JP7108860B2 - 電源システム及び電源システムの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の直流電源装置を直列に接続する直流電路に用いられる電源システム及び電源システムの制御方法に関する。

従来、太陽光パネルなどの複数の直流電源装置から直流電路を介して供給される直流電力を電力変換装置（パワーコンディショナ）で交流電力に変換するシステムが知られている。太陽光パネルにおいては、接続不良などに起因する発電不良が発生する場合がある。このような異常が発生した場合に、発電不良が発生した太陽光パネルを判定し、発電不良が発生した太陽光パネルだけを直流電路から電気的に切り離す技術が知られている（例えば、特許文献１など）。

特許文献１に記載されたシステムでは、複数の太陽光パネルの各々に監視制御装置を設けている。特許文献１では、このような監視制御装置によって、太陽光パネル毎に作動状態を監視及び制御しようとしている。

特開２０１５－２２６４５９号公報

特許文献１に記載されたシステムで用いる監視制御装置は、電圧検出部、電流検出部などのセンサと、センサからの出力信号を処理する処理部とを備える。特許文献１に記載されたシステムは、このような多くの構成要素を有する監視制御装置を、各太陽光パネルに設けるため、システム全体の構成要素が多くなり、システムの構成が複雑となる。また、システムの構成要素が多いことから、システムに要するコストを抑制し難い。

そこで、本発明は、複数の直流電源装置を直列に接続する直流電路に用いられる電源システムであって、簡素化された構成を有し、かつ、各直流電源装置の状態を判定できる電源システムなどを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る電源システムの一態様は、複数の直流電源装置及び前記複数の直流電源装置を直列に接続する直流電路に用いられる電源システムであって、前記複数の直流電源装置にそれぞれ接続される複数の保護装置と、前記直流電路に接続される外部ユニットとを備え、前記複数の保護装置の各々は、前記複数の直流電源装置のうちの一つの直流電源装置の高電位側の出力端子と前記直流電路とを接続する第一導電体と、前記一つの直流電源装置の低電位側の出力端子と前記直流電路とを接続する第二導電体と、前記一つの直流電源装置の出力電圧が逆方向に印加される向きに、前記第一導電体と前記第二導電体との間に接続されるダイオードと、前記ダイオードに並列に接続されるスイッチと、前記スイッチの状態を制御する制御器と、前記外部ユニットと通信を行う通信回路とを有し、前記外部ユニットは、前記直流電路から電気パラメータを取得するセンサと、前記複数の保護装置と通信する通信ユニットと、前記電気パラメータに基づいて前記複数の直流電源装置及び前記直流電路の状態を判断する制御ユニットとを有し、前記制御ユニットは、前記複数の直流電源装置及び前記直流電路の少なくとも一方の状態が異常であると判断した場合、前記通信ユニットに、前記複数の保護装置の各々へ前記スイッチの切り替え動作を指示する切替信号を順次送信させ、前記スイッチの切り替え前後の前記電気パラメータに基づいて、異常発生箇所を特定する。

また、上記目的を達成するために、本発明に係る電源システムの制御方法の一態様は、複数の直流電源装置及び前記複数の直流電源装置を直列に接続する直流電路に用いられる電源システムの制御方法であって、前記電源システムは、前記複数の直流電源装置にそれぞれ接続される複数の保護装置と、前記直流電路に接続される外部ユニットとを備え、前記複数の保護装置の各々は、前記複数の直流電源装置のうちの一つの直流電源装置の高電位側の出力端子と前記直流電路とを接続する第一導電体と、前記一つの直流電源装置の低電位側の出力端子と前記直流電路とを接続する第二導電体と、前記一つの直流電源装置の出力電圧が逆方向に印加される向きに、前記第一導電体と前記第二導電体との間に接続されるダイオードと、前記ダイオードに並列に接続されるスイッチと、前記スイッチの状態を制御する制御器と、前記外部ユニットと通信を行う通信回路とを有し、前記外部ユニットは、前記直流電路から電気パラメータを取得するセンサと、前記複数の保護装置と通信する通信ユニットとを有し前記電源システムの制御方法は、前記電気パラメータに基づいて前記複数の直流電源装置及び前記直流電路の状態を判断し、前記複数の直流電源装置及び前記直流電路の少なくとも一方の状態が異常であると判断した場合、前記複数の保護装置の各々の前記スイッチの切り替え動作を順次行い、前記スイッチの切り替え前後の前記電気パラメータに基づいて、異常発生箇所を特定する。

