JP2013544435A - 太陽光発電機の電位を設定するための回路装置 - Google Patents

太陽光発電機の電位を設定するための回路装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2013544435A
JP2013544435A JP2013537157A JP2013537157A JP2013544435A JP 2013544435 A JP2013544435 A JP 2013544435A JP 2013537157 A JP2013537157 A JP 2013537157A JP 2013537157 A JP2013537157 A JP 2013537157A JP 2013544435 A JP2013544435 A JP 2013544435A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
generator
resistor
potential
solar power
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013537157A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5840218B2 (ja
Inventor
アンドレアス ファルク
Original Assignee
エスエムエー ソーラー テクノロジー アーゲー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by エスエムエー ソーラー テクノロジー アーゲー filed Critical エスエムエー ソーラー テクノロジー アーゲー
Publication of JP2013544435A publication Critical patent/JP2013544435A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5840218B2 publication Critical patent/JP5840218B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02Regulating voltage or current
    • G05F3/08Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/18Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using Zener diodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/02016Circuit arrangements of general character for the devices
    • H01L31/02019Circuit arrangements of general character for the devices for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02021Circuit arrangements of general character for the devices for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/06Two-wire systems
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381Dispersed generators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

【課題】太陽光発電機の電位がPV発電機の絶縁を保護し、かつ可能な限り腐食を防止する値へ単純かつ複雑でない方法で設定される、太陽光発電機の電位を設定するための回路装置を提供することにある。
【解決手段】地電位に対する太陽光発電機の電位を設定するための回路装置は、太陽光発電機の負の出力が少なくとも1つの抵抗器を介して接地接続部へ接続され、かつ太陽光発電機の正の出力が、少なくとも1つの第2の抵抗器とブレークダウンダイオードとを備える直列回路を介して接地接続部へ接続され、この接地接続部へ地電位が印加されることによって区別化される、あるいは回路装置は、太陽光発電機の正の出力が少なくとも1つの抵抗器を介して接地接続部へ接続され、かつ太陽光発電機の負の出力が、少なくとも1つの第2の抵抗器とブレークダウンダイオードとを備える直列回路を介して接地接続部へ接続されることによって区別化される。
【選択図】図1

