WO2015015835A1 - 太陽光発電システム - Google Patents
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Definitions
- JP2013-158870 application number filed in Japan on July 31, 2013.
- the contents described in JP2013-158870 are incorporated into the present application.
- One embodiment of the present invention relates to a solar power generation system, for example, a solar power generation system in which a PID (Potential Induced Degradation) measure is taken.
- a PID Pultential Induced Degradation
- a photovoltaic power generation system that generates power using sunlight
- a plurality of solar cell modules are connected in series and in parallel, and the generated power that has become a large voltage and a large current is a power conditioner or the like.
- a power conditioner or the like are supplied to a commercial power system and the like.
- a plurality of solar cell modules are connected in series to form a solar cell string.
- a plurality of solar cell strings are connected in parallel to form a solar cell array.
- FIGS. 9A and 9B are conceptual diagrams for explaining an example of the PID phenomenon.
- 9A and 9B show one solar cell string 502 as an example of the solar cell array of the photovoltaic power generation system.
- FIG. 9A the case where a p-type semiconductor is used for the bulk of a solar cell is shown as an example.
- FIG. 9B shows an example in which an n-type semiconductor is used for the bulk of the solar cell.
- the performance may be deteriorated at a positive potential rather than the ground potential.
- FIGS. 10A and 10B are conceptual diagrams for explaining an example of a countermeasure technique for the PID phenomenon.
- a countermeasure method against the PID phenomenon it has been considered to take a countermeasure on the solar cell module and the cell itself, but as a reliable technique, it is considered to ground the negative electrode or the positive electrode of the photovoltaic power generation system.
- FIG. 10A the case where a p-type semiconductor is used for the bulk of a solar cell is shown as an example. In such a case, the negative electrode side of the solar cell string 502 is grounded in a state where the solar power generation system is constructed in a system insulated from a commercial power system or the like.
- the entire solar cell string 502 can be prevented from having a negative potential with respect to the ground potential.
- Such measures can avoid the PID phenomenon.
- FIG. 10B the case where an n-type semiconductor is used for the bulk of a solar cell is shown as an example.
- the positive electrode side of the solar cell string 502 is grounded in a state where the solar power generation system is constructed in a system insulated from a commercial power system or the like. Thereby, it can prevent that the solar cell string 502 whole becomes a positive electric potential rather than the electric potential of the earth.
- Such measures can avoid the PID phenomenon.
- FIG. 11 is a conceptual diagram for explaining an example of the ground fault countermeasure of the photovoltaic power generation system in which the PID countermeasure is taken.
- FIG. 11 shows a case where the negative electrode side of the solar cell string 502 is grounded.
- FIG. 11 shows a configuration in which an ammeter or / and a fuse are arranged at the grounding location 530 for PID countermeasures for ground fault countermeasures.
- FIG. 11 for example, when a ground fault occurs in the middle of the solar cell string 502 or on the positive electrode side, a closed loop circuit is formed between the grounding point 530 for PID countermeasures and the ground fault point 600. As a result, a large current flows to the outside.
- FIG. 12 is a conceptual diagram for explaining an example of a blind spot for detecting a ground fault in a photovoltaic power generation system in which a PID countermeasure is taken.
- a first ground fault occurs on the negative electrode side of the solar cell string 502
- no potential difference is generated between the ground location 530 and the ground fault location 602 for PID countermeasures. Therefore, it is difficult to detect such a first ground fault with an ammeter or / and a fuse arranged at the grounding location 530 for PID countermeasures. Therefore, the solar power generation system continues normal operation.
- one aspect of the present invention provides a photovoltaic power generation system that can overcome the above-described problems and eliminate a blind spot where ground fault detection is difficult while grounding for PID countermeasures is performed. Objective.
- the photovoltaic power generation system of one embodiment of the present invention is A power generation unit configured using one or more solar cell modules that generate power using sunlight; and A load device that consumes or converts the power generated by the power generation unit while being insulated from the power generation unit side or the ground; and A grounding portion for grounding the negative electrode or the positive electrode of the power generation unit; An exclusion unit arranged to be able to eliminate the influence on the ground potential of the power generation unit caused by the grounding by the grounding unit; In the state where the influence on the ground potential of the power generation unit caused by the grounding by the grounding unit is excluded by the exclusion unit, the ground potential of the power generation unit is detected by controlling the ground potential of the power generation unit to two or more different potentials.
- a ground fault detector It is provided with.
- a photovoltaic power generation system configured using one or more solar cell modules that generate power using sunlight; and A load device that consumes or converts the power generated by the power generation unit while being insulated from the power generation unit side or the ground; and A grounding portion for grounding the negative electrode or the positive electrode of the power generation unit;
- An exclusion unit arranged to be able to eliminate the influence on the ground potential of the power generation unit caused by the grounding by the grounding unit;
- a current monitoring unit that is disposed on the grounding unit and monitors a current flowing through the grounding unit to detect a ground fault of the power generation unit; In a state where the influence on the ground potential of the power generation unit caused by grounding by the grounding unit is excluded by the exclusion unit, the ground potential of the power generation unit is controlled to a ground potential different from that when grounded by the grounding unit, and the ground of the power generation unit is controlled.
- a ground fault detector for detecting a fault, It is provided with.
- FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a photovoltaic power generation system in Embodiment 1.
- FIG. It is a block diagram which shows the structure of the ground fault inspection apparatus of the solar energy power generation system in Embodiment 1.
- FIG. It is a block diagram which shows the structure of the ground fault inspection apparatus of the solar energy power generation system in Embodiment 1.
- FIG. It is a block diagram which shows the structure of the solar energy power generation system in Embodiment 2.
- It is a block diagram which shows the structure of the ground fault inspection apparatus of the solar energy power generation system in Embodiment 2.
- FIG. It is a block diagram which shows the structure of the ground fault inspection apparatus of the solar energy power generation system in Embodiment 2.
- FIG. It is a block diagram which shows the structure of the ground fault inspection apparatus of the solar energy power generation system in Embodiment 2.
- FIG. 10 is a configuration diagram showing a configuration of a photovoltaic power generation system in a third embodiment. It is a block diagram which shows the structure of the ground fault inspection apparatus of the solar energy power generation system in Embodiment 3.
- FIG. It is a block diagram which shows the structure of the ground fault inspection apparatus of the solar energy power generation system in Embodiment 3.
- FIG. It is a block diagram which shows the structure of the ground fault inspection apparatus of the solar energy power generation system in Embodiment 3.
- FIG. It is a block diagram which shows the structure of the ground fault inspection apparatus of the solar energy power generation system in Embodiment 3.
- FIG. 10 is a configuration diagram showing a configuration of a photovoltaic power generation system in a third embodiment. It is a block diagram which shows the structure of the ground fault inspection apparatus of the solar energy power generation system in Embodiment 3.
- FIG. It is a block diagram which shows the structure of the ground fault inspection apparatus of the solar energy power generation system in Embodiment 3.
- FIG. It is
- FIG. 10 is a configuration diagram showing a configuration of a photovoltaic power generation system in a fifth embodiment. It is a block diagram which shows the structure of the ground fault inspection apparatus of the solar energy power generation system in Embodiment 5. It is a block diagram which shows the structure of the ground fault inspection apparatus of the solar energy power generation system in Embodiment 5.
- FIG. 10 is a configuration diagram showing a configuration of a solar power generation system in a sixth embodiment. It is a block diagram which shows the structure of the ground fault inspection apparatus of the solar energy power generation system in Embodiment 6.
- FIG. 10 is a block diagram which shows the structure of the ground fault inspection apparatus of the solar energy power generation system in Embodiment 6.
- FIG. 10 is a configuration diagram illustrating a configuration of a solar power generation system in a seventh embodiment.
- FIG. 10 is a configuration diagram illustrating a configuration of a solar power generation system in a seventh embodiment. It is a figure for demonstrating the switch operation
- FIG. It is a conceptual diagram for demonstrating an example of a PID phenomenon. It is a conceptual diagram for demonstrating an example of a PID phenomenon. It is a conceptual diagram for demonstrating an example of the countermeasure method to a PID phenomenon. It is a conceptual diagram for demonstrating an example of the countermeasure method to a PID phenomenon. It is a conceptual diagram for demonstrating an example of the ground fault countermeasure of the solar power generation system in which the PID countermeasure was taken. It is a conceptual diagram for demonstrating an example of the blind spot of the ground fault detection of the photovoltaic power generation system with which the PID countermeasure was taken.
- FIG. 1A is a configuration diagram showing the configuration of the photovoltaic power generation system in the first embodiment.
- 1B to 1C are configuration diagrams illustrating the configuration of the photovoltaic power generation system according to Embodiment 1.
- a solar power generation system 100 is a system that generates power using solar energy.
- the solar power generation system 100 includes a solar cell array 300 (an example of a power generation unit) and a load device 400.
- a plurality of solar cell modules 10a to 10e (an example of a power generation unit) electrically connected in series constitute a solar cell string 12 (an example of a power generation unit).
- Each solar cell module 10 is a module that uses sunlight to convert solar energy into electrical energy and output it as DC power.
- the solar cell array 300 includes a plurality of solar cell strings 12a to 12c arranged in parallel.
- the plurality of solar cell strings 12a to 12c are electrically connected in parallel inside the solar cell array 300.
- each solar cell string 12 is configured by five solar cell modules 10a to 10e connected in series, but is not limited thereto.
- the number in series may be two, three, four, or six or more. What is necessary is just to set suitably.
- the solar cell array 300 is configured by three solar cell strings 12a to 12c connected in parallel, but is not limited thereto.
- the number in parallel may be one, two, or four or more. What is necessary is just to set suitably.
- the power generation unit is configured using one or more solar cell modules that generate power using sunlight.
- each solar cell string 12a-c the positive electrode (+) and the negative electrode (-) of each solar cell string 12a-c are connected to the solar cell strings 12a-c from the system or connected to the system, respectively. Is connected.
- one end of the switch device 102a is connected to the negative electrode wiring of the solar cell string 12a, and one end of the switch device 102b is connected to the positive electrode wiring.
- a backflow prevention diode 20a is connected to the other side of both ends of the switch device 102b.
- one end of the switch device 102c is connected to the negative electrode wiring of the solar cell string 12b, and one end of the switch device 102d is connected to the positive electrode wiring.
- a backflow prevention diode 20b is connected to the other side of both ends of the switch device 102d.
- one end of the switch device 102e is connected to the negative electrode wiring of the solar cell string 12c, and one end of the switch device 102f is connected to the positive electrode wiring.
- a backflow prevention diode 20c is connected to the other side of both ends of the switch device 102f.
- Each of the backflow prevention diodes 20a to 20c is arranged such that the current flowing from the corresponding solar cell string 12a to 12c flows in the forward direction.
- the number of switch devices 102 that can be arranged on both poles of the solar cell string 12 is arranged.
- Each switch device 102 is preferably a switch capable of automatically controlling the opening / closing operation electrically.
- a ground fault when a ground fault is detected in the solar cell, it may be a mechanical switch that allows the system to be disconnected and stopped in string units, but it is more preferable to use a semiconductor switch or the like, for example. It is.
- a MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
- the backflow prevention diode 20 is disposed only on the positive electrode side of each solar cell string 12, but the present invention is not limited to this.
- the backflow prevention diode 20 may be disposed only on the negative electrode side of each solar cell string 12.
- the backflow prevention diode 20 may be arrange
- each backflow prevention diode 20 is arranged such that the direction in which the current supplied from the corresponding solar cell string 12 flows is the forward direction.
- each of the solar cell strings 12a to 12c is connected in parallel on the other side of the switch device 102, one of which is connected to the negative electrode of the corresponding solar cell string 12, and one of the corresponding solar cell strings 12
- the other side of the backflow prevention diode 20 connected to the positive electrode side is connected in parallel.
- the plurality of solar cell strings 12a to 12c are connected in parallel to form the solar cell array 300.
- a fuse can be used instead of the backflow prevention diode. In this case, although a reverse current cannot be prevented completely, a solar cell array capable of preventing an excessive reverse current can be configured.
- the negative electrode wiring (negative electrode bus) of the solar cell array 300 is connected to a switch 402 such as a circuit breaker or disconnector, and the positive electrode wiring (positive electrode bus) is connected to a switch 404 such as a circuit breaker or disconnector.
- the switches 402 and 404 are connected to the load device 400, respectively.
- the positive electrode (+) side of the solar cell array 300 is connected to the load device 400 via the switch 404
- the negative electrode ( ⁇ ) side is connected to the load device 400 via the switch 402.
- the load device 400 has an insulating transformer inside or on the output side thereof, and prevents the solar cell array from being electrically connected to the ground on the load side. Examples of the load device 400 include a power conditioner.
- the DC power supplied from the solar cell array 300 to the load device 400 is converted into, for example, three-phase AC power in the load device 400 and supplied to, for example, a commercial power system.
- the load device 400 consumes or converts the power generated by the solar cell array 300 while being insulated from the solar cell array 300 (power generation unit) side or the ground.
- a ground wire 40 (an example of a ground portion) branched from the negative electrode wiring (negative electrode bus) of the solar cell array 300 is grounded.
- the negative electrode wiring is grounded.
- the positive electrode wiring (positive electrode bus) is grounded.
- a switch device 44 (an example of an exclusion unit) that disconnects or connects the ground location 41 and the photovoltaic power generation system 100 is disposed in the middle of the ground wire 40.
- the switch device 44 uses a switch capable of automatically controlling the opening / closing operation electrically.
- a mechanical switch may be used, it is more preferable to use, for example, a semiconductor switch.
- a MOSFET MOSFET
- a current monitoring unit 42 capable of monitoring the current flowing through the ground line 40 is disposed.
- the current monitoring unit 42 is disposed between the negative electrode of the solar cell array 300 (the positive electrode when an n-type semiconductor is used for the bulk of the solar cell) and the ground location 41 by the ground wire 40.
- the current monitoring unit 42 for example, an ammeter connected in series to the ground line 40 and / or a fuse is preferably used.
- the current may be monitored by providing a separate resistor (not shown) in the middle of the ground line 40 as the current monitoring unit 42 and monitoring the voltage at both ends thereof.
- a ground fault detection device 36 (an example of a ground fault detection unit or a first ground fault detection unit) is further arranged.
- the wiring branched from the negative electrode wiring (negative electrode bus) of the solar cell array 300 is connected to the ground fault detection device 36 via the switch device 33.
- the wiring branched from the positive electrode wiring (positive electrode bus) of the solar cell array 300 is connected to the ground fault detection device 36 via the switch device 31.
- the switch devices 31 and 33 that connect the ground fault detection device 36 to the solar power generation system 100 from the solar power generation system 100 are arranged.
- the switch devices 31 and 33 use switches capable of automatically controlling the opening / closing operation electrically.
- the ground fault detection unit 36 is arranged to be disconnected from the solar power generation system 100 and connectable to the solar power generation system 100.
- the solar power generation system 100 as described above is operated as follows.
- Each switch device 102, switch device 44, and switches 402 and 404 driven by control from a control system (not shown) are all in an ON state (closed), and switch devices 31 and 33 are in an OFF state (open).
- Normal operation is performed. That is, during normal operation, the negative electrode of the photovoltaic power generation system 100 is grounded. Thereby, the negative electrode of each solar cell string 12a-c can be controlled to the ground potential, and the PID phenomenon can be avoided.
- the current monitoring unit 42 (second ground fault detection unit) detects the ground fault of the solar cell array 300 during the normal operation of the solar power generation system 100.
