法や、繰り返した時間を計測する方法などを用いればよい。ＳＴＥＰ４の判定は電力制御部１４で行なわれ、設定した時間以上と判定されたことはスイッチ制御部９に情報として送信される。

スイッチ制御部９は太陽電池１の発電電力が十分下がったとの情報を基にＳＴＥＰ５でスイッチ１６の接点を開放状態とする。スイッチ１６はリレー等の電気接点であり、スイッチ制御部９はリレーのコイルに直接電気を流して作動させたり、半導体スイッチであれば駆動用電力を流して接点が開放状態になるよう制御を行なう。スイッチ１６は接点の開放状態が維持されるように駆動用電力を供給し続けるのであるが、一度作動させればラッチ機構等でその状態を維持するリレーでもよく、または半導体スイッチのように作動後は駆動用電力の供給を停止させて省電力化するものでもよい。

スイッチ１６の接点が開放状態を維持しているときに太陽電池１の発電電力が回復すると、電力変換時に発生するノイズ等が周囲の機器に悪影響を及ぼすので、ＳＴＥＰ６では再び太陽電池１の発電電圧Ｖと発電電流Ｉとを測定してＳＴＥＰ７で発電電力Ｐを算出して、その値が所定値以上になっていないかどうかを確認させる。なお、ここで測定される電圧Ｖと電流ＩとはＳＴＥＰ１で測定した場合と同じ電圧センサ４と電流センサ５とから得られる情報である。発電電力Ｐが所定値以下であれば、スイッチ１６は接点開放の状態を維持すればよいので、ＳＴＥＰ５に戻してループさせるが、発電電力Ｐが上昇して所定値よりも大きくなった場合には、ＳＴＥＰ９に進んでスイッチ制御部９がスイッチ１６の接点を閉状態に戻す。そして、再びＳＴＥＰ１から再開する。

このように雷が発生するようなときには、濃い雲が発生して発電電力の値が低下することから、周囲の気象状況を推定してコモンモードの電路を絶つことによって、雷の影響による機器の故障を防止することができる。

なお、本例では太陽電池１の発電電力を検知することで気象状況を推定するようにしているが、この他に、発電電流だけで気象状況を推定することも可能である。また、さらに日射センサ３を用いて日射強度の値によっても判定できるようにすれば、より正確な気象状況を推定することができる。

また、他の方法として、雷の発生を外部の検知機器または情報センターからの情報をスイッチ制御部９に入力（信号線またはインターネット等の通信回線を用いて入力）できるようにして、雷サージの発生の度合いを正確に把握できるようにしてもよい。このようにすれば、スイッチ１６の作動する太陽電池の発電電力の閾値をより低く設定して、電力変換部で発生するノイズの増加を極力少なくできる。

この具体的な制御方法について図８を用いて説明する。図８は電力変換装置１０のスイッチ１６の制御の一例を示すフローチャートであり、図７のフローとは外部からの雷発生情報を得ている点で異なる。なお、ＳＴＥＰ１１からＳＴＥＰ１４までは前述した図７のＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ４と同一であるので説明を省略する。

図８において、ＳＴＥＰ１４で設定時間以連続すればＳＴＥＰ１５に進む。ＳＴＥＰ１５では外部からの雷発生情報が入力されており、その情報を基に雷が発生していなければＳＴＥＰ１に戻し、雷が発生しているならばＳＴＥＰ１６へ進める判定を行なう。外部からの雷発生情報とは、例えば日射センサで雷雲による日射強度の低下などの現地の気象情報でもよいし、検知機器であれば電磁波検出型または電荷検出型の雷検知器を設置して、それからの情報を得る方法でもよい。また、情報センターとしてはインターネット回線を通じて気象庁などの雷警報・雷注意報が挙げられ、情報が新しいもの、且つ地域が詳細であるほど好ましい。このＳＴＥＰ１５の判定はスイッチ制御部９もしくは電力制御部１４のいずれで行なわれてもよい。例えば、設定した時間以上で且つ雷発生の情報があると判定されたことがスイッチ制御部９で判定される場合は、ＳＴＥＰ１６で電力変換を停止させるために、スイッチ制御部９から電力制御部１４に電力変換停止の指令信号が送られ、それによって電力変換部１３の電力変換動作が停止される。一方、判定が電力制御部１４で行なわれる場合は、電力変換部１３に電力変換動作停止の指令が送られるとともに電力変換動作の停止完了後にスイッチ制御部９に雷保護動作の指令が送信される。スイッチ制御部９はその指令を受けてＳＴＥＰ１７でスイッチ１６の接点を開放状態にさせる。

