JP3629987B2 - Snow melting control device and photovoltaic power generation system - Google Patents

Snow melting control device and photovoltaic power generation system Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池上に積もった氷や雪を融雪する融雪装置を制御する融雪制御装置およびそれを備えた太陽光発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、太陽光発電と系統電源（商用電源）とをインバータを介して逆潮流有りで連系し、分散型電源だけでは電力が賄えない場合に、その電力を系統側から供給するようにした太陽光発電システムが開発されている。
【０００３】
かかる太陽光発電システムにおいては、日照によって発電するものであるから、日照が遮られると発電できない。この日照を遮るものの一つとして、太陽電池上の積雪がある。積雪の多い地域では、昼間の晴天であるにも拘わらず、太陽電池上の積雪によって日照が遮られる結果、太陽電池の発電を利用できないという不具合がある。
【０００４】
そこで、太陽電池上の積雪を融雪できるように融雪装置を備えた太陽光発電システムも既に開発されている。例えば、系統電源を、インバータを内蔵したパワーコンディショナに供給し、このパワーコンディショナで昇降圧処理して太陽電池に発熱電流を供給することにより、太陽電池を発熱させて融雪するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、融雪が完了したか否かの判断が容易でないため、従来では、例えば、予め定めた一定時間で融雪動作を停止させたり、あるいは、パワーコンディショナから太陽電池への過電流を検出して停止させていた。
【０００６】
融雪動作を、予め定めた一定時間で停止させる従来例では、実際には、太陽電池上の雪が融けて融雪が完了して発電できる状態であっても、融雪動作を継続する場合があり、システム使用効率が低下するという難点がある。
【０００７】
太陽電池は、複数の太陽電池モジュールを直列接続してなるストリングの複数を、並列接続して構成されるのであるが、パワーコンディショナから太陽電池へ流れる過電流を検出して停止させる従来例では、ストリング毎の融雪状態に相違があって、特定のストリングに過電流が流れたようなときにも融雪動作を停止させる場合があり、他のストリングは、融雪が完了していないにも拘わらず、融雪動作を停止させて再度融雪動作を開始させねばならないといった難点がある。
【０００８】
本発明は、上述の点に鑑みて為されたものであって、発電可能な状態であっても融雪動作を継続したり、あるいは、融雪が完了していないのも拘わらず、融雪動作を停止させるといった事態を回避してシステムの使用効率を高めることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上述の目的を達成するために、次のように構成している。
【００１０】
すなわち、請求項１の本発明の融雪制御装置は、太陽電池に発熱電流を供給して該太陽電池を発熱させて太陽電池上の氷雪を融かす融雪動作を行う融雪装置を制御するものであって、融雪動作を開始した後に、太陽電池が発電できる状態であるか否かを検出する検出手段を備え、太陽電池が発電できる状態であるときには、融雪動作を停止させるものであり、前記発電できる状態は、太陽電池の発電電力が、融雪動作に必要な電力以上となった状態である。
【００１１】
請求項２の本発明の融雪制御装置は、請求項１の構成において、前記融雪装置は、通常動作時には、太陽電池からの発電電力を交流電力に変換する一方、融雪動作時には、系統電源からの交流電力を直流電力に変換して太陽電池に発熱電流を供給するパワーコンディショナである。
【００１２】
請求項３の本発明の融雪制御装置は、請求項２の構成において、融雪動作を停止させた後に、前記パワーコンディショナを通常動作に切り換えて太陽電池からの発電電力を交流電力に変換するものである。
【００１３】
請求項４の本発明の融雪制御装置は、請求項２または３の構成において、前記太陽電池は、複数の太陽電池モジュールが直列に接続されてなるストリングの複数を並列に接続してなり、前記検出手段は、前記パワーコンディショナの出力電流を検出する電流センサを備え、該電流センサの検出値に基づいて、太陽電池が発電できる状態であるか否かを検出するものである。
【００１４】
請求項５の本発明の融雪制御装置は、請求項１ないし４のいずれかの構成において、前記太陽電池は、複数の太陽電池モジュールが直列に接続されてなるストリングの複数を並列に接続してなり、前記検出手段は、前記各ストリングに流れる電流の向きおよびその値をそれぞれ検出する複数の電流センサを備え、前記複数の電流センサの検出値の総和に基づいて、太陽電池が発電できる状態であるか否かを検出するものである。
【００１５】
請求項６の本発明の融雪制御装置は、請求項５の構成において、各ストリングに個別的に対応する複数の逆流防止素子と、各逆流防止素子に並列接続されて融雪動作時にはオンされて発熱電流を供給する開閉器とを備え、検出値が所定値となった前記電流センサに対応する前記開閉器をオフして発熱電流を遮断するものである。
【００１６】
請求項７の本発明の融雪制御装置は、請求項６の構成において、前記オフした開閉器を再びオンしたときの対応する電流センサの検出値に基づいて、当該開閉器を制御するものである。
【００１７】
請求項８の本発明の融雪制御装置は、請求項６の構成において、前記オフした開閉器に対応する電流センサの検出値または前記複数の電流センサの検出値の総和に基づいて、当該開閉器を制御するものである。
【００１８】
請求項９の本発明の融雪制御装置は、請求項６の構成において、開閉器をオフして発熱電流を遮断した後、当該開閉器に対応する電流センサの検出値、前記複数の電流センサの検出値の総和または前記パワーコンディショナの出力電流の検出値の変化の方向および変化量の安定度に基いて、当該開閉器を制御するものである。
【００１９】
請求項１０の本発明の太陽光発電システムは、請求項１ないし９のいずれかに記載の融雪制御装置と、太陽電池と、パワーコンディショナとを備えている。
【００２０】
（作用）
請求項１の融雪制御装置によれば、太陽電池の発電電力が、融雪動作に必要な電力以上となった状態であるか否かを検出し、発電できる状態であるときには、融雪動作を停止させるので、太陽電池上の氷雪が融けていない融雪完了前に融雪動作を停止させたり、あるいは、発電が可能な状態であるにも拘わらず融雪動作を継続するといった事態を回避できる。
【００２１】
請求項２の融雪制御装置によれば、太陽電池の発電電力が、融雪動作に必要な電力以上となった状態を検出して融雪動作を停止させるので、発電が可能な状態であるにも拘わらず融雪動作を継続するといった事態を回避してシステムの使用効率を高めることができる。
【００２２】
請求項３の融雪制御装置によれば、融雪動作を停止させた後に、パワーコンディショナを通常動作に切り換えるので、太陽電池の発電電力を有効に利用できることになり、システムの使用効率が一層向上する。
【００２３】
請求項４の融雪制御装置によれば、太陽電池の各ストリングに流れる電流の総和に相当するパワーコンディショナの出力電流の検出値に基づいて、太陽電池の発電電力が、融雪動作に必要な電力以上になったか否か、すなわち、発電できる状態になったか否かを検出できることになる。
【００２４】
請求項５の融雪制御装置によれば、太陽電池の各ストリングに流れる電流の向きおよびその値をそれぞれ検出する複数の電流センサの検出値の総和に基づいて、太陽電池の発電電力が、融雪動作に必要な電力以上になったか否か、すなわち、発電できる状態になったか否かを検出できることになる。
【００２５】
請求項６の融雪制御装置によれば、検出値が所定値となった前記電流センサに対応する前記開閉器をオフして発熱電流を遮断するので、発電可能な状態のストリングには、発熱電流が供給されないことになり、無駄な電力消費を抑えることができる。
【００２６】