- the current monitoring unit 42 is disposed on the ground line 40 as described above, and monitors the current flowing through the ground line 40 to detect a ground fault in the power generation unit. As described with reference to FIG. 11, during such normal operation, for example, when a ground fault occurs in the middle of one of the solar battery strings 12 or on the positive electrode side, between the grounding location 41 for PID countermeasures and the ground fault location. As a result, a closed loop circuit is formed, and a large current flows to the outside. Therefore, the current is monitored by the current monitoring unit 42 as a measurement value based on such current, and by monitoring whether a current determined to be dangerous is flowing, a current that is equal to or greater than a threshold before a large current flows to the outside.
- the control system (not shown) can determine that there is a ground fault and can stop the photovoltaic power generation system 100 in an emergency. However, in this configuration, as described above, a blind spot portion (detection dead zone) for ground fault detection is generated.
- the ground fault detection device 36 periodically performs ground fault detection. For example, the ground fault is detected every time the photovoltaic power generation system 100 is started or periodically during operation.
- the ground fault detection unit 36 is connected to the negative electrode of the solar cell array 300 (when an n-type semiconductor is used for the bulk of the solar cell) by a switch device 44 (an example of an exclusion unit) that is driven by control from a control system (not shown) In the state separated from the positive electrode), ground fault detection is performed in units of 300 solar cell arrays.
- the switch device 44 is arranged so as to eliminate the influence on the potential of the negative electrode of the solar cell array 300 (positive electrode when an n-type semiconductor is used for the bulk of the solar cell) caused by grounding by the ground wire 40.
- the switch device 44 is disposed so as to be able to eliminate the influence on the ground potential of the power generation unit caused by the grounding by the grounding wire 40.
- the ground fault detection device 36 detects the ground fault of the solar cell array 300 in a state where the influence on the negative electrode potential of the solar cell array 300 caused by the grounding by the ground wire 40 is eliminated by the switch device 44.
- the ground fault detection device 36 changes the ground potential of the power generation unit to two or more different potentials in a state where the influence on the ground potential of the power generation unit caused by the grounding by the ground line 40 is eliminated by the switch device 44.
- Control to detect a ground fault of the power generation unit The switch devices 31 and 33 driven by control from a control system (not shown) are turned on (closed).
- the ground fault detection unit 36 is connected to the solar power generation system 100 when detecting the ground fault of the solar cell array 300. Further, the switches 402 and 404 may be turned off (open), and in this case, the influence from the load device 400 can be eliminated.
- the negative electrode wiring of the solar cell array 300 (“negative electrode bus” connecting the negative electrode of the solar cell array 300 and the negative electrode of the load device 400) and the positive electrode wiring (the positive electrode of the solar cell array 300 and the positive electrode of the load device 400).
- An example of a ground fault detection device connected to both of the “positive electrode bus” connecting the two is shown.
- a changeover switch 80, a resistor 84, and a voltage monitoring unit 86 are disposed in the ground fault detection device 36.
- One of the resistors 84 is connected to the changeover switch 80 and the other is grounded. Further, the voltage monitoring unit 86 monitors the potential difference (voltage) at both ends of the resistor 84.
- the voltage monitoring unit 86 for example, a voltmeter electrically connected in parallel with the resistor 84 can be used. Further, the other of the changeover switch 80, one of which is connected to the resistor 84, has a wiring branched from the negative electrode wiring (negative electrode bus) of the solar cell array 300 and a wiring branched from the positive electrode wiring (positive electrode bus) of the solar cell array 300. And are connected to be switchable. When detecting a ground fault, the changeover switch 80 connects the resistor 84 to, for example, the negative electrode wiring (negative electrode bus) side of the solar cell array 300. In this state, the voltage monitoring unit 86 measures the voltage V ⁇ b> 1 across the resistor 84.
- the resistor 84 is connected to the positive electrode wiring (positive electrode bus) side of the solar cell array 300, for example.
- the voltage monitoring unit 86 measures the voltage V ⁇ b> 2 applied across the resistor 84.
- a control system not shown.
- the solar power generation system 100 can be stopped urgently.
- such a ground fault can be detected even if a ground fault accident (insulation failure or the like) occurs in any part of the solar cell array 300.
- the switch device 44 is opened to eliminate the influence of the ground wire 40 for PID countermeasures, and then connected to the solar cell array 300 (switch device 31, 31 is closed), and by switching the changeover switch 80, the ground position of the solar cell array 300 is switched between the positive electrode wiring and the negative electrode wire, and the ground potential of the solar cell array 300 is controlled to two different potentials. Both-end voltages V1 and V2 are monitored to determine the ground fault. Therefore, ground fault detection becomes possible at the stage when the first ground fault accident (first ground fault accident) occurs, and a blind spot location for ground fault detection by the current monitoring unit 42 during normal operation can be eliminated. Therefore, when using the ground fault detection apparatus shown in FIG. 1B, the current monitoring unit 42 may be omitted.
- FIG. 1C shows another example of the ground fault detection device connected to both the negative electrode wiring (negative electrode bus) and the positive electrode wiring (positive electrode bus) of the solar cell array 300.
- the ground fault detection device 36 two resistors 83a and 83b, a resistor 84, and a voltage monitoring unit 86 are arranged.
- resistors 83a and 83b for example, resistors having the same resistance value may be used.
- One end of the resistor 83a is connected to a wiring branched from the negative electrode wiring (negative electrode bus) of the solar cell array 300.
- One of the resistors 83b is connected to a wiring branched from the positive electrode wiring (positive electrode bus) of the solar cell array 300.
- the other of the resistors 83 a and 83 b is connected to one of the resistors 84.
- the other end of the resistor 84 is grounded.
- the middle point obtained by dividing the voltage (potential difference) between the two electrodes of the solar cell array 300 by the resistors 83 a and 83 b is connected to the ground via the resistor 84.
- the voltage monitoring unit 86 monitors the voltage at both ends of the resistor 84.
- the voltage monitoring unit 86 for example, a voltmeter electrically connected in parallel with the resistor 84 can be used. In this state, the voltage monitoring unit 86 measures the voltage V applied across the resistor 84.
- a control system determines that there is a ground fault. And the solar power generation system 100 can be stopped urgently.
- the current monitoring unit 42 described above can determine the ground fault during normal operation. That is, when monitoring is performed by the ground fault detection device shown in FIG. 1C, the ground potential of the solar cell array 300 is controlled by controlling the ground potential of the solar cell array 300 to a potential different from that when the current monitoring unit 42 performs monitoring. I do.
- the ground fault detection device 36 is configured when the ground potential of the power generation unit is grounded by the ground line 40 in a state where the influence on the ground potential of the power generation unit caused by grounding by the ground line 40 is eliminated by the switch device 44.
- the ground potential of the power generation unit is detected by controlling to a ground potential different from the above. Therefore, even if a ground fault occurs in any part of the solar cell array 300, the ground fault is reliably detected by either the current monitoring unit 42 or the ground fault detection device. Therefore, it becomes possible to detect a ground fault at the stage when the first ground fault accident (first ground fault accident) occurs, and it is possible to eliminate the blind spot of ground fault detection by the current monitoring unit 42 during normal operation.
- FIG. 2A is a configuration diagram showing the configuration of the photovoltaic power generation system in the second embodiment.
- 2B to 2E are configuration diagrams illustrating the configuration of the ground fault inspection apparatus for the photovoltaic power generation system according to the second embodiment.
- solar power generation system 100 in Embodiment 2 is the same as FIG. 1A except that ground fault detection device 36 is connected only from the positive electrode wiring (positive electrode bus) of solar cell array 300.
- the contents other than those described in particular are the same as those in the first embodiment.
- the photovoltaic power generation system 100 is operated as follows.
- the switch device 102, the switch device 44, and the switches 402 and 404 that are driven by control from a control system (not shown) are all in the ON (closed) state, and the switch device 31 is in the OFF (open) state. Is done. That is, during normal operation, the negative electrode of the photovoltaic power generation system 100 is grounded. Thereby, the negative electrode of each solar cell string 12a-c can be controlled to ground potential, and the PID phenomenon can be avoided. Then, the current monitoring unit 42 (second ground fault detection unit) detects the ground fault of the solar cell array 300 during the normal operation of the solar power generation system 100. As described with reference to FIG.
- the ground fault detection device 36 periodically performs ground fault detection. For example, the ground fault is detected every time the photovoltaic power generation system 100 is started or periodically during operation.
- the ground fault detection unit 36 is connected to the negative electrode of the solar cell array 300 (when an n-type semiconductor is used for the bulk of the solar cell) by a switch device 44 (an example of an exclusion unit) that is driven by control from a control system (not shown). In the state separated from the positive electrode), ground fault detection is performed in units of 300 solar cell arrays.
- the switch device 31 driven by control from a control system (not shown) is turned on (closed).
- the ground fault detection unit 36 is connected to the solar power generation system 100 when detecting a ground fault of the solar cell array 300. Further, in order to eliminate the influence from the load device 400, the switches 402 and 404 are turned OFF (open).
- FIG. 2B shows an example of a ground fault detection device connected only from the positive electrode wiring (positive electrode bus) of the solar cell array 300.
- a resistor 84 and a voltage monitoring unit 86 are disposed in the ground fault detection device 36.
- One of the resistors 84 is connected to a wiring branched from the positive electrode wiring (positive electrode bus) of the solar cell array 300, and the other is grounded.
- the voltage monitoring unit 86 monitors the voltage at both ends of the resistor 84. In this state, the voltage monitoring unit 86 measures the voltage V applied across the resistor 84. When the voltage V exceeds a preset threshold value, a control system (not shown) determines that there is a ground fault. And the solar power generation system 100 can be stopped urgently.
- the above-mentioned current monitoring unit 42 can determine the ground fault during normal operation. That is, when the ground fault detection device shown in FIG. 2B performs monitoring, the ground potential of the solar cell array 300 is different from that when the current monitoring unit 42 performs monitoring. Even if this occurs, the ground fault is reliably detected by either the current monitoring unit 42 or the ground fault detection device.
- the ground fault detection device 36 is configured when the ground potential of the power generation unit is grounded by the ground line 40 in a state where the influence on the ground potential of the power generation unit caused by grounding by the ground line 40 is eliminated by the switch device 44.
- the ground potential of the power generation unit is detected by controlling to a ground potential different from the above. Therefore, ground fault detection becomes possible at the stage when the first ground fault accident (first ground fault accident) occurs, and a blind spot location for ground fault detection by the current monitoring unit 42 during normal operation can be eliminated.
- FIG. 2C shows another example of the ground fault detection device connected only from the positive electrode wiring (positive electrode bus) of the solar cell array 300.
- a changeover switch 81 In the ground fault detection device 36, a changeover switch 81, a DC power source 85, a resistor 84, and a voltage monitoring unit 86 are arranged.
- One of the resistors 84 is connected to the changeover switch 81 and the negative electrode of the DC power supply 85, and the other is grounded. Further, the voltage monitoring unit 86 monitors the voltage at both ends of the resistor 84.
- One of the changeover switches 81 is connected to a wiring branched from the positive electrode wiring (positive electrode bus) of the solar cell array 300, and the other is connected so that the resistor 84 and the positive electrode of the DC power supply 85 can be switched.
- the DC power supply 85 applies a voltage so that, for example, the ground potential of the negative electrode of the solar cell array 300 becomes almost zero when the positive electrode of the solar cell array 300 is connected to the ground via the DC power supply 85 and the resistor 84. It is preferable.
- the changeover switch 81 connects the resistor 84 to, for example, the positive electrode wiring (positive electrode bus) side of the solar cell array 300 without using the DC power supply 85.
- the voltage monitoring unit 86 measures the voltage V ⁇ b> 1 across the resistor 84.
- the resistor 84 is connected to the positive electrode wiring (positive electrode bus) side of the solar cell array 300 via the DC power source 85, for example.
- the voltage monitoring unit 86 measures the voltage V ⁇ b> 2 applied across the resistor 84.
- the voltage monitoring unit 86 measures the voltage V ⁇ b> 2 applied across the resistor 84.
- the voltages V2 of the voltage V1 exceeds a preset threshold value, it is determined that there is a ground fault by a control system (not shown). And the solar power generation system 100 can be stopped urgently.
- the example (D) of the ground fault detection device illustrated in FIG. 2C even when a ground fault accident (insulation failure or the like) occurs in any part of the solar cell array 300, the ground fault can be detected.
- the ground fault is detected by controlling the ground potential of the solar cell array 300 to two different potentials. Therefore, ground fault detection becomes possible at the stage when the first ground fault accident (first ground fault accident) occurs, and a blind spot location for ground fault detection by the current monitoring unit 42 during normal operation can be eliminated. Therefore, when using the ground fault detection apparatus shown in FIG. 2C, the current monitoring unit 42 may be omitted.
- FIG. 2D shows another example of the ground fault detection device connected only from the positive electrode wiring (positive electrode bus) of the solar cell array 300.
- An AC power supply 87, a resistor 84, and a voltage monitoring unit 86 are disposed in the ground fault detection device 36.
- One of the resistors 84 is connected to the wiring branched from the positive electrode wiring (positive electrode bus) of the solar cell array 300 via the AC power supply 87, and the other is grounded.
- the voltage monitoring unit 86 monitors the voltage at both ends of the resistor 84. In this state, the voltage monitoring unit 86 measures the voltage V in phase with the AC power supply 87 applied to both ends of the resistor 84 in synchronization with the phase of the AC power supply 87.
- a control system determines that a ground fault has occurred. And the solar power generation system 100 can be stopped urgently.
- a potential difference occurs between both ends of the resistor 84 even when a ground fault (insulation failure or the like) occurs in any part of the solar cell array 300. Can be detected.
- the ground fault detection is performed by controlling the ground potential of the solar cell array 300 to two or more different potentials by the AC power source 87.
- ground fault detection becomes possible at the stage when the first ground fault accident (first ground fault accident) occurs, and a blind spot location for ground fault detection by the current monitoring unit 42 during normal operation can be eliminated. Therefore, when the ground fault detection apparatus shown in FIG. 2D is used, the current monitoring unit 42 may be omitted.
- FIG. 2E shows another example of the ground fault detection device connected only from the positive electrode wiring (positive electrode bus) of the solar cell array 300.
- a DC power supply 89, a resistor 84, and a voltage monitoring unit 86 are disposed in the ground fault detection device 36.
- One end of the resistor 84 is connected to the positive electrode of the DC power supply 89, and is connected to a wiring branched from the positive electrode wiring (positive electrode bus) of the solar cell array 300 via the DC power supply 89.
- the other end of the resistor 84 is grounded.
- the DC power supply 89 applies a voltage so that the ground potential of the positive electrode of the solar cell array 300 becomes negative.
- the voltage monitoring unit 86 monitors the voltage at both ends of the resistor 84.
- the voltage monitoring unit 86 measures the voltage V applied across the resistor 84.
- a control system (not shown) determines that there is a ground fault.
- the solar power generation system 100 can be stopped urgently.
- a potential difference is generated at both ends of the resistor 84 even when a ground fault (insulation failure or the like) occurs in any part of the solar cell array 300. Can be detected. Therefore, ground fault detection becomes possible at the stage when the first ground fault accident (first ground fault accident) occurs, and a blind spot location for ground fault detection by the current monitoring unit 42 during normal operation can be eliminated.
- a blind spot where it is difficult to detect a ground fault can be eliminated or reduced while grounding for PID countermeasures is performed.
- FIG. 3A is a configuration diagram showing the configuration of the photovoltaic power generation system according to Embodiment 3.
- 3B to 3E are configuration diagrams illustrating the configuration of the ground fault inspection apparatus for the photovoltaic power generation system according to Embodiment 3. 3A
- solar power generation system 100 in Embodiment 3 is the same as FIG. 1A except that ground fault detection device 36 is connected only from the negative electrode wiring (negative electrode bus) of solar cell array 300.
- the contents other than those described in particular are the same as those in the first embodiment.
- the photovoltaic power generation system 100 is operated as follows.