本発明の一態様によれば、複数の直流電源装置を直列に接続する直流電路に用いられる電源システムであって、簡素化された構成を有し、かつ、各直流電源装置の状態を判定できる電源システムなどを提供できる。

図１は、実施の形態に係る電源システムの全体構成を示す模式図である。 図２は、実施の形態に係る保護装置及び直流電源装置の構成を示すブロック図である。 図３は、実施の形態に係る電源システムの制御方法を示すフローチャートである。 図４は、実施の形態に係る電源システムの異常発生箇所特定方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態等は、一例であって本発明を限定する主旨ではない。

なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

（実施の形態）
実施の形態に係る電源システム及びその制御方法について説明する。

［１－１．全体構成］
まず、本実施の形態に係る電源システムの全体構成について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る電源システム１０の全体構成を示す模式図である。図２は、本実施の形態に係る保護装置３０及び直流電源装置５０の構成を示すブロック図である。図２には、直流電路１２も併せて示されている。

本実施の形態に係る電源システム１０は、複数の直流電源装置５０を直列に接続する直流電路１２に用いられるシステムである。図１に示されるように、電源システム１０は、複数の保護装置３０と、外部ユニット２０とを備える。本実施の形態では、複数の直流電源装置５０と、直流電路１２と、通信バス１４とをさらに備える。

直流電源装置５０は、直流電力を出力する装置である。本実施の形態では、直流電源装置５０は、光発電装置である。直流電源装置５０は、例えば、屋外に配置され、受光面において太陽光等を受光することで、直流電力を生成する。１つの直流電源装置５０では、受光強度等諸条件にもよるが、例えば４０Ｖ以上７０Ｖ以下程度の直流電圧が発生する。直流電源装置５０は、高電位側の出力端子５１及び低電位側の出力端子５２を有し、これらの出力端子から、保護装置３０を介して直流電路１２に直流電力を出力する。

直流電路１２は、複数の直流電源装置５０を直列に接続する電線である。図１に示されるように直流電路１２の両端は、外部ユニット２０に接続されており、複数の直流電源装置５０から出力された直流電力が外部ユニット２０に入力される。

通信バス１４は、複数の直流電源装置５０の各々の通信回路４０と外部ユニット２０との間を繋ぐ通信線である。

保護装置３０は、直流電源装置５０に接続される装置である。本実施の形態では、複数の保護装置３０がそれぞれ複数の直流電源装置５０に接続される。図２に示されるように、保護装置３０は、第一導電体３１と、第二導電体３２と、ダイオード３４と、スイッチ３６と、制御器３８と、通信回路４０とを有する。本実施の形態では、保護装置３０は、アンテナ４２と、補助電源回路４４とをさらに有する。保護装置３０は、その構成要素の少なくとも一部を収容する筐体をさらに有してもよい。

第一導電体３１は、直流電源装置５０の高電位側の出力端子５１と直流電路１２とを接続する導電体である。第一導電体３１は、直流電路１２の第一端部１２ａに接続される。第一導電体３１は、直流電路１２を介して他の直流電源装置５０の低電位側の出力端子５２又は、外部ユニット２０の高電位側の入力端子に接続される。

第二導電体３２は、直流電源装置５０の低電位側の出力端子５２と直流電路１２とを接続する導電体である。第二導電体３２は、直流電路１２の第二端部１２ｂに接続される。第二導電体３２は、直流電路１２を介して他の直流電源装置５０の高電位側の出力端子５１又は、外部ユニット２０の低電位側の入力端子に接続される。

ダイオード３４は、直流電源装置５０の出力電圧が逆方向に印加される向きに、第一導電体３１と第二導電体３２との間に接続される整流素子である。ダイオード３４のカソードが第一導電体３１に接続され、アノードが第二導電体３２に接続される。なお、ダイオード３４のカソードは、第一導電体３１に直接接続されていてもよいし、他の素子を介して間接的に接続されていてもよい。また、ダイオード３４のアノードは、第二導電体３２に直接接続されていてもよいし、他の素子を介して間接的に接続されていてもよい。