請求項７の融雪制御装置によれば、オフした開閉器を再びオンしたときの対応する電流センサの検出値に基づいて、当該開閉器を制御するので、発熱電流を遮断した発電可能な状態のストリングが、その後に降雪によって発電不能な状態になったときには、再び発熱電流を供給して融雪動作を行えることになる。
【００２７】
請求項８の融雪制御装置によれば、オフした開閉器に対応する電流センサの検出値または前記複数の電流センサの検出値の総和に基づいて、当該開閉器を制御するので、発熱電流を遮断した発電可能な状態のストリングが、その後に降雪によって発電不能な状態になったときには、再び発熱電流を供給して融雪動作を行えることになる。
【００２８】
請求項９の融雪制御装置によれば、オフした開閉器に対応する電流センサの検出値、前記複数の電流センサの検出値の総和または前記パワーコンディショナの出力電流の検出値の変化の方向および変化量の安定度に基いて、当該開閉器を制御するので、積雪と雲などによる照度変化とを区別して対応することが可能となる。
【００２９】
請求項１０の太陽光発電システムは、本発明の融雪制御装置を備えているので、無駄な電力消費を抑えてシステムの効率を高めることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面によって本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００３１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の一つの実施の形態に係る太陽光発電システムの構成図である。
【００３２】
この実施の形態の太陽光発電システム１は、太陽電池２と、本発明に係る融雪制御装置３と、パワーコンディショナ４とを備えている。
【００３３】
太陽電池１は、複数の太陽電池モジュールが直列に接続されてなるストリング５１〜５３の複数、この図では３つが並列に接続されて構成されている。
【００３４】
パワーコンディショナ４は、通常動作時は、太陽電池２からの直流電力を系統電源６と同期のとれた交流電力に変換（ＤＣ／ＡＣ変換）して負荷に供給し、単独運転時やその他の異常時には、開閉器を解列して動作を停止させるといった保護動作などを行う一方、融雪動作時には、系統電源６からの交流電力を直流電力に変換（ＡＣ／ＤＣ変換）して太陽電池１に発熱電流を供給し、太陽電池２を発熱させてその上に積もっている雪あるいは凍結している氷を融かすという融雪動作を行う。
【００３５】
融雪制御装置３は、太陽電池２の各ストリング５１〜５３に個別的に対応する逆流防止ダイオード７１〜７３と、各逆流防止ダイオード７１〜７３に並列にそれぞれ接続された開閉器８１〜８３とを有し、さらに、各ストリング５１〜５３にそれぞれ個別的に対応した電流センサ９１〜９３と、マイクロコンピュータ１０とを備えており、電流センサ９１〜９３およびマイクロコンピュータ１０によって、太陽光発電システム１が発電できる状態であるか否かを検出する検出手段が構成される。
【００３６】
パワーコンディショナ４は、スイッチ操作などによって融雪動作指令が与えられると、マイクロコンピュータ１０を介して各開閉器８１〜８３をオンするとともに、系統電源６からの交流電力を直流電力に変換して発熱電流を各ストリング５１〜５３に供給し、これによって、各ストリング５１〜５３を発熱させて上に積もっている雪あるいは凍結している氷を融かすという融雪動作を開始するものである。
【００３７】
この実施の形態では、融雪動作を開始した後、昼間において当該太陽光発電システム１が発電できる状態になったときには、それを検出して融雪動作を停止し、通常の発電動作に切り換えてシステムの使用効率を高めるために、次のように構成している。
【００３８】
すなわち、この実施の形態では、太陽電池２の各ストリング５１〜５３に流れる電流の向きおよびその値を検出する上述の複数の電流センサ９１〜９３の検出値に基づいて、マイクロコンピュータ１０は、当該太陽光発電システム１が発電できる状態であるか否かを検出し、発電できる状態であるときには、パワーコンディショナ４に、融雪動作の停止指令を出力して融雪動作を停止させ、その後、通常の発電動作指令を出力してパワーコンディショナ４を通常の発電動作に移行させる。このマイクロコンピュータ１０は、各開閉器８１〜８３を併せて制御する。
【００３９】
マイクロコンピュータ１０は、複数の電流センサ９１〜９３の検出値に基づいて、太陽電池の発電電力が、融雪動作に必要な発電電力以上になったときに、発電できる状態であるとして、融雪動作を停止させ、その後、通常の発電動作に移行させるものであり、具体的には、各ストリング５１〜５３に流れる電流の向きおよびその値を検出する複数の電流センサ９１〜９３の検出値の総和が、０Ａ以上となったときに、太陽電池２の発電電力が、融雪動作に必要な電力以上になって当該太陽光発電システム１が発電できる状態になったとして、融雪動作を停止させた後、通常の発電動作に移行するようにしている。なお、この実施の形態では、太陽電池２からパワーコンディショナ４へ流れる電流の向きを正としているが、判定基準が変わるだけで逆向きとしてもよい。
【００４０】
図２は、昼間における太陽電池の電流−電圧特性を示す図であり、ライン▲１▼は、積雪によって照度がない状態を、ライン▲２▼は、積もった雪が融けて融雪した状態を、ライン▲３▼は、融雪した後照度大となった状態を示しており、融雪動作によって、ライン▲１▼からライン▲２▼へと変化していく状態を示している。
【００４１】
パワーコンディショナ４は、直流電圧を、一定電圧Ｖ０に制御しており、融雪動作を開始したときには、ライン▲１▼で示されるように、例えば、−３Ａの発熱電流が太陽電池２へ供給され、太陽電池２の発熱によって融雪が完了して太陽電池２の発電電力と融雪動作に必要な電力とが等しくなると、ライン▲２▼に示されるように、電流値が０Ａとなって発電可能な状態となり、以後、通常の発電動作に移行して昼間の日照によってプラスの発電電流が流れることになる。
【００４２】
この実施の形態では、上述のように、各ストリング５１〜５３に流れる電流の総和が０Ａ以上となって太陽電池２の発電電力が、融雪動作に必要な電力以上になったときには、当該太陽光発電システム１が発電できる状態なったとして、融雪動作を停止させた後、通常の発電動作に移行するので、従来例のように、発電できる状態であるにも拘わらず、融雪動作を継続したり、あるいは、融雪が完了してないのに融雪動作を停止させるといった事態を回避できることになり、システムの使用効率を高めることが可能となる。
【００４３】
さらに、この実施の形態では、ストリング５１〜５３毎に積雪あるいは融雪の状態に差が生じる場合があることに鑑みて、システム全体としてではなく、各ストリング５１〜５３についても、発電できる状態になったか否か、すなわち、電流センサ９１〜９３の検出値が０Ａになったか否かを検出し、０Ａとなったときには、そのストリングは、発電できる状態になったとして対応する開閉器８１〜８３をオフしてパワーコンディショナ４からの発熱電流を遮断し、そのストリングからの発電電流を、融雪が完了していない他のストリングに供給できるように構成している。
【００４４】
このように各ストリング５１〜５３毎に、発電できる状態であるか否かを検出して発電できる状態のストリングには、パワーコンディショナ４からの発熱電流を遮断するようにしているので、融雪が完了したストリングに発熱電流を供給するといった電力の無駄を無くすことができ、システムの使用効率を一層向上させることができる。
【００４５】
図３は、第１のストリング５１が発電可能な状態となって第１の開閉器８１がオフされ、他のストリング５２，５３は融雪が完了していない積雪状態であり、さらに、各電流センサ９１〜９３の検出値の総和が０Ａとなって発電電力と融雪動作に必要な電力とがバランスしている状態を示しており、この状態においては、マイクロコンピュータ１０は、パワーコンディショナ４に対して融雪動作の停止指令を出力するとともに、第２，第３の開閉器８２，８３をオフし、さらに、パワーコンディショナ４に対して発電動作指令を出力して通常の発電動作に移行するものである。
【００４６】