Description

本発明は、地電位に対する太陽光発電機の電位を設定するための回路装置に関し、かつ少なくとも1つの太陽光発電機、およびこのような回路装置を有する太陽光発電設備に関する。
太陽光発電機(以後PV発電機と称する)は、太陽エネルギーを電気エネルギーへ変換するために使用される。太陽光発電設備(同様に以下ではPV設備と称する)の一部として、これらは、通常、PV発電機により生成される直流電流を、公共送電網または民間送電網(独立運転)へ供給するための交流電流に変換する1つまたは複数のインバータへ結合される。
PV発電機は、通常、複数の太陽電池モジュール(PVモジュール)を備え、PVモジュールは、各々多様な太陽電池(PV電池)を有している。しばしば、複数のPVモジュールは、直列に接続されて所謂ストリングを形成する。1つまたは複数のストリングは、次に、インバータへ並列に接続される。PVモジュールが直列に接続されることから、システム設計に依存して、PV発電機は、約500Vから1500Vまでの範囲内の出力電圧を有する結果となる。この比較的高い電圧は、PV発電機とインバータとの間に延びる直流線における抵抗損失を減らす。絶縁を理由に、PV発電機がさらに高い電圧を有することはまれである。
インバータの直流入力段は、浮動性であるように設計されることが多い。絶縁抵抗、具体的にはPV発電機とインバータとの間を延びる直流線の絶縁抵抗は無限に高いわけではないことから、運転の間、正極および負極に地電位を中心とする略対称性の電位が生じる。例えば、PV発電機の出力における太陽光発電電圧が1000Vであれば、PV発電機の負極は、地電位に対して約−500Vの電位にあり、かつ正極は、地電位に対して約+500Vの電位にある。この設計に起因して、PVモジュールの種類によっては、地電位に対するPVモジュールまたはPVモジュールの一部による過度に高い負電位は望ましくない。他の種類では、過度に高い正電位は望ましくない。
例示として、導電性金属酸化物(TCO−透明導電性酸化物)で構成される電極を有する薄膜技術を用いるPVモジュールの場合、層が地電位に対して負電位にあるときは、電極に腐食の増大が観察される可能性がある。腐食の増大は、望ましくない電池の劣化をもたらし、これによりPVモジュールからの電力は減少されることになる。したがって、PVモジュールを地電位に対して正電位にあるように保つことが効果的である。
裏側に接点を有する多結晶PVモジュールの場合は、電池表面に負電荷が発生することがあり、その結果、電荷キャリアの再結合率は上昇し、効率が著しく下がる結果となる。しかしながら、このような帯電は、PVモジュールが地電位に対して負電位にあることによって防止することが可能である。したがって、上述の例とは対照的に、このようなPVモジュールは、地電位に対して負電位であることが効果的である。
薄膜技術を用いるモジュールの場合に電位依存の電池劣化を防止するために、独国実用新案第202006008936号から、浮動インバータが使用される際、PV発電機の負極を地電位へ接続し、こうしてPV発電機の一部が地電位に対して負電位で稼働されないように防止することが知られている。しかしながら、その結果、PV発電機の正極には地電位よりも高い電圧が発生することになる。このPVモジュールの場合、絶縁耐力が限定的であることに起因して、考えられる電気絶縁の破壊(ブレークダウン)を防止するためには、環境に対する、換言すれば地電位に対する既定の電位差が超過されてはならない。本明細書では、以下、最大許容電圧を絶縁限界電圧と称する。絶縁限界電圧は、通常、約1000Vである。したがって、PV発電機の負極を地電位に確定することは、PV発電機の出力電圧の使用可能範囲を絶縁限界電圧より少ない太陽光発電電圧に限定する。
文献、独国特許出願公開第102007050554号明細書からは、電圧源を用いて、(地電位に対して)高い正のバイアス電圧を太陽光発電機の正極へ印加することが知られていて、これもまた、太陽光発電機の負極の電位をより高い正電位へシフトする。好ましくは、可能な限り腐食を防止するために、負極の電位は、地電位に対して正電位へシフトされる。腐食防止は、太陽光発電電圧が、例えば開路状態下でバイアス電圧を超過する場合にのみ行われない。しかしながら、上述の方法には、PV発電機の正極に永続的に高い電位が存在するという欠点がある。これは、PV発電機の絶縁に対して長期的な影響を与える可能性がある。さらに、各々が分離して接続されることが可能な複数の部分的発電機からPV発電機が形成されれば、これらの部分的発電機のためのバイアス電圧を生成するために複数の独立した電圧源も用意されなければならない。
独国実用新案第202006008936号明細書 独国特許出願公開第102007050554号明細書
したがって、本発明の1つの目的は、太陽光発電機の電位がPV発電機の絶縁を保護し、かつ可能な限り腐食を防止する値へ単純かつ複雑でない方法で設定される、当初言及した種類の回路装置を提供することにある。
この目的は、独立請求項に記載されている特徴を有する回路装置および太陽光発電設備によって達成される。効果的な展開および改良は、個々の従属請求項に規定されている。
第1の変形例において、この目的は、PV発電機の電位を地電位に関連して設定するための回路装置によって達成される。この回路装置は、PV発電機の負の接続部が少なくとも1つの抵抗を介して接地接続部へ接続され、かつPV発電機の正の接続部が少なくとも1つの第2の抵抗器およびブレークダウンダイオードを備える直列回路を介して接地接続部へ接続され、地電位がこの接地接続部へ印加されることにおいて区別化される。
