JP2023122452A - 太陽光発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光発電システムの安定性の向上を図る。【解決手段】太陽光発電システム１、１’、１’’は、ストリング２、２’、２’’と、インバータ３と、第１遮断装置４と、第２遮断装置５Ａ～５Ｄ、５Ａ’～５Ｃ’、５Ａ’’～５Ｄ’’と、を備える。ストリングは複数の太陽電池モジュール６が直列に接続されて形成される。第１遮断装置４は、インバータ３からの第１制御信号Ｓ１に応じて、ストリングとインバータとを遮断する。第２遮断装置は、第１遮断装置４からの第２制御信号Ｓ２に応じて、太陽電池モジュールグループと他の太陽電池モジュール６又はインバータ３とを遮断する。第２遮断装置は、第３スイッチング部５ａを有し、第３スイッチング部５ａは、第５開閉部６１ｃと、第５開閉部６１ｃに並列接続される第３半導体スイッチング素子６３ｃと、を有し、第３半導体スイッチング素子６３ｃは、第５開閉部６１ｃの開閉動作前にＯＮ状態となる。【選択図】図５

Description

本発明は、太陽光発電システムに関する。

火災時等の緊急時に消防士を感電等から保護することを目的として、太陽光発電システムには、緊急時に発電を即座に停止する機能が設けられているものがある（例えば、特許文献１を参照）。この機能は、ラピッドシャットダウン機能と呼ばれる。ラピッドシャットダウン機能は、緊急時に発生する制御信号に応答して、太陽光発電システムの電路を遮断する遮断装置により実現される。

特表２０１２－５１１２９９号公報

太陽光発電システムの遮断装置では、太陽光発電システムの電路を遮断するスイッチング素子として、リレーなどのメカニカルな接点を開閉するスイッチング素子が用いられている。このスイッチング素子は、接点の開閉時にサージ等のノイズ成分を発生させる。

また、スイッチング素子が、太陽光発電システムの太陽電池モジュールからの電力により駆動される場合がある。この場合、太陽電池モジュールの発電量がスイッチング素子の駆動に必要な電力よりも小さいと、例えば、太陽電池モジュールからの電力でスイッチング素子の接点を閉じようとしても（スイッチング素子をＯＮ状態としようとしても）、すぐに接点が開いてしまう（スイッチング素子がＯＦＦ状態となってしまう）ことを繰り返す現象が生じることがある。また、太陽電池モジュールからの発電量が不安定となると、スイッチング素子がＯＮ状態とＯＦＦ状態とを繰り返すことがある。これらの現象は、太陽光発電システムの動作を不安定にする。

本発明の課題は、太陽光発電システムの安定性の向上を図ることにある。

本発明の一態様に係る太陽光発電システムは、ストリングと、インバータと、第１遮断装置と、第２遮断装置と、を備える。ストリングは、複数の太陽電池モジュールが直列に接続されて形成される。インバータは、ストリングに接続され、ストリングから出力される直流電力を交流電力に変換する。第１遮断装置は、ストリングとインバータとの間に設けられ、インバータからの第１制御信号に応じて、ストリングとインバータとを遮断する。第２遮断装置は、太陽電池モジュールグループと他の太陽電池モジュール又はインバータとを接続する電路に接続される。太陽電池モジュールグループは、ストリングに含まれる１つ又は連続する複数の太陽電池モジュールにて構成される。第２遮断装置は、第１遮断装置からの第２制御信号に応じて、太陽電池モジュールグループと他の太陽電池モジュール又はインバータとを遮断する。

第２遮断装置は、太陽電池モジュールグループに属する１つ又は直列に接続された複数の前太陽電池モジュールで発電される電力によって駆動される。第２遮断装置は、太陽電池モジュールグループの陽極側の端子と他の太陽電池モジュール又はインバータへの電路に接続される第３スイッチング部を有する。第３スイッチング部は、第５開閉部と、第５開閉部に並列接続される第３半導体スイッチング素子と、を有する。第３半導体スイッチング素子は、第５開閉部の開閉動作前にＯＮ状態となる。

この太陽光発電システムでは、太陽電池モジュールグループからの電力で駆動される第２遮断装置が第３スイッチング部を有しており、第３スイッチング部が、第５開閉部と、第５開閉部に並列接続される第３半導体スイッチング素子とを有している。さらに、第３半導体スイッチング素子は、第５開閉部の開閉動作前にＯＮ状態となる。太陽電池モジュールグループからの電力で駆動される第２遮断装置において、第５開閉部の開閉動作前において第３半導体スイッチング素子がＯＮ状態となることにより、太陽電池モジュールグループの発電量が第５開閉部の駆動電力よりも小さい、及び／又は、太陽電池モジュールグループの発電量が不安定なときに、太陽電池モジュールグループの発電量に応じて第５開閉部が開閉動作することで、太陽電池モジュールグループの陽極側の端子が接続された電路の接続と遮断とが繰り返される現象を回避できる。この結果、太陽光発電システムの動作が安定化する。

第３スイッチング部は、第３半導体スイッチング素子に直列接続される第６開閉部を有してもよい。この場合は、第３半導体スイッチング素子を太陽光発電システムから確実に電気的に遮断できる。

第２遮断装置は、太陽電池モジュールグループの陰極側の端子と他の太陽電池モジュール又はインバータへの電路に接続される第４スイッチング部を有してもよい。第４スイッチング部は、第７開閉部と、第７開閉部に並列接続される第４半導体スイッチング素子と、を有してもよい。第４半導体スイッチング素子は、第７開閉部の開閉動作前にＯＮ状態となってもよい。この場合は、第２遮断装置において、太陽電池モジュールグループの陽極側の端子と他の装置とを接続する電路と、太陽電池モジュールグループの陰極側の端子と他の装置とを接続する電路の両方を遮断できる。また、太陽電池モジュールグループの発電量が第７開閉部の駆動電力よりも小さい、及び／又は、太陽電池モジュールグループの発電量が不安定なときに、太陽電池モジュールグループの発電量に応じて第７開閉部が開閉動作することで、太陽電池モジュールグループの陰極側の端子が接続された電路の接続と遮断とが繰り返される現象を回避できる。この結果、太陽光発電システムの動作が安定化する。

第４スイッチング部は、第４半導体スイッチング素子に直列接続される第８開閉部を有してもよい。この場合は、第４半導体スイッチング素子を太陽光発電システムから確実に電気的に遮断できる。

第３スイッチング部と第４スイッチング部は同時にＯＮ／ＯＦＦ可能であってもよい。この場合は、第２制御信号に応じて、太陽電池モジュールグループの陽極側の端子と他の装置とを接続する電路と、太陽電池モジュールグループの陰極側の端子と他の装置とを接続する電路の両方を同時に遮断できる。

第３スイッチング部と第４スイッチング部はそれぞれ独立してＯＮ／ＯＦＦ可能であってもよい。この場合は、第２制御信号に応じて、太陽電池モジュールグループの陽極側の端子と他の装置とを接続する電路と、太陽電池モジュールグループの陰極側の端子と他の装置とを接続する電路と、の遮断の組み合わせの種類を増加できる。

第１遮断装置は、ストリングの陽極側の端子とインバータの陽極側の端子とに接続される第１スイッチング部を有してもよい。第１スイッチング部は、第１開閉部と、第１開閉部に並列接続される第１半導体スイッチング素子と、を有してもよい。第１半導体スイッチング素子は、第１開閉部の開閉動作前にＯＮ状態となってもよい。この場合は、ストリングの陽極側の端子とインバータの陽極側の端子とに接続される第１スイッチング部において、ノイズ成分及びチャタリングの発生が抑制され、太陽光発電システムの動作が安定化する。

第１スイッチング部は、第１半導体スイッチング素子に直列接続される第２開閉部を有してもよい。この場合は、第１半導体スイッチング素子を太陽光発電システムから確実に電気的に遮断できる。

第１遮断装置は、ストリングの陰極側の端子とインバータの陰極側の端子とに接続される第２スイッチング部を有してもよい。第２スイッチング部は、第３開閉部と、第３開閉部に並列接続される第２半導体スイッチング素子と、を有してもよい。第２半導体スイッチング素子は、第３開閉部の開閉動作前にＯＮ状態となってもよい。この場合は、ストリングの陰極側の端子とインバータの陰極側の端子とに接続される第２スイッチング部において、ノイズ成分及びチャタリングの発生が抑制され、太陽光発電システムの動作が安定化する。