なお、融雪動作において、パワーコンディショナ４からの出力電流Ｉｄｃｏｕｔは、各電流センサ９１〜９３の検出値の総和に等しいので、本発明の他の実施の形態として、パワーコンディショナ４に内蔵されているセンサによって出力電流Ｉｄｃｏｕｔが０Ａになったことを検出して融雪動作を停止させ、その後に、発電動作に移行するようにしてもよい。この場合には、各ストリング５１〜５３の電流を検出する複数の電流センサ９１〜９３が不要となる。
【００４７】
また、この実施の形態では、検出電流値が０Ａになったストリング、例えば第１のストリング５１については、第１の開閉器８１をオフしてパワーコンディショナ４からの発熱電流の供給を遮断したけれども、本発明の他の実施の形態として、各ストリング５１〜５３については、発電できる状態であるか否かの検出を行うことなく、当該太陽光発電システム全体が発電できる状態になるまで、全てのストリング５１〜５３の開閉器８１〜８３をオンのままにしておいてもよい。
【００４８】
さらに、開閉器８１〜８３は、図４に示されるように、トランジスタなどのスイッチング素子で構成してもよい。
【００４９】
（実施の形態２）
図５は、本発明の他の実施の形態に係る太陽光発電システムの構成図であり、図１に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【００５０】
上述の実施の形態１においては、各ストリング５１〜５３について発電できる状態であるか否か、すなわち、電流センサ９１〜９３の検出値が０Ａになったか否かを検出し、０Ａになったときには、そのストリングは、発電できる状態であるとして、対応する開閉器をオフしてパワーコンディショナ４からの発熱電流を遮断するように構成したけれども、一旦、開閉器をオフして発熱電流を遮断した後に、その後の積雪によって開閉器をオフしたストリングも発電できない状態になった場合に、それを検出できないという難点がある。
【００５１】
そこで、この実施の形態では、発電できる状態となったストリング、例えば第１のストリング５１について、一旦第１の開閉器８１をオフした後に、例えば一定期間毎に、第１の開閉器８１をオンしてそのときの電流を第１の電流センサ９１で検出し、その検出値が、０Ａ未満であるときには、積雪して発電できない状態になったとして、第１の開閉器８１をオンのままにして第１のストリング５１についても融雪動作を行い、０Ａ未満でないときには、積雪しておらず、発電できる状態であるとして第１の開閉器８１を再びオフし、一定期間後に、再び同様の動作を行うのである。
【００５２】
これによって、発熱できると判断されたストリングがその後の積雪によって発電できない状態になっても融雪することができる。
【００５３】
その他の構成および効果は、上述の実施の形態１と同様である。
【００５４】
（実施の形態３）
図６は、本発明のさらに他の実施の形態の構成図であり、図１に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【００５５】
上述の実施の形態２では、一旦、開閉器をオフしたストリングが、その後の積雪によって発電できない状態になった場合に、開閉器を一定期間毎にオンして電流を検出することにより、積雪を検出して融雪を行うように構成したけれども、この実施の形態では、図６に示されるように、発電できるとして、例えば第１の開閉器８１をオフした第１のストリング５１に流れる電流Ｉｐｖまたはパワーコンディショナ４の出力電流Ｉｄｃｏｕｔに基づいて、次のように構成している。
【００５６】
すなわち、第１のストリング５１に流れる電流Ｉｐｖが、増加しているときには、発電できる状態であり、第１のストリング５１に流れる電流Ｉｐｖが減少してほぼ０Ａになったときには、発電できない状態とするものであるが、この発電できない状態は、積雪よる場合と雲などによる照度変化による場合とがあり、両者を区別して対応する必要がある。
【００５７】
そこで、電流変化量の安定度に基づいて、電流変化量が安定しているときには、積雪によって発電できない状態であると判定し、電流変化量が不安定であるときには、雲等による照度変化によって発電できない状態であると判定するものであり、この判定の閾値は、例えば、実験的に決定される。
【００５８】
同様にして、パワーコンディショナ４からの出力電流Ｉｄｃｏｕｔ、すなわち、発熱電流が増加しているときには、発電できない状態であり、発熱電流が減少しているときには、発電できる状態であるとするものであり、電流変化量の安定度に基づいて、積雪と照度変化とを区別して対応するものである。
【００５９】
下記の表１は、開閉器８１をオフした第１のストリング５１に流れる電流変化に基づいて制御する場合を、また、表２は、パワーコンディショナ４の出力電流変化に基づいて制御する場合をそれぞれ示すものである。
【００６０】
【表１】

Figure 0003629987
【００６１】
【表２】
Figure 0003629987
【００６２】
表１に示されるように、例えば第１のストリング５１に流れる電流Ｉｐｖが増加している場合には、発電できる状態であるので、電流変化量の安定不安定に拘わらず、現状のまま、すなわち、第１のストリング５１の第１の開閉器８１をオフしたままとして融雪動作を継続し、第１のストリング５１に流れる電流が減少したときには、発電できない状態であるので、電流変化量が安定か不安定かを判別し、安定であるときには、積雪であると判定して第１のストリング５１の第１の開閉器８１をオンして発熱電流を第１のストリング５１にも供給して第１のストリング５１も融雪動作を行わせ、不安定であるときには、照度変化によって一時的に発電できない状態になったとして、現状のまま、すなわち、第１のストリング５１の第１の開閉器８１をオフしたままとして他のストリング５２，５３の融雪動作を継続する。
【００６３】
また、表２に示されるように、パワーコンディショナ４の出力電流Ｉｄｃｏｕｔが減少している場合には、発電できる状態であるので、電流変化量の安定不安定に拘わらず、現状のまま、すなわち、第１のストリング５１の第１の開閉器８１をオフしたままとして融雪動作を継続し、パワーコンディショナ４の出力電流Ｉｄｃｏｕｔが増加したときには、発電できない状態であるので、電流変化量が安定か不安定かを判別し、安定であるときには、積雪であると判定して第１のストリング５１の第１の開閉器８１をオンして発熱電流を第１のストリング５１にも供給して第１のストリング５１も融雪動作を行わせ、不安定であるときには、照度変化によって一時的に発電できない状態になったとして、現状のまま、すなわち、第１のストリング５１の第１の開閉器８１をオフしたままとして他のストリング５２，５３の融雪動作を継続する。
【００６４】
（実施の形態４）
図７は、本発明のさらに他の実施の形態の太陽光発電システムの構成図であり、上述の実施の形態に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【００６５】
上述の各実施の形態は、昼間の太陽光がある状態において、発電できる状態であるか否かを検出したけれども、夜間においては、発電できないので、上述の各実施の形態は適用できない。
【００６６】
そこで、この実施の形態では、夜間において、融雪が完了した時点を検出して融雪動作を停止させるために、次のように構成している。
【００６７】
すなわち、積雪した雪が太陽電池上に残って融けていない状態では、太陽電池２の発熱は、雪の融解に使用されるために太陽電池２の温度上昇はほとんどないが、雪が融けて融雪が完了すると、太陽電池２の自己発熱によって温度上昇を起こす。一定電圧Ｖ０を印加した状態で、太陽電池２のセル温度が上昇すると、図８の太陽電池の温度特性に示されるように、電流が増加することになる。
【００６８】
そこで、所定値以上の電流が検出されたストリングは、融雪が終了したとして、対応する開閉器をオフしてパワーコンディショナ４からの発熱電流を遮断するものであり、全ての開閉器８１〜８３がオフされた時点で全てのストリング５１〜５３の融雪動作が終了したことになり、パワーコンディショナ４の融雪動作を停止させる。
【００６９】
なお、図８において、ライン▲１▼は太陽電池セルの温度が５０°Ｃ、ライン▲２▼は太陽電池セルの温度が２５°Ｃ、ライン▲３▼は太陽電池セルの温度が０°Ｃの各場合の特性を示している。
【００７０】