第2の変形例において、この目的は、PV発電機の正の接続部が少なくとも1つの抵抗を介して接地接続部へ接続され、かつPV発電機の負の接続部が少なくとも1つの第2の抵抗器とブレークダウンダイオードとを備える直列回路を介して接地接続部へ接続され、地電位がこの接地接続部へ印加されることにおいて区別化される回路装置によって達成される。
本出願の目的に沿って、ブレークダウンダイオードは、逆バイアス方向に規定の大きさの絶縁破壊電圧を有するダイオードである。絶縁破壊電圧が超過されると、ダイオードの電流/電圧特性は急勾配で高まる。例示として、1つまたは複数の直列接続のツェナーダイオード、アバランシェダイオード、またはサプレッサダイオードを、ブレークダウンダイオードとして使用することが可能である。サプレッサダイオードは、TVS(過渡電圧サプレッサ)ダイオードとも称される。
PV発電機の出力電圧がブレークダウンダイオードの絶縁破壊電圧より低い間は、回路装置に起因してPV発電機の負の(第1の変形例)、または正の(第2の変形例)接続は事実上地電位にある。出力電圧がさらに上昇すれば、この接続における電位は上昇するが、その勾配は低いものでしかなく、第2の抵抗器の第1の抵抗器に対する抵抗値の割合によって管理される。
この抵抗値が適切に選択されれば、これは、PV発電機の絶縁限界電圧が超過されることを防止する。これは、地電位に対して高い電位が常時存在するわけではないことに起因して、一方では直接的な絶縁破壊を防止し、かつ他方ではPV発電機におけるPVモジュールの電気絶縁体の永続的な荷電を防止する。
PV発電機は、PV発電機の電圧の大きさがそれを提供する限り、地電位に対する特有の(正または負の)バイアス電圧電位で可能な限り運転される。第1の変形例による回路装置の一実施形態の場合、これは、例えば薄膜技術を用いるPVモジュールのTCO電極の腐食防止に関連して望ましい。第2の変形例による回路装置の一実施形態の場合、これは、例えば裏側に接点を有する多結晶PVモジュールの効率に関連して望ましい。
第3の変形例によれば、この目的は、少なくとも1つのPV発電機と少なくとも1つのインバータとを有するPV設備によって達成され、このPV設備は、少なくとも1つのPV発電機の電位を設定するためのもの等の回路装置を有する。その優位点は、第1および第2の態様のものに一致する。
以下の本明細書では、例示的な実施形態を使用し、3つの図面によって本発明をさらに詳しく説明する。
電位を設定するための回路装置を備えるPV設備の第1の実施形態例を示す。 電位を設定するための回路装置を備えるPV設備の第2の実施形態例を示す。 電位を設定するための回路装置を備えるPV設備の第3の実施形態例を示す。
図1は、PV設備を示す略図である。PV設備は、負極とも称される負の接続部11と、正極とも称される正の接続部12とを有するPV発電機10を備える。PV発電機10は、その接続部11,12、および直流線13,14を介して、インバータ30の対応する極性の直流入力31,32へ接続される。インバータ30は、さらに交流出力33を有し、PV発電機10により生成され、かつインバータ30により変換される電力は、この交流出力33を介して送電網40へ供給される。例示として、インバータ30は、3相交流給電用に設計される。インバータ30は、好ましくは、例えば電流が送電網へと通って供給される変圧器を有することによって直流絶縁性である。したがって、直流入力31,32は当初、交流出力33に関して浮動性である。
図1は、本出願の目的にとって極めて重要なPV設備の要素のみを示している。例として、インバータ30の交流側には、図示されていないスイッチング、または保護部材(例えば、断路器、ACコンタクタ)、および/またはフィルタ(例えば、正弦波フィルタ)、および/または送電網監視デバイスが設けられてもよい。また、インバータ30は、例示されている3相設計以外の方法、例えば単相設計で設計可能である。同様に、直流側のPV発電機10とインバータ30との間の接続部にも、図示されていないスイッチング部材(例えば、DCコンタクタ)、および/または保護部材等のさらなる要素を配置することができる。
例示として、図1におけるPV発電機10は、単一の太陽電池の回路記号によって記号化されている。図示されているPV設備の実装において、PV発電機10は、単一のPVモジュールであっても、または一つに接続された、具体的にはストリング構成の複数のPVモジュールであってもよい。
上述の要素に加えて、図1に示されているようなPV設備は、PV発電機10の電位を設定するための回路装置20を備える。回路装置20は、PV発電機10の負の接続部11および正の接続部12へ接続される。さらに、地電位GNDが印加される接地接続部15への接続部も設けられる。回路装置20は、第1の抵抗器21を備え、PV発電機10の負の接続部11はこの第1の抵抗器21を介して接地接続部15へ接続される。回路装置20は、さらに、ブレークダウンダイオード23と直列に接続される第2の抵抗器22を有する。PV発電機10の正の接続部12は、第2の抵抗器22およびブレークダウンダイオード23を介して接地接続部15へ接続され、ブレークダウンダイオード23は、正の接続部12上に正電位が存在するときは地電位GNDに対して逆バイアスされるように配置される。