- the switch device 102, the switch device 44, and the switches 402 and 404 that are driven by control from a control system (not shown) are all in an ON (closed) state, and the switch device 33 is in an OFF (open) state. Is done. That is, during normal operation, the negative electrode of the photovoltaic power generation system 100 is grounded. Thereby, the negative electrode of each solar cell string 12a-c can be controlled to ground potential, and the PID phenomenon can be avoided. Then, the current monitoring unit 42 (second ground fault detection unit) detects the ground fault of the solar cell array 300 during the normal operation of the solar power generation system 100. As described with reference to FIG.
- a control system (not shown) can determine that there is a ground fault and can stop the photovoltaic power generation system 100 urgently.
- a blind spot portion for ground fault detection is generated.
- the ground fault detection device 36 periodically performs ground fault detection. For example, the ground fault is detected every time the photovoltaic power generation system 100 is started or periodically during operation.
- the ground fault detection unit 36 is connected to the negative electrode of the solar cell array 300 (when an n-type semiconductor is used for the bulk of the solar cell) by a switch device 44 (an example of an exclusion unit) that is driven by control from a control system (not shown). In the state separated from the positive electrode), ground fault detection is performed in units of 300 solar cell arrays.
- the switch device 33 driven by control from a control system (not shown) is turned on (closed).
- the ground fault detection unit 36 is connected to the solar power generation system 100 when detecting a ground fault of the solar cell array 300. Further, the switches 402 and 404 may be turned off (open). In this case, the influence from the load device 400 can be eliminated.
- FIG. 3B shows an example of a ground fault detection device connected only from the negative electrode wiring (negative electrode bus) of the solar cell array 300.
- a DC power supply 90, a resistor 84, and a voltage monitoring unit 86 are disposed in the ground fault detection device 36.
- One end of the resistor 84 is connected to the positive electrode of the DC power supply 90, and is connected to a wiring branched from the negative electrode wiring (negative electrode bus) of the solar cell array 300 via the DC power supply 90.
- the other end of the resistor 84 is grounded.
- the DC power supply 90 applies a voltage so that the ground potential of the positive electrode of the solar cell array 300 is almost zero.
- the voltage monitoring unit 86 monitors the voltage at both ends of the resistor 84.
- the voltage monitoring unit 86 measures the voltage V applied across the resistor 84.
- a control system (not shown) determines that there is a ground fault. And the solar power generation system 100 can be stopped urgently.
- the above-mentioned current monitoring unit 42 can determine the ground fault during normal operation. That is, when monitoring is performed by the ground fault detection device illustrated in FIG.
- the ground potential of the solar cell array 300 (power generation unit) is different from that when the current monitoring unit 42 performs monitoring, Even if a ground fault occurs at a location, the ground fault is reliably detected by monitoring either the current monitoring unit 42 or the ground fault detection device.
- the ground fault detection device 36 is configured when the ground potential of the power generation unit is grounded by the ground line 40 in a state where the influence on the ground potential of the power generation unit caused by grounding by the ground line 40 is eliminated by the switch device 44.
- the ground potential of the power generation unit is detected by controlling to a ground potential different from the above. Therefore, ground fault detection becomes possible at the stage when the first ground fault accident (first ground fault accident) occurs, and a blind spot location for ground fault detection by the current monitoring unit 42 during normal operation can be eliminated.
- FIG. 3C shows another example of the ground fault detection device connected only from the negative electrode wiring (negative electrode bus) of the solar cell array 300.
- a changeover switch 81 In the ground fault detection device 36, a changeover switch 81, a DC power supply 91, a resistor 84, and a voltage monitoring unit 86 are arranged.
- One of the resistors 84 is connected to the changeover switch 81 and the positive electrode of the DC power supply 91, and the other is grounded. Further, the voltage monitoring unit 86 monitors the voltage at both ends of the resistor 84.
- One of the changeover switches 81 is connected to a wiring branched from the negative electrode wiring (negative electrode bus) of the solar cell array 300, and the other is connected so that the resistor 84 and the negative electrode of the DC power supply 91 can be switched.
- the DC power supply 91 applies a voltage so that, for example, the ground potential of the positive electrode of the solar cell array 300 becomes almost zero when the negative electrode of the solar cell array 300 is connected to the ground via the DC power supply 91 and the resistor 84. It is preferable.
- the changeover switch 81 connects the resistor 84 to the negative electrode wiring (negative electrode bus) side of the solar cell array 300 without using the DC power supply 91, for example.
- the voltage monitoring unit 86 measures the voltage V ⁇ b> 1 across the resistor 84.
- the resistor 84 is connected to the negative electrode wiring (negative electrode bus) side of the solar cell array 300 via the DC power supply 85, for example.
- the voltage monitoring unit 86 measures the voltage V ⁇ b> 2 applied across the resistor 84.
- a control system not shown.
- the solar power generation system 100 can be stopped urgently.
- a potential difference occurs between both ends of the resistor 84 even when a ground fault (insulation failure or the like) occurs in any part of the solar cell array 300. Such a ground fault can be detected.
- FIG. 3D shows another example of the ground fault detection device connected only from the negative electrode wiring (negative electrode bus) of the solar cell array 300.
- An AC power supply 87, a resistor 84, and a voltage monitoring unit 86 are disposed in the ground fault detection device 36.
- One of the resistors 84 is connected to the wiring branched from the negative electrode wiring (negative electrode bus) of the solar cell array 300 via the AC power supply 87, and the other is grounded.
- the voltage monitoring unit 86 monitors the voltage at both ends of the resistor 84. In this state, the voltage monitoring unit 86 measures the voltage V in phase with the AC power supply 87 applied to both ends of the resistor 84 in synchronization with the phase of the AC power supply 87.
- a control system determines that a ground fault has occurred. And the solar power generation system 100 can be stopped urgently.
- a potential difference occurs between both ends of the resistor 84 even when a ground fault (such as an insulation failure) occurs in any part of the solar cell array 300. Can be detected. Therefore, ground fault detection becomes possible at the stage when the first ground fault accident (first ground fault accident) occurs, and a blind spot location for ground fault detection by the current monitoring unit 42 during normal operation can be eliminated.
- FIG. 3E shows another example of the ground fault detection device connected only from the negative electrode wiring (negative electrode bus) of the solar cell array 300.
- a DC power source 92 In the ground fault detection device 36, a DC power source 92, a resistor 84, and a voltage monitoring unit 86 are arranged.
- One end of the resistor 84 is connected to the negative electrode of the DC power supply 92, and is connected to a wiring branched from the negative electrode wiring (negative electrode bus) of the solar cell array 300 via the DC power supply 92.
- the other end of the resistor 84 is grounded.
- the DC power source 92 applies a voltage so that the ground potential of the negative electrode of the solar cell array 300 is positive.
- the voltage monitoring unit 86 monitors the voltage at both ends of the resistor 84.
- the voltage monitoring unit 86 measures the voltage V applied across the resistor 84.
- a control system (not shown) determines that there is a ground fault.
- the solar power generation system 100 can be stopped urgently.
- a potential difference occurs between both ends of the resistor 84 even when a ground fault (insulation failure or the like) occurs in any part of the solar cell array 300. Can be detected. Therefore, ground fault detection becomes possible at the stage when the first ground fault accident (first ground fault accident) occurs, and a blind spot location for ground fault detection by the current monitoring unit 42 during normal operation can be eliminated.
- the ground fault detection may be performed in units of 12 solar cell strings.
- the ground fault detection may be performed in units of 12 solar cell strings.
- the two switch devices 102 connected to the detection target solar cell string 12 are turned off (open)
- the two switch devices 31 and 33 of the detection target solar cell string 12 are turned on (closed).
- each of the two switch devices 102 of the remaining solar cell string 12 is turned on (closed), and the two switch devices 31 and 33 of the remaining solar cell string 12 are turned off (open). What is necessary is just to perform the ground fault detection of the content.
- ground fault detection can be performed about the solar cell string 12 to be detected while each solar cell string 12 other than the solar cell string 12 to be detected is normally operated.
- FIG. 4A is a configuration diagram showing the configuration of the photovoltaic power generation system according to Embodiment 4.
- FIG. 4B is a configuration diagram illustrating a configuration of a ground fault inspection apparatus for a photovoltaic power generation system according to Embodiment 4.
- a current monitoring unit 42 that monitors a point connected to each of the wirings branched from both the negative electrode wiring and the positive electrode wiring of the battery string 12, a point where the switch device 44 is not connected to the ground line 40, and a current flowing through the ground line 40.
- the points are the same as in FIG.
- the negative electrode wiring connected to the ground fault detection device 36 is branched from between the negative electrodes of the solar cell strings 12a to 12c and the switch devices 102a, c, e.
- the positive wiring connected to the ground fault detection device 36 is branched from between the positive electrodes of the solar cell strings 12a to 12c and the switch devices 102b, e, and f.
- the wiring branched from the negative electrode wiring that connects the negative electrode of the solar cell string 12a and the switch device 102a is connected to the ground fault detection device 36 via the switch device 33a.
- the wiring branched from the positive electrode wiring which connects the positive electrode of the solar cell string 12a and the switch apparatus 102b is connected to the ground fault detection apparatus 36 via the switch apparatus 31a.
- the wiring branched from the negative electrode wiring which connects the negative electrode of the solar cell string 12b and the switch apparatus 102c is connected to the ground fault detection apparatus 36 via the switch apparatus 33b.
- the wiring branched from the positive electrode wiring which connects the positive electrode of the solar cell string 12b and the switch apparatus 102d is connected to the ground fault detection apparatus 36 via the switch apparatus 31b.
- the wiring branched from the negative electrode wiring which connects the negative electrode of the solar cell string 12c and the switch apparatus 102e is connected to the ground fault detection apparatus 36 via the switch apparatus 33c.
- the wiring branched from the positive electrode wiring which connects the positive electrode of the solar cell string 12c and the switch apparatus 102f is connected to the ground fault detection apparatus 36 via the switch apparatus 31c.
- the connection from each solar cell string 12 to the ground fault detection device 36 is connected in parallel as shown in FIG. 4A.
- a ground wire 40 (an example of a ground portion) branched from the negative electrode wiring (negative electrode bus) of the solar cell array 300 is grounded.
- a solar cell using a p-type semiconductor for the bulk of the solar cell or a transparent conductive film is shown as an example. Therefore, the negative electrode wiring is grounded.
- the positive electrode wiring (positive electrode bus) is grounded.
- the solar power generation system 100 as described above is operated as follows.
- Each switch device 102 and the switches 402 and 404 driven by control from a control system (not shown) are all in an ON (closed) state, and each switch device 31 and 33 is in an OFF (open) state, and normal operation is performed. Done. That is, during normal operation, the negative electrode of the photovoltaic power generation system 100 is grounded. Thereby, the negative electrode of each solar cell string 12a-c can be controlled to ground potential, and the PID phenomenon can be avoided.
- the ground fault detection is not performed in units of the solar cell array 300 during the normal operation of the photovoltaic power generation system 100. In the fourth embodiment, ground fault detection is performed in units of 12 solar cell strings.
- the two switch devices 31 and 33 of the detection target solar cell string 12 are turned on (closed).
- the ground fault detection may be performed in a state where each of the two switch devices 102 of the remaining solar cell strings 12 is left ON (closed). Thereby, ground fault detection can be performed about the solar cell string 12 to be detected while each solar cell string 12 other than the solar cell string 12 to be detected is normally operated.
- the ground fault detection is periodically performed by the ground fault detection device 36 for each solar cell string 12.
- the ground fault is detected every time the photovoltaic power generation system 100 is started or periodically during operation.
- the ground fault detection unit 36 is driven by control from a control system (not shown), and the ground line 40 is detected by the positive and negative switch devices 102 (an example of an exclusion unit) of the solar cell string 12 to be detected.
- the ground fault is detected in units of the solar cell string 12 in a state of being disconnected from the negative electrode of the battery string 12 (positive electrode when an n-type semiconductor is used for the bulk of the solar cell).
- the plurality of switch devices 102a to 102f individually disconnect the ground wire 40 (ground portion) from the plurality of solar cell strings 12a to 12c.
- the switch device 102 on the negative electrode side of the solar cell string 12 to be detected is the negative electrode of the solar cell string 12 to be detected caused by the grounding by the ground wire 40 (when an n-type semiconductor is used for the bulk of the solar cell).
- the ground fault detection apparatus 36 is the state of the solar cell string 12 of detection object in the state by which the influence on the electric potential of the negative electrode of the solar cell string 12 of detection object produced by the earthing
- the detection target solar cell string 12 is disconnected from the system by turning off (opening) the two switch devices 102 of the detection target solar cell string 12.
- the switch devices 31 and 33 that are connected to the positive and negative electrodes of the solar cell string 12 to be detected and are driven by control from a control system (not shown) are turned on (closed).
- the ground fault detection unit 36 is connected to the solar power generation system 100 when detecting a ground fault of the solar cell string 12 to be detected.
- the two switch devices 102 connected to the positive and negative electrodes other than the detection target solar cell string 12 and driven by control from a control system (not shown) are turned on (closed) and driven by control from a control system (not shown).
- the switch devices 31 and 33 are OFF (open).
- the switches 402 and 404 are turned on (closed).
- FIG. 4B shows an example of a ground fault detection device connected to both the negative electrode wiring and the positive electrode wiring of the solar cell string 12 to be detected.
- the configuration of the ground fault detection device 36 is the same as that in FIG. 1B.
- the changeover switch 80 connects the resistor 84 to, for example, the negative electrode wiring side of the solar cell string 12 to be detected.
- the voltage monitoring unit 86 measures the voltage V ⁇ b> 1 across the resistor 84.
- the resistor 84 is connected to the positive electrode wiring side of the solar cell string 12 to be detected, for example.
- the voltage monitoring unit 86 measures the voltage V ⁇ b> 2 applied across the resistor 84.
- the ground fault can be determined by the voltage V2.
- a ground fault can be determined based on the voltage V1 and the voltage V2. Therefore, ground fault detection becomes possible at the stage when the first ground fault accident (first ground fault accident) occurs, and the blind spot location for ground fault detection can be eliminated.
- FIG. 5A is a configuration diagram showing the configuration of the photovoltaic power generation system according to Embodiment 5.
- 5B to 5D are configuration diagrams illustrating the configuration of the ground fault inspection apparatus for the photovoltaic power generation system according to Embodiment 5.
- 5A the solar power generation system 100 in Embodiment 5 is the same as FIG. 4A except that the ground fault detection device 36 is connected only from the positive electrode wiring of each solar cell string 12. Further, the contents other than those specifically described are the same as those in the fourth embodiment.
- the photovoltaic power generation system 100 is operated as follows.
- Each switch device 102 driven by control from a control system (not shown) and the switches 402 and 404 are both in an ON (closed) state, and each switch device 31 is in an OFF (open) state, and a normal operation is performed. . That is, during normal operation, the negative electrode of the photovoltaic power generation system 100 is grounded. Thereby, the negative electrode of each solar cell string 12a-c can be controlled to ground potential, and the PID phenomenon can be avoided.
- the ground fault detection is not performed in units of the solar cell array 300. In the fifth embodiment, ground fault detection is performed in units of 12 solar cell strings.
- the ground fault detection device 36 periodically performs ground fault detection. For example, the ground fault is detected every time the photovoltaic power generation system 100 is started or periodically during operation.
- the ground fault detection unit 36 is driven by control from a control system (not shown), and the ground line 40 of the detection target solar cell string 12 is detected by the bipolar switch device 102 (an example of an exclusion unit) of the detection target solar cell string 12.
- Ground fault detection is performed in units of 12 solar cell strings in a state separated from the negative electrode (positive electrode when an n-type semiconductor is used for the bulk of the solar cell).
- the switch device 31 of the solar cell string 12 to be detected that is driven by control from a control system (not shown) is set to ON (closed).