このように、夜間の融雪動作においても、融雪が終了したストリングの開閉器を順次オフして、融雪動作を停止させるので、融雪が終了した後にも融雪動作を継続するといった事態を回避できることになり、融雪動作に不必要な電力を消費することがない。
【００７１】
パワーコンディショナ４からの出力電流は、太陽電池セルのバラツキや温度の差などによって、特定のストリングに集中して過電流状態となり、太陽電池の寿命を短くしたり、故障の原因となることがある。
【００７２】
そこで、この実施の形態では、電流センサ９１〜９３の検出値が、過電流、すなわち、太陽電池の保護レベルに達したときには、融雪状態に拘わらず、そのストリングの開閉器をオフして過電流を遮断するようにしている。
【００７３】
その他の構成は、上述の実施の形態１と同様であり、昼間は、発電できる状態になったか否かを検出して発電できる状態になったときには、融雪動作を停止させて発電動作に移行するものである。
【００７４】
（その他の実施の形態）
本発明は、上述の各実施の形態を組み合わせてよく、例えば、上述の実施の形態４において、融雪が完了したとして開閉器をオフした後に、その後の積雪によって再度融雪する必要が生じる場合があるので、上述の実施の形態２のように、一定期間毎に、開閉器を再びオンして流れる電流を検出して開閉器のオンオフを制御するようにしてもよい。
【００７５】
本発明の他の実施の形態として、図９に示されるように、ブレーカ１１等を収納した接続箱１２に本発明に係る融雪制御装置３を内蔵させてもよい。
【００７６】
上述の各実施の形態では、パワーコンディショナ４によって太陽電池２の発熱電流を供給したけれども、本発明は、パワーコンディショナ４に限らず、他の融雪装置から発熱電流を太陽電池へ供給する構成に適用してもよい。
【００７７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、太陽電池が発電できる状態であるか否かを検出し、発電できる状態であるときには、融雪動作を停止させるので、太陽電池上の氷雪が融けていない融雪完了前に融雪動作を停止させたり、あるいは、発電が可能な状態であるにも拘わらず融雪動作を継続するといった事態を回避できることになり、システムの使用効率の向上を図ることができる。
【００７８】
また、融雪動作を停止させた後に、パワーコンディショナを通常の発電動作に切り換えるので、太陽電池の発電電力を有効に利用できることになり、システムの使用効率が一層向上する。
【００７９】
さらに、融雪動作中に、発電可能となったストリングについては、パワーコンディショナからの発熱電流を遮断するので、融雪動作に無駄な電力を消費することがなく、システムの使用効率をさらに高めることができる。しかも、発電可能となったストリングが、積雪によって再び発電不可能な状態になったときには、それを検出してそのストリングに対する融雪動作を再開できる。
【００８０】
また、ストリングを流れる電流が所定値となったときには、融雪が完了したとして発熱電流を遮断するので、発電できない夜間においても、融雪が終了した時点で融雪動作を停止させることができる。また、ストリングに流れる過電流を検出して発熱電流を遮断することができるので、太陽電池の過電流保護が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施の形態に係る太陽光発電システムの構成図である。
【図２】融雪動作を説明するための太陽電池の電流−電圧特性図である。
【図３】本発明の動作説明に供する太陽光発電システムの構成図である。
【図４】本発明の他の実施の形態の太陽光発電システムの構成図である。
【図５】本発明のさらに他の実施の形態の太陽光発電システムの構成図である。
【図６】本発明の他の実施の形態の太陽光発電システムの構成図である。
【図７】本発明のさらに他の実施の形態の太陽光発電システムの構成図である。
【図８】動作説明に供する太陽電池の電流−電圧特性図である。
【図９】本発明の他の実施の形態の太陽光発電システムの構成図である。
【符号の説明】
１ 太陽光発電システム
２ 太陽電池
３ 融雪制御装置
４ パワーコンディショナ
５１〜５３ ストリング
６ 系統電源
７１〜７３ 逆流防止ダイオード
８１〜８３ 開閉器
９１〜９３ 電流センサ
１０ マイクロコンピュータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a snow melting control device that controls a snow melting device that melts ice and snow accumulated on a solar cell, and a solar power generation system including the snow melting control device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, photovoltaic power generation and system power supply (commercial power supply) are connected via an inverter with reverse power flow, and when the distributed power supply alone cannot supply power, the power is supplied from the system side. A solar power generation system has been developed.
[0003]
In such a solar power generation system, since power is generated by sunshine, power cannot be generated when the sunshine is blocked. One of the things that blocks this sunlight is snow on the solar cells. In an area where there is a lot of snow, there is a problem that the solar cell power generation cannot be used as a result of the sunlight being blocked by snow on the solar cell, even though it is sunny in the daytime.
[0004]
Therefore, a solar power generation system equipped with a snow melting device has already been developed so that the snow on the solar cell can be melted. For example, the system power supply is supplied to a power conditioner incorporating an inverter, and the power conditioner performs step-up / step-down processing to supply a heat generation current to the solar battery, thereby heating the solar battery and melting snow.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, since it is not easy to determine whether or not snow melting has been completed, conventionally, for example, the snow melting operation is stopped for a predetermined time, or an overcurrent from the power conditioner to the solar cell is detected. It was stopped.