次に、ＳＴＥＰ１８ではスイッチ１６の接点開放後の太陽電池１の発電電圧Ｖと発電電流Ｉとを測定する。そして、ＳＴＥＰ１９で発電電力Ｐの値を算出して、ＳＴＥＰ２０でその値が所定値以下であるかを判定する。ここで、所定値以下であればＳＴＥＰ１７に戻してスイッチ１６の接点開放状態を維持させる。太陽電池１の発電電力が大きくなっていればＳＴＥＰ２１で雷発生の情報は雷警報を継続されているかを確認して、雷警報または注意報が継続されていればＳＴＥＰ１７に戻し、解除されていればＳＴＥＰ２２でスイッチ１６を閉状態に戻す。その後、スイッチ制御部９は電力変換部１４にスイッチ１６の接点を閉じた、との情報を送信して、その信号を受けた電力制御部１４では、ＳＴＥＰ２３において電力変換部１３に対して電力変換動作を再開するよう指令を送る。

このように、外部からの雷発生情報を加味することによって、よりきめ細かな制御が可能となり、日射の低下によるスイッチ１６が作動する回数を減らして、スイッチ１６の接点寿命を長くすることができる。また、スイッチ１６の接点作動回数が減ることで接点作動時の騒音も少なくできる。

なお、本実施形態ではスイッチ制御部９とスイッチ１６とを電力変換装置１０に内蔵した形態としているが、これらを外部に増設してもよい。この場合は既存の電力変換装置に機能を追加等すれば、雷の心配の無い地域では電力変換装置本来の使用部品を増やさずに済む。

＜実施形態２＞
図２に示す太陽光発電システムＳでは、スイッチ１６と接続線６との間にインピーダンス等のノイズ抑制部１７を設けている。スイッチ１６とノイズ抑制部１７は電気的に直列接続されており、ノイズ抑制部１７は抵抗器のような抵抗成分でもよく、またはコイルのようなインダクタンス成分でもよく、もしくはコンデンサのようにリアクタンス成分でもよい。

または、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、これらを複数組み合わせたものでもよい。
ここで、図４（ａ）に示すノイズ抑制部は、並列共振回路であり、共振点で高インピーダンスの特性を示すため、入力電圧が高くても電流が流れ難い。また、図４（ｂ）に示すノイズ抑制部は、直列共振回路であり、共振点で低インピーダンスの特性を示すため、両端において電圧降下が生じにくい。ノイズ抑制部１７のインピーダンスの値は電力変換回路１１等で発生するスイッチングノイズの周波数が通過し易いように共振周波数を設定するのが好適である。このようにすることで、スイッチ１６の接点が開閉した時に生じるスイッチングノイズがノイズ抑制部１７で吸収され、接続線６に大きなノイズが伝わらないようにできる。

したがって、共振回路を利用する周辺回路の目的に合わせて図４（ａ），（ｂ）のいずれかを選択する。本実施形態のように、ノイズを消す目的の場合、小さなノイズならば、図４（ａ）のノイズ抑制部を用いて、大きなノイズならば、図４（ｂ）を用いるとよい。なお、ノーマルモード（アース側からではなく系統側から）の雷サージに対しては図４（ｂ）のノイズ抑制部が好適である。

＜実施形態３＞
図３に示す太陽光発電システムＳでは、スイッチ１６と並列にノイズ抑制部１７を接続している。通常発電時は、スイッチングノイズ等はスイッチ１６を通ってアース２９側に流れるので、ノイズ抑制部１７はスイッチングノイズの周波数に合わせて特に設計されていなくてもよく、汎用性を高めることができる。また、部品の構成点数も減らすことができる。さらに、スイッチ１６の接点が開放状態の時でも接続線６はノイズ抑制部１７を通じてアース２９側に接続されているので、スイッチングノイズの一部をアース２９側に流してノイズを低減させることができる。

なお、ノイズ抑制部の具体例は、実施形態２で説明した場合と同様であるので、説明を省略する。

＜変形例＞
本発明は上記の実施形態例に限定されるものではなく、以下のように、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることができる。

上記の太陽光発電システムＳにおいて、例えば図９に示す制御フローによって、電力変換装置１０によるスイッチ１６の制御をしてもよい。図９による制御は、図７による制御の場合とは電力変換を停止させる条件が異なる。なお、ＳＴＥＰ３１からＳＴＥＰ３７までは、前述した図７のＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ７と同一であるので説明を省略する。

ＳＴＥＰ３８において、電力制御部１４がＳＴＥＰ３７で算出された発電電力Ｐの値が予め定めていた閾値以下であるかどうかを判定する。発電電力Ｐの値が閾値よりも大きければＳＴＥＰ３５に戻してスイッチ１６の接点開放状態を維持して、閾値以下であればＳＴＥＰ３９で電力変換部１３に対して電力変換動作を停止させる指令を送り電力変換動作を停止させる。ここで閾値とは太陽電池１の発電電力Ｐの所定値よりも小さい値であり、且つ電力変換動作が可能なだけの発電電力は有する値である。

具体的には、回路構成により程度が異なるが、電力変換装置１０が電力変換動作により発生させるノイズが許容以下（電気安全環境研究所のパワーコンディショナ認証試験によって、交流端子はＶＣＣＩクラスＢ相当の基準）になるまで低下した時の発電電力とする方法がある。上記所定値は確定された値がある訳ではないので、上述した状態での値よりも大きめとして早めに雷に対する保護動作が開始されるようにしてもよいが、発電電力が多くなるほどパワーコンディショナの雑音端子電圧の規定値を満たせなくなる可能性が出てくるので、その間に位置する値を選択するのが好適である。