この例示的な実施形態では、一例としてツェナーダイオードがブレークダウンダイオード23として使用される。よって、説明を簡単にするために、本明細書では、以下、ブレークダウンダイオード23をツェナーダイオード23とも称する。しかしながら、代替として、アバランシェダイオード、またはTVSダイオードを用いることも可能である。また、特に目的が数百ボルトの絶縁破壊電圧を達成することである場合には、ブレークダウンダイオード23が、直列に接続された複数のこのようなダイオードによって、例えば複数のツェナーダイオードによって形成されることも実現可能である。
図示されている回路装置20の使用は、インバータ30のDC電圧入力31,32が浮動性であるように設計されるか、地電位GNDへの、または地電位GNDへ接続される電圧源への高インピーダンス接続しか持たないかのいずれかであることを想定している。この例示的な実施形態に記述される回路装置20は、本明細書において後述されるように、好ましくは地電位に対して正電位にあるように意図されるPVモジュールと共に用いるように設計される。したがって、例示として、PV発電機10は、薄膜技術を用いるPVモジュールを有する。
ツェナーダイオード23は、PV発電機の正の接続部12における地電位GNDに対する所望される最大電圧と同程度の大きさである絶縁破壊電圧を有する。絶縁破壊電圧は、効果的には、所望される最大電圧より僅かに低い。概して、PV発電機10の絶縁限界電圧は所望される最大電圧と見なされる。
PV発電機10は、浮動性であり、かつ地電位GNDに対して、これらの抵抗値を無視できるほど十分に高いインピーダンスを有することが想定されている。PV発電機10の電圧がツェナーダイオード23の絶縁破壊電圧より低ければ、ツェナーダイオード23および第2の抵抗器22から形成される分岐は、第1の抵抗器21より著しく高いインピーダンスを有する。したがって、PV発電機10の全体電圧は、第2の抵抗器22およびツェナーダイオード23によって形成される直列回路を通じて降下される。その結果、PV発電機10の負の接続部11は事実上地電位GNDになる。PV発電機10の電圧がさらに上がれば、ツェナーダイオード23の絶縁破壊電圧より高い電圧成分は、第1の抵抗器21および第2の抵抗器22を通じてこれらの抵抗値の割合で降下される。第2の抵抗器22を通って降下される電圧が過度には高くないこと、および絶縁限界電圧が正極において超過されることを保証するためには、第2の抵抗器22の抵抗値は、少なくとも第1の抵抗器21のものより低いものであるべきであり、かつ第2の抵抗器22の抵抗値は、好ましくは第1の抵抗器21のものの何倍も低い。
以下、例示として、PV発電機10における電位プロファイルを、第1の抵抗器21が100キロオームの値を有し、かつ第2の抵抗器22が25キロオームの値を有する状況におけるその出力電圧の関数として考察する。ツェナーダイオード23としては、800Vの絶縁破壊電圧を有するダイオードの使用を想定する。
出力電圧が絶縁破壊電圧800Vを下回る間、PV発電機10の負の接続部11は、事実上地電位GNDにある。出力電圧がさらに、例えば1000Vまで上がれば、これはツェナーダイオード23の絶縁破壊電圧を200V上回る結果となる。この200Vは、抵抗器21および22を通じてこれらの抵抗値の割合で降下され、換言すれば、第1の抵抗器21を通じて160V、および第2の抵抗器22を通じて40Vが降下される。したがって、PV発電機10の正極12は、地電位GNDに対して+840Vの電位にあり、かつ負極11は地電位に対して−160Vの電位にある。
PV発電機10の最大電圧が1500Vであるものとすれば、正極12における電位は、相応して地電位GNDに対して+940Vであり、かつ負極11は、地電位に対して−560Vの電位にある。想定されている、例えば1000Vの絶縁限界電圧は超過されない。
したがって、回路装置20は、PV発電機10の正の接続部12が永続的に高い正電位に保たれることなく、許容される絶縁限界電圧が超過されることを防止する。これは、PV発電機10における、直接的な絶縁破壊、並びにPVモジュールの電気絶縁の永続的荷電の双方を防止する。さらに、PV発電機10の電圧の大きさがこれを許容することを条件として、PV発電機10は、可能な限り地電位GNDに対する正のバイアス電圧電位で運転され、これは、薄膜技術を用いるPV発電機10におけるTCO電極の腐食防止に関してもやはり望ましい。
さらに、第1の抵抗器21および第2の抵抗器22は、PV発電機10の電圧がツェナーダイオード23の絶縁破壊電圧を超過する場合、またはPV発電機10において、直流線13,14上で、またはインバータ30の直流入力段上で地電位に関連して短絡、所謂地絡が発生する場合に、電流の流れを制限する。地絡の場合、第1の抵抗器21には、最大でPV発電機10の全体電圧が存在する可能性がある。したがって、故障が発生した場合、故障場所で発生が許容される所定の電力損失は、例えば最大60Wである、という法的要件に従うために、第1の抵抗器21は、少なくとも、PV発電機10から予期される最大電圧においてこの電力損失が超過されないように十分に大きなものに選択されるべきである。
図2は、電位を設定するための回路装置を備える、PV設備のさらなる実施形態例を示す。本図では、図1に示されている要素と同じ、または機能上同等の要素に図1と同じ参照記号を付している。