第２スイッチング部は、第２半導体スイッチング素子に直列接続される第４開閉部を有してもよい。この場合は、第２半導体スイッチング素子を太陽光発電システムから確実に電気的に遮断できる。

第１スイッチング部と第２スイッチング部は同時にＯＮ／ＯＦＦ可能であってもよい。この場合は、第１制御信号に応じて、ストリングの陽極側の端子とインバータの陽極側の端子とを接続する電路と、ストリングの陰極側の端子とインバータの陰極側の端子とを接続する電路と、を同時に遮断できる。

第１スイッチング部と第２スイッチング部はそれぞれ独立してＯＮ／ＯＦＦ可能であってもよい。この場合は、ストリングの陽極側の端子とインバータの陽極側の端子とを接続する電路と、ストリングの陰極側の端子とインバータの陰極側の端子とを接続する電路と、の遮断の組み合わせの種類を増加できる。

第２遮断装置は、太陽電池モジュールグループに並列接続され、太陽電池モジュールをバイパスする電路を形成可能なバイパス素子を有してもよい。この場合は、太陽電池モジュールグループにおいて異常が生じたときに、他の太陽電池モジュールにより発生した電力がバイパス素子をバイパスし、インバータに供給可能となる。

第１遮断装置は、商用電源から供給される電力によって駆動されてもよい。この場合は、ストリングから電力が供給されるか否かによらず、第１遮断装置を動作できる。この結果、緊急時においてストリングとインバータとを確実に遮断できるので、緊急時における太陽光発電システムの安全性を向上できる。

インバータは、電力線通信によって第１遮断装置に第１制御信号を出力してもよい。この場合は、インバータと第１遮断装置との通信のために個別の線を設ける必要がなくなる。

インバータは、無線通信によって第１遮断装置に第１制御信号を出力してもよい。この場合は、インバータと第１遮断装置との間に通信線が不要となる。

第１遮断装置は、インバータから第１制御信号を受信したことに応じて、電力線通信によって第２遮断装置に第２制御信号を出力してもよい。この場合は、第１遮断装置と第２遮断装置との通信のために個別の線を設ける必要がなくなる。

第１遮断装置は、インバータから第１制御信号を受信したことに応じて、無線通信によって第２遮断装置に第２制御信号を出力してもよい。この場合は、第１遮断装置と第２遮断装置との間に通信線が不要となる。

本発明によれば、太陽光発電システムの安定性の向上を図ることができる。

図１は、太陽光発電システムの構成を示す図である。 図２は、第１遮断装置の構成を示す図である。 図３は、第２遮断装置の構成を示す図である。 図４は、第２遮断装置におけるバイパス素子の接続の他の例を示す図である。 図５は、スイッチング部の構成の一例を示す図である。 図６は、スイッチング部の構成の他の例を示す図である。 図７は、スイッチング部の構成のさらに他の例を示す図である。 図８は、各動作モードにおける第１遮断装置の状態を示す図である。 図９は、各動作モードにおける第２遮断装置の状態を示す図である。 図１０は、ストリングにおける太陽電池モジュールグループの構成の他の例を示す図である。 図１１は、ストリングにおける太陽電池モジュールグループの構成のさらに他の例を示す図である。

図１を用いて、太陽光発電システム１を説明する。図１は、太陽光発電システム１の構成を示す図である。太陽光発電システム１は、ストリング２と、インバータ３と、第１遮断装置４と、第２遮断装置５Ａ～５Ｄと、を備える。

ストリング２は、互いに直列に接続された複数の太陽電池モジュール６を含む。本実施形態におけるストリング２は、１６個の太陽電池モジュール６で構成されている。なお、太陽光発電システム１は、ストリング２が並列に複数連結された太陽電池アレイを含んでもよい。

ストリング２は、複数の太陽電池モジュールグループを含む。各太陽電池モジュールグループは、１つ又は連続した複数の太陽電池モジュール６を含んでいる。各太陽電池モジュールグループは、陽極側の端子と、陰極側の端子と、を有する。１つの太陽電池モジュール６を含むグループでは、太陽電池モジュール６の陽極が当該グループの陽極側の端子となり、太陽電池モジュール６の陰極が当該グループの陰極側の端子となる。

一方、複数の太陽電池モジュール６を含むグループでは、直列接続された複数の太陽電池モジュール６のうちインバータ３の陽極側に最も近い太陽電池モジュール６の陽極が当該グループの陽極側の端子となり、インバータ３の陰極側に最も近い太陽電池モジュール６の陰極が当該グループの陰極側の端子となる。図１では、各太陽電池モジュールグループの陽極側の端子を「＋」で表し、陰極側の端子を「－」で表す。

ストリング２は、第１グループ６Ａ～第８グループ６Ｈの合計８つの太陽電池モジュールグループを含んでいる。第１グループ６Ａ、第３グループ６Ｃ、第５グループ６Ｅ、第７グループ６Ｇは、それぞれ、１つの太陽電池モジュール６を含む。一方、第２グループ６Ｂ、第４グループ６Ｄ、第６グループ６Ｆ、第８グループ６Ｈは、それぞれ、３つの太陽電池モジュール６を含む。

第１グループ６Ａ～第８グループ６Ｈは、ストリング２内で直列接続されている。具体的には、第１グループ６Ａの陰極側の端子が第２グループ６Ｂの陽極側の端子に接続される。第２グループ６Ｂの陰極側の端子が第３グループ６Ｃの陽極側の端子に接続される。第３グループ６Ｃの陰極側の端子が第４グループ６Ｄの陽極側の端子に接続される。第４グループ６Ｄの陰極側の端子が第５グループ６Ｅの陽極側の端子に接続される。第５グループ６Ｅの陰極側の端子が第６グループ６Ｆの陽極側の端子に接続される。第６グループ６Ｆの陰極側の端子が第７グループ６Ｇの陽極側の端子に接続される。第７グループ６Ｇの陰極側の端子が第８グループ６Ｈの陽極側の端子に接続される。なお、第１グループ６Ａの陽極側の端子は、インバータ３の陽極側の端子に接続される。第８グループ６Ｈの陰極側の端子は、インバータ３の陰極側の端子に接続される。

太陽電池モジュール６は、太陽光を受けて電力を発生する。太陽電池モジュール６の開放電圧は、例えば、５０Ｖである。インバータ３は、電力線を介してストリング２に接続される。インバータ３は、複数の太陽電池モジュール６が直列接続されたストリング２から出力される直流電力を交流電力に変換する。インバータ３は、電力系統７に接続されており、交流電力を商用電力系統や負荷装置に供給する。

具体的には、インバータ３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３ａと、ＤＣ／ＡＣインバータ３ｂと、制御部３ｃと、第１制御信号生成部３ｄと、を含む。ＤＣ／ＤＣコンバータ３ａは、ストリング２から出力される電力の電圧を所定の電圧に変換して、ＤＣ／ＡＣインバータ３ｂに入力する。ＤＣ／ＡＣインバータ３ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３ａから出力される直流電力を交流電力に変換する。

制御部３ｃは、ＣＰＵ、記憶装置、各種インタフェース等を含むコンピュータシステムである。制御部３ｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３ａ及びＤＣ／ＡＣインバータ３ｂを制御する。制御部３ｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３ａ及びＤＣ／ＡＣインバータ３ｂの制御を、記憶装置に記憶されたプログラムにより実行してもよい。第１制御信号生成部３ｄは、操作スイッチ８が押されたときに、電力線通信によって第１遮断装置４に第１制御信号Ｓ１を出力する。

第１遮断装置４は、ストリング２とインバータ３とを接続する電力線に接続されている。第１遮断装置４は、インバータ３からの第１制御信号Ｓ１に応じて、ストリング２とインバータ３とを遮断する。

第２遮断装置５Ａ～５Ｄは、１つの太陽電池モジュールグループと他の太陽電池モジュールとを接続する電路、又は、１つの太陽電池モジュールグループとインバータ３とを接続する電路に接続される。

