JP6003048B2 - 発電装置 - Google Patents
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Description
測定部により測定された出力電圧および温度の情報を送信する無線送信機と、
出力電圧および温度の情報を受信する無線受信機と、
受信された出力電圧および温度の情報を使用して太陽電池モジュールの等価回路に基づい出力電流を求め、出力電圧および出力電流を乗算することによって電力を計算する電力計算部と、
電力計算部によって計算された電力の情報から太陽電池モジュールの状態を判定する状態判定部と、
電力計算部によって計算された電力の情報を出力する出力部とを備え、
等価回路は、起電力に対応する電流源と、ダイオードと、太陽電池モジュールの損失抵抗に対応する抵抗を並列接続し、太陽電池モジュールの基板、受光層、電極部の抵抗の総和に対応する抵抗を直列接続した構成を有する発電装置である。
「発電装置の概略」
本開示の第1の実施の形態について説明する。図1に示すように、第1の実施の形態では、太陽電池モジュールMと送信機Txとが接続され、太陽電池モジュールMの電圧、温度の情報が送信機Txに供給され、通信路COMを介して受信機Rxに送信される。
の通信インターフェースを使う方法、Bluetooth、ZigBee、Wi−Fi、ANT+等の無線通信を利用する方法がある。さらに、有線通信方式として、太陽電池モジュールの送電経路を利用した電力線通信や、別のケーブルを使用した通信例えばイーサネット(登録商標)等を使用しても良い。
電圧Vと温度Tから電力を算出するために、例えば太陽電池モジュールを事前にモデル化しておく。図3は,太陽電池モジュールを等価回路にモデル化した例である。等価回路は、電流源と、ダイオードと、抵抗とを並列接続し、さらに抵抗を直列接続した構成とされている。図3において、電流源が起電力に対応し、Iphが電流源成分である。太陽電池モジュールの基板、受光層、電極部の抵抗の総和が直列抵抗Rsで表されている。太陽電
池モジュールの損失抵抗が並列抵抗Rshで表されている。
性を事前に求めておく。なお、ダイオードの特性は、ショックレーのダイオード方程式(式(1))を使ってモデル化できる。
Io:逆方向飽和電流(A)
n:理想ダイオード因子
q:電気素量(1.60217733x10^(-19)(C))
k:ボルツマン定数(1.3806504x10^(-23) (JK-1))
T:温度(K)
作点制御)機能が付いているものが多く普及している。MPPは、太陽電池の電流電圧特性において、電力が最大となる最大動作点を得るための制御である。パワーコンディショナにMPP機能がついているものとすると、TとVとが分かればIphを求めることができ、結果としてIを求めることができる。これは、例えば以下のように説明できる。
図5を参照して送信側の構成の一例について説明する。一例として、二つの太陽電池モジュールM1およびM2が直列接続されている。太陽電池モジュールM1およびM2の直列接続から取り出される出力電圧がパワーコンディショナPWに供給される。パワーコンディショナPWは、発電された直流電圧を交流電圧に変換し、商用電源系統に発電電力を供給するためのものである。パワーコンディショナPWは、MPP(最大動作点制御)機能を有するものである。MPPは、太陽電池の電流電圧特性において、電力が最大となる最大動作点を得るための制御である。
てからレギュレータ11に供給するようになされる。
び抵抗13の接続点の電圧が次段のA/Dコンバータ(図では、ADCと表記する)15の入力定格電圧以上とならないように制限するための回路である。A/Dコンバータ15から電圧データV1が得られる。
送信側例えば太陽電池モジュールM1に関して、制御部の制御の下で、図6に示すフローチャートのように処理がなされる。ステップST1において、電圧・温度測定部101 によって、太陽電池モジュールM1の電圧と温度とが測定される。
図7を参照して受信機の構成の一例について説明する。受信機Rxが送信機Txからの信号を受信し、受信処理を行い、処理後のデータをデマルチプレクサ30に供給する。デマルチプレクサ0は、多重化されているデータを分解し、IDと測定データとを出力する。
1.発電電力が所定値以下の状態が所定時間以上続く場合、発電異常状態と判定する。
2.近傍モジュールに対して発電電力が所定値以下の場合、発電異常状態と判定する。
3.所定時間の総発電電力が過去と比べて所定以上少ない場合、発電異常状態と判定する。
トウェア処理によって実現することができる。