[0006]
In the conventional example in which the snow melting operation is stopped at a predetermined time, actually, the snow melting operation may be continued even if the snow on the solar cell melts and the snow melting is completed and power generation is possible. There is a drawback that the use efficiency is lowered.
[0007]
A solar cell is configured by connecting in parallel a plurality of strings formed by connecting a plurality of solar cell modules in series, but in a conventional example in which an overcurrent flowing from a power conditioner to a solar cell is detected and stopped. There is a difference in the snow melting state of each string, and the snow melting operation may be stopped even when an overcurrent flows in a specific string. There is a problem that the snow melting operation must be stopped and the snow melting operation must be started again.
[0008]
The present invention has been made in view of the above points, and continues the snow melting operation even when power generation is possible, or stops the snow melting operation even though the snow melting is not completed. The purpose is to improve the usage efficiency of the system by avoiding such a situation.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is configured as follows in order to achieve the above-described object.
[0010]
That is, the snow melting control device according to the present invention of claim 1 controls a snow melting device that performs a snow melting operation for supplying a heating current to a solar cell to cause the solar cell to generate heat and melt ice and snow on the solar cell. And detecting means for detecting whether or not the solar cell is in a state capable of generating power after the start of the snow melting operation, and when the solar cell is in a state capable of generating power, the snow melting operation is stopped.The state in which the power can be generated is a state where the generated power of the solar cell is equal to or higher than the power necessary for the snow melting operation.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a snow melting control device according to the first aspect, wherein the snow melting device converts the generated power from the solar cell into alternating current power during normal operation, while the power from the system power source during snow melting operation. A power conditioner that converts alternating current power into direct current power and supplies heat to solar cellsIt is.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the snow melting control device according to the second aspect, wherein after the snow melting operation is stopped, the power conditioner is switched to a normal operation to convert the generated power from the solar cell into alternating current power. It is.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a snow melting control device according to the present invention.2 or 3In configuration,The solar cell is formed by connecting a plurality of strings formed by connecting a plurality of solar cell modules in series, and the detection means includes a current sensor that detects an output current of the power conditioner, and the current Based on the detection value of the sensor, it is detected whether or not the solar cell is in a state where power can be generated.
[0014]
The snow melting control device of the present invention according to claim 5 comprises:5. The structure according to claim 1, wherein the solar cell is formed by connecting a plurality of strings each formed by connecting a plurality of solar cell modules in series, and the detection means flows through each of the strings. A plurality of current sensors that respectively detect the direction of current and its value are provided, and it is detected whether or not the solar cell is in a state capable of generating power based on the sum of the detection values of the plurality of current sensors.
[0015]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the snow melting control device according to the fifth aspect,A plurality of backflow prevention elements individually corresponding to each string, and a switch connected in parallel to each backflow prevention element and turned on during a snow melting operation to supply a heat generation current, the detected value becomes a predetermined value The switch corresponding to the current sensor is turned off to cut off the heat generation current.
[0016]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a snow melting control device according to the present invention.6In the configuration ofThe switch is controlled based on the detection value of the corresponding current sensor when the switched-off switch is turned on again.
[0017]
The snow melting control device of the present invention according to claim 8 comprises:7. The structure according to claim 6, wherein the switch is controlled based on a detection value of a current sensor corresponding to the switch that has been turned off or a sum of detection values of the plurality of current sensors.
[0018]
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a snow melting control device according to the present invention.6In the configuration ofAfter turning off the switch to cut off the heat generation current, the direction of change in the detection value of the current sensor corresponding to the switch, the sum of the detection values of the plurality of current sensors, or the detection value of the output current of the power conditioner The switch is controlled based on the stability of the change amount.
[0019]
A photovoltaic power generation system according to a tenth aspect of the present invention includes the snow melting control device according to any one of the first to ninth aspects, a solar cell, and a power conditioner.
[0020]
(Function)
According to the snow melting control device of claim 1, the solar cellDetect whether the generated power is in a state where it is more than the power necessary for snow melting operation,Since the snow melting operation is stopped when the power generation is possible, the snow melting operation is stopped before the completion of the snow melting when the ice and snow on the solar cell is not melted, or the snow melting operation is performed even though the power generation is possible. The situation of continuing can be avoided.
[0021]
According to the snow melting control device of the second aspect, the state in which the generated power of the solar cell is equal to or higher than the power necessary for the snow melting operation is detected and the snow melting operation is stopped. Therefore, it is possible to improve the usage efficiency of the system by avoiding the situation where the snow melting operation is continued.
[0022]
According to the snow melting control device of claim 3, since the power conditioner is switched to the normal operation after the snow melting operation is stopped, the generated power of the solar cell can be used effectively, and the use efficiency of the system is further improved. .
[0023]
According to the snow melting control device of claim 4,Based on the detected value of the output current of the power conditioner corresponding to the sum of the currents flowing through each string of the solar cell, whether or not the generated power of the solar cell exceeds the power necessary for the snow melting operation, that is, it can generate power. It is possible to detect whether or not the state has been reached.
[0024]
According to the snow melting control device of claim 5,Based on the sum of the detected values of a plurality of current sensors that respectively detect the direction of the current flowing through each string of the solar cell and its value, whether or not the generated power of the solar cell is equal to or higher than the power required for the snow melting operation, That is, it is possible to detect whether or not power generation is possible.
[0025]
According to the snow melting control device of claim 6,Since the heat generation current is cut off by turning off the switch corresponding to the current sensor whose detection value has become a predetermined value, the heat generation current is not supplied to the string in a power generation enabled state, and wasteful power consumption Can be suppressed.
[0026]
According to the snow melting control device of claim 7,Since the switch is controlled based on the detection value of the corresponding current sensor when the switch that has been turned off is turned on again, the string that can generate power with the heat generation current cut off is the state in which power generation is not possible due to snowfall afterwards. When this happens, the snow-melting operation can be performed by supplying heat generation current again.
[0027]
According to the snow melting control device of claim 8,Since the switch is controlled based on the detection value of the current sensor corresponding to the switch that has been turned off or the sum of the detection values of the plurality of current sensors, a string in a power-generating state in which the heat generation current is cut off is When power generation becomes impossible due to snowfall, the snow melting operation can be performed by supplying heat generation current again.
[0028]
According to the snow melting control device of claim 9,Based on the detection value of the current sensor corresponding to the switch that has been turned off, the sum of the detection values of the plurality of current sensors, or the direction of change in the detection value of the output current of the power conditioner and the stability of the change amount, the switching Since the device is controlled, it is possible to distinguish between snowfall and change in illuminance due to clouds or the like.
[0029]
Since the photovoltaic power generation system according to the tenth aspect includes the snow melting control device of the present invention, it is possible to suppress wasteful power consumption and increase the efficiency of the system.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0031]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a photovoltaic power generation system according to an embodiment of the present invention.
[0032]
The solar power generation system 1 according to this embodiment includes a solar cell 2, a snow melting control device 3 according to the present invention, and a power conditioner 4.
[0033]
The solar cell 1 is a string 5 in which a plurality of solar cell modules are connected in series.1~ 53A plurality of these, three in this figure, are connected in parallel.