スイッチ３６は、図２に示されるように、ダイオード３４に並列に接続される素子である。スイッチ３６は、制御器３８によってオン状態又はオフ状態に切り替えられる。本実施の形態では、スイッチ３６は、半導体スイッチである。より具体的には、スイッチ３６は、サイリスタであってもよい。これにより、スイッチ３６をオン状態に切り替えた後、スイッチ３６に電流が流れている間は、スイッチ３６がオン状態に自動的に維持される。例えば、スイッチ３６がオン状態とされているときに、火災が発生して制御器３８が破損したと仮定する。この場合、制御器３８からスイッチ３６に制御信号が入力されなくなるが、スイッチ３６に電流が流れている間は、スイッチ３６をオン状態に維持できる。したがって、火災発生時に、直流電源装置５０から電力が出力されることを抑制できるため、消火活動の際における感電の危険性を低減できる。

制御器３８は、スイッチ３６の状態を制御する機器である。制御器３８は、外部ユニット２０からの信号に基づいてスイッチ３６の状態を制御する。

通信回路４０は、外部ユニット２０と通信を行う回路である。通信回路４０は、外部ユニット２０の通信ユニット２８からの信号を受信する。通信回路４０は、通信バス１４を介して外部ユニット２０と有線通信を行う有線通信デバイスであってもよいし、アンテナ４２を介して外部ユニット２０と無線通信を行う無線通信デバイスであってもよいし、直流電路１２を介して外部ユニット２０と電力線通信を行う電力線通信デバイスであってもよいし、補助電源回路４４が直流電源装置５０以外の外部電源から電力供給される場合、その電力供給線を介した電力線通信を行う電力線通信デバイスであってもよい。本実施の形態では、通信回路４０は、通信バス１４を介して外部ユニット２０と有線通信を行う。また、通信回路４０は、アンテナ４２を介して外部ユニット２０と無線通信を行ってもよい。

アンテナ４２は、通信回路４０が出力する信号に対応する電波を送信し、かつ、受信した電波に対応する信号を通信回路４０に出力する機器である。

補助電源回路４４は、制御器３８へ電力を供給する回路である。補助電源回路４４は、例えば、直流電源装置５０が出力する直流電力の一部を制御器３８に供給する電線であってもよいし、直流電源装置５０の出力電圧を分圧して出力する分圧回路であってもよいし、直流電源装置５０以外の外部電源から保護装置３０に電力を供給する構成でもよい。保護装置３０がこのような補助電源回路４４を有するため、各保護装置３０に電力を供給する電源を別途準備する必要がない。

外部ユニット２０は、直流電路１２に接続され、複数の直流電源装置５０が出力する直流電力が入力されるユニットである。図１に示されるように、外部ユニット２０は、センサ２２と、制御ユニット２６と、通信ユニット２８とを有する。本実施の形態では、外部ユニット２０は、電力変換装置であり、電力制御ユニット２４をさらに有する。

センサ２２は、直流電路１２から電気パラメータを取得する装置である。本実施の形態では、センサ２２が取得する電気パラメータは、直流電路１２に流れる電流の値、当該電流の値の周波数成分、直流電路１２に印加される電圧の値、当該電圧の値の周波数成分の少なくとも一つを含む。本実施の形態では、センサ２２は、電流センサを有し、電流の値の周波数成分を取得する。

制御ユニット２６は、センサ２２で取得された電気パラメータに基づいて複数の直流電源装置５０及び直流電路１２の状態を判断するユニットである。制御ユニット２６の動作の詳細については、後述する。

通信ユニット２８は、複数の保護装置３０と通信するユニットである。通信ユニット２８は、通信バス１４を介して保護装置３０の通信回路４０と有線通信を行う有線通信デバイスである。通信ユニット２８は、保護装置３０の通信回路４０と無線通信を行う無線通信デバイスであってもよいし、直流電路１２を介して複数の保護装置３０と電力線通信を行う電力線通信デバイスであってもよい。