- the ground fault detection unit 36 is connected to the solar power generation system 100 when detecting a ground fault of the solar cell string 12 to be detected.
- FIG. 5B shows another example of the ground fault detection device connected only from the positive electrode wiring of the solar cell string 12 to be detected.
- the configuration of the ground fault detection device 36 is the same as that in FIG. 2C.
- the changeover switch 81 connects the resistor 84 to, for example, the positive electrode wiring (positive electrode bus) side of the solar cell array 300 without using the DC power supply 85.
- the voltage monitoring unit 86 measures the voltage V ⁇ b> 1 across the resistor 84.
- the resistor 84 is connected to the positive electrode wiring side of the solar cell string 12 to be detected via the DC power source 85, for example. In this state, the voltage monitoring unit 86 measures the voltage V ⁇ b> 2 applied across the resistor 84.
- the ground fault can be determined by the voltage V1.
- a ground fault can be determined based on the voltage V1 and the voltage V2. Therefore, ground fault detection becomes possible at the stage when the first ground fault accident (first ground fault accident) occurs, and the blind spot location for ground fault detection can be eliminated.
- FIG. 5C shows another example of the ground fault detection device connected only from the positive electrode wiring of the solar cell string 12 to be detected.
- the configuration of the ground fault detection device 36 is the same as that in FIG. 2D.
- the voltage monitoring unit 86 measures the voltage V in phase with the AC power supply 87 applied to both ends of the resistor 84 in synchronization with the phase of the AC power supply 87.
- a control system (not shown) determines that a ground fault has occurred. Then, the detection target solar cell string 12 or the photovoltaic power generation system 100 can be urgently stopped.
- E the example of the ground fault detection device shown in FIG.
- FIG. 5D shows another example of the ground fault detection device connected only from the positive electrode wiring (positive electrode bus) of the solar cell array 300.
- the configuration of the ground fault detection device is the same as that shown in FIG. 2E.
- the voltage monitoring unit 86 measures the voltage V applied across the resistor 84.
- a control system (not shown) determines that there is a ground fault.
- the detection target solar cell string 12 or the photovoltaic power generation system 100 can be urgently stopped.
- a potential difference occurs between both ends of the resistor 84 even when a ground fault (insulation failure or the like) occurs in any part of the solar cell array 300. Can be detected. Therefore, it becomes possible to detect a ground fault at the stage when the first ground fault accident (first ground fault accident) occurs, and it is possible to eliminate the blind spot of ground fault detection by the current monitoring unit 42 during normal operation.
- FIG. 6A is a configuration diagram showing the configuration of the photovoltaic power generation system in the sixth embodiment.
- 6B to 6D are configuration diagrams illustrating the configuration of the ground fault inspection apparatus for the photovoltaic power generation system according to Embodiment 6.
- the photovoltaic power generation system 100 according to Embodiment 6 is the same as FIG. 4A except that the ground fault detection device 36 is connected only from the positive electrode wiring of each solar cell string 12. Further, the contents other than those specifically described are the same as those in the fourth embodiment.
- the photovoltaic power generation system 100 is operated as follows.
- Each switch device 102 driven by control from a control system (not shown) and the switches 402 and 404 are both in an ON (closed) state, and each switch device 33 is in an OFF (open) state, and a normal operation is performed. . That is, during normal operation, the negative electrode of the photovoltaic power generation system 100 is grounded. Thereby, the negative electrode of each solar cell string 12a-c can be controlled to ground potential, and the PID phenomenon can be avoided.
- the ground fault detection is not performed for each solar cell array 300 during the normal operation of the photovoltaic power generation system 100. In the sixth embodiment, ground fault detection is performed in units of 12 solar cell strings.
- the ground fault detection device 36 periodically performs ground fault detection. For example, the ground fault is detected every time the photovoltaic power generation system 100 is started or periodically during operation.
- the ground fault detection unit 36 is driven by control from a control system (not shown), and the ground line 40 of the detection target solar cell string 12 is detected by the bipolar switch device 102 (an example of an exclusion unit) of the detection target solar cell string 12.
- Ground fault detection is performed in units of 12 solar cell strings in a state separated from the negative electrode (positive electrode when an n-type semiconductor is used for the bulk of the solar cell).
- the switch device 33 of the solar cell string 12 to be detected that is driven by control from a control system (not shown) is set to ON (closed).
- the ground fault detection unit 36 is connected to the solar power generation system 100 when detecting a ground fault of the solar cell string 12 to be detected.
- FIG. 6B shows an example of a ground fault detection device connected only from the negative electrode wiring of the solar cell string 12 to be detected.
- the configuration of the ground fault detection device 36 is the same as that shown in FIG. 3C.
- the changeover switch 81 connects the resistor 84 to the negative electrode wiring side of the solar cell string 12 to be detected without using the DC power supply 91, for example.
- the voltage monitoring unit 86 measures the voltage V ⁇ b> 1 across the resistor 84.
- the resistor 84 is connected to the negative electrode wiring side of the solar cell string 12 to be detected via the DC power source 85, for example.
- the voltage monitoring unit 86 measures the voltage V ⁇ b> 2 applied across the resistor 84.
- FIG. 6C shows another example of the ground fault detection device connected only from the negative electrode wiring of the solar cell string 12 to be detected.
- the configuration of the ground fault detection device 36 is the same as that in FIG. 3D.
- the voltage monitoring unit 86 measures the voltage V in phase with the AC power supply 87 applied to both ends of the resistor 84 in synchronization with the phase of the AC power supply 87.
- a control system (not shown) determines that a ground fault has occurred. Then, the detection target solar cell string 12 or the solar power generation system 100 can be urgently stopped.
- E the example of the ground fault detection device shown in FIG.
- FIG. 6D shows another example of the ground fault detection device connected only from the negative electrode wiring of the solar cell string 12 to be detected.
- the configuration of the ground fault detection device 36 is the same as that shown in FIG. 3E.
- the voltage monitoring unit 86 measures the voltage V applied across the resistor 84.
- a control system (not shown) determines that there is a ground fault.
- the detection target solar cell string 12 or the solar power generation system 100 can be urgently stopped.
- a potential difference occurs between both ends of the resistor 84 even when a ground fault (insulation failure or the like) occurs at any location of the solar cell string 12 to be detected.
- Such a ground fault can be detected. Therefore, ground fault detection becomes possible at the stage when the first ground fault accident (first ground fault accident) occurs, and the blind spot location for ground fault detection can be eliminated.
- the ground wire 40 is branched from the negative electrode bus of the solar cell array 300 (a positive bus when an n-type semiconductor is used for the bulk of the solar cell) and is grounded. It is not a thing.
- the ground line 40 is branched and grounded from the negative electrode (positive electrode when an n-type semiconductor is used for the bulk of the solar cell) for each solar cell string 12 will be described.
- the contents other than those specifically described are the same as those of the fourth embodiment.
- FIG. 7A and 7B are configuration diagrams showing the configuration of the photovoltaic power generation system according to the seventh embodiment.
- the ground lines 40a to 40c are branched from the negative electrode wirings of the solar cell strings 12a to 12c, respectively.
- 4A is the same as FIG. 4A except that diodes 46a to 46c for preventing backflow are respectively connected in the middle of the ground lines 40a to 40c and that switch devices 48a to 48f are provided for the solar cell strings 12a to 12c. is there. As shown in FIG.
- the diodes 46a to 46c are connected with the direction from the ground (ground) toward the negative electrodes of the solar cell strings 12a to 12c as the forward direction.
- the negative electrode of the solar cell string 12 has a lower potential than the ground, and PID may not be prevented.
- Each diode 46a-c also arranges switch devices 48a, c, e between the connection points of the negative lines of solar cell strings 12a-c and corresponding ground lines 40a-c. Further, the switch devices 48b, e, f are arranged between the positive electrodes of the solar cell strings 12a-c and the corresponding switch devices 102b, e, f.
- the negative electrode wiring connected to the ground fault detection device 36 is branched from between the negative electrodes of the solar cell strings 12a to 12c and the switch devices 48a, c, e.
- the positive wiring connected to the ground fault detection device 36 is branched from between the positive electrodes of the solar cell strings 12a to 12c and the switch devices 48b, e, and f.
- the switch device 48 uses a switch that can automatically control the opening / closing operation electrically. Although a mechanical switch may be used, it is more preferable to use, for example, a semiconductor switch. For example, it is preferable to use a MOSFET.
- the solar power generation system 100 as described above is operated as follows.
- Each switch device 102, each switch device 48, and switches 402 and 404 driven by control from a control system (not shown) are all in an ON (closed) state, and each switch device 31 and 33 is in an OFF (open) state.
- normal operation is performed.
- the negative electrodes of the solar cell strings 12a to 12c are grounded.
- the negative electrode of each solar cell string 12a-c can be controlled to ground potential, and the PID phenomenon can be avoided.
- the ground fault detection is not performed in units of the solar cell array 300.
- ground fault detection is performed in units of 12 solar cell strings.
- FIG. 8 is a diagram for explaining the switch operation in the case where the ground fault detection of the photovoltaic power generation system according to the seventh embodiment is performed.
- ground fault detection is periodically performed by the ground fault detection device 36.
- the ground fault is detected every time the photovoltaic power generation system 100 is started or periodically during operation.
- the ground fault detection unit 36 is driven by control from a control system (not shown), and the positive and negative switch devices 48 (for example, the switch devices 48a and 48b) of the solar cell string 12 to be detected (for example, the solar cell string 12a) ( In the state where the ground wire 40 (for example, the ground wire 40a) is separated from the negative electrode of the solar cell string 12 to be detected (positive electrode when an n-type semiconductor is used for the bulk of the solar cell) by the example of the exclusion unit, Ground fault detection is performed in units of 12 solar cell strings.
- the plurality of switch devices 48a to 48f individually disconnect the ground lines 40a to 40c (ground portions) from the plurality of solar cell strings 12a to 12c.
- the switch device 48 on the negative electrode side of the solar cell string 12 to be detected is provided with the negative electrode of the solar cell string 12 to be detected caused by grounding by the ground wire 40 (when an n-type semiconductor is used for the bulk of the solar cell Are arranged so as to eliminate the influence on the potential of the positive electrode).
- the ground fault detection device 36 is configured so that the influence of the detection target solar cell string 12 caused by the grounding by the ground line 40 on the negative electrode potential is eliminated by the switch device 48 in the detection target solar cell string 12. Detect a ground fault.
- the detection target solar cell string 12 is disconnected from the system by turning off (opening) the two switch devices 48 of the detection target solar cell string 12.
- the switch devices 31 and 33 that are connected to the positive and negative electrodes of the solar cell string 12 to be detected and are driven by control from a control system (not shown) are turned on (closed).
- the ground fault detection unit 36 is connected to the solar power generation system 100 when detecting a ground fault of the solar cell string 12 to be detected.
- the two switch devices 48 connected to the positive and negative electrodes other than the detection target solar cell string 12 and driven by control from a control system (not shown) are turned on (closed) and driven by control from a control system (not shown).
- the switch devices 31 and 33 are OFF (open).
- Each switch device 102 and switches 402 and 404 are turned ON (closed).
- ground fault detection device 36 and the ground fault detection method may be the same as those described in FIG. 4B.
- the seventh embodiment it is possible to eliminate a blind spot where it is difficult to detect a ground fault while performing grounding for PID countermeasures.
- both the positive electrode and the negative electrode of each solar cell string 12 are connected to the ground fault detection device 36.
- one of the positive electrode or the negative electrode of each solar cell string 12 is connected to the ground fault detection device 36. It may be configured to connect to.
- the internal configuration and ground fault detection method of the ground fault detection device 36 when the positive electrode of each solar cell string 12 is connected to the ground fault detection device 36 may be the same as the contents described in FIGS. 5B to 5D.
- the internal configuration and ground fault detection method of the ground fault detection device 36 when the negative electrode of each solar cell string 12 is connected to the ground fault detection device 36 may be the same as the contents described in FIGS. 6B to 6D.
- the embodiment has been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples.
- the failure detection method described above is an example, and is not limited to the failure detection method described above. Other fault detection methods such as ground faults may be used.
- One embodiment of the present invention relates to a solar power generation system, and can be used for, for example, a solar power generation system in which a PID countermeasure is taken.