図1における実施形態例とは対照的に、図2に示されているPV設備には、2つのPV発電機10a,10bが存在する。PV発電機10a,10bは、各々電位を設定するための回路装置が装備され、これらの回路装置は相応して参照記号20a,20bで識別されている。2つのPV発電機10a,10bは、対応する直流線13a,13b、および14a,14bを介し、スイッチング部材16a,16bを介し、かつ共通の直流線13,14を介してインバータ30に接続される。送電を目的として、インバータ30は、この場合もAC電圧出力33を介して送電網40へ結合される。この場合もやはり、PV発電機10は、例えば薄膜技術を用いるPVモジュールを備える。
スイッチング部材16a,16bは、例えば2つのPV発電機10a,10bの一方にシャドーイング、または部分的なシャドーイングが生じた場合、または保守および修理のために、PV発電機10a,10b双方の選択的な接続および切断を可能にする。
各回路装置20a,20bの設計は、図1における第1の実施形態例において記述されている回路装置20のものに一致し、よって相応して各々第1の抵抗器21aまたは21b、第2の抵抗器22aまたは22b、およびツェナーダイオード23aまたは23bを備える。回路装置20の単純かつ低コスト設計を考慮すれば、各PV発電機10には、図示されているように、固有の回路装置20a,20bを装備することが効果的である。さらに、スイッチング部材16a,16bの開放によりPV発電機10a,10bがインバータ30から分断される場合、回路装置20a,20bは、堅実な電位設定を保証し、具体的には、個々のPV発電機10a,10bの正極12a,12bにおける考え得る最大の正電位の制限を保証する。
図1における実施形態例とのさらなる相違点は、直流回路内に絶縁測定デバイス50が設けられることにある。このような絶縁測定デバイス50は、図示されているようにインバータ30から分離されて設けられても、これに統合されてもよい。
絶縁測定デバイス50は、インバータ30の直流入力31,32の双方の極へ接続される。絶縁測定デバイスの接続部における絶縁抵抗は、適切な方法を用いて決定される。絶縁抵抗が予め決められた最小値より少なければ、インバータ30において、直流線13または14、13a,13b、または14a,14bにおいて、もしくはPV発電機10a,10bの一方の内部において、絶縁に問題があるものと推測することが可能である。
このような絶縁測定デバイス50においては、通常、絶縁抵抗を測定するために、その接続部と地電位との間に抵抗器が使用される。絶縁測定デバイスにおいて使用されるこのような抵抗器の値は、第1の抵抗器21の値および第2の抵抗器22の値を選択するに当たって適切な形式で考慮されなければならない。さらに、回路装置20から結果的に生じる地電位GND周辺の電位分布の意図的な不均衡も、絶縁測定デバイス50内の地電位GNDへの電流の流れの不均衡を評価する際には、誤り検出を除外するために考慮されなければならない。図2に示されている事例のように、回路装置20a,20bの相互接続から結果的に得られる有効抵抗値が、スイッチング部材16a,16bの異なる切換状態の結果として変われば、絶縁測定デバイス50の抵抗器による不均衡を評価する際にこれもまた考慮されなければならない。
図3は、電位を設定するための回路装置を有するPV設備のさらなる実施形態例を示す略図である。この場合もやはり、図1のものと同じ、または機能的に同等の要素は同じ参照記号で示されている。
PV設備は、この場合も、負の接続部11および正の接続部12を有するPV発電機10を備える。図1に示されている実施形態例の場合と同様に、PV発電機は直流線13,14を介してインバータ30へ接続され、インバータ30は、この場合もやはりAC電圧出力33を介して、給電のために送電網40へ結合される。インバータ30の設計に関しては、図1に関する記述を参照されたい。
PV設備は、この場合も、PV発電機10の電位を設定するための回路装置20を有し、回路装置20は第1の抵抗器21と、第2の抵抗器22と、ブレークダウンダイオード23とを備える。例示として、この場合もやはりブレークダウンダイオード23はツェナーダイオードであってもよく、よって本明細書では以下、これをツェナーダイオード23と称する。これまでの2つの実施形態例とは対照的に、この事例では、PV発電機10の正の接続部12が第1の抵抗器21を介して接地接続部15へ接続されるのに対して、PV発電機10の負の接続部11が第2の抵抗器22とツェナーダイオード23とを備える直列回路を介して接地接続部15へ接続される。先例と同様に、ツェナーダイオード23はこの場合、逆バイアス方向に配置される。
したがって、回路装置20は先の実施形態例と同様に設計されるが、PV発電機10は、裏側に接点を有する多結晶PVモジュールがPVモジュール10として使用される場合には、例えば効率面で効果的であるという理由で、可能な限り地電位GNDに対して負のバイアス電圧電位で運転される。さらにこれは、図1および図2における実施形態例の場合と同じ方法で、許容可能な絶縁限界電圧が超過されることを防止する。
図2に示されているような、複数のPV発電機が存在するPV設備にも、当然ながら、図3に示されているような回路装置20が別々に装備されてもよい。図3に示されているような回路装置20の使用法は、絶縁測定デバイス関連でも同様に可能である。
10 太陽光発電機
11 負の接続部(負極)
12 正の接続部(正極)
13 負の直流線
14 正の直流線
15 接地接続部
16 スイッチング部材
20 回路装置
21 第1の抵抗器
22 第2の抵抗器
23 ブレークダウンダイオード
30 インバータ
31 負の直流入力
32 正の直流入力
33 AC電圧出力
40 送電網
50 絶縁測定デバイス
GND 地電位