具体的には、第２遮断装置５Ａは、第１グループ６Ａの陽極側の端子と第１遮断装置４とを接続する電路に接続され、かつ、第１グループ６Ａの陰極側の端子と第２グループ６Ｂの陽極側の端子とを接続する電路に接続される。第２遮断装置５Ｂは、第３グループ６Ｃの陽極側の端子と第２グループ６Ｂの陰極側の端子とを接続する電路に接続され、かつ、第３グループ６Ｃの陰極側の端子と第４グループ６Ｄの陽極側の端子とを接続する電路に接続される。第２遮断装置５Ｃは、第５グループ６Ｅの陽極側の端子と第４グループ６Ｄの陰極側の端子とを接続する電路に接続され、かつ、第５グループ６Ｅの陰極側の端子と第６グループ６Ｆの陽極側の端子とを接続する電路に接続される。第２遮断装置５Ｄは、第７グループ６Ｇの陽極側の端子と第６グループ６Ｆの陰極側の端子とを接続する電路に接続され、かつ、第７グループ６Ｇの陰極側の端子と第８グループ６Ｈの陽極側の端子とを接続する電路に接続される。

第２遮断装置５Ａ～５Ｄは、それぞれ、第１遮断装置４からの第２制御信号Ｓ２に応じて、自身が接続されている太陽電池モジュールグループと他の太陽電池モジュールを遮断するか、又は、自身が接続されている太陽電池モジュールグループとインバータ３とを遮断する。

以下、図２を用いて、第１遮断装置４の具体的な構成を説明する。図２は、第１遮断装置４の構成を示す図である。第１遮断装置４は、第１スイッチング部４ａと、第２スイッチング部４ｂと、第１信号受信部４ｃと、第１駆動部４ｄと、第１信号送信部４ｅと、を有する。

第１スイッチング部４ａは、一端がストリング２の陽極側の端子に接続され、他端がインバータ３の陽極側の端子に接続されている。「ストリング２の陽極側の端子」は、第１グループ６Ａに含まれる太陽電池モジュール６の陽極である。第１スイッチング部４ａは、ストリング２の陽極側の端子とインバータ３の陽極側の端子との電路を接続又は遮断する。

第２スイッチング部４ｂは、一端がストリング２の陰極側の端子に接続され、他端がインバータの陰極側の端子に接続されている。「ストリング２の陰極側の端子」は、第８グループ６Ｈに含まれる太陽電池モジュール６のうちインバータ３の陰極側に最も近い太陽電池モジュール６の陰極である。第２スイッチング部４ｂは、ストリング２の陰極側の端子とインバータ３の陰極側の端子との電路を接続又は遮断する。

本実施形態において、第１スイッチング部４ａと第２スイッチング部４ｂは、第１駆動部４ｄの制御により同時にＯＮ状態とＯＦＦ状態とが切り替わる。これにより、ストリング２の陽極側の端子とインバータ３の陽極側の端子とを接続する電力線と、ストリング２の陰極側の端子とインバータ３の陰極側の端子とを接続する電力線と、を同時に遮断できる。

なお、「スイッチング部をＯＮ状態にする」とは、スイッチング部を導通状態にして、スイッチング部が接続された電力線又は電路を電気的に導通可能とすることを意味する。一方、「スイッチング部をＯＦＦ状態にする」とは、スイッチング部を絶縁状態にして、スイッチング部が接続された電力線又は電路を電気的に遮断することを意味する。

その他、第１スイッチング部４ａと第２スイッチング部４ｂは、それぞれ、独立して第１駆動部４ｄの駆動信号の供給を受け、独立してＯＮ状態とＯＦＦ状態とを切り替え可能であってもよい。これにより、ストリング２の陽極側の端子とインバータ３の陽極側の端子とを接続する電力線と、ストリング２の陰極側の端子とインバータ３の陰極側の端子とを接続する電力線と、の遮断の組み合わせの種類を増加できる。例えば、上記の２つの電力線を両方遮断できるだけでなく、２つの電力線のいずれかのみを遮断できる。これにより、いずれかのスイッチング部が適切に動作しなくとも、他のスイッチング部により１つの電力線を遮断してストリング２とインバータ３とを確実に遮断できる。

第１信号受信部４ｃは、インバータ３から出力された第１制御信号Ｓ１を受信する。第１信号受信部４ｃは、第１制御信号Ｓ１を受信したときに、第１制御信号Ｓ１を受信した旨の信号を第１駆動部４ｄに出力する。本実施形態において、第１制御信号Ｓ１は、電力線通信により、インバータ３と第１遮断装置４とを接続する電力線に出力される。従って、第１信号受信部４ｃは、例えば、電力線通信による信号を電力線から抽出できる信号受信回路である。

第１駆動部４ｄは、第１スイッチング部４ａと第２スイッチング部４ｂとを駆動する駆動信号を、第１スイッチング部４ａと第２スイッチング部４ｂに出力する。ストリング２とインバータ３とを接続する場合、第１駆動部４ｄは、第１スイッチング部４ａと第２スイッチング部４ｂとをＯＮ状態とする駆動信号を、これらスイッチング部に出力する。一方、第１制御信号Ｓ１を受信した旨の信号を第１信号受信部４ｃから受信したとき、第１駆動部４ｄは、駆動信号の出力を停止して、第１スイッチング部４ａと第２スイッチング部４ｂとをＯＦＦ状態とする。これにより、第１スイッチング部４ａと第２スイッチング部４ｂは、第１制御信号Ｓ１に応じて、ストリング２とインバータ３とを遮断できる。

上記とは逆に、第１スイッチング部４ａと第２スイッチング部４ｂは、第１駆動部４ｄから駆動信号を受信したときにＯＦＦ状態となってもよい。この場合、第１駆動部４ｄは、第１制御信号Ｓ１を受信した旨の信号を第１信号受信部４ｃから受信したときに駆動信号を出力し、第１スイッチング部４ａと第２スイッチング部４ｂとをＯＦＦ状態とする。一方、第１制御信号Ｓ１を受信した旨の信号を受信しないとき、第１駆動部４ｄは、駆動信号の出力を停止して、第１スイッチング部４ａと第２スイッチング部４ｂとをＯＮ状態とする。

第１駆動部４ｄは、例えば、第１信号受信部４ｃからの信号を受信したときに、第１スイッチング部４ａ及び第２スイッチング部４ｂの駆動信号を発生させる信号発生回路である。

第１駆動部４ｄは、第１制御信号Ｓ１に応じてストリング２とインバータ３とを遮断したときに、ストリング２とインバータ３とを遮断した旨の信号を、第１信号送信部４ｅに出力する。第１信号送信部４ｅは、ストリング２とインバータ３とを遮断した旨の信号を受信したときに、第１遮断装置４とストリング２とを接続する電力線に、第２制御信号Ｓ２を出力する。本実施形態において、第１信号送信部４ｅは、電力線通信により、第１遮断装置４とストリング２とを接続する電力線に第２制御信号Ｓ２を出力する。従って、第１信号送信部４ｅは、例えば、電力線通信により送信する信号を発生して出力する信号発生回路である。

第１遮断装置４は、外部の商用電源９により駆動される。具体的には、第１駆動部４ｄは、商用電源９から供給される交流電力を用いて、第１スイッチング部４ａと第２スイッチング部４ｂとを駆動する駆動信号を発生する。例えば、商用電源９からの交流電力を直流電力に変換して、駆動電力を発生できる。また、第１信号受信部４ｃ及び第１信号送信部４ｅも、商用電源９から供給される交流電源により駆動される。これにより、ストリング２から電力が供給されるか否かによらず、第１遮断装置４を動作できる。

以下、図３を用いて、第２遮断装置５Ａ～５Ｄの具体的な構成を説明する。図３は、第２遮断装置５Ａ～５Ｄの構成を示す図である。第２遮断装置５Ａ～５Ｄは、同一の構成を有する。従って、以下の説明では、第２遮断装置５Ａの構成を例にとって説明する。第２遮断装置５Ａは、第３スイッチング部５ａと、第４スイッチング部５ｂと、第２信号受信部５ｃと、バイパス回路５ｄと、電力供給部５ｅと、第２駆動部５ｆと、バイパス素子５ｇと、を有する。

第３スイッチング部５ａは、一端が第１グループ６Ａの陽極側の端子に接続され、他端が第１遮断装置４に接続されている。第３スイッチング部５ａは、第１グループ６Ａの陽極側の端子と第１遮断装置４との電路を接続又は遮断する。第４スイッチング部５ｂは、一端が第１グループ６Ａの陰極側の端子に接続され、他端が第２グループ６Ｂの陽極側の端子に接続されている。第４スイッチング部５ｂは、第１グループ６Ａの陰極側の端子と第２グループ６Ｂの陽極側の端子との電路を接続又は遮断する。