その後、ＳＴＥＰ４０からＳＴＥＰ４２において、太陽電池１の発電電力Ｐが所定値以下であるかどうかを判定して、所定値以下であればＳＴＥＰ３５に戻し、発電電力Ｐが大きくなっていればスイッチ制御部９にスイッチ１６を閉状態にするよう指令を送る。スイッチ制御部９はその指令を受けてＳＴＥＰ４３でスイッチ１６の接点を閉状態にさせるとともに、スイッチ１６が閉状態になったとの情報を電力制御部１４に送信する。電力制御部１４はスイッチ１６が閉状態になったとの情報を受け取るとＳＴＥＰ４４で電力変換部１３に電力変換動作を再開するよう指令を送り、電力変換動作が再開される。

このように、太陽電池１の発電電力Ｐが所定値以下になっても直ぐには電力変換を停止させずに、スイッチ１６の電気接点を開放状態にするだけに留めておけば、電力変換を継続しながら雷に対する耐性を向上させることができるとともに、発電電力量の減少を最小限に抑えることができる。

また、上記の太陽光発電システムＳにおいて、例えば、ノイズ抑制部１７（素子または回路）とスイッチ１６とは各１つずつに限定されるものではなく、例えば図１０（ａ）に示すように、ノイズ抑制部１７ａ，ｂ，ｃとスイッチ１６ａ，ｂ，ｃとを複数用いて並列に配置してもよいし、図１０（ｂ）のように直列接続としてもよい。

図１０（ａ）に示すように、ノイズ抑制部１７ａ，ｂ，ｃとスイッチ１６ａ，ｂ，ｃとを複数並列にする用途としては、例えば定格の異なるサージアブソーバを複数並列接続にして、外来サージの性質に合わせて定格容量の大きい素子で対応とするか、反応スピード重視の定格の素子に切り替えるかを選択することができる。もちろん全てのスイッチ１６ａ，ｂ，ｃを接続状態としてもよいし、逆に定格以上の雷サージを受けて故障してしまった素子を切り離して、素子の故障によって電力変換装置１０の作動を停止させないようにすることも可能となる。または、スイッチ１６の接点回路の数を増やして対応してもよい。

一方、ノイズ抑制部１７ａ，ｂ，ｃとスイッチ１６ａ，ｂ，ｃとを直列接続にする場合は、コイル、コンデンサまたは抵抗器といった抵抗成分の増減を容易に行なえるようにする場合であるが、例えば、故障したノイズ抑制部を介して雷サージが通り抜けるのを抑制し易い点で優れる。例えば、ノイズ制御部１７ａまたはスイッチ１６ａが度重なる雷サージによって、サージアブソーバで構成されるノイズ制御部１７ａが短絡モードで故障したり、スイッチ１６ａの接点が溶着してしまって電気的に短絡状態となった場合でも、スイッチ１６ｂ，ｃの接点が開放状態であれば、ノイズ制御部１７ｂ，ｃで雷サージを抑制できるので、機器の故障による停止が生じ難くできる。なお、ノイズ制御部１７ａが開放モードで故障しても、スイッチ１６ａが故障せずに接点を閉状態にできれば通常動作時にノイズ制御部１７ｂ，ｃで回路側のノイズをアース側に逃がすことができる。

このように、太陽電池１の発電電力の大きさに合わせて開放する接点の数を変えることでアース２９との間の抵抗成分を変えたり、故障部分を切り離したりすることで雷に対する耐久性を高めることができる。

１：太陽電池
２：商用電力系統
３：日射センサ
４：電圧センサ（発電検知センサ）
５：電流センサ（発電検知センサ）
６：接続線
９：スイッチ制御部
１０：電力変換装置
１１：電力変換回路
１２：接地部
１３：電力変換部
１４：電力制御部
１５：保護素子
１６：スイッチ
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ：スイッチ
１７：ノイズ抑制部
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ：ノイズ抑制部
Ｓ：太陽光発電システム

Claims

太陽電池と、該太陽電池からの直流電力を交流電力に変換するための電力変換装置とを備えた太陽光発電システムであって、
前記電力変換装置は、直流電力を交流電力に変換する電力変換回路と、該電力変換回路に接続線を介して接続された接地部と、前記接続線を開閉するスイッチとを備えていることを特徴とする太陽光発電システム。
設置場所の日射による照度を検出する日射センサと、前記スイッチを開閉するスイッチ制御部とをさらに備えており、該スイッチ制御部は、前記日射センサによって低照度を検知している場合にのみ前記スイッチを開状態に維持するものであることを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電システム。
前記太陽電池による発電の有無を検知する発電検知センサと、前記スイッチを開閉するスイッチ制御部とをさらに備えており、該スイッチ制御部は、前記発電検知センサが前記太陽電池による発電が無いことを検知している場合にのみ前記スイッチを開状態に維持するものであることを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電システム。