電力制御ユニット２４は、直流電源装置５０から出力される直流電力が供給されるユニットであり、供給された直流電力を交流電力に変換して出力する。つまり、電力制御ユニット２４は、パワーコンディショナとして機能する。電力制御ユニット２４は、例えば、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）方式を採用しており、直流電源装置５０から供給される直流電力の電流及び電圧を電力が最大となるように調整する。電力制御ユニット２４は、入力された直流電力を、例えば、電圧が２００Ｖで、周波数が５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの単相３線の交流電力に変換する。これにより電力制御ユニット２４から出力される交流電力を家庭用電気機器などで使用できる。

［１－２．制御方法］
次に、本実施の形態に係る電源システム１０の制御方法について図３を用いて説明する。図３は、本実施の形態に係る電源システム１０の制御方法を示すフローチャートである。

図３に示されるように、まず、外部ユニット２０の制御ユニット２６は、すべての保護装置３０のスイッチ３６をオフ状態とする（Ｓ１１）。具体的には、制御ユニット２６は、通信ユニット２８に、すべての保護装置３０の通信回路４０へスイッチ３６をオフ状態とするように指示する信号を送信させる。この信号を受けた各保護装置３０の通信回路４０は、この信号に対応する信号を制御器３８へ送信する。制御器３８は、この信号を受けて、スイッチ３６をオフ状態とする。

次に、センサ２２は、電気パラメータを取得する（Ｓ１２）。センサ２２は、例えば、直流電路１２に流れる電流を測定する。制御ユニット２６は、取得された電気パラメータに基づいて直流電源装置５０及び直流電路１２の状態を判断する（Ｓ１３）。具体的には、直流電路１２に流れる電流に基づいて、異常の有無を判断する。例えば、直流電路１２に流れる電流の周波数成分のうち、アーク発生時に特に増大する特定の周波数成分に基づいて、アーク発生の有無を判断する。なお、電流の周波数成分は、センサ２２において取得してもよいし、制御ユニット２６において、センサ２２で測定された電流値に基いて取得してもよい。

制御ユニット２６は、直流電源装置５０及び直流電路１２の少なくとも一方の状態が異常であると判断した場合（Ｓ１３でＹｅｓ）、異常発生箇所を特定する（Ｓ２０）。また、制御ユニット２６は、直流電源装置５０及び直流電路１２の状態が異常でないと判断した場合（Ｓ１３でＮｏ）、電気パラメータを取得するステップＳ１２に戻る。

異常発生箇所の特定方法について、図４を用いて説明する。図４は、本実施の形態に係る電源システム１０の異常発生箇所特定方法を示すフローチャートである。

異常発生箇所を特定するために、制御ユニット２６は、複数の保護装置３０の各々のスイッチ３６の切り替え動作を順次行い、スイッチ３６の切り替え前後の電気パラメータに基づいて、異常発生箇所を特定する。具体的には、図４に示されるように、スイッチ切り替えループ（ステップＳ２１～Ｓ２４）を実行する。スイッチ切り替えループにおいて、まず、複数の保護装置３０の各スイッチ３６を順次（つまり、ひとつずつ）オン状態にする（Ｓ２１）。つまり、各直流電源装置５０の高電位側の出力端子５１と低電位側の出力端子５２とを順次短絡する。これにより、出力端子５１及び５２が短絡された直流電源装置５０が出力する直流電力は、直流電路１２に供給されなくなる。この状態において、電気パラメータを取得し（Ｓ２２）、取得された電気パラメータに基づいて、直流電源装置５０及び直流電路１２の状態を判断する（Ｓ２３）。ここで、出力端子５１及び５２が短絡された直流電源装置５０の状態が異常である場合、直流電源装置５０の異常を示す電気パラメータを含む電流が直流電路１２に印加されなくなるため（つまり、異常発生箇所の影響が直流電路１２に及ばなくなるため）、直流電源装置５０及び直流電路１２の状態は、異常でないと判断される。一方、出力端子５１及び５２が短絡された直流電源装置５０の状態が異常でない場合、異常発生箇所の影響は依然として直流電路１２に及ぼされるため、直流電源装置５０及び直流電路１２の状態は異常であると判断される。