[0034]
During normal operation, the power conditioner 4 converts the DC power from the solar cell 2 into AC power synchronized with the system power supply 6 (DC / AC conversion) and supplies it to the load. At the time of abnormality, a protection operation such as disconnecting the switch and stopping the operation is performed, while at the time of snow melting operation, AC power from the system power supply 6 is converted into DC power (AC / DC conversion) to the solar cell 1. A snow-melting operation is performed in which a heating current is supplied to cause the solar cell 2 to generate heat and melt snow or frozen ice accumulated thereon.
[0035]
The snow melting control device 3 is connected to each string 5 of the solar cell 2.1~ 53Backflow prevention diode 7 corresponding to each1~ 73And each backflow prevention diode 71~ 73Switch 8 connected in parallel to each other1~ 83And each string 51~ 53Current sensors 9 individually corresponding to1~ 93And a microcomputer 10, and a current sensor 91~ 93The microcomputer 10 constitutes detection means for detecting whether or not the solar power generation system 1 is in a state capable of generating power.
[0036]
When a snow melting operation command is given by a switch operation or the like, the power conditioner 4 is connected to each switch 8 via the microcomputer 10.1~ 83Is turned on, and AC power from the system power supply 6 is converted into DC power to convert the heat generation current to each string 5.1~ 53To each string 51~ 53The snow melting operation is started by melting the snow or the frozen ice that is accumulated on the surface by generating heat.
[0037]
In this embodiment, when the solar power generation system 1 becomes ready for power generation during the daytime after the start of the snow melting operation, this is detected, the snow melting operation is stopped, and the system is switched to the normal power generation operation. In order to increase the usage efficiency, the following configuration is adopted.
[0038]
That is, in this embodiment, each string 5 of the solar cell 21~ 53The plurality of current sensors 9 for detecting the direction and value of the current flowing through1~ 93On the basis of the detected value, the microcomputer 10 detects whether or not the solar power generation system 1 is in a state where it can generate power. When the microcomputer 10 is in a state where it can generate power, a command to stop the snow melting operation is sent to the power conditioner 4. The snow melting operation is output to stop, and then a normal power generation operation command is output to shift the power conditioner 4 to the normal power generation operation. This microcomputer 10 includes each switch 81~ 83Are also controlled.
[0039]
The microcomputer 10 includes a plurality of current sensors 91~ 93Based on the detected value, when the generated power of the solar cell becomes equal to or higher than the generated power necessary for the snow melting operation, it is assumed that the power generation is possible, and the snow melting operation is stopped and then the normal power generation operation is performed. Specifically, each string 51~ 53Current sensors 9 for detecting the direction and value of the current flowing through1~ 93When the sum of the detected values becomes 0 A or more, it is assumed that the generated power of the solar cell 2 is equal to or higher than the power necessary for the snow melting operation, and the solar power generation system 1 can generate power. After stopping the operation, a normal power generation operation is started. In this embodiment, the direction of the current flowing from the solar cell 2 to the power conditioner 4 is positive, but it may be reversed only by changing the determination criterion.
[0040]
FIG. 2 is a graph showing the current-voltage characteristics of solar cells in the daytime. Line (1) shows a state where there is no illuminance due to snow, and line (2) shows a state where the accumulated snow melts and melts. (3) shows a state in which the illuminance becomes high after melting snow, and shows a state in which the line (1) changes to line (2) by the snow melting operation.
[0041]
The power conditioner 4 applies a DC voltage to a constant voltage V0When the snow melting operation is started, as shown by the line (1), for example, a heating current of −3 A is supplied to the solar cell 2, and the melting of the snow is completed by the heat generation of the solar cell 2. When the generated power of the battery 2 becomes equal to the power required for the snow melting operation, the current value becomes 0 A as shown in line (2), and power generation is possible. A positive generated current flows due to daytime sunshine.
[0042]
In this embodiment, as described above, each string 51~ 53When the sum of the currents flowing through the solar battery 2 becomes 0 A or more and the generated power of the solar cell 2 becomes equal to or higher than the power necessary for the snow melting operation, the snow melting operation is stopped assuming that the solar power generation system 1 can generate power. After that, since it shifts to a normal power generation operation, the snow melting operation is continued or the snow melting operation is stopped when the snow melting is not completed even though the power generation is possible as in the conventional example. Such a situation can be avoided, and the use efficiency of the system can be improved.
[0043]
Furthermore, in this embodiment, the string 51~ 53In view of the fact that there may be a difference in the state of snow accumulation or melting snow every time, each string 5 instead of the entire system.1~ 53, Whether or not the power generation is possible, that is, the current sensor 91~ 93It is detected whether the detected value of 0 becomes 0A, and when it becomes 0A, the string is assumed to be in a state where power generation is possible, and the corresponding switch 81~ 83Is turned off to cut off the heat generation current from the power conditioner 4, and the power generation current from the string can be supplied to other strings that have not melted snow.
[0044]
Thus each string 51~ 53Each time, the string that is in a state that can generate power by detecting whether or not it can generate power is cut off the heat generation current from the power conditioner 4, so that the heat generation current is supplied to the string that has completed snow melting. It is possible to eliminate the waste of electric power and to further improve the use efficiency of the system.
[0045]
FIG. 3 shows the first string 51Is in a state capable of generating power, and the first switch 81Is turned off and the other string 52, 53Is a snow accumulation state in which the melting of the snow has not been completed, and each current sensor 91~ 93In this state, the microcomputer 10 performs a snow melting operation with respect to the power conditioner 4 in which the sum of the detected values is 0A and the generated power and the power necessary for the snow melting operation are balanced. Stop command and the second and third switches 82, 83Is turned off, and a power generation operation command is output to the power conditioner 4 to shift to a normal power generation operation.
[0046]
In the snow melting operation, the output current Idcout from the power conditioner 4 is the current sensor 9.1~ 93Therefore, as another embodiment of the present invention, the sensor built in the power conditioner 4 detects that the output current Idcout has reached 0 A, and then stops the snow melting operation. In addition, the power generation operation may be shifted. In this case, each string 51~ 53A plurality of current sensors 9 for detecting the current of1~ 93Is no longer necessary.
[0047]
In this embodiment, a string in which the detected current value is 0 A, for example, the first string 51For the first switch 81Is turned off and the supply of the heating current from the power conditioner 4 is cut off. However, as another embodiment of the present invention, each string 51~ 53For all strings 5 until the entire photovoltaic power generation system is in a state where it can generate power without detecting whether or not it is in a state where power generation is possible.1~ 53Switch 81~ 83May be left on.
[0048]
In addition, switch 81~ 83As shown in FIG. 4, it may be constituted by a switching element such as a transistor.
[0049]
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a configuration diagram of a photovoltaic power generation system according to another embodiment of the present invention, and parts corresponding to those in FIG.
[0050]
In the first embodiment described above, each string 51~ 53Whether or not it is in a state where power generation is possible, that is, the current sensor 91~ 93It is detected whether or not the detected value of 0 is 0A, and when it becomes 0A, it is determined that the string is ready to generate power, and the corresponding switch is turned off to cut off the heat generation current from the power conditioner 4. However, once the switch is turned off and the heat generation current is cut off, the string in which the switch is turned off due to subsequent snow accumulation cannot be generated.