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Abstract
本発明の一態様の太陽光発電システムは、太陽光を利用して発電する1つ以上の太陽電池モジュールを用いて構成される発電部と、発電部側または大地と絶縁された状態で、発電部により発電された電力を消費又は変換する負荷装置と、発電部の負極或いは正極を接地する接地部と、接地部による接地によって生じる発電部の対地電位への影響を排除可能に配置された排除部と、接地部による接地によって生じる発電部の対地電位への影響が、排除部により排除された状態で、発電部の対地電位を異なる2種以上の電位に制御して当該発電部の地絡を検知する地絡検知部と、を備えたことを特徴とする。
Description
本出願は、2013年7月31に日本国に出願されたJP2013-158870(出願番号)を基礎出願とする優先権を主張する出願である。JP2013-158870に記載された内容は、本出願にインコーポレートされる。
本発明の一態様は、太陽光発電システムに係り、例えば、PID(Potential Induced Degradation)対策が施された太陽光発電システムに関する。
太陽光を利用して発電を行う太陽光発電システムでは、一般的に、複数の太陽電池モジュールが直列および並列に接続されて、大電圧および大電流となった発電された電力が、パワーコンディショナー等の負荷装置に供給され、商用電力系統等に供給される。太陽光発電システムでは、複数の太陽電池モジュールが直列に接続されて太陽電池ストリングが構成される。そして、複数の太陽電池ストリングが並列に接続されて太陽電池アレイが構成される。
昨今、太陽光発電システムで発電される電圧が高くなるに伴い、かかる太陽光発電システムでは、太陽光発電システムの性能が対地電圧の影響によって劣化し、発電量が下がってしまうPID現象が問題となっている。
図9Aと図9Bは、PID現象の一例を説明するための概念図である。図9Aと図9Bでは、太陽光発電システムの太陽電池アレイのうち、1つの太陽電池ストリング502を例に示している。そして、図9Aでは、太陽電池のバルクにp型半導体を使用した場合を一例として示している。負荷装置510に接続された太陽電池ストリング502の途中の電位が大地の電位になった場合、かかる大地の電位よりも負電位において性能低下が生じる場合がある。一方、図9Bでは、太陽電池のバルクにn型半導体を使用した場合を一例として示している。負荷装置510に接続された太陽電池ストリング502の途中の電位が大地の電位になった場合、かかる大地の電位よりも正電位において性能低下が生じる場合がある。
図10Aと図10Bは、PID現象への対策手法の一例を説明するための概念図である。PID現象への対策手法としては、太陽電池モジュールやその内部のセル自体に対策を講ずることが検討されているが、確実な手法として、太陽光発電システムの負極或いは正極を接地することが検討されている。図10Aでは、太陽電池のバルクにp型半導体を使用した場合を一例として示している。かかる場合には、太陽光発電システムを商用電力系統等から絶縁したシステムに構築した状態で、太陽電池ストリング502の負極側を接地する。これにより、太陽電池ストリング502全体が大地の電位よりも負電位になることを防止できる。かかる対策によりPID現象を回避できる。図10Bでは、太陽電池のバルクにn型半導体を使用した場合を一例として示している。かかる場合には、太陽光発電システムを商用電力系統等から絶縁したシステムに構築した状態で、太陽電池ストリング502の正極側を接地する。これにより、太陽電池ストリング502全体が大地の電位よりも正電位になることを防止できる。かかる対策によりPID現象を回避できる。
しかしながら、システムを接地することにより新たな問題が生じる。それは、システム内に地絡事故が発生した場合である。太陽電池アレイ内に絶縁不良があると、電気回路が外部と意図しない形で接触する地絡が生じる場合がある。例えば人や物が絶縁不良箇所に触れたときや、絶縁不良箇所と金属架台等とが接触したとき等が挙げられる。システム内に1か所でも地絡事故が発生すると、地絡箇所の電位は大地電位となるため、PID対策用の接地箇所と地絡箇所との間で閉ループ回路が形成され、大電流が外部に流れてしまうといった大きな事故につながってしまう場合がある。
図11は、PID対策が講じられた太陽光発電システムの地絡対策の一例を説明するための概念図である。図11では、太陽電池ストリング502の負極側を接地する場合を示している。図11では、地絡対策用にPID対策用の接地箇所530に電流計或いは/及びヒューズを配置した構成を示している。かかる構成では、図11に示すように、例えば、太陽電池ストリング502の途中或いは正極側で地絡事故が発生した場合、PID対策用の接地箇所530と地絡箇所600との間で閉ループ回路が形成され、大電流が外部に流れてしまう。よって、かかる電流を電流計或いは/及びヒューズで監視して、閾値以上の電流が流れた場合に、地絡事故として、太陽光発電システムを緊急停止させることができる。しかしながら、かかる構成では以下に示すように地絡検出の盲点を生んでしまう。
図12は、PID対策が講じられた太陽光発電システムの地絡検出の盲点の一例を説明するための概念図である。図12に示すように、例えば、まず、太陽電池ストリング502の負極側で第1の地絡事故が発生した場合、PID対策用の接地箇所530と地絡箇所602との間では電位差が生じないので、PID対策用の接地箇所530に配置された電流計或いは/及びヒューズでは、かかる第1の地絡事故を検知することは困難である。そのため、太陽光発電システムは通常運転を継続することになる。かかる状態で、例えば、太陽電池ストリング502の途中或いは正極側で第2の地絡事故が発生した場合、第1の地絡事故の地絡箇所602と第2の地絡事故の地絡箇所600との間で閉ループ回路が形成され、第1の地絡事故点の絶縁抵抗が、PID対策用の接地線の抵抗値よりも小さいと、大電流が外部に流れてしまうことになる。しかし、PID対策用の接地箇所530は閉ループ回路の外部に位置するため、PID対策用の接地箇所530に配置された電流計或いは/及びヒューズでは、かかる第2の地絡事故を検知することは困難である。その結果、地絡を検知できないまま、大電流が外部に流れてしまうといった大きな事故につながってしまう。このように、図12に示した構成では、地絡検知が困難な盲点箇所(検出不感帯)を形成してしまう。
そこで、本発明の一態様は、上述した問題点を克服し、PID対策用の接地が行われながら、地絡検知が困難な盲点箇所を無くすことが可能な太陽光発電システムを提供することを目的とする。
本発明の一態様の太陽光発電システムは、
太陽光を利用して発電する1つ以上の太陽電池モジュールを用いて構成される発電部と、
発電部側または大地と絶縁された状態で、発電部により発電された電力を消費又は変換する負荷装置と、
発電部の負極或いは正極を接地する接地部と、
接地部による接地によって生じる発電部の対地電位への影響を排除可能に配置された排除部と、
接地部による接地によって生じる発電部の対地電位への影響が、排除部により排除された状態で、発電部の対地電位を異なる2種以上の電位に制御して当該発電部の地絡を検知する地絡検知部と、
を備えたことを特徴とする。
太陽光を利用して発電する1つ以上の太陽電池モジュールを用いて構成される発電部と、
発電部側または大地と絶縁された状態で、発電部により発電された電力を消費又は変換する負荷装置と、
発電部の負極或いは正極を接地する接地部と、
接地部による接地によって生じる発電部の対地電位への影響を排除可能に配置された排除部と、
接地部による接地によって生じる発電部の対地電位への影響が、排除部により排除された状態で、発電部の対地電位を異なる2種以上の電位に制御して当該発電部の地絡を検知する地絡検知部と、
を備えたことを特徴とする。
本発明の他の一態様の太陽光発電システムは、
太陽光を利用して発電する1つ以上の太陽電池モジュールを用いて構成される発電部と、
発電部側または大地と絶縁された状態で、発電部により発電された電力を消費又は変換する負荷装置と、
発電部の負極或いは正極を接地する接地部と、
接地部による接地によって生じる発電部の対地電位への影響を排除可能に配置された排除部と、
接地部上に配置され、当該接地部を流れる電流を監視して発電部の地絡を検知する電流監視部と、
接地部による接地によって生じる発電部の対地電位への影響が排除部により排除された状態で、発電部の対地電位を接地部により接地された時と異なる対地電位に制御して当該発電部の地絡を検知する地絡検知部と、
を備えたことを特徴とする。
太陽光を利用して発電する1つ以上の太陽電池モジュールを用いて構成される発電部と、
発電部側または大地と絶縁された状態で、発電部により発電された電力を消費又は変換する負荷装置と、
発電部の負極或いは正極を接地する接地部と、
接地部による接地によって生じる発電部の対地電位への影響を排除可能に配置された排除部と、
接地部上に配置され、当該接地部を流れる電流を監視して発電部の地絡を検知する電流監視部と、
接地部による接地によって生じる発電部の対地電位への影響が排除部により排除された状態で、発電部の対地電位を接地部により接地された時と異なる対地電位に制御して当該発電部の地絡を検知する地絡検知部と、
を備えたことを特徴とする。
本発明の一態様によれば、PID対策用の接地が行われながら、地絡検知が困難な盲点箇所を無くす或いはより低減できる。
図1Aは、実施の形態1における太陽光発電システムの構成を示す構成図である。図1Bから図1Cは、実施の形態1における太陽光発電システムの構成を示す構成図である。図1Aにおいて、太陽光発電システム100は、太陽光エネルギーを利用して発電するシステムである。太陽光発電システム100は、太陽電池アレイ300(発電部の一例)と、負荷装置400と、を備えている。電気的に直列に接続された複数の太陽電池モジュール10a~e(発電部の一例)によって太陽電池ストリング12(発電部の一例)が構成される。各太陽電池モジュール10は、太陽光を利用して、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換し、直流電力として出力するモジュールである。そして、太陽電池アレイ300は、並列に配置された複数の太陽電池ストリング12a~cによって構成される。複数の太陽電池ストリング12a~cは、太陽電池アレイ300内部で電気的に並列に接続される。図1Aの例では、各太陽電池ストリング12が直列に接続された5つの太陽電池モジュール10a~eによって構成されているが、これに限るものではない。直列数は、2つでも、3つでも、4つでも、或いは6つ以上であってもよい。適宜設定すればよい。同様に、太陽電池アレイ300は、並列に接続された3つの太陽電池ストリング12a~cによって構成されているが、これに限るものではない。並列数は、1つでも、2つでも、或いは4つ以上であってもよい。適宜設定すればよい。このように、発電部は、太陽光を利用して発電する1つ以上の太陽電池モジュールを用いて構成される。
太陽電池アレイ300内において、各太陽電池ストリング12a~cの正極(+)及び負極(-)には、それぞれ各太陽電池ストリング12a~cをシステムから解列或いはシステムに接続するスイッチ装置102a~fが接続される。図1Aの例では、太陽電池ストリング12aの負極配線にスイッチ装置102aの両端の一方が接続され、正極配線にスイッチ装置102bの両端の一方が接続される。また、スイッチ装置102bの両端の他方側には逆流防止ダイオード20aが接続される。同様に、太陽電池ストリング12bの負極配線にスイッチ装置102cの両端の一方が接続され、正極配線にスイッチ装置102dの両端の一方が接続される。また、スイッチ装置102dの両端の他方側には逆流防止ダイオード20bが接続される。同様に、太陽電池ストリング12cの負極配線にスイッチ装置102eの両端の一方が接続され、正極配線にスイッチ装置102fの両端の一方が接続される。また、スイッチ装置102fの両端の他方側には逆流防止ダイオード20cが接続される。各逆流防止ダイオード20a~cは、それぞれ対応する太陽電池ストリング12a~cから供給される電流が流れる方向が順方向になるように配置される。スイッチ装置102は、太陽電池ストリング12の両極に配置可能な数が配置される。各スイッチ装置102は、電気的に開閉動作を自動制御可能なスイッチを用いることが好ましい。この場合、太陽電池に地絡を検出した場合に、システムをストリング単位にまで解列して停止することが可能となる、機械的スイッチでもよいが、より好ましくは例えば半導体スイッチ等を用いると好適である。例えば、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)を用いると好適である。
また、図1Aの例では、各太陽電池ストリング12の正極側にだけ逆流防止ダイオード20が配置されているが、これに限るものではない。各太陽電池ストリング12の負極側にだけ逆流防止ダイオード20が配置されてもよい。或いは、各太陽電池ストリング12の正極及び負極の両極にそれぞれ逆流防止ダイオード20が配置されてもよい。いずれの場合も、各逆流防止ダイオード20は、それぞれ対応する太陽電池ストリング12から供給される電流が流れる方向が順方向になるように配置される。
図1Aの例では、各太陽電池ストリング12a~cは、一方が対応する太陽電池ストリング12の負極に接続されたスイッチ装置102の他方側で並列に接続され、一方が対応する太陽電池ストリング12の正極側に接続された逆流防止ダイオード20の他方側で並列に接続される。これにより、複数の太陽電池ストリング12a~cが並列に接続され、太陽電池アレイ300が構成される。
なお、逆流防止ダイオードの代わりに、ヒューズを使用することもできる。この場合逆方向電流を完全に防止することはできないが、過度の逆方向電流を防止することが可能な太陽電池アレイを構成することができる。
なお、逆流防止ダイオードの代わりに、ヒューズを使用することもできる。この場合逆方向電流を完全に防止することはできないが、過度の逆方向電流を防止することが可能な太陽電池アレイを構成することができる。
太陽電池アレイ300の負極配線(負極母線)は遮断器或いは断路器といったスイッチ402に、正極配線(正極母線)は遮断器或いは断路器といったスイッチ404に接続される。そして、スイッチ402,404は、それぞれ負荷装置400に接続される。以上のようにして、太陽電池アレイ300の正極(+)側はスイッチ404を介して、負極(-)側はスイッチ402を介して、それぞれ負荷装置400に接続される。負荷装置400はその内部または出力側に、絶縁トランスを有し、太陽電池アレイが負荷側で大地と電気的に接続されることを防いでいる。負荷装置400として、例えば、パワーコンディショナー等が挙げられる。太陽電池アレイ300から負荷装置400に供給された直流電力は、負荷装置400内で例えば三相交流電力等に変換され、例えば、商用電力系統等に供給される。このように、負荷装置400は、太陽電池アレイ300(発電部)側または大地と絶縁された状態で、太陽電池アレイ300により発電された電力を消費又は変換する。
また、PID(Potential Induced Degradation)対策用に、太陽電池アレイ300の負極配線(負極母線)から分岐した接地線40(接地部の一例)が接地されている。図1Aの例では、太陽電池のバルクにp型半導体を使用した場合、或いは透明導電膜を使用した太陽電池を一例として示している。そのため、負極配線を接地している。太陽電池のバルクにn型半導体を使用した場合には、正極配線(正極母線)を接地することは言うまでもない。また、接地線40の途中には、接地箇所41と太陽光発電システム100とを解列或いは接続するスイッチ装置44(排除部の一例)が配置されている。スイッチ装置44は、電気的に開閉動作を自動制御可能なスイッチを用いる。機械的スイッチでもよいが、より好ましくは例えば半導体スイッチ等を用いると好適である。例えば、MOSFETを用いると好適である。
また、接地線40の途中には、接地線40を流れる電流を監視可能な電流監視部42が配置される。換言すれば、太陽電池アレイ300の負極(太陽電池のバルクにn型半導体を使用した場合には正極)と接地線40による接地箇所41との間に、電流監視部42が配置される。電流監視部42として、例えば、接地線40に直列に接続された電流計、或いは/及びヒューズを用いると好適である。あるいは、電流監視部42として、接地線40の途中に別途抵抗(非図示)を設け、その両端電圧を監視することによって電流を監視しても良い。
