JP2016019390A - Photovoltaic power generation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽光発電システムに関する。 The present invention relates to a photovoltaic power generation system.
太陽光発電システムにおいては、配線、端子部等の接続部の破損等によりアーク(アーク故障)が発生することがあり、このようなアークとして、太陽光発電システム内の導通不良又は接触不良等によって発生する直列アークと、当該システム内の絶縁不良等によって発生する並列アークとが挙げられる。例えば特許文献1に記載された直列アーク検出制御装置では、測定した電流及び電圧を分析することにより直列アークが発生しているか否かが判定され、直列アークが発生している場合に電力コンバータ回路の入力端子が開放されている。 In solar power generation systems, arcs (arc faults) may occur due to damage to connections such as wiring and terminals. Such arcs may be caused by poor conduction or poor contact in the solar power generation system. There are a series arc generated and a parallel arc generated due to an insulation failure in the system. For example, in the series arc detection control device described in Patent Document 1, it is determined whether or not a series arc is generated by analyzing the measured current and voltage. The input terminal is open.
ここで、上記従来技術では、前述のように、電力コンバータ回路の入力端子を開放することから、直列アークが発生した場合に当該直列アークを抑制することができるが、並列アークが発生した場合には当該並列アークが強まる可能性があり、好ましくない。また、太陽光発電システムの一部を短絡して、並列アークを抑制することも考えられるが、この場合、直列アークが発生すると当該直列アークが強まってしまうことがある。 Here, in the prior art, as described above, since the input terminal of the power converter circuit is opened, the series arc can be suppressed when a series arc occurs, but when the parallel arc occurs. Is not preferable because the parallel arc may be strengthened. Moreover, it is conceivable to suppress a parallel arc by short-circuiting a part of the photovoltaic power generation system. In this case, however, the series arc may be strengthened when the series arc is generated.
そこで、本発明は、直列アーク及び並列アークの双方を抑制することができる太陽光発電システムを提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the solar power generation system which can suppress both a serial arc and a parallel arc.
本発明の一側面に係る太陽光発電システムは、複数の太陽電池モジュール、及び太陽電池モジュール同士を直列接続するストリング内接続部と、太陽電池ストリングで発生させた電力が供給される負荷と、負荷の一方の端子及び太陽電池ストリングの一方の端子を互いに接続する第1接続部と、負荷の他方の端子及び太陽電池ストリングの他方の端子を互いに接続する第2接続部と、太陽光発電システム内におけるアークの発生を検知するアーク検知部と、アーク検知部がアークの発生を検知した際に太陽電池ストリング内におけるストリング内接続部を電気的に切断する切断部と、を備える。 A photovoltaic power generation system according to one aspect of the present invention includes a plurality of solar cell modules, an in-string connection unit that connects the solar cell modules in series, a load to which power generated by the solar cell string is supplied, and a load A first connection portion that connects one terminal of the solar cell and one terminal of the solar cell string to each other, a second connection portion that connects the other terminal of the load and the other terminal of the solar cell string, and a solar power generation system And an arc detector that detects the occurrence of arc in the solar cell, and a cutting portion that electrically disconnects the connection portion in the string in the solar cell string when the arc detector detects the occurrence of the arc.
この太陽光発電システムでは、アーク検知部によってアークの発生が検知された際に、切断部によって太陽電池ストリング内におけるストリング内接続部が電気的に切断される。これにより、直列アークが発生した場合に当該直列アークを抑制することができる。加えて、ストリング内接続部を電気的に切断することにより、並列アークが発生している回路内の電流が遮断される。これにより、並列アークが発生した場合に当該並列アークを抑制することができる。すなわち、アークの発生を検知した際にストリング内接続部を電気的に切断することによって、太陽光発電システムにおける直列アーク及び並列アークの双方を抑制することができる。 In this solar power generation system, when the generation of an arc is detected by the arc detection unit, the connection unit in the string in the solar cell string is electrically disconnected by the cutting unit. Thereby, when a series arc occurs, the series arc can be suppressed. In addition, the current in the circuit where the parallel arc is generated is cut off by electrically disconnecting the connection part in the string. Thereby, when a parallel arc occurs, the parallel arc can be suppressed. That is, both the series arc and the parallel arc in the photovoltaic power generation system can be suppressed by electrically disconnecting the in-string connecting portion when the occurrence of the arc is detected.
本発明の一側面に係る太陽光発電システムにおいて、ストリング内接続部の長さは、第1接続部及び第2接続部の長さよりも短くてもよい。この場合、太陽光発電システムでは、ストリング内接続部よりも第1及び第2接続部にアークが発生しやすいところ、ストリング内接続部を電気的に切断することにより、当該第1及び第2接続部に発生するアークを好適に抑制することが可能となる。 In the photovoltaic power generation system according to one aspect of the present invention, the length of the in-string connection portion may be shorter than the lengths of the first connection portion and the second connection portion. In this case, in the photovoltaic power generation system, an arc is more likely to occur in the first and second connection portions than in the connection portion in the string, and the first and second connections are made by electrically disconnecting the connection portion in the string. It is possible to suitably suppress the arc generated in the part.
本発明の一側面に係る太陽光発電システムにおいて、切断部は、太陽電池ストリングの中点又は中点近傍に対応するストリング内接続部を少なくとも電気的に切断してもよい。この場合、第1接続部及び第2接続部間に生じた並列アークを確実に消弧できるだけでなく、電気的に切断された太陽電池ストリングそれぞれにおける残留電圧を効果的に小さくできる(少なくとも、太陽電池ストリングそれぞれの残留電圧が略半分になる)。したがって、例えば予期しない箇所で絶縁不良等が生じた場合においても、並列アークを生じにくくできる。 In the solar power generation system according to one aspect of the present invention, the cutting unit may at least electrically disconnect the in-string connection unit corresponding to the midpoint of the solar cell string or the vicinity of the midpoint. In this case, not only can the parallel arc generated between the first connection portion and the second connection portion be reliably extinguished, but also the residual voltage in each of the electrically disconnected solar cell strings can be effectively reduced (at least the solar cell). The residual voltage of each battery string is almost halved). Therefore, for example, even when an insulation failure occurs at an unexpected location, parallel arcs can be hardly generated.
本発明の一側面に係る太陽光発電システムは、アーク検知部及び切断部が同一のストリング内接続部に配置されていてもよい。この場合、アーク検知部と切断部とを太陽光発電システム内における別々の場所に設ける場合と比較して、太陽光発電システムが簡易な構成になる。 In the photovoltaic power generation system according to one aspect of the present invention, the arc detection unit and the cutting unit may be arranged in the same in-string connection unit. In this case, compared with the case where an arc detection part and a cutting | disconnection part are provided in the separate place in a solar power generation system, a solar power generation system becomes a simple structure.
本発明の一側面に係る太陽光発電システムにおいて、太陽電池ストリングは、複数のサブストリング、及びサブストリング同士を直列接続するサブストリング間接続部を有し、複数のサブストリングの各々は、複数の太陽電池モジュール、及び太陽電池モジュール同士を直列接続し且つサブストリング間接続部よりも短いサブストリング内接続部を含み、切断部は、アーク検知部が太陽光発電システム内にアークの発生を検知した際、複数のサブストリングのいずれかにおけるサブストリング内接続部を電気的に切断してもよい。この場合、太陽電池ストリングでは、サブストリング内接続部よりもサブストリング間接続部にアークが発生しやすいところ、サブストリング内接続部を電気的に切断することにより、当該サブストリング間接続部に発生するアークを好適に抑制することが可能となる。 In the photovoltaic power generation system according to one aspect of the present invention, the solar cell string includes a plurality of substrings and an intersubstring connecting portion that connects the substrings in series, and each of the plurality of substrings includes a plurality of substrings. The solar cell module and the solar cell modules are connected in series and include a connection part in the substring shorter than the connection part between the substrings, and the cutting part detects the occurrence of an arc in the photovoltaic power generation system. At this time, the in-substring connecting portion in any of the plurality of substrings may be electrically disconnected. In this case, in the solar cell string, an arc is more likely to occur in the connection part between substrings than in the connection part in substring. However, it is generated in the connection part between substrings by electrically disconnecting the connection part in substring. It is possible to suitably suppress the arc to be performed.