したがって、制御ユニット２６は、ステップＳ２３にて直流電源装置５０及び直流電路１２の状態が異常でないと判断した場合には（Ｓ２３でＮｏ）、異常発生箇所は、出力端子が５１及び５２が短絡されている直流電源装置５０であると判断して、異常発生箇所の特定を終了する。一方、制御ユニット２６は、ステップＳ２３にて直流電源装置５０及び直流電路１２の状態が異常であると判断した場合には（Ｓ２３でＹｅｓ）、異常発生箇所は、出力端子が５１及び５２が短絡されている直流電源装置５０ではないと判断して、当該直流電源装置５０のスイッチ３６をオフ状態に戻し（Ｓ２４）、次の直流電源装置５０についてステップＳ２１～ステップＳ２３を実行する。このように、異常発生箇所が特定されるまで、スイッチ切り替えループを続ける。そして、すべての保護装置３０について、スイッチ切り替えループを実行しても、異常発生箇所が特定されなかった場合、すべての直流電源装置５０の状態が異常でなく、直流電路１２の状態が異常であると判断して、すべての保護装置３０のスイッチ３６をオン状態とする（Ｓ２５）。これにより、異常発生箇所である直流電路１２に電力が供給されることを回避できる。また、スイッチ３６をオン状態とすることで、ダイオード３４に電流が流れなくなるため、ダイオード３４における発熱を低減できる。したがって、ダイオード３４の発熱に起因する劣化及び破損を抑制できる。

以上のように、本実施の形態に係る電源システム１０によれば、複数の直流電源装置５０の各々の状態を判定できる。また、保護装置３０によって、異常発生箇所である直流電源装置５０の出力端子５１及び５２を短絡して、当該直流電源装置５０の影響が直流電路１２に及ばないようにすることで、正常な直流電源装置５０だけを用いることができる。このとき、異常な直流電源装置５０の出力端子５１及び５２を短絡することで、外部ユニット２０に供給される電圧及び電流が変化し得る。この場合、電力制御ユニット２４は、ＭＰＰＴ方式によって供給される電力が最大となるように電流及び電圧を調整する。

また、直流電源装置５０の出力端子５１及び５２をスイッチ３６によって短絡することで、ダイオード３４に電流が流れることを抑制できるため、ダイオード３４における発熱を抑制できる。

また、異常発生箇所を特定できるためで、電源システム１０のうち異常な個所だけの修理又は交換を容易に行える。

また、電源システム１０の複数の保護装置３０は、電流センサなどのセンサを備えず、外部ユニット２０だけが、センサ２２を備えればよい。したがって、電源システム１０は、各保護装置３０がセンサを備える場合より簡素化された構成を実現できる。これに伴い、各保護装置３０がセンサを備える場合より、電源システム１０のコストを低減できる。

［１－３．ラピッドシャットダウンシステムへの適用］
次に、本実施の形態に係る電源システム１０のラピッドシャットダウンシステムへの適用について説明する。ラピッドシャットダウン規格は、米国のＮＥＣ（National Electrical Code）規格であり、光発電装置（太陽光パネル）が設置された建物等で火災が発生した際に、消防士の消火活動における感電等の危険を減らすための規格である。米国で規定されているラピッドシャットダウンに関する規格の記載では、建物等に設置された光発電装置から３０ｃｍ以内の領域の直流電圧を１０秒以内に８０Ｖ以下に降圧し、当該領域外の直流電圧を１０秒以内に３０Ｖ以下に降圧することが義務付けられている。

本実施の形態に係る電源システム１０は、保護装置３０のスイッチ３６をオン状態とすることによって、直流電源装置５０の高電位側の出力端子５１と、低電位側の出力端子５２との間を短絡させることができる。言い換えると、スイッチ３６をオン状態とすることで、直流電源装置５０が直流電路１２に印加する電圧をほぼ０Ｖに低下させることができる。そこで、本実施の形態に係る保護装置３０を、直流電源装置５０からの距離が３０ｃｍ以下の位置に配置することで、直流電源装置５０から３０ｃｍ以内の領域の直流電圧をシャットダウン開始から１０秒以内に８０Ｖ以下に降圧し、かつ、当該領域外の直流電圧をシャットダウン開始から１０秒以内に３０Ｖ以下に降圧するシステムを実現できる。以上のように、本実施の形態に係る電源システム１０においては、保護装置３０を直流電源装置５０からの距離が３０ｃｍ以下の位置に配置することで、ラピッドシャットダウンシステムに適用できる。保護装置３０は、例えば、直流電源装置５０が太陽光パネルである場合には、太陽光パネルの受光面に対して裏側の面に取り付けられてもよい。これにより、保護装置３０の太陽光パネルからの距離を低減し、かつ、保護装置３０に直射日光が照射されることを低減できる。