Claims (11)

  1. 地電位(GND)に対する太陽光発電機(10)の電位を設定するための回路装置(20)であって、
    前記太陽光発電機(10)の負の出力(11)は少なくとも1つの抵抗器(21)を介して接地接続部(15)へ接続され、かつ前記太陽光発電機(10)の正の出力(12)は、少なくとも1つの第2の抵抗器(22)とブレークダウンダイオード(23)とを備える直列回路を介して接地接続部(15)へ接続され、この接地接続部(15)へ前記地電位(GND)が印加されることを特徴とする
    回路装置(20)。
  2. 地電位(GND)に対する太陽光発電機(10)の電位を設定するための回路装置(20)であって、
    前記太陽光発電機(10)の正の出力(12)は少なくとも1つの抵抗器(21)を介して接地接続部(15)へ接続され、かつ前記太陽光発電機(10)の負の出力(11)は、少なくとも1つの第2の抵抗器(22)とブレークダウンダイオード(23)とを備える直列回路を介して接地接続部(15)へ接続され、この接地接続部(15)へ前記地電位(GND)が印加されることを特徴とする
    回路装置(20)。
  3. 前記ブレークダウンダイオード(23)はツェナーダイオード、アバランシェダイオードまたはサプレッサダイオードである
    請求項1または請求項2に記載の回路装置(20)。
  4. 前記ブレークダウンダイオード(23)は、複数のツェナーダイオード、アバランシェダイオードまたはサプレッサダイオードの直列回路によって形成される
    請求項1または請求項2に記載の回路装置(20)。
  5. 前記ブレークダウンダイオード(23)は、前記太陽光発電機(10)の絶縁限界電圧と同じ大きさの絶縁破壊電圧を有する
    請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の回路装置(20)。
  6. 前記第2の抵抗器(22)は1キロオームを超える抵抗値を有する
    請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の回路装置。
  7. 前記第2の抵抗器(22)の前記抵抗値は前記第1の抵抗器(21)の抵抗値より少ない
    請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の回路装置。
  8. 前記第2の抵抗器(22)の前記抵抗値は前記第1の抵抗器(21)の抵抗値より何倍も少ない
    請求項7に記載の回路装置(20)。
  9. 少なくとも1つの太陽光発電機(10)と少なくとも1つのインバータ(30)とを有する太陽光発電設備であって、
    前記少なくとも1つの太陽光発電機(10)の電位を設定するための請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の回路装置(20)を有することを特徴とする
    太陽光発電設備。
  10. 少なくとも2つの太陽光発電機(10a、10b)と、前記少なくとも2つの太陽光発電機(10a、10b)毎の個々の回路装置(20a、20b)とを有する
    請求項9に記載の太陽光発電設備。
  11. 前記インバータ(30)、前記太陽光発電機(10)、または前記太陽光発電機(10)が前記インバータ(30)へ経由して接続される直流線(13、14)の絶縁抵抗を決定するための少なくとも1つの絶縁測定デバイス(50)を備えた
    請求項9または請求項10に記載の太陽光発電設備。
JP2013537157A 2010-11-09 2011-11-07 太陽光発電機の電位を設定するための回路装置 Expired - Fee Related JP5840218B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010060463.1 2010-11-09
DE102010060463A DE102010060463B4 (de) 2010-11-09 2010-11-09 Schaltungsanordnung zur Potentialeinstellung eines Photovoltaikgenerators und Photovoltaikanlage
PCT/EP2011/069529 WO2012062696A1 (en) 2010-11-09 2011-11-07 Circuit arrangement for setting a potential of a photovoltaic generator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013544435A true JP2013544435A (ja) 2013-12-12
JP5840218B2 JP5840218B2 (ja) 2016-01-06