本発明の一側面に係る太陽光発電システムは、複数の太陽電池ストリングが互いに並列接続された太陽電池アレイを備えていてもよい。 The photovoltaic power generation system according to one aspect of the present invention may include a solar cell array in which a plurality of solar cell strings are connected in parallel to each other.
本発明の他の一側面に係る太陽光発電システムは、複数の第1太陽電池ストリングが互いに並列接続された第1太陽電池アレイと、複数の第2太陽電池ストリングが互いに並列接続された第2太陽電池アレイと、第1太陽電池アレイ及び第2太陽電池アレイを互いに直列接続するアレイ間接続部と、第1太陽電池アレイ及び第2太陽電池アレイで発生させた電力が供給される負荷と、負荷の一方の端子及び第1太陽電池アレイを互いに接続する第1接続部と、負荷の他方の端子及び第2太陽電池アレイを互いに接続する第2接続部と、を備え、複数の第1太陽電池ストリング及び複数の第2太陽電池ストリングのそれぞれは、複数の太陽電池モジュール、及び太陽電池モジュール同士を直列接続するストリング内接続部を有し、太陽光発電システム内におけるアークの発生を検知するアーク検知部と、アーク検知部がアークの発生を検知した際、ストリング内接続部及びアレイ間接続部の少なくとも一つを電気的に切断する切断部と、を備える。 In the photovoltaic power generation system according to another aspect of the present invention, a first solar cell array in which a plurality of first solar cell strings are connected in parallel to each other and a second solar cell string in which a plurality of second solar cell strings are connected in parallel to each other. A solar cell array, an inter-array connection that connects the first solar cell array and the second solar cell array in series with each other, a load to which power generated by the first solar cell array and the second solar cell array is supplied, A first connection part for connecting one terminal of the load and the first solar cell array to each other, and a second connection part for connecting the other terminal of the load and the second solar cell array to each other, and a plurality of first solar cells Each of the battery string and the plurality of second solar cell strings has a plurality of solar cell modules and an in-string connecting portion that connects the solar cell modules in series, and An arc detector that detects the occurrence of an arc in the system, and a cutting portion that electrically disconnects at least one of the connection portion in the string and the connection portion between the arrays when the arc detection portion detects the occurrence of the arc. Prepare.
この太陽光発電システムでは、アーク検知部によってアークの発生が検知された際に、切断部によってストリング内接続部及びアレイ間接続部の少なくとも一つが電気的に切断される。これにより、直列アークが発生した場合に当該直列アークを抑制することができる。加えて、ストリング内接続部又はアレイ間接続部を電気的に切断することにより、太陽電池アレイにおける並列アーク発生の一因となる残留電圧を小さくでき、並列アークを生じにくくすることが可能となることから、並列アークが発生した場合に当該並列アークを抑制することができる。すなわち、アークの発生を検知した際にストリング内接続部及びアレイ間接続部の少なくとも一つを電気的に切断することによって、太陽光発電システムにおける直列アーク及び並列アークの双方を抑制することができる。 In this solar power generation system, when the generation of an arc is detected by the arc detection unit, at least one of the in-string connection unit and the inter-array connection unit is electrically disconnected by the cutting unit. Thereby, when a series arc occurs, the series arc can be suppressed. In addition, by electrically disconnecting the connection part in the string or the connection part between the arrays, it is possible to reduce the residual voltage that contributes to the generation of the parallel arc in the solar cell array, and to make it difficult to generate the parallel arc. Therefore, when a parallel arc occurs, the parallel arc can be suppressed. That is, it is possible to suppress both the series arc and the parallel arc in the photovoltaic power generation system by electrically disconnecting at least one of the in-string connection portion and the inter-array connection portion when the occurrence of the arc is detected. .
本発明の他の一側面に係る太陽光発電システムは、複数の太陽電池モジュール、及び太陽電池モジュール同士を直列接続するストリング内接続部を有する太陽電池ストリングと、太陽電池ストリングで発生させた電力が供給される負荷と、負荷の一方の端子及び太陽電池ストリングの一方の端子を互いに接続する第1接続部と、負荷の他方の端子及び太陽電池ストリングの他方の端子を互いに接続する第2接続部と、太陽光発電システム内におけるアークの発生を検知するアーク検知部と、アーク検知部がアークの発生を検知した際、太陽電池ストリングから第1接続部及び第2接続部の少なくとも一つを電気的に切断する切断部と、を備える。 In a photovoltaic power generation system according to another aspect of the present invention, a solar cell string having a plurality of solar cell modules and an in-string connecting portion that connects the solar cell modules in series, and electric power generated by the solar cell string A load to be supplied, a first connection portion for connecting one terminal of the load and one terminal of the solar cell string to each other, and a second connection portion for connecting the other terminal of the load and the other terminal of the solar cell string to each other And an arc detector that detects the occurrence of an arc in the photovoltaic power generation system, and when the arc detector detects the occurrence of an arc, at least one of the first connection portion and the second connection portion is electrically connected from the solar cell string. And a cutting section for cutting.
この太陽光発電システムでは、アーク検知部によってアークの発生が検知された際に、切断部によって太陽電池ストリングから第1接続部及び第2接続部の少なくとも一つが電気的に切断される。ここで、第1接続部及び第2接続部は、負荷と太陽電池ストリングとを互いに接続するために用いられ、天候等の外部環境の影響を直接受ける可能性が高いため、アークが発生しやすい接続部である。例えば、第1接続部にアークが発生した場合、当該第1接続部を太陽電池ストリングから電気的に切断することにより、アーク発生箇所から発電部である太陽電池ストリングを電気的に切り離すことができる。したがって、太陽光発電システムにアークが発生したことを検知した際に、太陽電池ストリングから第1接続部及び第2接続部の少なくとも一つを電気的に切断することによって、太陽光発電システムにおける直列アーク及び並列アークの双方を抑制することができる。 In this solar power generation system, when the generation of an arc is detected by the arc detection unit, at least one of the first connection unit and the second connection unit is electrically disconnected from the solar cell string by the cutting unit. Here, the first connection portion and the second connection portion are used to connect the load and the solar cell string to each other, and are highly likely to be directly affected by the external environment such as the weather, so that an arc is likely to occur. It is a connection part. For example, when an arc is generated in the first connection portion, the solar cell string that is the power generation unit can be electrically disconnected from the arc generation location by electrically disconnecting the first connection portion from the solar cell string. . Therefore, when it is detected that an arc has occurred in the solar power generation system, at least one of the first connection portion and the second connection portion is electrically disconnected from the solar cell string, thereby connecting the series in the solar power generation system. Both arcs and parallel arcs can be suppressed.
本発明によれば、直列アーク及び並列アークの双方を抑制することができる太陽光発電システムを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the solar power generation system which can suppress both a serial arc and a parallel arc can be provided.
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same or equivalent elements will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る太陽光発電システムを示す概略構成図である。図1に示されるように、太陽光発電システム1は、太陽光エネルギを利用して発電を行う発電システムである。太陽光発電システム1は、太陽電池ストリング2と、負荷3と、負荷3の一方の端子及び太陽電池ストリング2の一方の端子を互いに接続する第1接続部4と、負荷3の他方の端子及び太陽電池ストリング2の他方の端子を互いに接続する第2接続部5とを備える。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a photovoltaic power generation system according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the solar power generation system 1 is a power generation system that generates power using solar energy. The photovoltaic power generation system 1 includes a
太陽電池ストリング2は、太陽光エネルギを電気エネルギへ変換し、この電気エネルギを直流出力として負荷3へ供給する直流回路として機能する。太陽電池ストリング2は、複数の太陽電池モジュール11と、太陽電池モジュール11同士を直列接続する複数のストリング内接続部12と、アーク検知切断部13とを有している。ストリング内接続部12は、ケーブル等の配線であり、逆流防止ダイオード又はヒューズ素子等を含んでもよい。太陽電池ストリング2は、第1接続部4及び第2接続部5を含んでいない。太陽電池モジュール11は、例えばパネル状に構成されており、互いに直列接続された複数の太陽電池セル(不図示)を備えている。太陽電池ストリング2は、例えば架台又は屋根等に設置されている。
The
負荷3は、太陽電池ストリング2で発生させた電力が供給される機器である。負荷3は、例えばパワーコンディショナ、インバーター、コンバータ、又は蓄電池等を有している。負荷3がパワーコンディショナを有している場合、負荷3は、太陽電池ストリング2から供給された直流出力を交流出力に変換し、この交流出力を例えば蓄電池システム、家電等の電子機器又は電力系統(例えば商用電力系統)へ供給する。
The
第1接続部4及び第2接続部5は、太陽電池ストリング2を負荷3に接続するために用いられるケーブル等の配線であり、逆流防止ダイオード、ヒューズ素子、延長ケーブル又は断路器等を含んでもよい。一般の太陽光発電システムでは、複数の太陽電池モジュールは、太陽光が照射される屋外の平地又は屋根の上等に互いに隣接して設置され、負荷は、屋内又は軒下等の上記太陽電池モジュールから離れた場所に設置される場合が多い。したがって、第1接続部4及び第2接続部5は、太陽電池モジュール11同士を結ぶストリング内接続部12よりも長くなっている。すなわち、ストリング内接続部12の長さは、第1接続部4及び第2接続部5の長さよりも短い。
The
第1接続部4及び第2接続部5は、例えば架台もしくは屋根面等を跨ぐケーブル、又は地上配線等を含み、太陽光、雨、もしくは風等の天候の影響、人もしくは動物の接触等の影響、又はその他外部環境の影響を直接受ける可能性が高い。このため、第1接続部4及び第2接続部5のケーブルを覆う絶縁体の劣化もしくは剥離、又は上記ケーブルの一部に断線等が生じる可能性は、ストリング内接続部12よりも高くなる。したがって、第1接続部4及び第2接続部5では、ストリング内接続部12よりもアーク(直列アーク及び並列アーク)が発生しやすくなっている。つまり、本実施形態では、第1接続部4及び第2接続部5は、太陽光発電システム1内においてアークが発生しやすいアーク発生対象接続部(以下、単にアーク発生対象接続部とする)である。
The first connecting
図2は、図1の破線部付近を拡大した図である。図2に示されるように、アーク検知切断部13は、太陽電池ストリング2内のストリング内接続部12に設置されており、太陽光発電システム1内(すなわち、太陽光発電システム1を構成する直流回路内)においてアークの発生を検知すると、ストリング内接続部12を電気的に切断する。例えば、アーク検知切断部13内のスイッチを制御することによって、ストリング内接続部12を電気的に切断する。図1に示されるように、アーク検知切断部13は、太陽電池ストリング2の中点に対応するストリング内接続部12を電気的に切断する。アーク検知切断部13は、アーク故障回路遮断器(AFCI:Arc Fault circuit interrupter)とも呼称される。ここで、太陽電池ストリング2の中点とは、太陽電池ストリング2の両端部の間の中間電位部分である。例えば、太陽電池ストリング2内に奇数個の太陽電池モジュール10が直列接続されている場合、又は太陽電池ストリング2の両端部の中間電位部分が太陽電池モジュール10内にある場合、上記中点近傍に対応するストリング内接続部12を電気的に切断してもよい。中点近傍に対応するストリング内接続部12とは、太陽電池ストリング2の中点に最も近いストリング内接続部12である。
FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of the broken line in FIG. As shown in FIG. 2, the arc
アーク検知切断部13がアークを検知する手法の一例を説明する。このアーク検知方法は、例えば“Differentiating series and parallel photovoltaic arc-faults”, J. Johnson, M. Montoya, S. McCalmont, G. , F. Fuks, J. Earle, A. Fresquez, S. Gonzalez, J. Granata,Photovoltaic Specialists Conference (PVSC), 38thIEEE(2012)に述べられているが、以下簡単に説明する。アーク検知切断部13は、太陽光発電システム1を流れる直流電流波形を測定することによってアークの検知を行う。例えば、所定時間毎に太陽光発電システム1(特にアーク検知切断部13)を流れる直流電流波形とアーク検知切断部13に記憶された基準電流波形とを比較することによって、アーク発生の検知が行われる。ここでは、所定時間経過後の直流電流波形における、所定周波数の変動成分が、所定の閾値を超えて大きい場合、太陽光発電システム1内にアークが発生したと検知される。アーク検知切断部13は、例えば電流波形を測定する測定器と、基準電流波形を記憶する記憶部と、直流電流波形及び基準電流波形を比較し、アーク発生の検知を行う比較検知部(アーク検知部)と、ストリング内接続部12を電気的に切断する切断部とを含んでおり、これらが一体的に構成され、同一のストリング内接続部12に配置されている。切断部としては、FET(電界効果トランジスタ、Field Effect Transistor)等の半導体スイッチ、又はリレースイッチ等の機械式スイッチを用いることができる。切断部は、ストリング内接続部12の途中にて直列接続され、当該切断部が開放される(又はOFFになる)ことによって太陽電池ストリング2の電路が遮断される。
An example of a method in which the arc
図3は、第1実施形態に係る太陽光発電システムによるアーク解消方法を説明するフローチャートである。まず、図3に示されるように、アーク検知切断部13は、太陽光発電システム1を流れる電流を観測する(S1)。例えば、アーク検知切断部13は、所定期間内のアーク検知切断部13を流れる直流電流値の推移(直流電流波形)を測定する。アーク検知切断部13が太陽光発電システム1にアークが発生していると検知した場合(S2:YES)、アーク検知切断部13は、太陽電池ストリング2のストリング内接続部12を電気的に切断する(S3)。アーク検知切断部13が太陽光発電システム1にアークが発生していると検知しなかった場合(S2:NO)、アーク検知切断部13は、引き続き太陽光発電システム1を流れる電流を観測する。
FIG. 3 is a flowchart for explaining an arc elimination method by the photovoltaic power generation system according to the first embodiment. First, as shown in FIG. 3, the arc
次に、第1実施形態に係る太陽光発電システム1の効果について説明する。まず、比較例に係る太陽光発電システム100に発生したアークの解消方法について図4及び図5を用いながら説明する。図4及び図5は、比較例に係る太陽光発電システム100によるアーク解消方法の一例を説明するための図である。図4及び図5に示されるように、太陽光発電システム100は、太陽電池ストリング102がアーク検知切断部を有していないこと以外は、太陽光発電システム1と同等の構成を備えるものとする。このような太陽光発電システム100のアークの一般的な解消方法としては、例えば太陽電池ストリング102を負荷3から開放する方法(具体的には、第1接続部4及び/又は第2接続部5を負荷3から電気的に切断する方法)と、太陽電池ストリング102を短絡する方法(具体的には、第1接続部4の負荷3側の端部と、第2接続部5の負荷3側の端部とを接続する方法)とが挙げられる。上述したアーク解消方法は、パワーコンディショナ等の負荷3内、又は負荷3等が収容され得る接続箱内にてスイッチの接続状態を切り替えることによって行われるのが一般的である。したがって、上述したアーク解消方法を採用した場合には、第1接続部4及び第2接続部5が太陽電池ストリング102に接続された状態になる。
Next, the effect of the photovoltaic power generation system 1 according to the first embodiment will be described. First, a method for eliminating an arc generated in the photovoltaic
図4(a)は、太陽光発電システム100に直列アークが発生した際の図を示し、図4(b)は、直列アークが発生した際に太陽電池ストリングから負荷を開放した図を示し、図4(c)は、直列アークが発生した際に太陽電池ストリングを負荷から電気的に切断した上で短絡した図を示す。図4(a)に示されるように、例えば太陽光発電システム100の第1接続部4の一部が導通不良又は接触不良になると、第1接続部4に直列アークが発生する。直列アークが検知された場合、比較例では、図4(b)に示されるように太陽電池ストリング102から負荷3を開放する、又は図4(c)に示されるように負荷3を短絡することによって、直列アークの抑制又は解消が図られる。
FIG. 4A shows a diagram when a series arc is generated in the photovoltaic
図4(b)に示されるように、太陽電池ストリング102から負荷3を開放する場合、直流回路である太陽光発電システム100が開回路となり、直列アークが解消される。一方、図4(c)に示されるように、太陽電池ストリング102を短絡する場合、発電部である太陽電池ストリング102と直列アーク箇所とを含む閉回路が維持されるので、直列アークが解消又は抑制されない。さらに、太陽電池ストリング102を短絡する場合、上記閉回路内に負荷3の抵抗が存在しない分太陽電池ストリング102を流れる電流が大きくなり、直列アークが強まる(拡大する)可能性がある。
As shown in FIG. 4B, when the
図5(a)は、太陽光発電システムに並列アークが発生した際の図を示し、図5(b)は、並列アークが発生した際に太陽電池ストリングを負荷から電気的に切断した上で短絡した図を示し、図5(c)は、並列アークが発生した際に太陽電池ストリングから負荷を開放した図を示す。図5(a)に示されるように、例えば太陽光発電システム100の第1接続部4及び第2接続部5の一部が絶縁不良になると、第1接続部4と第2接続部5との間に並列アークが発生する。並列アークが検知された場合、比較例では、図5(b)に示されるように負荷3を短絡する、又は図5(c)に示されるように太陽電池ストリング102から負荷3を開放することによって、並列アークの抑制又は解消が図られる。
FIG. 5A shows a diagram when a parallel arc occurs in the photovoltaic power generation system, and FIG. 5B shows a state in which the solar cell string is electrically disconnected from the load when the parallel arc occurs. FIG. 5C shows a diagram in which the load is released from the solar cell string when a parallel arc occurs. As shown in FIG. 5A, for example, when a part of the
図5(b)に示されるように、太陽電池ストリング102を短絡する場合、第1接続部4及び第2接続部5における並列アークの発生位置よりも太陽電池ストリング102が短絡された位置を介して電流が多く流れるため、並列アークが解消される。一方、図5(c)に示されるように、太陽電池ストリング102から負荷3を開放する場合、太陽光発電システム1内の並列アークが解消又は抑制されない。さらに、太陽電池ストリング102から負荷3を開放する場合、太陽電池ストリング102の残留電圧を起因とした電流が、並列アークが発生している箇所に集中して流れるため、並列アークが強まる可能性がある。
As shown in FIG. 5B, when the
以上より、比較例に係る太陽光発電システム100に発生するアークの解消方法では、発生したアークの種類に応じた適切な対策を行わなければ、アークが拡大することがある。ここで、太陽光発電システム100に発生するアークが直列アークか並列アークかのいずれかを正確に判定することは困難である。このため、上述の方法では、アークの発生を解消又は抑制できない可能性及びアークが拡大する可能性がある。また、例えば太陽電池モジュール毎にスイッチを設け、当該スイッチを個別に制御することにより、直列アーク及び並列アークのいずれにも理論上は対応可能である。しかしながら、この場合、スイッチを個別に制御する回路等の構成が複雑になってしまう。
From the above, in the method for eliminating the arc generated in the photovoltaic
これに対して、第1実施形態に係る太陽光発電システム1では、アーク検知切断部13によって太陽光発電システム1中のアークの発生が検知された際に、太陽電池ストリング2内における複数のストリング内接続部12の少なくとも一つがアーク検知切断部13によって電気的に切断される。これにより、直列アークが発生した場合に当該直列アークを抑制又は解消することができる。
In contrast, in the photovoltaic power generation system 1 according to the first embodiment, when the arc
加えて、並列アークが発生した場合であっても、ストリング内接続部12を電気的に切断することによって、発電源である太陽電池ストリング2から並列アーク箇所を含む回路を電気的に切断し、並列アークを生じている回路内の電流を遮断することができる。これにより、並列アークを消弧することが可能となることから、並列アークが発生した場合に当該並列アークを抑制又は解消することができる。したがって、アークの発生を検知した際にストリング内接続部12を電気的に切断するという簡易な構成によって、太陽光発電システム1における直列アーク及び並列アークの双方を抑制又は解消することができる。
In addition, even when a parallel arc occurs, by electrically disconnecting the in-
また、第1実施形態に係る太陽光発電システム1では、ストリング内接続部12の長さが第1及び第2接続部4,5の長さよりも短くなっている。この場合、第1及び第2接続部4,5はストリング内接続部12よりもアークが発生しやすい接続部であるところ、ストリング内接続部12を電気的に切断することにより、第1及び第2接続部4,5に発生するアークを好適に抑制することが可能となる。すなわち、この太陽光発電システム1は、第1及び第2接続部4,5がアーク発生対象接続部の場合に対応させた構成といえる。
Moreover, in the solar power generation system 1 which concerns on 1st Embodiment, the length of the
また、第1実施形態に係る太陽光発電システム1では、アーク検知切断部13は、太陽電池ストリング2の中点に対応するストリング内接続部12を電気的に切断している。この場合、第1接続部4と第2接続部5との間に発生した並列アークを確実に消弧できるだけでなく、電気的に切断された太陽電池ストリング2それぞれにおける残留電圧が半分になり、当該太陽電池ストリング2それぞれにおける残留電圧を効果的に小さくできる。例えば、太陽光発電システム1内の任意のストリング内接続部12が、第1接続部4、第2接続部5、又は他のストリング内接続部12との間で、予期しない並列アークを生じた場合であっても、並列アーク箇所に供給される電圧を、太陽電池ストリング2の起電圧の半分以下に下げることが可能である。したがって、太陽光発電システム1内の予期しない箇所で絶縁不良等が生じた場合においても、並列アークを生じにくくできる。
In the photovoltaic power generation system 1 according to the first embodiment, the arc
また、第1実施形態に係る太陽光発電システム1では、当該太陽光発電システム1内のアークの発生を検知するアーク検知部と、当該アーク検知部がアークの発生を検知した際にストリング内接続部12を電気的に切断する切断部とを一体としたアーク検知切断部13が同一のストリング内接続部12に設置されている。この場合、アーク検知部と切断部とを太陽光発電システム内における別々の場所に設ける場合と比較して、太陽光発電システム1が簡易な構成になる。
Moreover, in the solar power generation system 1 which concerns on 1st Embodiment, the arc detection part which detects generation | occurrence | production of the arc in the said solar power generation system 1, and the connection in a string when the said arc detection part detects generation | occurrence | production of an arc An arc
次に、第1実施形態の第1〜第10変形例を説明する。第1〜第10変形例の説明では、上記第1実施形態と異なる点について主に説明する。 Next, first to tenth modified examples of the first embodiment will be described. In the description of the first to tenth modified examples, differences from the first embodiment will be mainly described.
図6(a)は、第1変形例に係る太陽光発電システムを示す概略構成図である。図6(a)に示されるように、太陽光発電システム1Aは、アーク検知部14と切断部15とを別個に有している。アーク検知部14は、太陽光発電システム1内におけるアークの発生を検知する。アーク検知部14は、第1接続部4に設置されているが、太陽電池ストリング2A内に設置されていてもよいし、第2接続部5に設置されていてもよい。アーク検知部14は、太陽光発電システム1A(特に負荷3の端子間)を流れる直流電流波形を観測することによってアークの検知を行う。アーク検知部14によるアーク検知は、アーク検知切断部13によるアーク検知と同様である。したがって、アーク検知部14は、例えば電流波形を測定する測定器と、基準電流波形を記憶する記憶部と、直流電流波形及び基準電流波形を比較し、アーク発生の検知を行う比較検知部とを含んでいる。なお、負荷3の端子は、第1接続部4が接続される端子と、第2接続部5が接続される端子とを有する。
Fig.6 (a) is a schematic block diagram which shows the solar energy power generation system which concerns on a 1st modification. As shown in FIG. 6A, the photovoltaic
切断部15は、ストリング内接続部12に設置されており、アーク検知部14によってアークの発生が検知された際に、太陽電池ストリング2Aのストリング内接続部12を電気的に切断する。切断部15は、太陽電池ストリング2Aに含まれている。切断部15は、アーク検知部14によって制御される。切断部15は、太陽電池ストリング2Aの中点に対応するストリング内接続部12を切断することが好ましい。切断部15は、例えばストリング内接続部12を電気的に切断するスイッチである。切断部15は、配線(例えば信号線)等を介してアーク検知部14に接続されている。
The cutting
以上の第1変形例においても、アークの発生を検知した際にストリング内接続部12を電気的に切断するという簡易な構成によって、太陽光発電システム1Aにおける直列アーク及び並列アークの双方を抑制又は解消することができるという作用効果を奏する。
Also in the first modified example described above, both the series arc and the parallel arc in the photovoltaic
図6(b)は、第2変形例に係る太陽光発電システムを示す概略構成図である。図6(b)に示されるように、太陽光発電システム1Bは、アーク検知部16と切断部15とを有している。アーク検知部16は、太陽光発電システム1B内におけるアークの発生を検知する。アーク検知部16は、負荷3の端子間の直流電圧波形を観測することによってアークの検知を行う。
FIG.6 (b) is a schematic block diagram which shows the solar energy power generation system which concerns on a 2nd modification. As illustrated in FIG. 6B, the solar power generation system 1 </ b> B includes an
アーク検知部16がアークを検知する手法の一例を説明する。アーク検知部16は、所定時間毎に負荷3の端子間の直流電圧波形とアーク検知部16に記憶された基準値とを比較することによって、アーク発生の検知が行われる。ここでは、所定時間経過後の直流電圧波形における特定周波数の成分が、基準値を越えた場合、太陽光発電システム1内にアークが発生したと検知される。したがって、アーク検知部16は、例えば電圧波形を測定する測定器と、基準値を記憶する記憶部と、直流電圧波形における特定周波数の成分に基づきアーク発生の検知を行う比較検知部とを含んでいる。
An example of a method in which the
以上の第2変形例においても、アークの発生を検知した際にストリング内接続部12を電気的に切断するという簡易な構成によって、太陽光発電システム1Bにおける直列アーク及び並列アークの双方を抑制又は解消することができるという作用効果を奏する。
Also in the second modification described above, both the series arc and the parallel arc in the photovoltaic
図6(c)は、第3変形例に係る太陽光発電システムを示す概略構成図である。図6(c)に示されるように、太陽光発電システム1Cは、アーク検知部17と切断部15とを有している。アーク検知部17は、アーク検知部14及びアーク検知部16を有している。切断部15は、アーク検知部14,16のいずれかがアークの発生を検知した際に、太陽電池ストリング2Aのストリング内接続部12を電気的に切断する。以上の第3変形例においても、アークの発生を検知した際にストリング内接続部12を電気的に切断するという簡易な構成によって、太陽光発電システム1Cにおける直列アーク及び並列アークの双方を抑制又は解消することができるという作用効果を奏する。また、アーク検知部14,16のいずれか一方がアークの発生を検知した際に、切断部15が太陽電池ストリング2Aのストリング内接続部12を電気的に切断するため、効果的な太陽光発電システム1Cにおけるアークの抑制が可能になる。
FIG.6 (c) is a schematic block diagram which shows the solar energy power generation system which concerns on a 3rd modification. As illustrated in FIG. 6C, the solar power generation system 1 </ b> C includes an
図7は、第4変形例に係る太陽光発電システムを示す概略構成図である。図7に示されるように、太陽光発電システム1Dにおける太陽電池ストリング2Bは、複数のサブストリング21と、当該サブストリング21同士を直列接続する複数のサブストリング間接続部22とを有している。また、複数のサブストリング21の各々は、複数の太陽電池モジュール11、太陽電池モジュール11同士を直列接続する複数のサブストリング内接続部23、及びアーク検知切断部13を含んでいる。複数のサブストリング21の各々は、第1接続部4、第2接続部5、又はサブストリング間接続部22によって区切られた直列モジュール群である。ただし、サブストリング21の一端が第1接続部4に接続されており、他端が第2接続部5に接続されている場合、当該サブストリング21はサブストリングではなく、太陽電池ストリングとなる。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram illustrating a photovoltaic power generation system according to a fourth modification. As shown in FIG. 7, the
サブストリング間接続部22は、例えば延長ケーブル、埋設されたケーブル、架台もしくは屋根面を跨ぐケーブル、地上配線、又は架空線等を含む配線であり、逆流防止ダイオード又はヒューズ素子等を含んでもよい。太陽電池ストリング2Bを屋根面等に配置する際、屋根の形状、構造、又は面積によって、太陽電池モジュール11同士が棟や下がり棟等を跨いで互いに接続される場合がある。サブストリング間接続部22は、このように太陽電池モジュール11同士が離れる場合に用いられる配線であり、上記外部環境の影響を直接受ける可能性が高い。このため、サブストリング間接続部22のケーブルを覆う絶縁体の劣化もしくは剥離、又は上記ケーブルの一部に断線等が生じる可能性は、サブストリング内接続部23よりも高くなる。したがって、サブストリング間接続部22では、サブストリング内接続部23よりもアークが発生しやすくなっている。つまり、サブストリング間接続部22は、太陽電池ストリング2B内におけるアーク発生対象接続部である。また、サブストリング内接続部23の長さは、サブストリング間接続部22の長さよりも短い。なお、サブストリング間接続部22及びサブストリング内接続部23は、ストリング内接続部12に相当する。
The
太陽光発電システム1Dにアークが発生したことをアーク検知切断部13が検知した場合、複数のサブストリング21内のアーク検知切断部13は、サブストリング内接続部23を電気的に切断する。以上の第4変形例では、アーク発生が検知された場合、太陽電池ストリング2B内の接続部であるサブストリング内接続部23を電気的に切断する。これにより、第4変形例においても、簡易な構成によって太陽光発電システム1Dにおける直列アーク及び並列アークの双方を抑制又は解消することができるという作用効果を奏する。さらに、第4変形例における太陽電池ストリング2Bでは、サブストリング内接続部23よりもサブストリング間接続部22にアークが発生しやすいところ、サブストリング内接続部23を電気的に切断することにより、当該サブストリング間接続部22に発生するアークを好適に抑制することが可能となる。
When the arc
ここで、太陽光発電システム1Dにおいて、一又は複数のアーク検知切断部13がアーク発生を検知した場合、当該太陽光発電システム1D内の全てのアーク検知切断部13がサブストリング内接続部23を電気的に切断する。アーク発生を検知した際に全てのアーク検知切断部13がサブストリング内接続部23を電気的に切断する場合、それぞれの電気的に切断されたサブストリング21内の太陽電池モジュール11の直列数が減少し、太陽電池ストリング2Cにおいての並列アーク発生の一因となる残留電圧を小さくできる。また、太陽光発電システム1Dにおいて、一又は複数のアーク検知切断部13がアーク発生を検知した場合、当該アークを検知したアーク検知切断部13のみがサブストリング内接続部23を電気的に切断してもよい。
Here, in the solar
図8は、第5変形例に係る太陽光発電システムを示す概略構成図である。図8に示されるように、太陽光発電システム1Eは、複数の太陽電池ストリング2Cが互いに並列接続された太陽電池アレイ31と、負荷3と、負荷3の一方の端子及び太陽電池アレイ31を互いに接続する配線34Aと、負荷3の他方の端子及び太陽電池アレイ31を互いに接続する配線34Bと、を備えている。太陽電池アレイ31において、複数の太陽電池ストリング2Cは配線32A,32Bを介して互いに並列接続されている。各配線32Aは、対応する太陽電池ストリング2Cの一方の端子に接続されると共に、配線34Aに接続される。各配線32Bは、対応する太陽電池ストリング2Cの他方の端子に接続されると共に、配線34Bに接続される。本変形例では、各配線32Aと、配線34Aとによって第1接続部4Aが構成されており、各配線32Bと、配線34Bとによって第2接続部5Aが構成されている。したがって、各太陽電池ストリング2Cの一方の端子と、負荷3の一方の端子とは、第1接続部4Aを介して接続されており、各太陽電池ストリング2Cの他方の端子と、負荷3の他方の端子とは、第2接続部5Aを介して接続されている。なお、第1接続部4A及び第2接続部5Aは、逆流防止ダイオード、ヒューズ素子、又は断路器等を含んでもよい。図8においては、第1接続部4A内の各配線32Aに逆流防止ダイオード33が直列接続された例が示されている。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram illustrating a photovoltaic power generation system according to a fifth modification. As shown in FIG. 8, the photovoltaic power generation system 1E includes a
複数の太陽電池ストリング2Cのそれぞれは、複数の太陽電池モジュール11と、複数のストリング内接続部12と、アーク検知切断部13とを備えている。太陽光発電システム1Eにアークが発生したことをアーク検知切断部13が検知した場合、複数の太陽電池ストリング2Cの少なくとも何れかのストリング内接続部12がアーク検知切断部13によって電気的に切断される。以上の第5変形例においても、アークの発生を検知した際にストリング内接続部12を電気的に切断するという簡易な構成によって、太陽光発電システム1Eにおける直列アーク及び並列アークの双方を抑制又は解消することができるという作用効果を奏する。
Each of the plurality of
太陽光発電システム1Eにおけるアーク検知切断部13は、切断部15であってもよい。この場合、切断部15を制御するアーク検知部が太陽電池アレイ31とは独立して設置されていてもよい。例えば、第6変形例における太陽光発電システム1F(図9を参照)のように、負荷3を流れる直流電流を観測するアーク検知部14Aを有してもよい。この場合、アーク検知部14Aは、各太陽電池ストリング2Cに設置された切断部15を制御する。アーク検知部14Aは、アーク発生を検知した場合、全ての切断部15を同時に制御することができる。また、アーク検知部14Aは、アーク発生を検知した場合、全ての切断部15を同時に制御せず、個別に制御してもよい。アーク検知部14Aがアーク発生を検知した際に全ての切断部15がストリング内接続部12を電気的に切断する場合、第1接続部4A及び第2接続部5Aの間における並列アークと、第1接続部4A又は第2接続部5Aにおける直列アークとの両方を効果的に抑制することが可能である。
The arc
第7変形例における太陽光発電システム1G(図10を参照)のように、負荷3に印加される直流電圧を観測するアーク検知部16Aを有してもよい。この場合、アーク検知部16Aは、各太陽電池ストリング2Cに設置された切断部15を制御する。アーク検知部16Aは、各切断部15を同時に制御するが、個別に制御してもよい。また、第8変形例における太陽光発電システム1H(図11を参照)のように、アーク検知部14A,16Aを含むアーク検知部17Aを有してもよい。
You may have the
図12は、第9変形例に係る太陽光発電システムを示す概略構成図である。図12に示されるように、太陽光発電システム1Iは、太陽電池ストリング2D,2E,2Fが互いに並列接続された太陽電池アレイ31Aを備えている。太陽電池ストリング2Dは、複数の太陽電池モジュール11、複数のストリング内接続部12、及びアーク検知切断部13を有している。太陽電池ストリング2Eは、サブストリング41A,41B及びサブストリング間接続部22を有している。太陽電池ストリング2Fは、複数のサブストリング42及び複数のサブストリング間接続部22を有している。
FIG. 12 is a schematic configuration diagram illustrating a photovoltaic power generation system according to a ninth modification. As shown in FIG. 12, the photovoltaic power generation system 1I includes a
サブストリング41A,41B,42の各々は、複数の太陽電池モジュール11、複数のサブストリング内接続部23、及びアーク検知切断部13を有している。また、サブストリング41Aの複数の太陽電池モジュール11の数と、サブストリング41Bの複数の太陽電池モジュール11の数とは、互いに異なっている。このように、太陽電池アレイ31Aが備える太陽電池ストリング2D〜2Fの構成が互いに異なっていた場合であっても、アークの発生を検知した際にサブストリング内接続部23を電気的に切断するという簡易な構成によって、太陽光発電システム1Eにおける直列アーク及び並列アークの双方を抑制又は解消することができるという作用効果を奏する。太陽電池ストリング2D,2E,2Fは、各々逆流防止用のダイオード又は過電流防止用の直流ヒューズ素子を有していてもよい。
Each of the substrings 41 </ b> A, 41 </ b> B, 42 includes a plurality of
太陽光発電システム1Iにおけるアーク検知切断部13は、切断部15であってもよい。この場合、切断部15を制御するアーク検知部は、太陽電池アレイ31Aと独立して設置されていてもよい。例えば、第10変形例における太陽光発電システム1J(図13を参照)のように、負荷3を流れる直流電流波形を観測するアーク検知部14Bと、負荷3に印加される直流電圧波形を観測するアーク検知部16Bとを含むアーク検知部17Bを有してもよい。この場合、アーク検知部17Bは、太陽電池ストリング2D及びサブストリング41A,41B,42に設置された切断部15を制御する。アーク検知部17Bは、アーク発生を検知した場合、全ての切断部15を同時に制御することができる。また、アーク検知部17Bは、アーク発生を検知した場合、全ての切断部15を同時に制御せず、個別に制御してもよい。アーク検知部17Bがアーク発生を検知した際に、全ての切断部15がストリング内接続部12又はサブストリング内接続部23を電気的に切断する場合、第1接続部4A及び第2接続部5Aの間における並列アークと、第1接続部4A又は第2接続部5Aにおける直列アークとの両方を効果的に抑制することが可能である。
The arc
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について説明する。本実施形態の説明では、上記第1実施形態と異なる点について主に説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. In the description of the present embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described.
図14は、第2実施形態に係る太陽光発電システムを示す概略構成図である。図14に示されるように、太陽光発電システム1Kは、複数の第1太陽電池ストリング61が互いに並列接続された第1太陽電池アレイ51と、複数の第2太陽電池ストリング62が互いに並列接続された第2太陽電池アレイ52と、第1太陽電池アレイ51及び第2太陽電池アレイ52を互いに直列接続する配線66と、負荷3と、負荷3の一方の端子及び第1太陽電池アレイ51を互いに接続する配線65Aと、負荷3の他方の端子及び第2太陽電池アレイ52を互いに接続する配線65Bと、を備える。
FIG. 14 is a schematic configuration diagram illustrating a photovoltaic power generation system according to the second embodiment. As shown in FIG. 14, in the solar
第1太陽電池アレイ51は、配線63A,63Bを有しており、複数の第1太陽電池ストリング61は配線63A,63Bを介して互いに並列接続されている。各配線63Aは、対応する第1太陽電池ストリング61の一方の端子に接続されると共に、配線65Aに接続される。各配線63Bは、対応する第1太陽電池ストリング61の他方の端子に接続されると共に、配線66に接続される。
The first
第2太陽電池アレイ52は、配線63C,63Dを有しており、複数の第2太陽電池ストリング62は配線63C,63Dを介して互いに並列接続されている。各配線63Cは、対応する第2太陽電池ストリング62の一方の端子に接続されると共に、配線66に接続される。各配線63Dは、対応する第2太陽電池ストリング62の他方の端子に接続されると共に、配線65Bに接続される。
The second
第1太陽電池ストリング61及び第2太陽電池ストリング62の各々は、複数の太陽電池モジュール11と、太陽電池モジュール11同士を直列接続するストリング内接続部12とを有している。
Each of the first
本実施形態では、各配線63Aと配線65Aとによって第1接続部4Bが構成されており、各配線63Dと配線65Bとによって第2接続部5Bが構成されている。また、各配線63Bと各配線63Cと配線66によってアレイ間接続部53が構成されている。なお、第1接続部4B及び第2接続部5Bは、逆流防止ダイオード、ヒューズ素子、又は断路器等を含んでもよい。図14においては、第1接続部4B内の各配線63Aにヒューズ素子64が接続された例が示されている。ヒューズ素子64は、例えば対応する第1太陽電池ストリング61又は第2太陽電池ストリング62に過大な電流が流れると自己を電気的に切断する素子である。
In this embodiment, each
アレイ間接続部53は、逆流防止ダイオード又はヒューズ素子等を含んでもよい。図14においては、各配線63Cにヒューズ素子64が接続された例が示されている。また、アレイ間接続部53は、第1接続部4B及び第2接続部5Bよりも短くてもよい。また、アレイ間接続部53の配線66には、アーク検知切断部13が設けられている。このような第2実施形態においても、アークの発生を検知した際にアレイ間接続部53を電気的に切断するという簡易な構成によって、太陽光発電システム1Kにおける直列アーク及び並列アークの双方を抑制又は解消することができるという第1実施形態と同等の作用効果を奏する。また、太陽光発電システム1Kでは、アレイ間接続部53よりも第1及び第2接続部4B,5Bに並列アークが発生しやすいところ、アレイ間接続部53を電気的に切断することにより、第1及び第2接続部4B,5Bに発生する並列アークを抑制することが可能となる。
The
図15は、第2実施形態の変形例に係る太陽光発電システムを示す概略構成図である。図15に示されるように、太陽光発電システム1Lにおいて、複数の第1太陽電池ストリング61A及び複数の第2太陽電池ストリング62Aは、アーク検知切断部13を有している。また、ストリング内接続部12の長さは、アレイ間接続部53の長さよりも短い。この場合、第1接続部4B、第2接続部5Bに加えて、アレイ間接続部53をアーク発生対象接続部とする。
FIG. 15: is a schematic block diagram which shows the solar energy power generation system which concerns on the modification of 2nd Embodiment. As shown in FIG. 15, in the solar power generation system 1 </ b> L, the plurality of first solar cell strings 61 </ b> A and the plurality of second solar cell strings 62 </ b> A have the arc
太陽光発電システム1Lでは、ストリング内接続部12よりも第1及び第2接続部4B,5Bとアレイ間接続部53とに並列アークが発生しやすいところ、ストリング内接続部12を電気的に切断することにより、第1及び第2接続部4B,5Bとアレイ間接続部53とに発生する並列アークを抑制することが可能となる。したがって、上記変形例においても、アークの発生を検知した際にストリング内接続部12を電気的に切断するという簡易な構成によって、太陽光発電システム1Lにおける直列アーク及び並列アークの双方を抑制又は解消することができるという第2実施形態と同等の作用効果を奏する。
In the photovoltaic
(第3実施形態)
次に、第3実施形態について説明する。本実施形態の説明では、上記第1実施形態及び第2実施形態と異なる点について主に説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described. In the description of the present embodiment, differences from the first embodiment and the second embodiment will be mainly described.
図16は、第3実施形態に係る太陽光発電システムを示す概略構成図である。図16に示されるように、太陽光発電システム1Mは、複数の太陽電池ストリング2G,2H,2Iが互いに並列接続された太陽電池アレイ31Bと、負荷3と、負荷3の一方の端子及び太陽電池アレイ31Bを互いに接続する配線34Aと、負荷3の他方の端子及び太陽電池アレイ31を互いに接続する配線34Bと、を備えている。太陽電池アレイ31において、複数の太陽電池ストリング2G,2H,2Iは、第1実施形態の第5変形例と同様に、配線32A,32Bを介して互いに並列接続されている。また、上記第5変形例と同様に、各配線32Aと、配線34Aとによって第1接続部4Aが構成されており、各配線32Bと、配線34Bとによって第2接続部5Aが構成されている。
FIG. 16 is a schematic configuration diagram illustrating a photovoltaic power generation system according to the third embodiment. As illustrated in FIG. 16, the photovoltaic
複数の太陽電池ストリング2G,2H,2Iのそれぞれは、複数の太陽電池モジュール11と、複数のストリング内接続部12と、を備えている。太陽電池アレイ31Bにおいて、太陽電池ストリング2Gの近傍における配線32A、及び太陽電池ストリング2Hの近傍における配線32Bには、アーク検知切断部13が設置されている。すなわち、一方のアーク検知切断部13は、配線32Aの太陽電池ストリング2G側の端部に設置され、他方のアーク検知切断部13は、配線32Bの太陽電池ストリング2H側の端部に設置されている。太陽光発電システム1Mにアークが発生したことを一方のアーク検知切断部13が検知した場合、太陽電池ストリング2Gから配線32Aのごく一部を除いた第1接続部4Aが電気的に切断される。また、太陽光発電システム1Mにアークが発生したことを他方のアーク検知切断部13が検知した場合、太陽電池ストリング2Hから配線32Bのごく一部を除いた第2接続部5Aが電気的に切断される。
Each of the plurality of
また、太陽電池アレイ31Bにおいて、太陽電池ストリング2Iの近傍における配線32Aには切断部15が設置されている。すなわち、切断部15は、配線32Aの太陽電池ストリング2I側の端部に設置されている。この切断部15は、配線34Aに設置されたアーク検知部14Cに接続されている。太陽光発電システム1Mにアークが発生したことをアーク検知部14Cが検知した場合、切断部15によって太陽電池ストリング2Iから配線32Aのごく一部を除いた第1接続部4Aが電気的に切断される。
In the
上述のような太陽光発電システム1Mがアーク検知切断部13及び切断部15を有していない場合における一般的なアークの解消方法としては、例えば太陽電池ストリング2G〜2Iを負荷3から開放する方法(具体的には、第1接続部4A及び/又は第2接続部5Aを負荷3から電気的に切断する方法)と、太陽電池ストリング2G〜2Iを短絡する方法(具体的には、第1接続部4Aの負荷3側の端部と、第2接続部5Aの負荷3側の端部とを接続する方法)とが挙げられる。上述したアーク解消方法は、パワーコンディショナ等の負荷3内、又は負荷3等が収容され得る接続箱内にてスイッチの接続状態を切り替えることによって行われるのが一般的である。したがって、上述したアーク解消方法を採用した場合には、第1接続部4A及び第2接続部5Aが太陽電池ストリング2G〜2Iに接続された状態になる。
As a general arc elimination method when the photovoltaic
ここで、第1接続部4A及び第2接続部5Aは、天候等の外部環境の影響を直接受ける可能性が高い、すなわち、太陽光発電システム1M内においてアークが発生しやすいアーク発生対象接続部である。したがって、上述のアーク解消方法を実行した後、太陽電池ストリング2G〜2Iとアーク発生箇所との接続が維持される可能性が高い。この場合、発生したアークの種類に応じた適切な対策を行わなければ当該アークが拡大することがあり、太陽光発電システム1Mにおける直列アーク及び並列アークの双方を抑制又は解消することができないおそれがある。
Here, the
これに対して、第3実施形態に係る太陽光発電システム1Mでは、アークが発生したことが検知された後、第1接続部4A及び第2接続部5Aが太陽電池アレイ31B内の太陽電池ストリング2G〜2Iに接続されなくなる。このため、アーク発生箇所を有する第1接続部4A又は第2接続部5Aから発電部である太陽電池ストリング2G〜2Iを電気的に切断することができる。したがって、太陽光発電システム1Mにアークが発生したことを検知した際に、太陽電池アレイ31Bから第1接続部4A及び第2接続部5Bを電気的に切断することによって、太陽光発電システム1Mにおける直列アーク及び並列アークの双方を抑制又は解消することができる。すなわち、本実施形態においても、第1及び第2実施形態と同等の作用効果を奏する。
In contrast, in the photovoltaic
本実施形態においては、太陽電池アレイ31Bの代わりに第1実施形態の太陽電池ストリング2(図1を参照)を適用してもよい。この場合、太陽電池ストリング2の近傍における第1接続部4及び第2接続部5には、アーク検知切断部13又は切断部15が設置されていることが好ましい。
In the present embodiment, the solar cell string 2 (see FIG. 1) of the first embodiment may be applied instead of the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態及び変形例に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。例えば、太陽光発電システム1D(図7を参照)のアーク検知切断部13の代わりに太陽光発電システム1A(図6(a)を参照)のアーク検知部14及び切断部15を適用してもよい。また、例えば太陽光発電システム1L(図15を参照)のアーク検知切断部13の代わりに、太陽光発電システム1J(図13を参照)のアーク検知部14B及び切断部15を適用してもよい。また、太陽光発電システム1内にアーク検知切断部13とアーク検知部14及び切断部15とを併用してもよい。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not restricted to the said embodiment and modification, It deform | transformed in the range which does not change the summary described in each claim, or applied to others It may be a thing. For example, the
上記実施形態及び変形例において、太陽光発電システムが備える太陽電池ストリングの数、太陽電池ストリングが有する太陽電池モジュールの数、太陽電池モジュールが含む太陽電池セルの数、及び太陽電池アレイの数については限定されるものではなく、1つとしてもよいし複数としてもよい。例えば、太陽光発電システム1K(図14を参照)において、第1太陽電池アレイ51及び第2太陽電池アレイ52に加えて、他の複数の太陽電池アレイが直列接続されていてもよい。
In the said embodiment and modification, about the number of the solar cell strings with which a solar power generation system is equipped, the number of the solar cell modules which a solar cell string has, the number of the photovoltaic cells which a solar cell module contains, and the number of solar cell arrays It is not limited and may be one or more. For example, in the solar
上記実施形態及び変形例において、太陽電池ストリング及びサブストリング内には、複数のアーク検知切断部又は複数の切断部が含まれていてもよい。また、上記実施形態及び変形例におけるアーク検知切断部13の比較検知部(アーク検知部)と、切断部とは、必ずしも一体に構成されていなくてもよい。
In the said embodiment and modification, a some arc detection cutting part or a some cutting part may be contained in the solar cell string and the substring. Moreover, the comparison detection part (arc detection part) and the cutting part of the arc
なお、上記アーク解消方法は、アーク発生を検知した際にストリング内接続部を解列することから、アーク発生を抑制するために太陽電池ストリングを解列する太陽光発電システムの解列方法と捉えることもできる。また、太陽光発電システムの運転中においてアークの検知及びストリング内接続部の解列を実施できることから、太陽光発電システムの運転方法が上記アーク解消方法を含むと捉えることもできる。 In addition, since the said arc elimination method disconnects the connection part in a string when an arc generation | occurrence | production is detected, it is regarded as the disconnection method of the photovoltaic power generation system which disconnects a solar cell string in order to suppress arc generation. You can also. Moreover, since the detection of an arc and the disconnection of the connection part in a string can be implemented during a driving | operation of a solar power generation system, it can also be understood that the operating method of a solar power generation system includes the said arc elimination method.
1,1A〜1M…太陽光発電システム、2,2A〜2I…太陽電池ストリング、3…負荷、4,4A,4B…第1接続部、5,5A,5B…第2接続部、11…太陽電池モジュール、12…ストリング内接続部、13…アーク検知切断部、14,14A,14B,14C,16,16A,16B,17,17A,17B…アーク検知部、15…切断部、21,41A,41B,42…サブストリング、22…サブストリング間接続部、23…サブストリング内接続部、31,31A,31B…太陽電池アレイ、51…第1太陽電池アレイ、52…第2太陽電池アレイ。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記太陽電池ストリングで発生させた電力が供給される負荷と、
前記負荷の一方の端子及び前記太陽電池ストリングの一方の端子を互いに接続する第1接続部と、
前記負荷の他方の端子及び前記太陽電池ストリングの他方の端子を互いに接続する第2接続部と、
を備える太陽光発電システムであって、
前記太陽光発電システム内におけるアークの発生を検知するアーク検知部と、
前記アーク検知部が前記アークの発生を検知した際、前記太陽電池ストリング内における前記ストリング内接続部を電気的に切断する切断部と、
を備える太陽光発電システム。 A solar cell string having a plurality of solar cell modules, and an in-string connection portion for connecting the solar cell modules in series;
A load to which power generated by the solar cell string is supplied;
A first connecting portion that connects one terminal of the load and one terminal of the solar cell string;
A second connection portion for connecting the other terminal of the load and the other terminal of the solar cell string to each other;
A solar power generation system comprising:
An arc detector for detecting the occurrence of an arc in the solar power generation system;
When the arc detection unit detects the occurrence of the arc, a cutting unit for electrically cutting the connection part in the string in the solar cell string;
A solar power generation system comprising:
前記サブストリングの各々は、複数の前記太陽電池モジュール、及び前記太陽電池モジュール同士を直列接続し且つ前記サブストリング間接続部よりも短いサブストリング内接続部を含み、
前記切断部は、前記アーク検知部が前記太陽光発電システム内にアークの発生を検知した際、複数の前記サブストリングのいずれかにおける前記サブストリング内接続部を少なくとも電気的に切断する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の太陽光発電システム。 The solar cell string has a plurality of substrings, and an intersubstring connection part that connects the substrings in series,
Each of the substrings includes a plurality of the solar cell modules, and a connection part in the substring that connects the solar cell modules in series and is shorter than the connection part between the substrings,
The cutting unit, when the arc detection unit detects the occurrence of an arc in the photovoltaic power generation system, at least electrically cuts the connection part in the substring in any of the plurality of substrings. The solar power generation system as described in any one of 1-4.
複数の第2太陽電池ストリングが互いに並列接続された第2太陽電池アレイと、
前記第1太陽電池アレイ及び前記第2太陽電池アレイを互いに直列接続するアレイ間接続部と、
前記第1太陽電池アレイ及び前記第2太陽電池アレイで発生させた電力が供給される負荷と、
前記負荷の一方の端子及び前記第1太陽電池アレイを互いに接続する第1接続部と、
前記負荷の他方の端子及び前記第2太陽電池アレイを互いに接続する第2接続部と、
を備える太陽光発電システムであって、
複数の前記第1太陽電池ストリング及び複数の前記第2太陽電池ストリングのそれぞれは、複数の太陽電池モジュール、及び前記太陽電池モジュール同士を直列接続するストリング内接続部を有し、
前記太陽光発電システム内におけるアークの発生を検知するアーク検知部と、
前記アーク検知部が前記アークの発生を検知した際、前記ストリング内接続部及び前記アレイ間接続部の少なくとも一つを電気的に切断する切断部と、
を備える太陽光発電システム。 A first solar cell array in which a plurality of first solar cell strings are connected in parallel to each other;
A second solar cell array in which a plurality of second solar cell strings are connected in parallel to each other;
An inter-array connection for connecting the first solar cell array and the second solar cell array in series with each other;
A load to which power generated by the first solar cell array and the second solar cell array is supplied;
A first connection part for connecting one terminal of the load and the first solar cell array to each other;
A second connection portion for connecting the other terminal of the load and the second solar cell array to each other;
A solar power generation system comprising:
Each of the plurality of first solar cell strings and the plurality of second solar cell strings has a plurality of solar cell modules, and an in-string connection portion that connects the solar cell modules in series,
An arc detector for detecting the occurrence of an arc in the solar power generation system;
When the arc detection unit detects the occurrence of the arc, a cutting unit that electrically disconnects at least one of the connection part in the string and the connection part between the arrays,
A solar power generation system comprising:
前記太陽電池ストリングで発生させた電力が供給される負荷と、
前記負荷の一方の端子及び前記太陽電池ストリングの一方の端子を互いに接続する第1接続部と、
前記負荷の他方の端子及び前記太陽電池ストリングの他方の端子を互いに接続する第2接続部と、
を備える太陽光発電システムであって、
前記太陽光発電システム内におけるアークの発生を検知するアーク検知部と、
前記アーク検知部が前記アークの発生を検知した際、前記太陽電池ストリングから前記第1接続部及び前記第2接続部の少なくとも一つを電気的に切断する切断部と、
を備える太陽光発電システム。 A solar cell string having a plurality of solar cell modules, and an in-string connection portion for connecting the solar cell modules in series;
A load to which power generated by the solar cell string is supplied;
A first connecting portion that connects one terminal of the load and one terminal of the solar cell string;
A second connection portion for connecting the other terminal of the load and the other terminal of the solar cell string to each other;
A solar power generation system comprising:
An arc detector for detecting the occurrence of an arc in the solar power generation system;
When the arc detection unit detects the occurrence of the arc, a cutting unit that electrically disconnects at least one of the first connection unit and the second connection unit from the solar cell string;
A solar power generation system comprising:
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