［１－４．まとめ］
以上のように、本実施の形態に係る電源システム１０は、複数の直流電源装置５０及び複数の直流電源装置５０を直列に接続する直流電路１２に用いられる電源システム１０である。電源システム１０は、複数の直流電源装置５０にそれぞれ接続される複数の保護装置３０と、直流電路１２に接続される外部ユニット２０とを備える。複数の保護装置３０の各々は、複数の直流電源装置５０のうちの一つの直流電源装置５０の高電位側の出力端子５１と直流電路１２とを接続する第一導電体３１と、一つの直流電源装置５０の低電位側の出力端子５２と直流電路１２とを接続する第二導電体３２と、直流電源装置５０の出力電圧が逆方向に印加される向きに、第一導電体３１と第二導電体３２との間に接続されるダイオード３４と、ダイオード３４に並列に接続されるスイッチ３６と、スイッチ３６の状態を制御する制御器３８と、外部ユニットと通信を行う通信回路４０とを有する。外部ユニット２０は、直流電路１２から電気パラメータを取得するセンサ２２と、複数の保護装置３０と通信する通信ユニット２８と、電気パラメータに基づいて複数の直流電源装置５０及び直流電路１２の状態を判断する制御ユニット２６とを有する。制御ユニット２６は、複数の直流電源装置５０及び直流電路１２の少なくとも一方の状態が異常であると判断した場合、通信ユニット２８に、複数の保護装置３０の各々へスイッチ３６の切り替え動作を指示する切替信号を順次送信させ、スイッチ３６の切り替え前後の電気パラメータに基づいて、異常発生箇所を特定する。

このような電源システム１０によれば、複数の直流電源装置５０の各々の状態を判定できる。また、電源システム１０によれば、異常が発生した直流電源装置５０の出力端子５１及び５２を短絡することで、正常な直流電源装置５０だけを使用できる。また、異常発生箇所を特定できるため、電源システム１０の修理又は交換を容易に行える。また、電源システム１０の複数の保護装置３０は、電流センサなどのセンサを備えず、外部ユニット２０だけが、センサ２２を備えればよい。したがって、電源システム１０は、各保護装置３０がセンサを備える場合より簡素化された構成を実現できる。これに伴い、各保護装置３０がセンサを備える場合より、電源システム１０のコストを低減できる。また、各保護装置３０及び外部ユニット２０は、従来の直流電源装置５０と、電力変換装置と、直流電路１２とからなる従来の電源システムに容易に後付けできる。このため、従来の電源システムを本実施の形態に係る電源システム１０に容易に変更できる。

また、電源システム１０において、複数の保護装置３０の各々は、一つの直流電源装置５０から制御器３８へ電力を供給する補助電源回路４４をさらに有してもよい。

これにより、各保護装置３０に電力を供給する電源を別途準備する必要がない。したがって、電源システム１０の構成をより一層簡素化できる。

また、電源システム１０において、複数の直流電源装置５０の各々は、光発電装置であってもよい。

また、電源システム１０において、通信ユニット２８は、電力線通信デバイス、又は、無線通信デバイスであってもよい。

また、電源システム１０において、スイッチ３６は、半導体スイッチであってもよい。

また、電源システム１０において、電気パラメータは、電流、電圧、電流の周波数成分、及び、電圧の周波数成分の少なくとも一つを含んでもよい。

また、電源システム１０において、外部ユニットは、電力変換装置であってもよい。

これにより、保護装置３０によって、異常発生箇所である直流電源装置５０の出力端子５１及び５２を短絡した場合にも、ＭＰＰＴ方式を用いれば外部ユニット２０に供給される電力が最大となるように電流及び電圧を調整できる。

また、電源システム１０において、複数の保護装置３０の各々は、一つの直流電源装置５０からの距離が３０ｃｍ以内の位置に配置されてもよい。

これにより、スイッチ３６をオン状態として直流電源装置５０の出力端子５１及び５２を短絡することで、直流電源装置５０から３０ｃｍ以内の領域の直流電圧をシャットダウン開始から１０秒以内に８０Ｖ以下に降圧し、かつ、当該領域外の直流電圧をシャットダウン開始から１０秒以内に３０Ｖ以下に降圧するラピッドシャットダウンシステムの実現が可能となる。