受信側に関して、制御部の制御の下で、図8に示すフローチャートのように処理がなされる。ステップST11において、受信機Rxがデータを受信し、受信データをデマルチプレクサ30に出力する。ステップST12において、デマルチプレクサ30によって、データが分離される。
図9は、第2の実施の形態における送信側の構成を示す。第1の実施の形態における図5に示す送信側の構成と対応する部分には同一の参照符号を付する。第2の実施の形態では、太陽電池モジュール毎に設けられている送信側が電力計算部を備えるようにしたものである。例えば太陽電池モジュールM1に関する送信側に電力計算部251 が設けられ、第1の実施の形態と同様に、太陽電池モジュールM1の電力情報P1が計算される。
第1の実施の形態は、電力計算部を受信側に有し、第2の実施の形態は、電力計算部を送信側に有している。これに対して、第3の実施の形態は、図10に示すように、送信側および受信側以外に電力計算部を備えるようにしたものである。
上述した実施の形態は、下記のような効果を奏する。
・太陽電池モジュールごとの電力管理ができるので、故障や影、方位ごとの発電量の把握などが容易になる。
・故障の原因となる太陽電池モジュールの特性ができるため、太陽光発電システムのメンテナンスが容易になる。
・個々の太陽電池モジュールに取り付ける装置は部品数が少なく小型で安価なものにできる。
・太陽電池モジュールの送電経路に部品を入れないので、装置が故障しにくい。
(1)
少なくとも一つの太陽電池モジュールの出力電圧および温度を測定する測定部と、
前記測定部により測定された前記出力電圧および温度の情報を送信する無線送信機と、
前記出力電圧および温度の情報を受信する無線受信機と、
受信された前記出力電圧および温度の情報を使用して前記太陽電池モジュールの等価回路に基づい出力電流を求め、前記出力電圧および前記出力電流を乗算することによって前記電力を計算する電力計算部と、
前記電力計算部によって計算された電力の情報から前記太陽電池モジュールの状態を判定する状態判定部と、
前記電力計算部によって計算された電力の情報を出力する出力部とを備え、
前記等価回路は、起電力に対応する電流源と、ダイオードと、太陽電池モジュールの損失抵抗に対応する抵抗を並列接続し、太陽電池モジュールの基板、受光層、電極部の抵抗の総和に対応する抵抗を直列接続した構成を有する発電装置。
(2)
前記出力部が前記電力計算部によって計算された電力の情報を表示する表示部である(1)に記載の発電装置。
(3)
前記太陽電池モジュールに照射される光の照度を測定する照度測定部を設け、測定される照度の情報を前記電力計算部に供給する(1)又は(2)に記載の発電装置。
以上、本開示の実施形態について具体的に説明したが、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述した実施の形態では、太陽電池モジュールに対して本開示を適用した例であるが、太陽電池モジュール以外の発電素子に対して本開示を適用しても良い。
Tx・・・送信機
Rx・・・受信機
TRx1,TRx2・・・送受信機
1・・・電圧測定器
2・・・温度測定器
3・・・照度センサ
101 ,102 ・・・電圧・温度測定部
19・・・ID記憶部
20・・・マルチプレクサ
251 ,252 ,26,33・・・電力計算部
30・・・デマルチプレクサ
311 ,312 ・・・電力計算および状態判定部
34・・・状態判定部
40・・・表示部
Claims (3)
- 少なくとも一つの太陽電池モジュールの出力電圧および温度を測定する測定部と、
前記測定部により測定された前記出力電圧および温度の情報を送信する無線送信機と、
前記出力電圧および温度の情報を受信する無線受信機と、
受信された前記出力電圧および温度の情報を使用して前記太陽電池モジュールの等価回路に基づい出力電流を求め、前記出力電圧および前記出力電流を乗算することによって前記電力を計算する電力計算部と、
前記電力計算部によって計算された電力の情報から前記太陽電池モジュールの状態を判定する状態判定部と、
前記電力計算部によって計算された電力の情報を出力する出力部とを備え、
前記等価回路は、起電力に対応する電流源と、ダイオードと、太陽電池モジュールの損失抵抗に対応する抵抗を並列接続し、太陽電池モジュールの基板、受光層、電極部の抵抗の総和に対応する抵抗を直列接続した構成を有する発電装置。 - 前記出力部が前記電力計算部によって計算された電力の情報を表示する表示部である請求項1に記載の発電装置。
- 前記太陽電池モジュールに照射される光の照度を測定する照度測定部を設け、測定される照度の情報を前記電力計算部に供給する請求項1又は2に記載の発電装置。
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