Family

ID=45099041

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013537157A Expired - Fee Related JP5840218B2 (ja) 2010-11-09 2011-11-07 太陽光発電機の電位を設定するための回路装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20130221755A1 (ja)
EP (1) EP2638573A1 (ja)
JP (1) JP5840218B2 (ja)
CN (1) CN103140931B (ja)
CA (1) CA2808177A1 (ja)
DE (1) DE102010060463B4 (ja)
WO (1) WO2012062696A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019527013A (ja) * 2016-08-17 2019-09-19 エスエムエイ ソーラー テクノロジー アクティエンゲゼルシャフトSMA Solar Technology AG 太陽電池ストリング用の絶縁装置

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012101340B4 (de) * 2012-02-20 2015-11-19 Sma Solar Technology Ag Schutz von Photovoltaikmodulen eines Photovoltaikgenerators vor Überspannungen gegenüber Erde
DE102015203269A1 (de) * 2015-02-24 2016-08-25 Siemens Aktiengesellschaft Speichersystem zum Speichern elektrischer Energie
CN105244932A (zh) * 2015-06-20 2016-01-13 江苏博强新能源科技有限公司 用于通讯基站的备用供电系统
DE102015111804B3 (de) 2015-07-21 2016-12-15 Sma Solar Technology Ag Verfahren zum betrieb eines wechselrichters und wechselrichter, sowie photovoltaikanlage
DE102018126235B4 (de) * 2018-10-22 2020-06-04 Sma Solar Technology Ag Verfahren zur Isolationswiderstandsmessung in Wechselrichtern mit Mehrpunkttopologie und Wechselrichter mit Mehrpunkttopologie
CN117424465B (zh) * 2023-12-18 2024-03-26 深圳市三瑞电源有限公司 具有开路电压保护功能的光伏逆变器组件及光伏逆变器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000269531A (ja) * 1999-01-14 2000-09-29 Canon Inc 太陽電池モジュール、太陽電池モジュール付き建材、太陽電池モジュール外囲体及び太陽光発電装置
JP2003070156A (ja) * 2001-08-27 2003-03-07 Nittan Co Ltd 避雷システムおよび避雷ユニット
US20060196535A1 (en) * 2005-03-03 2006-09-07 Swanson Richard M Preventing harmful polarization of solar cells