（その他の実施の形態）
以上、実施の形態に係る電源システム１０について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。

例えば、外部ユニットの制御ユニットは、推論アルゴリズムを用いて、電源システムの状態を判定してもよい。ここで、推論アルゴリズムは、電気パラメータが入力された場合に電源システムの状態を出力し、事前に電気パラメータと電源システムの状態との関係を学習していてもよい。

例えば、電気パラメータが入力された場合に、電源システムの状態を判定して出力する推論アルゴリズムを準備する。そして、電源システム全体が正常である場合に、センサ２２において複数組の電気パラメータを取得し、取得した複数組の電気パラメータと電源システムの状態との関係を推論アルゴリズムに学習させてもよい。推論アルゴリズムがこのような学習を行うことで、入力された電気パラメータに基づいて電源システムの状態を判定できる。このような推論アルゴリズムを用いるために、制御ユニットは、マイコンなどの演算処理装置を含んでもよい。

また、電源システム１０の外部ユニット２０は、電力制御ユニット２４を有する電力変換装置であったが、外部ユニット２０は、電力制御ユニット２４を有さなくてもよい。例えば、外部ユニット２０は、１以上の電力変換装置を制御する中央制御装置であってもよい。

また、通信ユニット２８は、有線通信デバイスであったが、電力線通信デバイスであってもよく、ハートビートを送信してもよい。この場合、保護装置３０の制御器３８は、通信ユニット２８が送信するハートビートの喪失を確認した場合、何等かの異常が発生したと判断して、保護装置３０のスイッチ３６をオン状態としてもよい。

また、本発明は、電源システム１０として実現できるだけでなく、電源システム１０を構成する各構成要素が行うステップ（処理）を含む制御方法として実現できる。

具体的には、図３に示されるように、電源システム１０の制御方法では、電気パラメータに基づいて複数の直流電源装置５０及び直流電路１２の状態を判断し（Ｓ１３）、複数の直流電源装置５０及び直流電路１２の少なくとも一方の状態が異常であると判断した場合（Ｓ１３でＹｅｓ）、複数の保護装置３０の各々のスイッチ３６の切り替え動作を順次行い、スイッチ３６の切り替え前後の電気パラメータに基づいて、異常発生箇所を特定する（Ｓ２０）。

例えば、それらのステップは、コンピュータ（コンピュータシステム）によって実行されてもよい。そして、本発明は、それらの方法に含まれるステップを、コンピュータに実行させるためのプログラムとして実現できる。さらに、本発明は、そのプログラムを記録したＣＤ－ＲＯＭ等である非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体として実現できる。

上記実施の形態に係る電源システム１０の制御ユニット２６は、マイコンによってソフトウェア的に実現されてもよいし、パーソナルコンピュータなどの汎用コンピュータにおいてソフトウェア的に実現されてもよい。さらに、制御ユニット２６は、Ａ／Ｄ変換器、論理回路、ゲートアレイ、Ｄ／Ａ変換器等で構成される専用の電子回路によってハードウェア的に実現されてもよい。

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１０ 電源システム
１２ 直流電路
２０ 外部ユニット
２２ センサ
２４ 電力制御ユニット
２６ 制御ユニット
２８ 通信ユニット
３０ 保護装置
３１ 第一導電体
３２ 第二導電体
３４ ダイオード
３６ スイッチ
３８ 制御器
４０ 通信回路
４４ 補助電源回路
５０ 直流電源装置
５１、５２ 出力端子

Claims (11)