本実施形態において、第３スイッチング部５ａと第４スイッチング部５ｂは、第２駆動部５ｆの制御により同時にＯＮ状態とＯＦＦ状態とが切り替わる。これにより、第２遮断装置５Ａは、第１グループ６Ａの陽極側の端子と第１遮断装置４とを接続する電路と、第１グループ６Ａの陰極側の端子と第２グループ６Ｂの陽極側の端子とを接続する電路と、を同時に遮断できる。

その他、第３スイッチング部５ａと第４スイッチング部５ｂは、それぞれ、独立して第２駆動部５ｆの駆動信号の供給を受け、独立してＯＮ／ＯＦＦの切換が可能であってもよい。これにより、第２遮断装置５Ａは、第１グループ６Ａの陽極側の端子と第１遮断装置４とを接続する電路と、第１グループ６Ａの陰極側の端子と第２グループ６Ｂの陽極側の端子とを接続する電路と、の遮断の組み合わせの種類を増加できる。例えば、上記の２つの電路を両方遮断できるだけでなく、２つの電路のいずれかのみを遮断できる。これにより、いずれかのスイッチング部が適切に動作しなくとも、他のスイッチング部により１つの電路を遮断して、第１グループ６Ａと他の装置とを遮断できる。

第２信号受信部５ｃは、第１遮断装置４から出力された第２制御信号Ｓ２を受信する。第２信号受信部５ｃは、第２制御信号Ｓ２を受信したときに、第２制御信号Ｓ２を受信した旨の信号を第２駆動部５ｆに出力する。本実施形態において、第２制御信号Ｓ２は、電力線通信により、第１遮断装置４と第２遮断装置５Ａとを接続する電路に出力される。従って、第２信号受信部５ｃは、例えば、電力線通信による信号を電路から抽出できる信号受信回路である。

バイパス回路５ｄは、第２遮断装置５Ａの一方の電路に伝搬してきた第２制御信号Ｓ２を、他方の電路に伝搬させるための回路である。具体的には、バイパス回路５ｄは、第１遮断装置４が接続された電路を伝搬してきた第２制御信号Ｓ２を、第１グループ６Ａの陰極側の端子と第２グループ６Ｂの陽極側の端子とを接続する電路へと伝搬させる。

本実施形態において、第２制御信号Ｓ２は、電力線通信により電路を伝搬する。すなわち、第２制御信号Ｓ２は、所定の周波数を有する信号である。従って、バイパス回路５ｄは、所定の周波数の信号を通過させる回路である。具体的には、バイパス回路５ｄは、例えば、上記所定の周波数以上の周波数の信号を通過させるハイパスフィルタ回路、又は、上記所定の周波数の信号のみを通過させるバンドパスフィルタ回路である。ハイパスフィルタであるバイパス回路５ｄは、例えば、キャパシタ素子により実現できる。

電力供給部５ｅは、第１グループ６Ａに含まれる太陽電池モジュールで発電された電力から、第２遮断装置５Ａを駆動する電力を生成する。第２遮断装置５Ａを駆動する電力として直流電力を用いる場合、電力供給部５ｅは、例えば、レギュレータ回路である。

第２駆動部５ｆは、第３スイッチング部５ａと第４スイッチング部５ｂとを駆動する駆動信号を、第３スイッチング部５ａと第４スイッチング部５ｂに出力する。第２駆動部５ｆは、電力供給部５ｅから供給された電力を用いて上記の駆動信号を生成し、第３スイッチング部５ａと第４スイッチング部５ｂに出力する。

第２遮断装置５Ａが接続された太陽電池モジュールグループと他の装置とを接続したい場合、第２駆動部５ｆは、第３スイッチング部５ａと第４スイッチング部５ｂとをＯＮ状態とする駆動信号を、これらスイッチング部に出力する。

一方、第２制御信号Ｓ２を受信した旨の信号を第２信号受信部５ｃから受信したとき、第２駆動部５ｆは、上記の駆動信号の出力を停止して、第３スイッチング部５ａと第４スイッチング部５ｂとをＯＦＦ状態とする。これにより、第３スイッチング部５ａと第４スイッチング部５ｂは、第２制御信号Ｓ２に応じて、太陽電池モジュールグループと他の装置とを遮断できる。

上記とは逆に、第３スイッチング部５ａと第４スイッチング部５ｂは、第２駆動部５ｆから駆動信号を受信したときにＯＦＦ状態となってもよい。この場合、第２駆動部５ｆは、第２制御信号Ｓ２を受信した旨の信号を第２信号受信部５ｃから受信したときに駆動信号を出力し、第３スイッチング部５ａと第４スイッチング部５ｂとをＯＦＦ状態とする。一方、第２制御信号Ｓ２を受信した旨の信号を受信しないとき、第２駆動部５ｆは、駆動信号の出力を停止して、第３スイッチング部５ａと第４スイッチング部５ｂとをＯＮ状態とする。

第２駆動部５ｆは、例えば、第２信号受信部５ｃからの信号を受信したときに、電力供給部５ｅから供給された電力を用いて、第３スイッチング部５ａ及び第４スイッチング部５ｂの駆動信号を発生させる信号発生回路である。

第２制御信号Ｓ２は、第１遮断装置４が第１制御信号Ｓ１を受信してストリング２とインバータ３とを遮断した後に出力される。そのため、第２遮断装置５Ａによる電路の遮断は、ストリング２とインバータ３とが遮断された後に実行される。

バイパス素子５ｇは、第２遮断装置５Ａが接続された第１グループ６Ａに並列接続される。バイパス素子５ｇは、第２遮断装置５Ａが接続された太陽電池モジュールグループをバイパスする電路を形成する。図３に示すように、バイパス素子５ｇは、第１グループ６Ａの陰極側の端子に接続されるアノードと、第１グループ６Ａの陽極側の端子に接続されるカソードと、を有するダイオードである。

第２遮断装置５Ａが接続された第１グループ６Ａにて急激な電力低下、異常発熱などの異常が生じ、第１グループ６Ａから十分な電力を出力できなくなったときに、バイパス素子５ｇは、他の太陽電池モジュールグループが発生させた電力を、異常が生じた第１グループ６Ａを「バイパス」して伝送させる電路を形成する。具体的には、第２遮断装置５Ａのバイパス素子５ｇは、第１グループ６Ａにて異常が発生したときに、第２グループ６Ｂ～第８グループ６Ｈにて発生した電力を、第２グループ６Ｂからインバータ３（第１遮断装置４）へと伝送させる経路を形成する。

ダイオードであるバイパス素子５ｇは、外部からの信号による指令がなくとも、第１グループ６Ａから十分な電力を出力できなくなったときに、その電気的特性に基づいて、異常が生じた第１グループ６Ａをバイパスする電路を直ちに形成できる。

なお、第２遮断装置５Ａが接続された第１グループ６Ａをバイパスでき、かつ、バイパス素子５ｇの端子の少なくとも一方が第３スイッチング部５ａ又は第４スイッチング部５ｂを介さずに第１グループ６Ａに接続されていれば、バイパス素子５ｇの２つの端子の接続位置は任意に設定できる。例えば、図４に示すように、ダイオードであるバイパス素子５ｇのアノードを第２グループ６Ｂの陽極側の端子と第４スイッチング部５ｂとを接続する電路に接続し、カソードを第１グループの陽極側の端子と第３スイッチング部５ａとを接続する電路に接続することもできる。図４は、第２遮断装置５Ａにおけるバイパス素子５ｇの接続の他の例を示す図である。

以下、図５を用いて、第１スイッチング部４ａ、第２スイッチング部４ｂ、第３スイッチング部５ａ、第４スイッチング部５ｂの構成を説明する。図５は、スイッチング部の構成の一例を示す図である。上記のスイッチング部は、開閉部６１と、半導体スイッチング素子６３と、を有する。