また、実施の形態1では、さらに、地絡検知装置36(地絡検知部、或いは第1の地絡検知部の一例)を配置する。図1Aの例では、太陽電池アレイ300の負極配線(負極母線)から分岐した配線がスイッチ装置33を介して地絡検知装置36に接続される。同様に、太陽電池アレイ300の正極配線(正極母線)から分岐した配線がスイッチ装置31を介して地絡検知装置36に接続される。このように、地絡検知装置36を太陽光発電システム100から解列或いは太陽光発電システム100に接続するスイッチ装置31,33が配置される。スイッチ装置31,33は、電気的に開閉動作を自動制御可能なスイッチを用いる。機械的スイッチでもよいが、より好ましくは例えば半導体スイッチ等を用いると好適である。例えば、MOSFETを用いると好適である。以上のように、地絡検知部36は、太陽光発電システム100から解列および太陽光発電システム100に接続可能に配置される。
以上のような太陽光発電システム100では、以下のように運転される。図示しない制御システムからの制御によって駆動する各スイッチ装置102、スイッチ装置44、及びスイッチ402,404は、いずれもON(閉)の状態で、スイッチ装置31,33はOFF(開)の状態で、通常運転が行われる。すなわち、通常運転時は、太陽光発電システム100の負極が接地された状態となる。これにより、各太陽電池ストリング12a~cの負極を大地電位に制御でき、PID現象を回避できる。そして、電流監視部42(第2の地絡検知部)は、太陽光発電システム100の通常運転中に太陽電池アレイ300の地絡を検出する。電流監視部42は、上述したように接地線40上に配置され、当該接地線40を流れる電流を監視して発電部の地絡を検知する。図11において説明したように、かかる通常運転時に、例えば、いずれかの太陽電池ストリング12の途中或いは正極側で地絡事故が発生した場合、PID対策用の接地箇所41と地絡箇所との間で閉ループ回路が形成され、大電流が外部に流れてしまう。よって、かかる電流に基づく測定値として電流を電流監視部42で監視し、危険と判定される電流が流れていないかを監視することで、大電流が外部に流れてしまう前に閾値以上の電流が流れた場合に、図示しない制御システムが地絡事故と判定して、太陽光発電システム100を緊急停止させることができる。しかしながら、かかる構成では上述したように地絡検出の盲点箇所(検出不感帯)を生んでしまう。
そこで、実施の形態1では、定期的に地絡検知装置36で地絡検知を行う。例えば、太陽光発電システム100の起動時毎に、或いは運転中に定期的に地絡検知を行う。地絡検知部36は、図示しない制御システムからの制御によって駆動するスイッチ装置44(排除部の一例)により接地線40が太陽電池アレイ300の負極(太陽電池のバルクにn型半導体を使用した場合には正極)から切り離された状態で、太陽電池アレイ300単位で地絡検知を行う。このように、スイッチ装置44は、接地線40による接地によって生じる太陽電池アレイ300の負極(太陽電池のバルクにn型半導体を使用した場合には正極)の電位への影響を排除可能に配置される。言い換えれば、スイッチ装置44は、接地線40による接地によって生じる発電部の対地電位への影響を排除可能に配置される。そして、地絡検知装置36は、接地線40による接地によって生じる太陽電池アレイ300の負極の電位への影響が、スイッチ装置44により排除された状態で、太陽電池アレイ300の地絡を検知する。言い換えれば、地絡検知装置36は、接地線40による接地によって生じる発電部の対地電位への影響が、スイッチ装置44により排除された状態で、発電部の対地電位を異なる2種以上の電位に制御して当該発電部の地絡を検知する。図示しない制御システムからの制御によって駆動するスイッチ装置31,33はON(閉)とする。以上のように、地絡検知部36は、太陽電池アレイ300の地絡を検出する場合に、太陽光発電システム100に接続される。
また、スイッチ402,404をOFF(開)にしても良く、この場合、負荷装置400からの影響を排除することができる。
また、スイッチ402,404をOFF(開)にしても良く、この場合、負荷装置400からの影響を排除することができる。
図1Bには、太陽電池アレイ300の負極配線(太陽電池アレイ300の負極と負荷装置400の負極を接続する「負極母線」。)と正極配線(太陽電池アレイ300の正極と負荷装置400の正極を接続する「正極母線」。)の両方に接続された地絡検知装置の一例が示されている。地絡検知装置36内には、切り替えスイッチ80と、抵抗84と、電圧監視部86とが配置される。抵抗84は一方が切り替えスイッチ80に接続され、他方が接地される。また、電圧監視部86は、抵抗84の両端部の電位差(電圧)を監視する。電圧監視部86として、例えば、抵抗84と電気的に並列に接続された電圧計を用いることができる。また、一方が抵抗84に接続された切り替えスイッチ80の他方には、太陽電池アレイ300の負極配線(負極母線)から分岐した配線と、太陽電池アレイ300の正極配線(正極母線)から分岐した配線とが切り替え可能に接続されている。地絡検出の際、切り替えスイッチ80は、抵抗84を、例えば、太陽電池アレイ300の負極配線(負極母線)側に接続する。かかる状態で電圧監視部86は、抵抗84の両端にかかる電圧V1を測定する。次に、抵抗84を、例えば、太陽電池アレイ300の正極配線(正極母線)側に接続する。かかる状態で電圧監視部86は、抵抗84の両端にかかる電圧V2を測定する。電圧V1の電圧V2のうち、少なくとも一方が予め設定された閾値を超えた場合に図示しない制御システムによって地絡事故有と判定される。そして、太陽光発電システム100を緊急停止させることができる。図1Bに示す地絡検知装置の例(A)では、太陽電池アレイ300のいずれの箇所で地絡事故(絶縁不良等)が発生した場合でもかかる地絡を検出可能となる。言い換えれば、いずれかの太陽電池ストリング12の正極側で地絡事故が発生した場合、太陽電池アレイ300の負極配線(負極母線)との間で電位差が生じるので、電圧V1によって地絡判定できる。逆に、図12の第1の地絡事故と同様、いずれかの太陽電池ストリング12の負極側で地絡事故が発生した場合、太陽電池アレイ300の正極配線(正極母線)との間で電位差が生じるので、電圧V2によって地絡判定できる。いずれかの太陽電池ストリング12の途中で地絡事故が発生した場合、電圧V1及び電圧V2によって地絡判定できる。このように、図1Bに示す地絡検出装置においては、スイッチ装置44を開状態にしてPID対策用の接地線40の影響を排除した上で、太陽電池アレイ300に接続され(スイッチ装置31、31を閉じ)、切り替えスイッチ80を切り替えることで太陽電池アレイ300の接地位置を正極配線と負極配線とに切り替え、太陽電池アレイ300の対地電位を異なる2種の電位に制御して、抵抗84の両端電圧V1、V2を監視し、地絡判定を行っている。よって、最初の地絡事故(第1の地絡事故)が発生した段階で地絡検出が可能となり、通常運転時の電流監視部42による地絡検出の盲点箇所を排除できる。従って、図1Bに示す地絡検出装置を使用する時には、電流監視部42は省略しても良い。
図1Cには、太陽電池アレイ300の負極配線(負極母線)と正極配線(正極母線)の両方に接続された地絡検知装置の他の一例が示されている。地絡検知装置36内には、2つの抵抗83a,83bと、抵抗84と、電圧監視部86とが配置される。抵抗83a,83bは、例えば、同じ抵抗値の抵抗を用いるとよい。抵抗83aは、一方が太陽電池アレイ300の負極配線(負極母線)から分岐した配線に接続される。抵抗83bは、一方が太陽電池アレイ300の正極配線(正極母線)から分岐した配線に接続される。そして、抵抗83a,83bは、共に他方が抵抗84の一方に接続される。抵抗84は、他方が接地される。換言すれば、太陽電池アレイ300の両極間の電圧(電位差)を抵抗83a,83bで分圧した中点を、抵抗84を介して大地に接続する。かかる状態で、電圧監視部86は、抵抗84の両端部の電圧を監視する。電圧監視部86として、例えば、抵抗84と電気的に並列に接続された電圧計を用いることができる。かかる状態で電圧監視部86は、抵抗84の両端にかかる電圧Vを測定する。電圧Vが予め設定された閾値を超えた場合に図示しない制御システムが地絡事故有と判定する。そして、太陽光発電システム100を緊急停止させることができる。図1Cに示す地絡検知装置の例(B)では、いずれかの太陽電池ストリング12の中間電位位置で地絡事故が発生した場合、地絡判定が困難となるが、かかる位置で地絡事故が発生した場合、上述した電流監視部42で通常運転時に地絡判定できる。すなわち、図1Cに示す地絡検知装置によって監視を行う時は、太陽電池アレイ300の対地電位を、電流監視部42によって監視を行う時と異なる電位に制御して太陽電池アレイ300の地絡検出を行う。言い換えれば、地絡検知装置36は、接地線40による接地によって生じる発電部の対地電位への影響がスイッチ装置44により排除された状態で、発電部の対地電位を接地線40により接地された時と異なる対地電位に制御して当該発電部の地絡を検知する。したがって、太陽電池アレイ300の何れの箇所で地絡が発生していても、電流監視部42か地絡検出装置のいずれかにより確実に地絡が検出される。よって、最初の地絡事故(第1の地絡事故)が発生した段階で地絡検出が可能となり、通常運転時の電流監視部42による地絡検出の盲点を排除できる。
以上のように実施の形態1によれば、PID対策用の接地が行われながら、地絡検知が困難な盲点箇所を無くすことができる。
図2Aは、実施の形態2における太陽光発電システムの構成を示す構成図である。図2Bから図2Eは、実施の形態2における太陽光発電システムの地絡検査装置の構成を示す構成図である。図2Aにおいて、実施の形態2における太陽光発電システム100は、地絡検知装置36が太陽電池アレイ300の正極配線(正極母線)だけから接続された点以外は、図1Aと同様である。また、特に説明する点以外の内容は実施の形態1と同様である。
実施の形態2における太陽光発電システム100では、以下のように運転される。図示しない制御システムからの制御によって駆動する各スイッチ装置102、スイッチ装置44、及びスイッチ402,404は、いずれもON(閉)の状態で、スイッチ装置31はOFF(開)の状態で、通常運転が行われる。すなわち、通常運転時は、太陽光発電システム100の負極が接地された状態となる。これにより、各太陽電池ストリング12a~cの負極を対地電位に制御でき、PID現象を回避できる。そして、電流監視部42(第2の地絡検知部)は、太陽光発電システム100の通常運転中に太陽電池アレイ300の地絡を検出する。図11において説明したように、かかる通常運転時に、例えば、いずれかの太陽電池ストリング12の途中或いは正極側で地絡事故が発生した場合、PID対策用の接地箇所41と地絡箇所との間で閉ループ回路が形成され、大電流が外部に流れる。
よって、かかる電流を電流監視部42で監視し、危険と判定される電流が流れていないかを監視することで、大電流が外部に流れてしまう前に閾値以上の電流が流れた場合に、図示しない制御システムが地絡事故と判定して、太陽光発電システム100を緊急停止させることができる。しかしながら、かかる構成では上述したように地絡検出の盲点を生んでしまう。
よって、かかる電流を電流監視部42で監視し、危険と判定される電流が流れていないかを監視することで、大電流が外部に流れてしまう前に閾値以上の電流が流れた場合に、図示しない制御システムが地絡事故と判定して、太陽光発電システム100を緊急停止させることができる。しかしながら、かかる構成では上述したように地絡検出の盲点を生んでしまう。
そこで、実施の形態2では、定期的に地絡検知装置36で地絡検知を行う。例えば、太陽光発電システム100の起動時毎に、或いは運転中に定期的に地絡検知を行う。地絡検知部36は、図示しない制御システムからの制御によって駆動するスイッチ装置44(排除部の一例)により接地線40が太陽電池アレイ300の負極(太陽電池のバルクにn型半導体を使用した場合には正極)から切り離された状態で、太陽電池アレイ300単位で地絡検知を行う。図示しない制御システムからの制御によって駆動するスイッチ装置31はON(閉)とする。地絡検知部36は、太陽電池アレイ300の地絡を検出する場合に、太陽光発電システム100に接続される。また、負荷装置400からの影響を排除するため、スイッチ402,404をOFF(開)にする。
図2Bには、太陽電池アレイ300の正極配線(正極母線)だけから接続された地絡検知装置の一例が示されている。地絡検知装置36内には、抵抗84と、電圧監視部86とが配置される。抵抗84は一方が太陽電池アレイ300の正極配線(正極母線)から分岐された配線に接続され、他方が接地される。そして、電圧監視部86は、抵抗84の両端部の電圧を監視する。かかる状態で電圧監視部86は、抵抗84の両端にかかる電圧Vを測定する。電圧Vが予め設定された閾値を超えた場合に図示しない制御システムが地絡事故有と判定する。そして、太陽光発電システム100を緊急停止させることができる。図2Bに示す地絡検知装置の例(C)では、いずれかの太陽電池ストリング12の正極側で地絡事故が発生した場合、地絡判定が困難となるが、かかる位置で地絡事故が発生した場合、上述した電流監視部42で通常運転時に地絡判定できる。すなわち、図2Bに示す地絡検知装置によって監視を行う時は、太陽電池アレイ300の対地電位が、電流監視部42によって監視を行う時と異なるため、太陽電池アレイ300の何れの箇所で地絡が発生していても、電流監視部42か地絡検出装置のいずれかにより確実に地絡が検出される。言い換えれば、地絡検知装置36は、接地線40による接地によって生じる発電部の対地電位への影響がスイッチ装置44により排除された状態で、発電部の対地電位を接地線40により接地された時と異なる対地電位に制御して当該発電部の地絡を検知する。よって、最初の地絡事故(第1の地絡事故)が発生した段階で地絡検出が可能となり、通常運転時の電流監視部42による地絡検出の盲点箇所を排除できる。
図2Cには、太陽電池アレイ300の正極配線(正極母線)だけから接続された地絡検知装置の他の一例が示されている。地絡検知装置36内には、切り替えスイッチ81と、直流電源85と、抵抗84と、電圧監視部86とが配置される。抵抗84は一方が切り替えスイッチ81と直流電源85の負極に接続され、他方が接地される。また、電圧監視部86は、抵抗84の両端部の電圧を監視する。切り替えスイッチ81は、一方が太陽電池アレイ300の正極配線(正極母線)から分岐した配線に接続され、他方が、抵抗84と直流電源85の正極とが切り替え可能に接続されている。直流電源85は、太陽電池アレイ300の正極を、直流電源85と抵抗84を介して大地に接続した際に、例えば、太陽電池アレイ300の負極の対地電位がほぼ0になるように電圧を印加すると好適である。地絡検出の際、切り替えスイッチ81は、抵抗84を、例えば、太陽電池アレイ300の正極配線(正極母線)側に直流電源85を介さずに接続する。かかる状態で電圧監視部86は、抵抗84の両端にかかる電圧V1を測定する。次に、抵抗84を、例えば、太陽電池アレイ300の正極配線(正極母線)側に直流電源85を介して接続する。かかる状態で電圧監視部86は、抵抗84の両端にかかる電圧V2を測定する。電圧V1の電圧V2の少なくとも一方が予め設定された閾値を超えた場合に図示しない制御システムによって地絡事故有と判定される。そして、太陽光発電システム100を緊急停止させることができる。図2Cに示す地絡検知装置の例(D)では、太陽電池アレイ300のいずれの箇所で地絡事故(絶縁不良等)が発生した場合でもかかる地絡を検出可能となる。言い換えれば、いずれかの太陽電池ストリング12の正極側で地絡事故が発生した場合、直流電源85によって抵抗84の両端の間で電位差が生じるので、電圧V2によって地絡判定できる。逆に、図12の第1の地絡事故と同様、いずれかの太陽電池ストリング12の負極側で地絡事故が発生した場合、太陽電池アレイ300の正極配線(正極母線)との間で電位差が生じるので、電圧V1によって地絡判定できる。いずれかの太陽電池ストリング12の途中で地絡事故が発生した場合、電圧V1及び電圧V2によって地絡判定できる。このように、図2Cに示す地絡検出装置によれば、太陽電池アレイ300の対地電位を異なる2種の電位に制御して地絡検出を行う。よって、最初の地絡事故(第1の地絡事故)が発生した段階で地絡検出が可能となり、通常運転時の電流監視部42による地絡検出の盲点箇所を排除できる。従って、図2Cに示す地絡検出装置を用いるときには、電流監視部42を省略しても良い。
図2Dには、太陽電池アレイ300の正極配線(正極母線)だけから接続された地絡検知装置の他の一例が示されている。地絡検知装置36内には、交流電源87と、抵抗84と、電圧監視部86とが配置される。抵抗84は一方が交流電源87を介して太陽電池アレイ300の正極配線(正極母線)から分岐された配線に接続され、他方が接地される。そして、電圧監視部86は、抵抗84の両端部の電圧を監視する。かかる状態で電圧監視部86は、交流電源87の位相に同期させて、抵抗84の両端にかかる交流電源87と同相の電圧Vを測定する。そして、電圧Vが当該相用に予め設定された閾値を超えた場合に図示しない制御システムが地絡事故有と判定する。そして、太陽光発電システム100を緊急停止させることができる。図2Dに示す地絡検知装置の例(E)では、太陽電池アレイ300のいずれの箇所で地絡事故(絶縁不良等)が発生した場合でも抵抗84の両端に電位差が生じるので、かかる地絡を検出可能となる。このように、図2Dに示す地絡検出装置によれば、交流電源87により太陽電池アレイ300の対地電位を異なる2種以上の電位に制御して地絡検出を行う。よって、最初の地絡事故(第1の地絡事故)が発生した段階で地絡検出が可能となり、通常運転時の電流監視部42による地絡検出の盲点箇所を排除できる。従って、図2Dに示す地絡検出装置を用いる場合には、電流監視部42を省略しても良い。