1. 複数の直流電源装置及び前記複数の直流電源装置を直列に接続する直流電路に用いられる電源システムであって、
   前記複数の直流電源装置にそれぞれ接続される複数の保護装置と、
   前記直流電路に接続される外部ユニットとを備え、
   前記複数の保護装置の各々は、
   前記複数の直流電源装置のうちの一つの直流電源装置の高電位側の出力端子と前記直流電路とを接続する第一導電体と、
   前記一つの直流電源装置の低電位側の出力端子と前記直流電路とを接続する第二導電体と、
   前記一つの直流電源装置の出力電圧が逆方向に印加される向きに、前記第一導電体と前記第二導電体との間に接続されるダイオードと、
   前記ダイオードに並列に接続されるスイッチと、
   前記スイッチの状態を制御する制御器と、
   前記外部ユニットと通信を行う通信回路とを有し、
   前記外部ユニットは、
   前記直流電路から電気パラメータを取得するセンサと、
   前記複数の保護装置と通信する通信ユニットと、
   前記電気パラメータに基づいて前記複数の直流電源装置及び前記直流電路の状態を判断する制御ユニットとを有し、
   前記制御ユニットは、前記複数の直流電源装置及び前記直流電路の少なくとも一方の状態が異常であると判断した場合、前記通信ユニットに、前記複数の保護装置の各々へ前記スイッチの切り替え動作を指示する切替信号を順次送信させ、前記スイッチの切り替え前後の前記電気パラメータに基づいて、異常発生箇所を特定する
   電源システム。
2. 前記複数の保護装置の各々は、前記一つの直流電源装置から前記制御器へ電力を供給する補助電源回路をさらに有する
   請求項１に記載の電源システム。
3. 複数の直流電源装置の各々は、光発電装置である
   請求項１又は２に記載の電源システム。
4. 前記通信ユニットは、電力線通信デバイス、又は、無線通信デバイスである
   請求項１～３のいずれか１項に記載の電源システム。
5. 前記スイッチは、半導体スイッチである
   請求項１～４のいずれか１項に記載の電源システム。
6. 前記電気パラメータは、電流、電圧、前記電流の周波数成分、及び、前記電圧の周波数成分の少なくとも一つを含む
   請求項１～５のいずれか１項に記載の電源システム。
7. 前記通信ユニットは、電力線通信デバイスであり、
   前記制御器は、前記通信ユニットが送信するハートビートの喪失を確認した場合、前記スイッチをオン状態とする
   請求項１～６のいずれか１項に記載の電源システム。
8. 前記外部ユニットは、電力変換装置、又は、前記複数の直流電源装置の中央制御装置である
   請求項１～７のいずれか１項に記載の電源システム。
9. 前記制御ユニットは、推論アルゴリズムを用いて、前記複数の直流電源装置及び前記直流電路の状態を判定し、
   前記推論アルゴリズムは、前記電気パラメータが入力された場合に前記複数の直流電源装置及び前記直流電路の状態を出力し、事前に前記電気パラメータと前記複数の直流電源装置及び前記直流電路の状態との関係を学習している
   請求項１～８のいずれか１項に記載の電源システム。
10. 前記複数の保護装置の各々は、前記一つの直流電源装置からの距離が３０ｃｍ以内の位置に配置される
    請求項１～９のいずれか１項に記載の電源システム。
11. 複数の直流電源装置及び前記複数の直流電源装置を直列に接続する直流電路に用いられる電源システムの制御方法であって、
    前記電源システムは、
    前記複数の直流電源装置にそれぞれ接続される複数の保護装置と、
    前記直流電路に接続される外部ユニットとを備え、
    前記複数の保護装置の各々は、
    前記複数の直流電源装置のうちの一つの直流電源装置の高電位側の出力端子と前記直流電路とを接続する第一導電体と、
    前記一つの直流電源装置の低電位側の出力端子と前記直流電路とを接続する第二導電体と、
    前記一つの直流電源装置の出力電圧が逆方向に印加される向きに、前記第一導電体と前記第二導電体との間に接続されるダイオードと、
    前記ダイオードに並列に接続されるスイッチと、
    前記スイッチの状態を制御する制御器と、
    前記外部ユニットと通信を行う通信回路とを有し、
    前記外部ユニットは、
    前記直流電路から電気パラメータを取得するセンサと、
    前記複数の保護装置と通信する通信ユニットとを有し、
    前記電源システムの制御方法は、
    前記電気パラメータに基づいて前記複数の直流電源装置及び前記直流電路の状態を判断し、
    前記複数の直流電源装置及び前記直流電路の少なくとも一方の状態が異常であると判断した場合、前記複数の保護装置の各々の前記スイッチの切り替え動作を順次行い、
    前記スイッチの切り替え前後の前記電気パラメータに基づいて、異常発生箇所を特定する
    電源システムの制御方法。

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