開閉部６１は、例えば、接点を開閉することで、開閉部６１に接続された電路を接続／遮断するスイッチング素子である。開閉部６１は、例えば、リレーである。第１スイッチング部４ａの開閉部６１（第１開閉部６１ａ）は、一端がストリング２の陽極側の端子に接続され、他端がインバータ３の陽極側の端子に接続され、第１駆動部４ｄにより開閉駆動される。第２スイッチング部４ｂの開閉部６１（第３開閉部６１ｂ）は、一端がストリング２の陰極側の端子に接続され、他端がインバータ３の陰極側の端子に接続され、第１駆動部４ｄにより開閉駆動される。第３スイッチング部５ａの開閉部６１（第５開閉部６１ｃ）は、一端が第１グループ６Ａの陽極側の端子に接続され、他端が第１遮断装置４に接続され、第２駆動部５ｆにより開閉駆動される。第４スイッチング部５ｂの開閉部６１（第７開閉部６１ｄ）は、一端が第１グループ６Ａの陰極側の端子に接続され、他端が第２グループ６Ｂの陽極側の端子に接続され、第２駆動部５ｆにより開閉駆動される。

半導体スイッチング素子６３は、上記の開閉部６１に並列接続され、開閉部６１とは別の電路を導通状態又は絶縁状態とする。半導体スイッチング素子６３は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ素子、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）素子である。

第１スイッチング部４ａの半導体スイッチング素子６３（第１半導体スイッチング素子６３ａ）のゲート電極、及び、第２スイッチング部４ｂの半導体スイッチング素子６３（第２半導体スイッチング素子６３ｂ）のゲート電極が、第１駆動部４ｄに接続される。第１駆動部４ｄは、これらゲート端子に所定の電圧信号を出力することで、第１半導体スイッチング素子６３ａ及び第２半導体スイッチング素子６３ｂをＯＮ状態又はＯＦＦ状態とできる。ここで、「ＯＮ状態」とは、半導体スイッチング素子６３が導通状態となることを意味する。一方、「ＯＦＦ状態」とは、半導体スイッチング素子６３が絶縁状態となることを意味する。

また、第３スイッチング部５ａの半導体スイッチング素子６３（第３半導体スイッチング素子６３ｃ）のゲート電極、及び、第４スイッチング部５ｂの半導体スイッチング素子６３（第４半導体スイッチング素子６３ｄ）のゲート電極が、第２駆動部５ｆに接続される。第２駆動部５ｆは、これらゲート端子に所定の電圧信号を出力することで、第３半導体スイッチング素子６３ｃ及び第４半導体スイッチング素子６３ｄをＯＮ状態又はＯＦＦ状態とできる。

ＭＯＳＦＥＴ素子、ＩＧＢＴ素子などの半導体スイッチング素子６３をＯＮ状態又はＯＦＦ状態とするためにゲート端子に電圧信号が出力された際に、ゲート端子には電流はほとんど流れない。このように、ＭＯＳＦＥＴ素子、ＩＧＢＴ素子などを半導体スイッチング素子６３として用いることにより、半導体スイッチング素子６３をＯＮ状態又はＯＦＦ状態とする際に必要な電力を小さくできる。

第３スイッチング部５ａ及び第４スイッチング部５ｂにおいて、これらスイッチング部を駆動する太陽電池モジュールグループの発電量が開閉部６１の駆動電力より小さい、及び／又は、不安定であるときに、発電量に応じて開閉部６１が開閉動作することがある。具体的には、太陽電池モジュールグループの発電量が開閉部６１の駆動電力より小さいときに開閉部６１を閉状態としようとすると、閉状態となった開閉部６１が駆動電力の不足により開状態となることがある。この動作が繰り返されて開閉部６１が開閉動作を繰り返す現象が生じることがある。また、スイッチング部を駆動する太陽電池モジュールグループの発電量が不安定なときに、開閉部６１が開閉動作を繰り返すことがある。これらの現象は、太陽光発電システム１の動作を不安定化させる。

従って、第３スイッチング部５ａ及び第４スイッチング部５ｂにおいては、これらスイッチング部を駆動する太陽電池モジュールグループの発電量が開閉部６１の駆動電力よりも小さい、及び／又は、当該太陽電池モジュールグループの発電量が不安定なときには、開閉部６１を開閉動作させる前に、半導体スイッチング素子６３をＯＮ状態とする。すなわち、開閉部６１を開閉動作させる前に、開閉部６１とは別の電路を導通状態とする。具体的には、スイッチング部をＯＮ状態とするために開閉部６１を開状態から閉状態にする場合には、開閉部６１を開状態にしたまま半導体スイッチング素子６３をＯＮ状態とし、その後、開閉部６１を開状態から閉状態に切り替える。

開閉部６１が閉状態となった後、半導体スイッチング素子６３は、ＯＮ状態を維持していてもよいし、ＯＦＦ状態に切り替えられてもよい。なぜなら、開閉部６１が閉状態となっていれば、半導体スイッチング素子６３の状態に関わらず、スイッチング部をＯＮ状態とできるからである。半導体スイッチング素子６３をＯＮ状態のままとするか、ＯＦＦ状態に切り替えるかは、用途等に応じて適宜決定できる。

一方、スイッチング部をＯＦＦ状態とするために開閉部６１を閉状態から開状態にする場合には、開閉部６１を閉状態にしたまま半導体スイッチング素子６３をＯＮ状態とし、その後、開閉部６１を閉状態から開状態に切り替える。開閉部６１が開状態となった後、半導体スイッチング素子６３をＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替える。

なお、スイッチング部を駆動する太陽電池モジュールグループの発電量が安定して十分に大きい場合も、開閉部６１を開閉動作させる際には、開閉部６１を開閉動作させる前に半導体スイッチング素子６３をＯＮ状態とする。

また、太陽電池モジュール６からの電力により駆動されない第１スイッチング部４ａ及び第２スイッチング部４ｂにおいても、開閉部６１を開閉動作させる際には、開閉部６１を開閉動作させる前に半導体スイッチング素子６３をＯＮ状態とする。

ＭＯＳＦＥＴ素子、ＩＧＢＴ素子などの半導体スイッチング素子６３は、その特性上、ＯＮ状態とＯＦＦ状態との切り替え時にノイズ成分をほとんど発生しない。また、リレーなどの開閉部６１は、開閉動作時にその両端に大きな電圧が印加されていなければ、大きなノイズ成分を発生することはない。従って、開閉部６１の開閉動作前において半導体スイッチング素子６３をＯＮ状態とすることで、開閉部６１の両端に大きな電圧が印加されなくなるので、開閉動作時に開閉部６１がノイズ成分を発生しにくくなる。この結果、スイッチング部においてノイズ成分の発生が抑制され、太陽光発電システム１の動作が安定化する。

また、開閉部６１にて大きなノイズ成分が発生しなくなるので、開閉部６１は、大きな耐電圧特性を有する必要がない。その結果、開閉部６１のコストを低減できる。

スイッチング部の構成の他の例として、図６に示すように、他の開閉部６５が、半導体スイッチング素子６３に対して直列接続されていてもよい。半導体スイッチング素子６３は、半導体物質中にＰ型半導体領域とＮ型半導体領域とが交互に配置されて電気的な絶縁がなされているに過ぎない。すなわち、半導体スイッチング素子６３では完全な絶縁がなされていない。その一方、開閉部は、遮断時には２つの接点が離間することで、電路を完全に遮断する。よって、半導体スイッチング素子６３に他の開閉部６５を直列接続することにより、半導体スイッチング素子６３を確実に太陽光発電システム１から電気的に遮断できる。なお、第１スイッチング部４ａの他の開閉部６５は、第２開閉部６５ａである。第２スイッチング部４ｂの他の開閉部６５は、第４開閉部６５ｂである。第３スイッチング部５ａの他の開閉部６５は、第６開閉部６５ｃである。第４スイッチング部５ｂの他の開閉部６５は、第８開閉部６５ｄである。図６は、スイッチング部の他の例を示す図である。

スイッチング部の構成のさらに他の例として、図７に示すように、複数の開閉部６１を含むスイッチング素子（２極のスイッチング素子）をスイッチング部にて用いる場合には、各開閉部６１に半導体スイッチング素子６３を設ける。この場合、各開閉部６１を開閉動作させる前に、開閉動作させようとする開閉部６１に並列接続された半導体スイッチング素子６３をＯＮ状態とする。図７は、スイッチング部の構成のさらに他の例を示す図である。