[0051]
Therefore, in this embodiment, a string that is ready to generate power, for example, the first string 51About the first switch 81For example, at regular intervals, the first switch 81And the current at that time is changed to the first current sensor 91When the detected value is less than 0 A, it is assumed that the power cannot be generated due to snow, and the first switch 81Leave on and first string 51The snow melting operation is also performed on the first switch 8 when it is not less than 0A and it is assumed that no snow is accumulated and power can be generated.1Is turned off again, and the same operation is performed again after a certain period of time.
[0052]
As a result, it is possible to melt snow even if a string that has been determined to generate heat becomes unable to generate power due to subsequent snow accumulation.
[0053]
Other configurations and effects are the same as those of the first embodiment.
[0054]
(Embodiment 3)
FIG. 6 is a configuration diagram of still another embodiment of the present invention, and parts corresponding to those in FIG.
[0055]
In the second embodiment described above, once the string with the switch turned off becomes incapable of generating power due to subsequent snow accumulation, the switch is turned on at regular intervals to detect the current, thereby reducing snow accumulation. Although it is configured to detect and melt snow, in this embodiment, as shown in FIG. 6, for example, the first switch 81The first string 5 with the off1Is configured as follows based on the current Ipv flowing through the output current or the output current Idcout of the power conditioner 4.
[0056]
That is, the first string 51When the current Ipv flowing through the capacitor increases, power generation is possible, and the first string 51When the current Ipv flowing in the current decreases to almost 0A, the power generation is disabled. This power generation cannot be performed depending on the amount of snow or the change in illuminance due to clouds. It is necessary to respond.
[0057]
Therefore, based on the stability of the current change amount, when the current change amount is stable, it is determined that the power cannot be generated due to snow, and when the current change amount is unstable, the power is generated by the illuminance change due to clouds or the like. For example, the determination threshold is experimentally determined.
[0058]
Similarly, when the output current Idcout from the power conditioner 4, that is, the heat generation current is increased, the power generation is not possible, and when the heat generation current is decreased, the power generation is possible. Based on the stability of the current change amount, the snow cover and the illuminance change are distinguished and dealt with.
[0059]
Table 1 below shows switch 81The first string 5 with the off1Table 2 shows a case where control is performed based on a change in the output current of the power conditioner 4.
[0060]
[Table 1]
Figure 0003629987
[0061]
[Table 2]
Figure 0003629987
[0062]
As shown in Table 1, for example, the first string 51When the current Ipv flowing through the current increases, the power generation is possible, so that the current string remains unchanged, that is, the first string 5 regardless of the stable and unstable current change amount.1First switch 81The snow melting operation is continued with the first string 5 kept off.1When the current flowing through the current decreases, it is in a state in which power generation is not possible. Therefore, it is determined whether the amount of current change is stable or unstable. If stable, it is determined that there is snow and the first string 51First switch 81Turn on the heat current to the first string 51Also supply the first string 51If the snow melting operation is also performed and is unstable, it is assumed that power generation cannot be generated temporarily due to a change in illuminance.1First switch 81Leave other strings 5 off2, 53Continue snow melting operation.
[0063]
Further, as shown in Table 2, when the output current Idcout of the power conditioner 4 is reduced, the power generation is possible, so that the current change amount remains stable regardless of stable and unstable current change, that is, , First string 51First switch 81When the snow melting operation is continued with the power off, and the output current Idcout of the power conditioner 4 increases, it is in a state in which power generation cannot be performed. Therefore, it is determined whether the current change amount is stable or unstable. It is determined that the first string 51First switch 81Turn on the heat current to the first string 51Also supply the first string 51If the snow melting operation is also performed and is unstable, it is assumed that power generation cannot be generated temporarily due to the change in illuminance.1First switch 81Leave other strings 5 off2, 53Continue snow melting operation.
[0064]
(Embodiment 4)
FIG. 7 is a configuration diagram of a photovoltaic power generation system according to still another embodiment of the present invention, and portions corresponding to the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals.
[0065]
Although each of the above-described embodiments detects whether or not it is in a state where it can generate power in the presence of sunlight in the daytime, the above-described embodiments cannot be applied because it cannot generate power at night.
[0066]
Therefore, in this embodiment, in order to detect the time when snow melting is completed at night and stop the snow melting operation, the following configuration is adopted.
[0067]
That is, in the state where the accumulated snow remains on the solar cell and is not melted, the heat generated by the solar cell 2 is used for melting the snow, so the temperature of the solar cell 2 hardly increases, but the snow melts and the melting is completed. Then, the temperature rises due to the self-heating of the solar cell 2. Constant voltage V0When the cell temperature of the solar battery 2 rises in a state where the voltage is applied, the current increases as shown in the temperature characteristics of the solar battery in FIG.
[0068]
Therefore, the string in which a current of a predetermined value or more is detected is one in which the corresponding switch is turned off and the heat generation current from the power conditioner 4 is shut off, assuming that the snow melting has ended.1~ 83All strings 5 when is turned off1~ 53Thus, the snow melting operation of the power conditioner 4 is stopped.
[0069]
In FIG. 8, line (1) has a solar cell temperature of 50 ° C, line (2) has a solar cell temperature of 25 ° C, and line (3) has a solar cell temperature of 0 ° C. The characteristics in each case are shown.
[0070]
As described above, even in the snow melting operation at night, since the snow melting operation is stopped by sequentially turning off the switches of the strings after the snow melting is completed, it is possible to avoid the situation where the snow melting operation is continued even after the snow melting is completed. The power unnecessary for the snow melting operation is not consumed.
[0071]
The output current from the inverter 4 is concentrated on a specific string due to variations in the solar cells or temperature differences, resulting in an overcurrent state, which may shorten the life of the solar cell or cause a failure. is there.
[0072]
Therefore, in this embodiment, the current sensor 91~ 93When the detected value reaches an overcurrent, that is, a protection level of the solar cell, the string switch is turned off to cut off the overcurrent regardless of the snow melting state.
[0073]
Other configurations are the same as those of the first embodiment described above. During the day, when it becomes possible to generate electricity by detecting whether or not it is possible to generate electricity, the snow melting operation is stopped and the operation proceeds to the electricity generating operation. Is.
[0074]
(Other embodiments)
The present invention may be combined with each of the above-described embodiments. For example, in the above-described fourth embodiment, it may be necessary to melt the snow again by the subsequent snow accumulation after the switch is turned off as the snow melting is completed. Therefore, as in the above-described second embodiment, the on / off state of the switch may be controlled by detecting the flowing current by turning on the switch again at regular intervals.
[0075]
As another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 9, the snow melting control device 3 according to the present invention may be incorporated in a connection box 12 that houses a breaker 11 or the like.
[0076]
In each of the embodiments described above, the heating current of the solar cell 2 is supplied by the power conditioner 4. However, the present invention is not limited to the power conditioner 4, and the configuration in which the heating current is supplied from other snow melting devices to the solar cell. You may apply to.