図2Eには、太陽電池アレイ300の正極配線(正極母線)だけから接続された地絡検知装置の他の一例が示されている。地絡検知装置36内には、直流電源89と、抵抗84と、電圧監視部86とが配置される。抵抗84は一方が直流電源89の正極に接続され、直流電源89を介して太陽電池アレイ300の正極配線(正極母線)から分岐された配線に接続される。また、抵抗84は他方が接地される。直流電源89は、太陽電池アレイ300の正極の対地電位が負になるように電圧を印加する。そして、電圧監視部86は、抵抗84の両端部の電圧を監視する。かかる状態で電圧監視部86は、抵抗84の両端にかかる電圧Vを測定する。そして、電圧Vが予め設定された閾値を超えた場合に図示しない制御システムが地絡事故有と判定する。そして、太陽光発電システム100を緊急停止させることができる。図2Eに示す地絡検知装置の例(H)では、太陽電池アレイ300のいずれの箇所で地絡事故(絶縁不良等)が発生した場合でも抵抗84の両端に電位差が生じるので、かかる地絡を検出可能となる。よって、最初の地絡事故(第1の地絡事故)が発生した段階で地絡検出が可能となり、通常運転時の電流監視部42による地絡検出の盲点箇所を排除できる。
以上のように実施の形態2によれば、PID対策用の接地が行われながら、地絡検知が困難な盲点箇所を無くす或いはより低減できる。
図3Aは、実施の形態3における太陽光発電システムの構成を示す構成図である。図3Bから図3Eは、実施の形態3における太陽光発電システムの地絡検査装置の構成を示す構成図である。図3Aにおいて、実施の形態3における太陽光発電システム100は、地絡検知装置36が太陽電池アレイ300の負極配線(負極母線)だけから接続された点以外は、図1Aと同様である。また、特に説明する点以外の内容は実施の形態1と同様である。
実施の形態3における太陽光発電システム100では、以下のように運転される。図示しない制御システムからの制御によって駆動する各スイッチ装置102、スイッチ装置44、及びスイッチ402,404は、いずれもON(閉)の状態で、スイッチ装置33はOFF(開)の状態で、通常運転が行われる。すなわち、通常運転時は、太陽光発電システム100の負極が接地された状態となる。これにより、各太陽電池ストリング12a~cの負極を対地電位に制御でき、PID現象を回避できる。そして、電流監視部42(第2の地絡検知部)は、太陽光発電システム100の通常運転中に太陽電池アレイ300の地絡を検出する。図11において説明したように、かかる通常運転時に、例えば、いずれかの太陽電池ストリング12の途中或いは正極側で地絡事故が発生した場合、PID対策用の接地箇所41と地絡箇所との間で閉ループ回路が形成され、大電流が外部に流れる。よって、かかる電流を電流監視部42で監視し、危険と判定される電流が流れていないかを監視することで、大電流が外部に流れてしまう前に閾値以上の電流が流れた場合に、図示しない制御システムが地絡事故と判定して、太陽光発電システム100を緊急停止させることができる。しかしながら、かかる構成では上述したように地絡検出の盲点箇所を生んでしまう。
そこで、実施の形態3では、定期的に地絡検知装置36で地絡検知を行う。例えば、太陽光発電システム100の起動時毎に、或いは運転中に定期的に地絡検知を行う。地絡検知部36は、図示しない制御システムからの制御によって駆動するスイッチ装置44(排除部の一例)により接地線40が太陽電池アレイ300の負極(太陽電池のバルクにn型半導体を使用した場合には正極)から切り離された状態で、太陽電池アレイ300単位で地絡検知を行う。図示しない制御システムからの制御によって駆動するスイッチ装置33はON(閉)にする。地絡検知部36は、太陽電池アレイ300の地絡を検出する場合に、太陽光発電システム100に接続される。
また、スイッチ402,404をOFF(開)にしても良い。この場合、負荷装置400からの影響を排除することができる。
また、スイッチ402,404をOFF(開)にしても良い。この場合、負荷装置400からの影響を排除することができる。
図3Bには、太陽電池アレイ300の負極配線(負極母線)だけから接続された地絡検知装置の一例が示されている。地絡検知装置36内には、直流電源90と、抵抗84と、電圧監視部86とが配置される。抵抗84は一方が直流電源90の正極に接続され、直流電源90を介して太陽電池アレイ300の負極配線(負極母線)から分岐された配線に接続される。また、抵抗84は他方が接地される。直流電源90は、太陽電池アレイ300の正極の対地電位がほぼ0になるように電圧を印加する。そして、電圧監視部86は、抵抗84の両端部の電圧を監視する。かかる状態で電圧監視部86は、抵抗84の両端にかかる電圧Vを測定する。そして、電圧Vが予め設定された閾値を超えた場合に図示しない制御システムが地絡事故有と判定する。そして、太陽光発電システム100を緊急停止させることができる。図3Bに示す地絡検知装置の例(F)では、いずれかの太陽電池ストリング12の正極側で地絡事故が発生した場合、地絡判定が困難となるが、かかる位置で地絡事故が発生した場合、上述した電流監視部42で通常運転時に地絡判定できる。すなわち、図3Bに示す地絡検知装置によって監視を行う時は、電流監視部42によって監視を行う時と、太陽電池アレイ300(発電部)の対地電位が異なるため、太陽電池アレイ300の何れの箇所で地絡が発生していても、電流監視部42か地絡検出装置の何れかの監視で確実に地絡が検出される。言い換えれば、地絡検知装置36は、接地線40による接地によって生じる発電部の対地電位への影響がスイッチ装置44により排除された状態で、発電部の対地電位を接地線40により接地された時と異なる対地電位に制御して当該発電部の地絡を検知する。よって、最初の地絡事故(第1の地絡事故)が発生した段階で地絡検出が可能となり、通常運転時の電流監視部42による地絡検出の盲点箇所を排除できる。
図3Cには、太陽電池アレイ300の負極配線(負極母線)だけから接続された地絡検知装置の他の一例が示されている。地絡検知装置36内には、切り替えスイッチ81と、直流電源91と、抵抗84と、電圧監視部86とが配置される。抵抗84は一方が切り替えスイッチ81と直流電源91の正極に接続され、他方が接地される。また、電圧監視部86は、抵抗84の両端部の電圧を監視する。切り替えスイッチ81は、一方が太陽電池アレイ300の負極配線(負極母線)から分岐した配線に接続され、他方が、抵抗84と直流電源91の負極とが切り替え可能に接続されている。直流電源91は、太陽電池アレイ300の負極を、直流電源91と抵抗84を介して大地に接続した際に、例えば、太陽電池アレイ300の正極の対地電位がほぼ0になるように電圧を印加すると好適である。地絡検出の際、切り替えスイッチ81は、抵抗84を、例えば、太陽電池アレイ300の負極配線(負極母線)側に直流電源91を介さずに接続する。かかる状態で電圧監視部86は、抵抗84の両端にかかる電圧V1を測定する。次に、抵抗84を、例えば、太陽電池アレイ300の負極配線(負極母線)側に直流電源85を介して接続する。かかる状態で電圧監視部86は、抵抗84の両端にかかる電圧V2を測定する。電圧V1の電圧V2の少なくとも一方が予め設定された閾値を超えた場合に図示しない制御システムによって地絡事故有と判定される。そして、太陽光発電システム100を緊急停止させることができる。このように、図3Cに示す地絡検知装置の例(G)では、太陽電池アレイ300のいずれの箇所で地絡事故(絶縁不良等)が発生した場合でも抵抗84の両端に電位差が生じるので、かかる地絡を検出可能となる。
図3Dには、太陽電池アレイ300の負極配線(負極母線)だけから接続された地絡検知装置の他の一例が示されている。地絡検知装置36内には、交流電源87と、抵抗84と、電圧監視部86とが配置される。抵抗84は一方が交流電源87を介して太陽電池アレイ300の負極配線(負極母線)から分岐された配線に接続され、他方が接地される。そして、電圧監視部86は、抵抗84の両端部の電圧を監視する。かかる状態で電圧監視部86は、交流電源87の位相に同期させて、抵抗84の両端にかかる交流電源87と同相の電圧Vを測定する。そして、電圧Vが当該相用に予め設定された閾値を超えた場合に図示しない制御システムが地絡事故有と判定する。そして、太陽光発電システム100を緊急停止させることができる。図3Dに示す地絡検知装置の例(E)では、太陽電池アレイ300のいずれの箇所で地絡事故(絶縁不良等)が発生した場合でも抵抗84の両端に電位差が生じるので、かかる地絡を検出可能となる。よって、最初の地絡事故(第1の地絡事故)が発生した段階で地絡検出が可能となり、通常運転時の電流監視部42による地絡検出の盲点箇所を排除できる。
図3Eには、太陽電池アレイ300の負極配線(負極母線)だけから接続された地絡検知装置の他の一例が示されている。地絡検知装置36内には、直流電源92と、抵抗84と、電圧監視部86とが配置される。抵抗84は一方が直流電源92の負極に接続され、直流電源92を介して太陽電池アレイ300の負極配線(負極母線)から分岐された配線に接続される。また、抵抗84は他方が接地される。直流電源92は、太陽電池アレイ300の負極の対地電位が正になるように電圧を印加する。そして、電圧監視部86は、抵抗84の両端部の電圧を監視する。かかる状態で電圧監視部86は、抵抗84の両端にかかる電圧Vを測定する。そして、電圧Vが予め設定された閾値を超えた場合に図示しない制御システムが地絡事故有と判定する。そして、太陽光発電システム100を緊急停止させることができる。図3Eに示す地絡検知装置の例(I)では、太陽電池アレイ300のいずれの箇所で地絡事故(絶縁不良等)が発生した場合でも抵抗84の両端に電位差が生じるので、かかる地絡を検出可能となる。よって、最初の地絡事故(第1の地絡事故)が発生した段階で地絡検出が可能となり、通常運転時の電流監視部42による地絡検出の盲点箇所を排除できる。
なお、上述した例では、太陽電池アレイ300単位で地絡検知を行う場合を示したが、これに限るものではない。例えば、太陽電池ストリング12単位で地絡検知を行ってもよい。かかる場合には、検知対象の太陽電池ストリング12に接続された2つのスイッチ装置102をOFF(開)にした後、検知対象の太陽電池ストリング12の2つのスイッチ装置31,33をON(閉)にすると共に、残りの太陽電池ストリング12の各2つのスイッチ装置102をON(閉)にし、残りの太陽電池ストリング12の2つのスイッチ装置31,33をOFF(開)にした状態で、上述した内容の地絡検知を行えばよい。これにより、検知対象の太陽電池ストリング12以外の各太陽電池ストリング12を通常運転させながら、検知対象の太陽電池ストリング12について地絡検知を行うことができる。
以上のように実施の形態3によれば、PID対策用の接地が行われながら、地絡検知が困難な盲点箇所を無くす或いはより低減できる。
上述した各実施の形態では、PID対策用の接地線40に流れる電流を監視して、地絡検出の盲点箇所を除いて通常運転中に地絡検知を可能とする構成について説明した。しかしながら、PID対策の観点からは接地線40に流れる電流を監視する必要はない。そこで、実施の形態4では、PID対策用の接地線40に流れる電流を監視せずに、地絡検知を行う構成について説明する。また、特に説明する点以外の内容は実施の形態1と同様である。
図4Aは、実施の形態4における太陽光発電システムの構成を示す構成図である。図4Bは、実施の形態4における太陽光発電システムの地絡検査装置の構成を示す構成図である。図4Aにおいて、地絡検知装置36が太陽電池アレイ300の負極配線(負極母線)と正極配線(正極母線)の両方から分岐した配線で接続される代わりに、太陽電池ストリング12毎に、当該太陽電池ストリング12の負極配線と正極配線の両方から分岐した配線でそれぞれ接続される点、接地線40にスイッチ装置44が接続されていない点、及び接地線40に流れる電流を監視する電流監視部42が省略された点、以外は、図1Aと同様である。そして、地絡検知装置36へ接続される負極配線は、太陽電池ストリング12a~cの負極とスイッチ装置102a,c,eの間から分岐される。地絡検知装置36へ接続される正極配線は、太陽電池ストリング12a~cの正極とスイッチ装置102b,e,fの間から分岐される。
具体的には、図4Aにおいて、太陽電池ストリング12aの負極とスイッチ装置102aとを接続する負極配線から分岐した配線がスイッチ装置33aを介して地絡検知装置36に接続される。また、太陽電池ストリング12aの正極とスイッチ装置102bとを接続する正極配線から分岐した配線がスイッチ装置31aを介して地絡検知装置36に接続される。同様に、太陽電池ストリング12bの負極とスイッチ装置102cとを接続する負極配線から分岐した配線がスイッチ装置33bを介して地絡検知装置36に接続される。また、太陽電池ストリング12bの正極とスイッチ装置102dとを接続する正極配線から分岐した配線がスイッチ装置31bを介して地絡検知装置36に接続される。同様に、太陽電池ストリング12cの負極とスイッチ装置102eとを接続する負極配線から分岐した配線がスイッチ装置33cを介して地絡検知装置36に接続される。また、太陽電池ストリング12cの正極とスイッチ装置102fとを接続する正極配線から分岐した配線がスイッチ装置31cを介して地絡検知装置36に接続される。各太陽電池ストリング12から地絡検知装置36への接続は、図4Aに示すように並列に接続される。
また、PID(Potential Induced Degradation)対策用に、太陽電池アレイ300の負極配線(負極母線)から分岐した接地線40(接地部の一例)が接地されている。図4Aの例では、太陽電池のバルクにp型半導体を使用した場合、或いは透明導電膜を使用した太陽電池を一例として示している。そのため、負極配線を接地している。太陽電池のバルクにn型半導体を使用した場合には、正極配線(正極母線)を接地することは言うまでもない。
以上のような太陽光発電システム100では、以下のように運転される。図示しない制御システムからの制御によって駆動する各スイッチ装置102、及びスイッチ402,404は、いずれもON(閉)の状態で、各スイッチ装置31,33はOFF(開)の状態で、通常運転が行われる。すなわち、通常運転時は、太陽光発電システム100の負極が接地された状態となる。これにより、各太陽電池ストリング12a~cの負極を対地電位に制御でき、PID現象を回避できる。但し、実施の形態4では、太陽光発電システム100の通常運転中に太陽電池アレイ300単位での地絡検出は行わない。実施の形態4では、太陽電池ストリング12単位で地絡検知を行う。かかる場合には、検知対象の太陽電池ストリング12の2つのスイッチ装置102をOFF(開)にした後、検知対象の太陽電池ストリング12の2つのスイッチ装置31,33をON(閉)にすると共に、残りの太陽電池ストリング12の各2つのスイッチ装置102をON(閉)のままにした状態で、地絡検知を行えばよい。これにより、検知対象の太陽電池ストリング12以外の各太陽電池ストリング12を通常運転させながら、検知対象の太陽電池ストリング12について地絡検知を行うことができる。
そこで、実施の形態4では、太陽電池ストリング12毎に、定期的に地絡検知装置36で地絡検知を行う。例えば、太陽光発電システム100の起動時毎に、或いは運転中に定期的に地絡検知を行う。地絡検知部36は、図示しない制御システムからの制御によって駆動する、検知対象の太陽電池ストリング12の正極及び負極の各スイッチ装置102(排除部の一例)により、接地線40が検知対象の太陽電池ストリング12の負極(太陽電池のバルクにn型半導体を使用した場合には正極)から切り離された状態で、太陽電池ストリング12単位で地絡検知を行う。以上のように、複数のスイッチ装置102a~fは、複数の太陽電池ストリング12a~cから接地線40(接地部)を個別に切り離す。このように、検知対象の太陽電池ストリング12の負極側のスイッチ装置102は、接地線40による接地によって生じる検知対象の太陽電池ストリング12の負極(太陽電池のバルクにn型半導体を使用した場合には正極)の電位への影響を排除可能に配置される。そして、地絡検知装置36は、接地線40による接地によって生じる検知対象の太陽電池ストリング12の負極の電位への影響が、スイッチ装置102により排除された状態で、検知対象の太陽電池ストリング12の地絡を検知する。また、検知対象の太陽電池ストリング12の2つのスイッチ装置102をOFF(開)にすることにより検知対象の太陽電池ストリング12は、システムから解列される。検知対象の太陽電池ストリング12の正極および負極に接続された、図示しない制御システムからの制御によって駆動するスイッチ装置31,33はON(閉)とする。以上のように、地絡検知部36は、検知対象の太陽電池ストリング12の地絡を検出する場合に、太陽光発電システム100に接続される。検知対象の太陽電池ストリング12以外の正極および負極に接続された、図示しない制御システムからの制御によって駆動する2つの各スイッチ装置102はON(閉)とし、図示しない制御システムからの制御によって駆動するスイッチ装置31,33はOFF(開)とする。スイッチ402,404は、ON(閉)とする。