次に、図８及び図９を用いて、第１遮断装置４及び第２遮断装置５Ａ～５Ｄの動作の一例について説明する。図８は、各動作モードにおける第１遮断装置４の状態を示す図である。図９は、各動作モードにおける第２遮断装置５Ａ～５Ｄの状態を示す図である。太陽光発電システム１における動作モードは、スタートモード、アクティブモード、安全モードの３つの動作モードを含む。安全モードは、通常遮断モードと、緊急安全遮断モードと、を含む。以下では、第１スイッチング部４ａ～第４スイッチング部５ｂが、図５に示すような構成を有するものである場合を例にとって各モードの動作を説明する。

スタートモードとは、太陽電池モジュール６に太陽光が当たり始めたときのモードである。このとき、太陽電池モジュール６は、太陽光を受けて電力を発電する。スタートモードでは、インバータ３が第１制御信号Ｓ１を出力しないので（第１制御信号「なし」）、第１遮断装置４においては、第１駆動部４ｄが、第１スイッチング部４ａ及び第２スイッチング部４ｂに駆動信号を出力する。この結果、第１半導体スイッチング素子６３ａ及び第２半導体スイッチング素子６３ｂがＯＮ状態になった後に、第１開閉部６１ａ及び第３開閉部６１ｂが閉状態となり（リレー動作モード「ＯＮ」）、ストリング２とインバータ３とが接続される。第１制御信号Ｓ１が出力されていないので、第１信号送信部４ｅは、第２制御信号Ｓ２を出力しない。

一方、第２遮断装置５Ａ～５Ｄにおいては、電力供給部５ｅが、太陽電池モジュールグループで発電された電力を用いて、第２遮断装置５Ａ～５Ｄを駆動する電力を生成する。また、第１遮断装置４が第２制御信号Ｓ２を出力しないため（第２制御信号「なし」）、第２駆動部５ｆが、電力供給部５ｅが生成した電力を用いて駆動信号を生成し、第３スイッチング部５ａ及び第４スイッチング部５ｂに出力する。この結果、第３半導体スイッチング素子６３ｃ及び第４半導体スイッチング素子６３ｄがＯＮ状態になった後に、第５開閉部６１ｃ及び第７開閉部６１ｄが閉状態となり（リレー動作モード「ＯＮ」）、第２遮断装置５Ａ～５Ｄに接続された太陽電池モジュールグループと他の装置とが接続される。

太陽電池モジュール６に太陽光が当たり始めたスタートモードでは、太陽電池モジュールグループからの発電量が少ない。そのため、スタートモードにおいては、第５開閉部６１ｃ及び第７開閉部６１ｄに供給される電力が十分ではないために、太陽電池モジュールグループから発電される電力により駆動される第５開閉部６１ｃ及び第７開閉部６１ｄが、開閉動作を繰り返して太陽光発電システム１の動作を不安定にさせることがある。

そのため、スタートモードでは、最初に、太陽電池モジュールグループからの発電量が小さい段階で第３半導体スイッチング素子６３ｃ及び第４半導体スイッチング素子６３ｄをＯＮ状態とする。このとき、第５開閉部６１ｃ及び第７開閉部６１ｄは、開状態とする。その後、太陽電池モジュールグループからの発電量が第５開閉部６１ｃ及び第７開閉部６１ｄの駆動電力よりも大きくなったときに、これら開閉部を閉状態とする。これにより、太陽電池モジュールグループからの発電量が開閉部の駆動電力よりも小さいスタートモードにおいて、第５開閉部６１ｃ及び第７開閉部６１ｄを開状態としておくことで、これら開閉部が開閉動作を繰り返す現象を回避できる。この結果、スタートモードにおける太陽光発電システム１の動作が安定化する。また、第５開閉部６１ｃ及び第７開閉部６１ｄとは別の電路（すなわち、第３半導体スイッチング素子６３ｃ及び第４半導体スイッチング素子６３ｄ）により第３スイッチング部５ａ及び第４スイッチング部５ｂをＯＮ状態とできるので、スタートモード時においてストリング２とインバータ３とを接続する電路が確保される。

以上により、スタートモードでは、ストリング２にて発生した電力が、第１遮断装置４を介して、インバータ３に供給される。ストリング２から供給された直流電力は、インバータ３により交流電力に変換され、電力系統７に供給される。

アクティブモードは、太陽電池モジュール６が日中に太陽光を受けて発電している状態であり、実質的にスタートモードと同じである。具体的には、アクティブモードでは、第１制御信号Ｓ１が出力されず（第１制御信号「なし」）、第１遮断装置４の第１スイッチング部４ａ及び第２スイッチング部４ｂがＯＮ状態となっている（リレー動作モード「ＯＮ」）。また、第２制御信号Ｓ２が出力されず（第２制御信号「なし」）、第２遮断装置５Ａ～５Ｄの第３スイッチング部５ａ及び第４スイッチング部５ｂがＯＮ状態となっている（リレー動作モード「ＯＮ」）。この結果、ストリング２にて発生した電力が、第１遮断装置４を介して、インバータ３に供給される。ストリング２から供給された直流電力は、インバータ３により交流電力に変換され、電力系統７に供給される。

アクティブモードでは、太陽電池モジュールグループからの発電量が低下した場合（例えば、当該太陽電池モジュールグループに影が入った場合など）、第３半導体スイッチング素子６３ｃ及び第４半導体スイッチング素子６３ｄをＯＮ状態にして、第５開閉部６１ｃ及び第７開閉部６１ｄを開状態とする。その後、太陽電池モジュールグループからの発電量が開閉部６１の駆動電力よりも大きくなったときに、第５開閉部６１ｃ及び第７開閉部６１ｄを開状態から閉状態へと切り替える。これにより、アクティブモードにおいて、太陽電池モジュールグループからの発電量が小さくなったときに、第５開閉部６１ｃ及び第７開閉部６１ｄを閉状態から開状態へと切り替えることで、開閉部６１が開閉動作を繰り返す現象を回避できる。また、開状態となった第５開閉部６１ｃ及び第７開閉部６１ｄとは別の電路（すなわち、第３半導体スイッチング素子６３ｃ及び第４半導体スイッチング素子６３ｄ）により第３スイッチング部５ａ及び第４スイッチング部５ｂをＯＮ状態とできるので、アクティブモードにおいて、太陽電池モジュールグループからの発電量が低下してもストリング２にて発生した電力をインバータ３に供給できる。

通常遮断モードは、夜間、或いは雨等の悪天候の影響で、太陽電池モジュール６が太陽光を受けていないときのモードである。したがって、通常遮断モードでは、太陽電池モジュール６が発電していない。通常遮断モードにおいて、インバータ３からは第１制御信号Ｓ１が出力される（第１制御信号「あり」）。このため、第１駆動部４ｄが、第１半導体スイッチング素子６３ａ及び第２半導体スイッチング素子６３ｂをＯＮ状態に維持して第１開閉部６１ａ及び第３開閉部６１ｂを開状態とし、その後、第１半導体スイッチング素子６３ａ及び第２半導体スイッチング素子６３ｂをＯＦＦ状態とする（リレー動作モード「ＯＦＦ」）。この結果、ストリング２とインバータ３とが遮断される。

一方、第２遮断装置５Ａ～５Ｄにおいては、第１制御信号Ｓ１の出力に伴い、第１信号送信部４ｅが、電力線通信により、第２制御信号Ｓ２をストリング２に出力する（第２制御信号「あり」）。この第２制御信号Ｓ２に応じて、第２駆動部５ｆが、第３半導体スイッチング素子６３ｃ及び第４半導体スイッチング素子６３ｄをＯＦＦ状態とする。また、通常遮断モード時には、太陽電池モジュールグループからの発電がないため、第５開閉部６１ｃ及び第７開閉部６１ｄは開状態となっている（リレー動作モード「ＯＦＦ」）。

通常遮断モード時、第２制御信号Ｓ２が出力されているため、第２駆動部５ｆは、第３半導体スイッチング素子６３ｃ及び第４半導体スイッチング素子６３ｄのＯＦＦ状態を維持する。

また、通常遮断モードにおいて、天候が不安定である等の理由により、太陽電池モジュールグループの発電が不安定な状態のときは、第５開閉部６１ｃ及び第７開閉部６１ｄが開閉動作を繰り返して太陽光発電システム１の動作が不安定となる。このため、天候の不安定等により、太陽電池モジュールグループからの発電量が不安定となるときには、第３半導体スイッチング素子６３ｃ及び第４半導体スイッチング素子６３ｄをＯＮ状態にして、第５開閉部６１ｃ及び第７開閉部６１ｄを開状態とする。その後、太陽電池モジュールグループからの発電量が第５開閉部６１ｃ及び第７開閉部６１ｄの駆動電力よりも大きい状態で安定したときに、第５開閉部６１ｃ及び第７開閉部６１ｄを開状態から閉状態へと切り替える。これにより、太陽電池モジュールグループからの発電量が不安定なときに、第５開閉部６１ｃ及び第７開閉部６１ｄを開状態としておくことで、第５開閉部６１ｃ及び第７開閉部６１ｄが開閉動作を繰り返す現象を回避できる。この結果、太陽光発電システム１の動作が安定化する。