[0077]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is detected whether or not the solar cell is in a power generating state, and when it is in a power generating state, the snow melting operation is stopped. It is possible to avoid a situation in which the snow melting operation is stopped before or the snow melting operation is continued even though power generation is possible, and the use efficiency of the system can be improved.
[0078]
Further, since the power conditioner is switched to the normal power generation operation after the snow melting operation is stopped, the generated power of the solar cell can be used effectively, and the use efficiency of the system is further improved.
[0079]
In addition, for strings that are capable of generating electricity during the snow melting operation, the heat generation current from the power conditioner is cut off, so that unnecessary power is not consumed in the snow melting operation and the system usage efficiency can be further improved. it can. In addition, when a string that has become capable of generating power becomes incapable of generating power again due to snow accumulation, it can be detected and the snow melting operation for that string can be resumed.
[0080]
Further, when the current flowing through the string reaches a predetermined value, the heat generation current is interrupted because the snow melting is completed, so that the snow melting operation can be stopped when the snow melting is completed even at night when power generation is not possible. Further, since the overcurrent flowing through the string can be detected and the heat generation current can be cut off, the overcurrent protection of the solar cell is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a photovoltaic power generation system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a current-voltage characteristic diagram of a solar cell for explaining a snow melting operation.
FIG. 3 is a configuration diagram of a photovoltaic power generation system for explaining the operation of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of a photovoltaic power generation system according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram of a photovoltaic power generation system according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of a photovoltaic power generation system according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram of a photovoltaic power generation system according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a current-voltage characteristic diagram of a solar cell for explanation of operation.
FIG. 9 is a configuration diagram of a photovoltaic power generation system according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Solar power generation system
2 Solar cell
3 Snow melting control device
4 Power conditioner
51~ 53              string
6 system power supply
71~ 73              Backflow prevention diode
81~ 83              Switch
91~ 93              Current sensor
10 Microcomputer

Claims (10)

太陽電池に発熱電流を供給して該太陽電池を発熱させて太陽電池上の氷雪を融かす融雪動作を行う融雪装置を制御するものであって、
融雪動作を開始した後に、太陽電池が発電できる状態であるか否かを検出する検出手段を備え、
太陽電池が発電できる状態であるときには、融雪動作を停止させるものであり、前記発電できる状態は、太陽電池の発電電力が、融雪動作に必要な電力以上となった状態であることを特徴する融雪制御装置。Controlling a snow melting device that performs a snow melting operation to supply a heating current to a solar cell to heat the solar cell and melt ice and snow on the solar cell;
A detection means for detecting whether the solar cell is in a state capable of generating electric power after starting the snow melting operation;
When the solar cell is in a power generating state, the snow melting operation is stopped , and the power generation state is a state in which the generated power of the solar cell is equal to or higher than the power necessary for the snow melting operation. Control device. 前記融雪装置は、通常動作時には、太陽電池からの発電電力を交流電力に変換する一方、融雪動作時には、系統電源からの交流電力を直流電力に変換して太陽電池に発熱電流を供給するパワーコンディショナである請求項１記載の融雪制御装置。The snow melting device converts the power generated from the solar cell into AC power during normal operation, and converts the AC power from the system power source into DC power during the snow melting operation to supply a heating current to the solar cell. snow melting control apparatus according to claim 1 wherein the Na. 融雪動作を停止させた後に、前記パワーコンディショナを通常動作に切り換えて太陽電池からの発電電力を交流電力に変換する請求項２記載の融雪制御装置。The snow melting control device according to claim 2, wherein after the snow melting operation is stopped, the power conditioner is switched to a normal operation to convert the generated power from the solar cell into alternating current power. 前記太陽電池は、複数の太陽電池モジュールが直列に接続されてなるストリングの複数を並列に接続してなり、The solar cell is formed by connecting a plurality of strings formed by connecting a plurality of solar cell modules in series.
前記検出手段は、前記パワーコンディショナの出力電流を検出する電流センサを備え、該電流センサの検出値に基づいて、太陽電池が発電できる状態であるか否かを検出する請求項２または３記載の融雪制御装置。The said detection means is provided with the current sensor which detects the output current of the said power conditioner, Based on the detection value of this current sensor, it detects whether it is in the state which can generate | occur | produce a solar cell. Snow melting control device. 前記太陽電池は、複数の太陽電池モジュールが直列に接続されてなるストリングの複数を並列に接続してなり、
前記検出手段は、前記各ストリングに流れる電流の向きおよびその値をそれぞれ検出する複数の電流センサを備え、前記複数の電流センサの検出値の総和に基づいて、太陽電池が発電できる状態であるか否かを検出する請求項１ないし４のいずれかに記載の融雪制御装置。The solar cell is formed by connecting a plurality of strings formed by connecting a plurality of solar cell modules in series.
Whether the detection means includes a plurality of current sensors that respectively detect the direction and value of the current flowing in each string, and whether the solar cell can generate power based on the sum of the detection values of the plurality of current sensors. snow melting control device according to any one of claims 1 to 4 for detecting whether or not. 各ストリングに個別的に対応する複数の逆流防止素子と、各逆流防止素子に並列接続されて融雪動作時にはオンされて発熱電流を供給する開閉器とを備え、
検出値が所定値となった前記電流センサに対応する前記開閉器をオフして発熱電流を遮断する請求項５記載の融雪制御装置。A plurality of backflow prevention elements individually corresponding to each string, and a switch connected in parallel to each backflow prevention element and turned on during a snow melting operation to supply a heat generation current,
The snow melting control device according to claim 5, wherein the switch corresponding to the current sensor whose detected value is a predetermined value is turned off to cut off the heat generation current. 前記オフした開閉器を再びオンしたときの対応する電流センサの検出値に基づいて、当該開閉器を制御する請求項６記載の記載の融雪制御装置。The snow melting control device according to claim 6 , wherein the switch is controlled based on a detection value of a corresponding current sensor when the turned off switch is turned on again. 前記オフした開閉器に対応する電流センサの検出値または前記複数の電流センサの検出値の総和に基づいて、当該開閉器を制御する請求項６記載の融雪制御装置。The snow melting control device according to claim 6 , wherein the switch is controlled based on a detection value of a current sensor corresponding to the off switch or a sum of detection values of the plurality of current sensors. 開閉器をオフして発熱電流を遮断した後、当該開閉器に対応する電流センサの検出値、前記複数の電流センサの検出値の総和または前記パワーコンディショナの出力電流の検出値の変化の方向および変化量の安定度に基いて、当該開閉器を制御する請求項６記載の融雪制御装置。After turning off the switch to cut off the heat generation current, the direction of change in the detection value of the current sensor corresponding to the switch, the sum of the detection values of the plurality of current sensors, or the detection value of the output current of the power conditioner The snow melting control device according to claim 6, wherein the switch is controlled based on the stability of the change amount. 請求項１ないし９のいずれかに記載の融雪制御装置と、太陽電池と、パワーコンディショナとを備えることを特徴とする太陽光発電システム。A solar power generation system comprising the snow melting control device according to any one of claims 1 to 9, a solar cell, and a power conditioner.
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