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4810936A (en) * 1986-12-01 1989-03-07 Hubbell Incorporated Failing lamp monitoring and deactivating circuit
CN2283948Y (zh) * 1996-10-23 1998-06-10 北京汇丰电子公司 太阳能供电电源装置
DE202006008936U1 (de) * 2006-06-07 2006-08-17 Sma Technologie Ag Schaltung zur Erhöhung der Lebensdauer von PV-Generatoren
DE102007028078B4 (de) * 2007-06-15 2009-04-16 Sma Solar Technology Ag Vorrichtung zur Einspeisung elektrischer Energie in ein Energieversorgungsnetz und Gleichspannungswandler für eine solche Vorrichtung
DE102007030577A1 (de) * 2007-06-29 2009-01-02 Sma Solar Technology Ag Wechselrichter zur Einspeisung elektrischer Energie in ein Energieversorgungsnetz
US20090078304A1 (en) * 2007-09-26 2009-03-26 Jack Arthur Gilmore Photovoltaic charge abatement device, system, and method
DE102007050554B4 (de) * 2007-10-23 2011-07-14 Adensis GmbH, 01129 Photovoltaikanlage
EP2407996B1 (de) * 2008-03-31 2013-09-18 SMA Solar Technology AG Strommessvorrichtung in einem Wechselrichter
CN201230282Y (zh) * 2008-07-14 2009-04-29 江苏津恒能源科技有限公司 太阳能光伏并网逆变器辅助电源启动装置
JP5377018B2 (ja) * 2009-03-23 2013-12-25 株式会社東芝 太陽光発電システム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000269531A (ja) * 1999-01-14 2000-09-29 Canon Inc 太陽電池モジュール、太陽電池モジュール付き建材、太陽電池モジュール外囲体及び太陽光発電装置
JP2003070156A (ja) * 2001-08-27 2003-03-07 Nittan Co Ltd 避雷システムおよび避雷ユニット
US20060196535A1 (en) * 2005-03-03 2006-09-07 Swanson Richard M Preventing harmful polarization of solar cells
JP2008532311A (ja) * 2005-03-03 2008-08-14 サンパワー コーポレイション 太陽電池における有害な分極の防止

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019527013A (ja) * 2016-08-17 2019-09-19 エスエムエイ ソーラー テクノロジー アクティエンゲゼルシャフトSMA Solar Technology AG 太陽電池ストリング用の絶縁装置
JP7049319B2 (ja) 2016-08-17 2022-04-06 エスエムエイ ソーラー テクノロジー アクティエンゲゼルシャフト 太陽電池ストリング用の絶縁装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN103140931B (zh) 2016-05-18
WO2012062696A1 (en) 2012-05-18
CN103140931A (zh) 2013-06-05
US20130221755A1 (en) 2013-08-29
CA2808177A1 (en) 2012-05-18
EP2638573A1 (en) 2013-09-18
DE102010060463B4 (de) 2013-04-25
DE102010060463A1 (de) 2012-05-10
JP5840218B2 (ja) 2016-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5840218B2 (ja) 太陽光発電機の電位を設定するための回路装置
US10734944B2 (en) Inverter having grid disconnection point and insulation resistance measurement and method for measuring an insulation resistance
Kjær Design and control of an inverter for photovoltaic applications
JP5520722B2 (ja) 系統連系インバータシステム
WO2011001845A1 (ja) 配電システム
JP2013106516A (ja) 電力システムのためのプリチャージおよびクランプシステムならびにそれを動作させる方法
US20110211290A1 (en) Solar power inverters, including solar power inverters having surge protective devices, and associated methods
CN103983855B (zh) 一种绝缘阻抗检测方法及电路
JP2013004566A (ja) 太陽電池発電装置
JP6595866B2 (ja) 太陽光発電システム及びその使用方法
Hernandez et al. An experimental approach of the transient effects of lightning currents on the overvoltage protection system in MW-class photovoltaic plants
Méndez et al. Effects of the PV-generator's terminals connection to ground on electromagnetic transients caused by lightning in utility scale PV-plants
CN103026571B (zh) 使用频率选择性接地的光伏双极到单极源电路转换器
CN104242811A (zh) 光伏供电系统
KR101216740B1 (ko) 태양광 발전 시스템 및 그 제어 방법과 통합 접속반
JP6099446B2 (ja) パワーコンディショナ、および直流給電システムの絶縁抵抗測定方法
US20140217832A1 (en) Disconnect switches in dc power systems
US20220014013A1 (en) Power Electronic Converter with a Ground Fault Detection Unit that Shares a Common Ground with both DC Ports and AC Ports
KR20190133389A (ko) 절연저항 측정장치 및 절연저항 측정방법
Emhemed et al. Multi-zone LVDC distribution systems architecture for facilitating low carbon technologies uptake
EP2618441A1 (en) Method of operating integrated circuit breaker module for solar power system
JPH10285965A (ja) 太陽光発電システム
WO2013056294A1 (en) Protective circuit for an electrically floating photovoltaic array
CN203481786U (zh) 太阳能发电机的电路装置
JP2014033519A (ja) パワーコンディショナ

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20141015

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150529

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150609

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150831

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20151013

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20151110

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5840218

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees