JP2019158674A - アーク検出装置およびその制御方法、制御プログラム、並びに直流電源システム - Google Patents
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Abstract
Description
まず、図1および図2に基づいて、本開示が適用される場面の一例について説明する。
本開示の実施の形態について図1〜図7に基づいて説明する。なお、説明の便宜上、各実施形態に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付記し、適宜その説明を省略する。
図1に示すように、太陽電池ストリング11(直流電源)は、多数の太陽電池モジュール21が直列接続されて形成されている。各太陽電池モジュール21は、直列接続された複数の太陽電池セル(図示せず)を備え、パネル状に形成されている。複数の太陽電池ストリング11は太陽電池アレイ15(直流電源)を構成している。各太陽電池ストリング11は、接続箱13を介してPCS14と接続されている。
図2に示すように、交流用電流センサ31は、出力線路22aを流れる交流電流を検出する。交流用電流センサ31は、例えばCT(変流器)を備える構成である。増幅器32は、交流用電流センサ31にて検出された交流電流信号を増幅する。
図2に示すように、CPU35は、FFT処理部41、代表値取得部42、アーク有無判定部43および繰返し数決定部44を備えている。
図4は、上記構成のアーク検出装置12の動作の一例を示すフローチャートである。図4では、FFT処理部41は、繰返し数決定部44が決定した繰返し数だけ、データの取り込みを繰り返す。
図5は、図1に示した太陽光発電システム1の変形例を示す概略の回路図である。上記の実施形態では、アーク検出装置12を各太陽電池ストリング11に個別に設けた例について示した。しかしながら、アーク検出装置12の配置はこれに限定されない。すなわち、アーク検出装置12は、図5に示すように、複数の太陽電池ストリング11を備えた太陽光発電システム1において1個のみ設けられていてもよい。なお、図5の例では、アーク検出装置12は、接続箱13の後段、すなわち接続箱13とPCS14との間に設けられている。
なお、CPU35が、A/D変換部34・38と同様の機能を有するA/D入力部を備える場合、A/D変換部34・38は省略可能である。この場合、フィルタ33からの交流電流信号と、増幅器37からの直流電流信号とをCPU35の上記A/D入力部に直接入力すればよい。
図6は、アーク検出装置12の動作の別の例を示すフローチャートである。図6では、アーク有無判定部43は、繰返し数決定部44が決定した繰返し数だけ、上記仮判定処理を繰り返す。なお、図6において、図4に示した動作と同様の動作には同様のステップ番号Sを付記し、それら動作の説明を省略する。
図7は、アーク検出装置12の動作の他の例を示すフローチャートである。図7では、アーク有無判定部43は、アーク有の仮判定結果が、繰返し数決定部44が決定した繰返し数だけ繰り返された場合に、アーク有の最終判定結果を外部へ出力する。なお、図7において、図4および図6に示した動作と同様の動作には同様のステップ番号Sを付記し、それら動作の説明を省略する。
本開示の別の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。本実施形態では、太陽光発電システム1は、PCS14(変換装置)にアーク検出装置が内蔵されている。
図8は、本実施形態に係るPCS14の構成の一例を示すブロック図である。図8に示すように、PCS14は、測定回路51、電力変換回路52、制御回路53(制御部)、およびコンデンサCを備えている。
ところで、PCS14に内蔵されている電流計測部61は、通常、電流Iの直流成分だけでなく、交流成分も計測可能である。そこで、交流用電流センサ31に代えて電流計測部61を利用してもよい。この場合、電流計測部61によって計測された電流Iのうちの交流成分を増幅器32に入力すればよい。このように、直流および交流の両方を計測できる電流センサを利用すれば、電流センサの数を2つから1つに減らすことができる。直流および交流の両方を計測できる電流センサの一例としては、CTおよびホール素子を組み合わせた電流センサなどが挙げられる。
なお、測定回路51をDC/DCコンバータ63の出力側に設けてもよい。この場合、制御回路53は、DC/DCコンバータ63から出力された電流および電圧の計測結果に基づいて、DC/DCコンバータ63を制御すればよい。また、繰返し数決定部44は、太陽電池アレイ15から接続箱13およびDC/DCコンバータ63を介して出力された電流の直流電流値に基づき、上記繰返し数を決定すればよい。
なお、測定回路51をDC/DCコンバータ63の出力側に追加してもよい。この場合、制御回路53は、PCS14に入力された電流および電圧の計測結果と、DC/DCコンバータ63から出力された電流および電圧の計測結果とに基づいて、DC/DCコンバータ63を制御すればよい。また、繰返し数決定部44は、太陽電池アレイ15から接続箱13を介して出力された電流の直流電流値と、太陽電池アレイ15から接続箱13およびDC/DCコンバータ63を介して出力された電流の直流電流値との少なくとも一方に基づき、上記繰返し数を決定すればよい。
本開示のさらに別の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。本実施形態の太陽光発電システム1では、太陽光エネルギーを、より効率的に電力に変換するために、PCS14にて行われてきた電力の最適化を、太陽電池モジュール21単位で行うオプティマイザが利用されている。
本開示の他の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。本実施形態の太陽光発電システム1では、太陽光エネルギーを、より効率的に電力に変換するために、PCS14にて行われてきた電力の最適化を、複数の太陽電池ストリング11単位で行うオプティマイザが利用されている。
図10に示す太陽光発電システム1では、3つのアーク検出処理部39が設けられているが、これを1つのアーク検出処理部39としてもよい。この場合、3つの交流用電流センサ31からの信号を切り替えてアーク検出処理部39に出力する切替器を設ければよい。このとき、アークの有無を常時検出することは困難となるが、装置規模を小型化することができる。
アーク検出装置12・71〜73の制御ブロック(特にCPU35)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
なお、上記実施形態では、上記交流電流信号のパワースペクトルからアークの有無を判定しているが、これに限定されるものではない。例えば、図3の(a)に示すように、アークが発生すると交流電流信号の振幅が増大する。従って、上記交流電流信号の振幅からアークの有無を判定してもよい。
11 太陽電池ストリング(直流電源)
12、71、72、73 アーク検出装置
13 接続箱
14 PCS(変換装置)
15 太陽電池アレイ(直流電源)
21 太陽電池モジュール(直流電源)
22a、22b 出力線路
22c、24 電路
23 ダイオード
25、26 オプティマイザ(変換装置)
31 交流用電流センサ(電流計測部)
32、37 増幅器
33 フィルタ
34、38 A/D変換部
35 CPU
36 直流用電流センサ(電流計測部)
39 アーク検出処理部
41 FFT処理部
42 代表値取得部
43 アーク有無判定部(アーク判定部)
44 繰返し数決定部
51 測定回路
52 電力変換回路
53 制御回路(制御部)
61 電流計測部
62 電圧計測部
63 DC/DCコンバータ(変換部)
64 DC/ACコンバータ
65 直流電流値取得部
80 電力系統
Claims (10)
- 発電または充放電する直流電源からの交流電流に基づきアークの有無を判定するアーク判定部と、
前記直流電源からの直流電流に基づいて、前記アーク判定部がアークの有無を判定するために繰り返し行う処理の繰返し数を決定する繰返し数決定部とを備えることを特徴とするアーク検出装置。 - 前記繰返し数は、前記アーク判定部がアークの有無を判定するために、前記交流電流のデータの取り込みを繰り返す回数であることを特徴とする請求項1に記載のアーク検出装置。
- 前記アーク判定部は、前記交流電流に基づきアークの有無を仮判定し、該仮判定を繰り返し、仮判定したアーク有の回数に基づきアークの有無を最終判定することを特徴とする請求項1または2に記載のアーク検出装置。
- 前記繰返し数は、前記アーク判定部が前記仮判定を繰り返す回数であることを特徴とする請求項3に記載のアーク検出装置。
- 前記繰返し数は、前記アーク判定部が前記仮判定を繰り返すことにより、仮判定したアーク有の回数であることを特徴とする請求項3に記載のアーク検出装置。
- 前記直流電源からの電流を計測する電流計測部をさらに備えることを特徴とする請求項1から5までの何れか1項に記載のアーク検出装置。
- 発電または充放電する直流電源と、
請求項1から6までの何れか1項に記載のアーク検出装置を備えた直流電源システム。 - 前記直流電源からの直流電力の電圧を変換する変換部と、
前記変換部を制御する制御部とを備える変換装置をさらに備えており、
前記アーク検出装置は、前記変換装置の前記制御部から前記直流電流の値を取得することを特徴とする請求項7に記載の直流電源システム。 - 請求項1から5までの何れか1項に記載のアーク検出装置としてコンピュータを機能させるための制御プログラムであって、上記各部としてコンピュータを機能させるための制御プログラム。
- 発電または充放電する直流電源からの交流電流に基づきアークの有無を判定するアーク判定ステップと、
前記直流電源からの直流電流に基づいて、前記アーク判定ステップにてアークの有無を判定するために繰り返し行う処理の繰返し数を決定する繰返し数決定ステップとを含むことを特徴とするアーク検出装置の制御方法。
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