緊急安全遮断モードは、スタートモード、或いはアクティブモード中に、ストリング２からインバータ３への電力の供給を遮断させるモードである。緊急安全遮断モードは、スタートモード又はアクティブモードにおいて、操作スイッチ８が操作されることで開始される。

具体的には、操作スイッチ８が操作されると、インバータ３の第１制御信号生成部３ｄが、電力線通信により、第１制御信号Ｓ１を第１遮断装置４に送信する（第１制御信号「あり」）。

第１信号受信部４ｃが第１制御信号Ｓ１を受信すると、第１駆動部４ｄが、第１スイッチング部４ａ及び第２スイッチング部４ｂへの駆動電力の出力を停止する。この結果、第１スイッチング部４ａ及び第２スイッチング部４ｂがＯＦＦ状態となり、ストリング２とインバータ３とが遮断される（リレー動作モード「ＯＦＦ」）。第１スイッチング部４ａ及び第２スイッチング部４ｂがＯＦＦ状態となったタイミングで、第１信号送信部４ｅが、電力線通信により、第２制御信号Ｓ２をストリング２に出力する（第２制御信号「あり」）。

第２遮断装置５Ａ～５Ｄの第２信号受信部５ｃが第２制御信号Ｓ２を受信すると、第２駆動部５ｆが、第３スイッチング部５ａ及び第４スイッチング部５ｂへの駆動電力の出力を停止する。この結果、第３スイッチング部５ａ及び第４スイッチング部５ｂがＯＦＦ状態となり、第２遮断装置５Ａ～５Ｂに接続された太陽電池モジュールグループと他の装置とが遮断される（リレー動作モード「ＯＦＦ」）。すなわち、ストリング２に含まれる全ての太陽電池モジュール６から出力される電圧が遮断される。

以上のようにして、緊急安全遮断モードでは、第１遮断装置４によってストリング２とインバータ３とを遮断できるとともに、第２遮断装置５Ａ～５Ｄによって、ストリング２に含まれる太陽電池モジュールグループ毎の遮断を実現できる。具体的には、第２遮断装置５Ａによって、第１グループ６Ａと第２グループ６Ｂとの接続を遮断できる。第２遮断装置５Ｂによって、第２グループ６Ｂと第３グループ６Ｃとの接続と、第３グループ６Ｃと第４グループ６Ｄとの接続と、を遮断できる。第２遮断装置５Ｃによって、第４グループ６Ｄと第５グループ６Ｅとの接続と、第５グループ６Ｅと第６グループ６Ｆとの接続と、を遮断できる。第２遮断装置５Ｄによって、第６グループ６Ｆと第７グループ６Ｇとの接続と、第７グループ６Ｇと第８グループ６Ｈとの接続と、を遮断できる。

このため、太陽光発電システム１では、太陽電池モジュール６毎に遮断装置を設置する場合に比べて、遮断装置の設置コストの低減を図ることができる。また、緊急安全遮断モードにおいて、ストリング２を太陽電池モジュールグループ毎に遮断するだけでなく、ストリング２とインバータ３との間も遮断することで、より安全性の高い太陽光発電システムを提供できる。

この太陽光発電システムでは、スイッチング部が、開閉部６１と、開閉部６１に並列接続される半導体スイッチング素子６３とを有している。さらに、半導体スイッチング素子６３は、開閉部６１の開閉動作前にＯＮ状態となる。開閉部６１の開閉動作前において半導体スイッチング素子６３がＯＮ状態となることにより、太陽電池モジュールからの電力で駆動されるスイッチング部（すなわち、第３スイッチング部５ａ及び第４スイッチング部５ｂ）においては、太陽電池モジュールグループからの発電量が小さい、及び／又は、太陽電池モジュールグループからの発電量が不安定であるときに、開閉部６１が発電量に応じて開閉動作することで、開閉部６１が開閉動作を繰り返す現象を回避できる。この結果、太陽光発電システム１の動作が安定化する。

また、開閉部６１の両端に大きな電圧が印加されなくなるので、開閉動作時に開閉部６１がノイズ成分及びチャッタリングを発生しにくくなる。また、半導体スイッチング素子６３は、その特性上、ＯＮ状態とＯＦＦ状態の切り替え動作時にノイズ成分やチャタリングを発生しにくい。これらの結果、スイッチング部においてノイズ成分及びチャタリングの発生が抑制され、太陽光発電システム１の動作が安定化する。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
ストリング２における太陽電池モジュールグループのグループ分け方法、各グループに含まれる太陽電池モジュール６の数は、緊急安全遮断モード時にストリング２をどのような開放電圧で遮断するかなどに基づいて、任意に決定できる。例えば、緊急安全遮断モードでは、ストリング２の開放電圧が１６５Ｖ以下に分断されることが好ましい。１つの太陽電池モジュール６の開放電圧が５０Ｖである場合、３つの太陽電池モジュール６を含むグループ毎にストリング２を遮断することが好ましい。

例えば、図１０に示す太陽光発電システム１’においては、ストリング２’には、直列接続された１８個の太陽電池モジュール６が含まれ、６つの太陽電池モジュールグループ６Ａ’～６Ｆ’が含まれている。また、各太陽電池モジュールグループ６Ａ’～６Ｆ’が、連続した３つの太陽電池モジュール６にて構成されている。さらに、太陽電池モジュールグループ６Ａ’、６Ｃ’、６Ｅ’に、それぞれ、第２遮断装置５Ａ’、５Ｂ’、５Ｃ’が接続される。図１０は、ストリングにおける太陽電池モジュールグループの構成の他の例を示す図である。

また、例えば、図１１に示す太陽光発電システム１’’においては、ストリング２’’には、直列接続された１２個の太陽電池モジュール６が含まれ、４つの太陽電池モジュールグループ６Ａ’’～６Ｄ’’が含まれている。各太陽電池モジュールグループ６Ａ’’～６Ｄ’’が、連続した３つの太陽電池モジュール６にて構成されている。さらに、各太陽電池モジュールグループ６Ａ’’～６Ｄ’’に、第２遮断装置５Ａ’’～５Ｄ’’が接続される。図１１は、ストリングにおける太陽電池モジュールグループの構成のさらに他の例を示す図である。

なお、太陽光発電システム１’、１’’においては、ストリング２’、２’’における太陽電池モジュールグループの構成が上記の太陽光発電システム１と異なるのみで、太陽光発電システム１’、１’’における他の構成は、太陽光発電システム１と同じである。

スタートモード、或いはアクティブモードから緊急安全遮断モードへの切り替えを、ストリング２に含まれる太陽電池モジュール６の出力状態から異常を検出したときに実行してもよい。この場合、例えば、太陽光発電システム１に太陽電池モジュール６の出力状態を検出するセンサを設け、当該センサで検出された太陽電池モジュール６の出力状態から異常を検出したときに、インバータ３の第１制御信号生成部３ｄが第１制御信号Ｓ１を出力することで、緊急安全遮断モードへの切り替えを実行できる。或いは、例えば、インバータ３に火災報知器又は火災警報器を接続して、インバータ３が火災報知器又は火災警報器から信号を受信したときに、第１制御信号生成部３ｄが第１制御信号Ｓ１を出力することで、緊急安全遮断モードへの切り替えを実行できる。

第１制御信号Ｓ１及び／又は第２制御信号Ｓ２は、電力線通信以外の方法で送受信できる。例えば、第１制御信号Ｓ１及び／又は第２制御信号Ｓ２は、無線通信により送受信されてもよい。また、第１制御信号Ｓ１を電力線通信にて送受信する一方、第２制御信号Ｓ２を無線通信にて送受信してもよい。第２制御信号Ｓ２を無線通信により送受信する場合、第２遮断装置にバイパス回路５ｄを設ける必要はない。

第１制御信号Ｓ１及び／又は第２制御信号Ｓ２は、複数種類の情報を表してもよい。すなわち、第１制御信号Ｓ１及び第２制御信号Ｓ２の有無で緊急安全遮断モードへの切り替えを行うか否かを決定することに限られず、第１制御信号Ｓ１及び／又は第２制御信号Ｓ２が示す情報の種類によって、緊急安全遮断モードへの切り替えを行うか否かを決定してもよい。

例えば、第１制御信号Ｓ１及び第２制御信号Ｓ２は、二進数で表される２種類の値（第１値、第２値と呼ぶ）を表現可能であってもよい。この場合、例えば、第１制御信号Ｓ１及び第２制御信号Ｓ２が第１値を示す場合には緊急安全遮断モードへの切り替えを行う（ストリング２とインバータ３とを遮断し、及び／又は、ストリング２内の太陽電池モジュールグループ間を遮断する）と決定し、第２値を示す場合には緊急安全遮断モードへの切り替えを行わない（ストリング２とインバータ３の接続を維持し、及び／又は、ストリング２内の太陽電池モジュールグループ間の接続を維持する）と決定してもよい。

緊急安全遮断モード以外のモードにおいて第１制御信号Ｓ１及び第２制御信号Ｓ２が常に出力され、緊急安全遮断モード時に、第１制御信号Ｓ１及び第２制御信号Ｓ２の出力が停止されてもよい。この場合、第１遮断装置及び第２遮断装置は、第１制御信号Ｓ１及び第２制御信号Ｓ２の受信時にスイッチング部をＯＮ状態とし、第１制御信号Ｓ１及び第２制御信号Ｓ２が受信されないときにスイッチング部をＯＦＦ状態とする。

本発明は、ラピッドシャットダウン機能を備える太陽光発電システムに広く適用できる。

１、１’、１’’ 太陽光発電システム
２、２’、２’’ ストリング
３ インバータ
３ａ ＤＣ／ＤＣコンバータ
３ｂ ＤＣ／ＡＣインバータ
３ｃ 制御部
３ｄ 第１制御信号生成部
４ 第１遮断装置
４ａ 第１スイッチング部
４ｂ 第２スイッチング部
４ｃ 第１信号受信部
４ｄ 第１駆動部
４ｅ 第１信号送信部
５Ａ～５Ｄ 第２遮断装置
５Ａ’～５Ｃ’第２遮断装置
５Ａ’’～５Ｄ’’ 第２遮断装置
５ａ 第３スイッチング部
５ｂ 第４スイッチング部
５ｃ 第２信号受信部
５ｄ バイパス回路
５ｅ 電力供給部
５ｆ 第２駆動部
５ｇ バイパス素子
６ 太陽電池モジュール
６Ａ～６Ｈ 太陽電池モジュールグループ
６Ａ’～６Ｆ’太陽電池モジュールグループ
６Ａ’’～６Ｄ’’ 太陽電池モジュールグループ
７ 電力系統
８ 操作スイッチ
９ 商用電源
６１ 開閉部
６３ 半導体スイッチング素子
６５ 他の開閉部
Ｓ１ 第１制御信号
Ｓ２ 第２制御信号

Claims (18)

1. 複数の太陽電池モジュールが直列に接続されたストリングと、
   前記ストリングに接続され、前記ストリングから出力される直流電力を交流電力に変換するインバータと、
   前記ストリングと前記インバータとの間に設けられ、前記インバータからの第１制御信号に応じて、前記ストリングと前記インバータとを遮断する第１遮断装置と、
   前記ストリングに含まれる１つ又は連続する複数の前記太陽電池モジュールにて構成される太陽電池モジュールグループと他の太陽電池モジュール又は前記インバータとを接続する電路に接続され、前記第１遮断装置からの第２制御信号に応じて、前記太陽電池モジュールグループと前記他の太陽電池モジュール又は前記インバータとを遮断する第２遮断装置と、
   を備え、
   前記第２遮断装置は、前記太陽電池モジュールグループに属する１つ又は直列に接続された複数の前記太陽電池モジュールで発電される電力によって駆動され、
   前記第２遮断装置は、前記太陽電池モジュールグループの陽極側の端子と前記他の太陽電池モジュール又は前記インバータへの電路に接続される第３スイッチング部を有し、
   前記第３スイッチング部は、第５開閉部と、前記第５開閉部に並列接続される第３半導体スイッチング素子と、を有し、
   前記第３半導体スイッチング素子は、前記第５開閉部の開閉動作前にＯＮ状態となる、
   太陽光発電システム。
2. 前記第３スイッチング部は、前記第３半導体スイッチング素子に直列接続される第６開閉部を有する、請求項１に記載の太陽光発電システム。
3. 前記第２遮断装置は、前記太陽電池モジュールグループの陰極側の端子と前記他の太陽電池モジュール又は前記インバータへの電路に接続される第４スイッチング部を有し、
   前記第４スイッチング部は、第７開閉部と、前記第７開閉部に並列接続される第４半導体スイッチング素子と、を有し、
   前記第４半導体スイッチング素子は、前記第７開閉部の開閉動作前にＯＮ状態となる、請求項１又は２に記載の太陽光発電システム。
4. 前記第４スイッチング部は、前記第４半導体スイッチング素子に直列接続される第８開閉部を有する、請求項３に記載の太陽光発電システム。
5. 前記第３スイッチング部と前記第４スイッチング部は同時にＯＮ／ＯＦＦ可能である、請求項３又は４に記載の太陽光発電システム。
6. 前記第３スイッチング部と前記第４スイッチング部はそれぞれ独立してＯＮ／ＯＦＦ可能である、請求項３又は４に記載の太陽光発電システム。
7. 前記第１遮断装置は、前記ストリングの陽極側の端子と前記インバータの陽極側の端子とに接続される第１スイッチング部を有し、
   前記第１スイッチング部は、第１開閉部と、前記第１開閉部に並列接続される第１半導体スイッチング素子と、を有し、
   前記第１半導体スイッチング素子は、前記第１開閉部の開閉動作前にＯＮ状態となる、請求項１～６のいずれかに記載の太陽光発電システム。
8. 前記第１スイッチング部は、前記第１半導体スイッチング素子に直列接続される第２開閉部を有する、請求項７に記載の太陽光発電システム。
9. 前記第１遮断装置は、前記ストリングの陰極側の端子と前記インバータの陰極側の端子とに接続される第２スイッチング部を有し、
   前記第２スイッチング部は、第３開閉部と、前記第３開閉部に並列接続される第２半導体スイッチング素子と、を有し、
   前記第２半導体スイッチング素子は、前記第３開閉部の開閉動作前にＯＮ状態となる、請求項７又は８に記載の太陽光発電システム。
10. 前記第２スイッチング部は、前記第２半導体スイッチング素子に直列接続される第４開閉部を有する、請求項９に記載の太陽光発電システム。
11. 前記第１スイッチング部と前記第２スイッチング部は同時にＯＮ／ＯＦＦ可能である、請求項９又は１０に記載の太陽光発電システム。
12. 前記第１スイッチング部と前記第２スイッチング部はそれぞれ独立してＯＮ／ＯＦＦ可能である、請求項９又は１０に記載の太陽光発電システム。
13. 前記第２遮断装置は、前記太陽電池モジュールグループに並列接続され、前記太陽電池モジュールグループをバイパスする電路を形成可能なバイパス素子を有する、請求項１～１２のいずれか１項に記載の太陽光発電システム。
14. 前記第１遮断装置は、商用電源から供給される電力によって駆動される、請求項１～１３のいずれか１項に記載の太陽光発電システム。
15. 前記インバータは、電力線通信によって前記第１遮断装置に前記第１制御信号を出力する、請求項１～１４のいずれか１項に記載の太陽光発電システム。
16. 前記インバータは、無線通信によって前記第１遮断装置に前記第１制御信号を出力する、請求項１～１５のいずれか１項に記載の太陽光発電システム。
17. 前記第１遮断装置は、前記インバータから前記第１制御信号を受信したことに応じて、電力線通信によって前記第２遮断装置に前記第２制御信号を出力する、請求項１～１６のいずれか１項に記載の太陽光発電システム。
18. 前記第１遮断装置は、前記インバータから前記第１制御信号を受信したことに応じて、無線通信によって前記第２遮断装置に前記第２制御信号を出力する、請求項１～１７のいずれか１項に記載の太陽光発電システム。

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