図4Bには、検知対象の太陽電池ストリング12の負極配線と正極配線の両方に接続された地絡検知装置の一例が示されている。地絡検知装置36の構成は、図1Bと同様である。地絡検出の際、切り替えスイッチ80は、抵抗84を、例えば、検知対象の太陽電池ストリング12の負極配線側に接続する。かかる状態で電圧監視部86は、抵抗84の両端にかかる電圧V1を測定する。次に、抵抗84を、例えば、検知対象の太陽電池ストリング12の正極配線側に接続する。かかる状態で電圧監視部86は、抵抗84の両端にかかる電圧V2を測定する。電圧V1の電圧V2少なくとも一方が予め設定された閾値を超えた場合に図示しない制御システムによって地絡事故有と判定される。そして、太陽光発電システム100を緊急停止させることができる。図4Bに示す地絡検知装置の例(A)では、検知対象の太陽電池ストリング12のいずれの箇所で地絡事故(絶縁不良等)が発生した場合でもかかる地絡を検出可能となる。言い換えれば、検知対象の太陽電池ストリング12の正極側で地絡事故が発生した場合、検知対象の太陽電池ストリング12の負極配線との間で電位差が生じるので、電圧V1によって地絡判定できる。逆に、図12の第1の地絡事故と同様、検知対象の太陽電池ストリング12の負極側で地絡事故が発生した場合、検知対象の太陽電池ストリング12の正極配線との間で電位差が生じるので、電圧V2によって地絡判定できる。検知対象の太陽電池ストリング12の途中で地絡事故が発生した場合、電圧V1及び電圧V2によって地絡判定できる。よって、最初の地絡事故(第1の地絡事故)が発生した段階で地絡検出が可能となり、地絡検出の盲点箇所を排除できる。
以上のように実施の形態4によれば、PID対策用の接地が行われながら、地絡検知が困難な盲点箇所を無くすことができる。
図5Aは、実施の形態5における太陽光発電システムの構成を示す構成図である。図5Bから図5Dは、実施の形態5における太陽光発電システムの地絡検査装置の構成を示す構成図である。図5Aにおいて、実施の形態5における太陽光発電システム100は、地絡検知装置36が各太陽電池ストリング12の正極配線だけから接続された点以外は、図4Aと同様である。また、特に説明する点以外の内容は実施の形態4と同様である。
実施の形態5における太陽光発電システム100では、以下のように運転される。図示しない制御システムからの制御によって駆動する各スイッチ装置102、及びスイッチ402,404は、いずれもON(閉)の状態で、各スイッチ装置31はOFF(開)の状態で、通常運転が行われる。すなわち、通常運転時は、太陽光発電システム100の負極が接地された状態となる。これにより、各太陽電池ストリング12a~cの負極を対地電位に制御でき、PID現象を回避できる。但し、実施の形態5では、太陽光発電システム100の通常運転中に太陽電池アレイ300単位での地絡検出は行わない。実施の形態5では、太陽電池ストリング12単位で地絡検知を行う。
実施の形態5では、定期的に地絡検知装置36で地絡検知を行う。例えば、太陽光発電システム100の起動時毎に、或いは運転中に定期的に地絡検知を行う。地絡検知部36は、図示しない制御システムからの制御によって駆動する、検知対象の太陽電池ストリング12の両極のスイッチ装置102(排除部の一例)により接地線40が検出対象の太陽電池ストリング12の負極(太陽電池のバルクにn型半導体を使用した場合には正極)から切り離された状態で、太陽電池ストリング12単位で地絡検知を行う。図示しない制御システムからの制御によって駆動する、検知対象の太陽電池ストリング12のスイッチ装置31はON(閉)とする。地絡検知部36は、検知対象の太陽電池ストリング12の地絡を検出する場合に、太陽光発電システム100に接続される。
図5Bには、検知対象の太陽電池ストリング12の正極配線だけから接続された地絡検知装置の他の一例が示されている。地絡検知装置36の構成は、図2Cと同様である。地絡検出の際、切り替えスイッチ81は、抵抗84を、例えば、太陽電池アレイ300の正極配線(正極母線)側に直流電源85を介さずに接続する。かかる状態で電圧監視部86は、抵抗84の両端にかかる電圧V1を測定する。次に、抵抗84を、例えば、検知対象の太陽電池ストリング12の正極配線側に直流電源85を介して接続する。かかる状態で電圧監視部86は、抵抗84の両端にかかる電圧V2を測定する。電圧V1の電圧V2の少なくとも一方が予め設定された閾値を超えた場合に図示しない制御システムによって地絡事故有と判定される。そして、検知対象の太陽電池ストリング12或いは太陽光発電システム100を緊急停止させることができる。図5Bに示す地絡検知装置の例(D)では、検知対象の太陽電池ストリング12のいずれの箇所で地絡事故(絶縁不良等)が発生した場合でもかかる地絡を検出可能となる。言い換えれば、検知対象の太陽電池ストリング12の正極側で地絡事故が発生した場合、直流電源85によって抵抗84の両端の間で電位差が生じるので、電圧V2によって地絡判定できる。逆に、図12の第1の地絡事故と同様、検知対象の太陽電池ストリング12の負極側で地絡事故が発生した場合、検知対象の太陽電池ストリング12の正極配線との間で電位差が生じるので、電圧V1によって地絡判定できる。検知対象の太陽電池ストリング12の途中で地絡事故が発生した場合、電圧V1及び電圧V2によって地絡判定できる。よって、最初の地絡事故(第1の地絡事故)が発生した段階で地絡検出が可能となり、地絡検出の盲点箇所を排除できる。
図5Cには、検知対象の太陽電池ストリング12の正極配線だけから接続された地絡検知装置の他の一例が示されている。地絡検知装置36の構成は、図2Dと同様である。かかる状態で電圧監視部86は、交流電源87の位相に同期させて、抵抗84の両端にかかる交流電源87と同相の電圧Vを測定する。そして、電圧Vが当該相用に予め設定された閾値を超えた場合に図示しない制御システムが地絡事故有と判定する。そして、検知対象の太陽電池ストリング12或いは太陽光発電システム100を緊急停止させることができる。図5Cに示す地絡検知装置の例(E)では、検知対象の太陽電池ストリング12のいずれの箇所で地絡事故(絶縁不良等)が発生した場合でも抵抗84の両端に電位差が生じるので、かかる地絡を検出可能となる。よって、最初の地絡事故(第1の地絡事故)が発生した段階で地絡検出が可能となり、通常運転時の電流監視部42による地絡検出の盲点箇所を排除できる。
図5Dには、太陽電池アレイ300の正極配線(正極母線)だけから接続された地絡検知装置の他の一例が示されている。地絡検知装置の構成は、図2Eと同様である。かかる状態で電圧監視部86は、抵抗84の両端にかかる電圧Vを測定する。そして、電圧Vが予め設定された閾値を超えた場合に図示しない制御システムが地絡事故有と判定する。そして、検知対象の太陽電池ストリング12或いは太陽光発電システム100を緊急停止させることができる。図5Dに示す地絡検知装置の例(H)では、太陽電池アレイ300のいずれの箇所で地絡事故(絶縁不良等)が発生した場合でも抵抗84の両端に電位差が生じるので、かかる地絡を検出可能となる。よって、最初の地絡事故(第1の地絡事故)が発生した段階で地絡検出が可能となり、通常運転時の電流監視部42による地絡検出の盲点を排除できる。
以上のように実施の形態5によれば、PID対策用の接地が行われながら、地絡検知が困難な盲点箇所を無くすことができる。
図6Aは、実施の形態6における太陽光発電システムの構成を示す構成図である。図6Bから図6Dは、実施の形態6における太陽光発電システムの地絡検査装置の構成を示す構成図である。図6Aにおいて、実施の形態6における太陽光発電システム100は、地絡検知装置36が各太陽電池ストリング12の正極配線だけから接続された点以外は、図4Aと同様である。また、特に説明する点以外の内容は実施の形態4と同様である。
実施の形態6における太陽光発電システム100では、以下のように運転される。図示しない制御システムからの制御によって駆動する各スイッチ装置102、及びスイッチ402,404は、いずれもON(閉)の状態で、各スイッチ装置33はOFF(開)の状態で、通常運転が行われる。すなわち、通常運転時は、太陽光発電システム100の負極が接地された状態となる。これにより、各太陽電池ストリング12a~cの負極を対地電位に制御でき、PID現象を回避できる。但し、実施の形態6では、太陽光発電システム100の通常運転中に太陽電池アレイ300単位での地絡検出は行わない。実施の形態6では、太陽電池ストリング12単位で地絡検知を行う。
実施の形態6では、定期的に地絡検知装置36で地絡検知を行う。例えば、太陽光発電システム100の起動時毎に、或いは運転中に定期的に地絡検知を行う。地絡検知部36は、図示しない制御システムからの制御によって駆動する、検知対象の太陽電池ストリング12の両極のスイッチ装置102(排除部の一例)により接地線40が検出対象の太陽電池ストリング12の負極(太陽電池のバルクにn型半導体を使用した場合には正極)から切り離された状態で、太陽電池ストリング12単位で地絡検知を行う。図示しない制御システムからの制御によって駆動する、検知対象の太陽電池ストリング12のスイッチ装置33はON(閉)とする。地絡検知部36は、検知対象の太陽電池ストリング12の地絡を検出する場合に、太陽光発電システム100に接続される。
図6Bには、検出対象の太陽電池ストリング12の負極配線だけから接続された地絡検知装置の一例が示されている。地絡検知装置36の構成は図3Cと同様である。地絡検出の際、切り替えスイッチ81は、抵抗84を、例えば、検出対象の太陽電池ストリング12の負極配線側に直流電源91を介さずに接続する。かかる状態で電圧監視部86は、抵抗84の両端にかかる電圧V1を測定する。次に、抵抗84を、例えば、検出対象の太陽電池ストリング12の負極配線側に直流電源85を介して接続する。かかる状態で電圧監視部86は、抵抗84の両端にかかる電圧V2を測定する。電圧V1の電圧V2の少なくとも一方が予め設定された閾値を超えた場合に図示しない制御システムによって地絡事故有と判定される。そして、検出対象の太陽電池ストリング12或いは太陽光発電システム100を緊急停止させることができる。図6Bに示す地絡検知装置の例(G)では、検出対象の太陽電池ストリング12のいずれの箇所で地絡事故(絶縁不良等)が発生した場合でも抵抗84の両端に電位差が生じるので、かかる地絡を検出可能となる。よって、最初の地絡事故(第1の地絡事故)が発生した段階で地絡検出が可能となり、地絡検出の盲点箇所を排除できる。
図6Cには、検出対象の太陽電池ストリング12の負極配線だけから接続された地絡検知装置の他の一例が示されている。地絡検知装置36の構成は図3Dと同様である。かかる状態で電圧監視部86は、交流電源87の位相に同期させて、抵抗84の両端にかかる交流電源87と同相の電圧Vを測定する。そして、電圧Vが当該相用に予め設定された閾値を超えた場合に図示しない制御システムが地絡事故有と判定する。そして、検出対象の太陽電池ストリング12或いは太陽光発電システム100を緊急停止させることができる。図3Dに示す地絡検知装置の例(E)では、検出対象の太陽電池ストリング12のいずれの箇所で地絡事故(絶縁不良等)が発生した場合でも抵抗84の両端に電位差が生じるので、かかる地絡を検出可能となる。よって、最初の地絡事故(第1の地絡事故)が発生した段階で地絡検出が可能となり、地絡検出の盲点箇所を排除できる。
図6Dには、検出対象の太陽電池ストリング12の負極配線だけから接続された地絡検知装置の他の一例が示されている。地絡検知装置36の構成は、図3Eと同様である。かかる状態で電圧監視部86は、抵抗84の両端にかかる電圧Vを測定する。そして、電圧Vが予め設定された閾値を超えた場合に図示しない制御システムが地絡事故有と判定する。そして、検出対象の太陽電池ストリング12或いは太陽光発電システム100を緊急停止させることができる。図6Dに示す地絡検知装置の例(I)では、検出対象の太陽電池ストリング12のいずれの箇所で地絡事故(絶縁不良等)が発生した場合でも抵抗84の両端に電位差が生じるので、かかる地絡を検出可能となる。よって、最初の地絡事故(第1の地絡事故)が発生した段階で地絡検出が可能となり、地絡検出の盲点箇所を排除できる。
以上のように実施の形態6によれば、PID対策用の接地が行われながら、地絡検知が困難な盲点箇所を無くすことができる。
上述した各実施の形態では、太陽電池アレイ300の負極母線(太陽電池のバルクにn型半導体を使用した場合には正極母線)から接地線40を分岐して接地していたが、これに限るものではない。実施の形態7では、太陽電池ストリング12毎に、負極(太陽電池のバルクにn型半導体を使用した場合には正極)から接地線40を分岐して接地する構成について説明する。以下、特に説明する点以外の内容は実施の形態4と同様である。
図7Aと図7Bは、実施の形態7における太陽光発電システムの構成を示す構成図である。図7Aにおいて、太陽電池アレイ300の負極母線から接地線40を分岐して接地する代わりに、各太陽電池ストリング12a~cの負極配線からそれぞれ接地線40a~cを分岐して接地する点、各接地線40a~cの途中にそれぞれ逆流防止用のダイオード46a~cが接続される点、各太陽電池ストリング12a~c用にスイッチ装置48a~fを備えた点、以外は、図4Aと同様である。各ダイオード46a~cは、図7Bに示すように大地(グランド)から太陽電池ストリング12a~cの負極に向かう方向を順方向として接続される。ダイオードを逆向きに設置した場合、太陽電池ストリング12の負極が大地よりも低電位となってしまい、PIDを防止できなくなる恐れがある。各ダイオード46a~cが、また、太陽電池ストリング12a~cの負極と対応する接地線40a~cの接続点の間にスイッチ装置48a,c,eを配置する。また、太陽電池ストリング12a~cの正極と対応するスイッチ装置102b,e,fとの間にスイッチ装置48b,e,fを配置する。そして、地絡検知装置36へ接続される負極配線は、太陽電池ストリング12a~cの負極とスイッチ装置48a,c,eの間から分岐される。地絡検知装置36へ接続される正極配線は、太陽電池ストリング12a~cの正極とスイッチ装置48b,e,fの間から分岐される。スイッチ装置48は、電気的に開閉動作を自動制御可能なスイッチを用いる。機械的スイッチでもよいが、より好ましくは例えば半導体スイッチ等を用いると好適である。例えば、MOSFETを用いると好適である。
以上のような太陽光発電システム100では、以下のように運転される。図示しない制御システムからの制御によって駆動する各スイッチ装置102、各スイッチ装置48、及びスイッチ402,404は、いずれもON(閉)の状態で、各スイッチ装置31,33はOFF(開)の状態で、通常運転が行われる。すなわち、通常運転時は、各太陽電池ストリング12a~cの負極が接地された状態となる。これにより、各太陽電池ストリング12a~cの負極を対地電位に制御でき、PID現象を回避できる。但し、実施の形態7では、太陽光発電システム100の通常運転中に太陽電池アレイ300単位での地絡検出は行わない。実施の形態7では、太陽電池ストリング12単位で地絡検知を行う。
図8は、実施の形態7における太陽光発電システムの地絡検出を行う場合のスイッチ動作を説明するための図である。太陽電池ストリング12単位で地絡検知を行う場合には、図7に示した状態から、検知対象の太陽電池ストリング12の2つのスイッチ装置48をOFF(開)にした後、検知対象の太陽電池ストリング12の2つのスイッチ装置31,33をON(閉)にする。かかる状態で地絡検知を行えばよい。これにより、検知対象の太陽電池ストリング12以外の各太陽電池ストリング12を通常運転させながら、検知対象の太陽電池ストリング12について地絡検知を行うことができる。
実施の形態7では、太陽電池ストリング12毎に、定期的に地絡検知装置36で地絡検知を行う。例えば、太陽光発電システム100の起動時毎に、或いは運転中に定期的に地絡検知を行う。地絡検知部36は、図示しない制御システムからの制御によって駆動する、検知対象の太陽電池ストリング12(例えば太陽電池ストリング12a)の正極及び負極の各スイッチ装置48(例えばスイッチ装置48a,48b)(排除部の一例)により、接地線40(例えば接地線40a)が検知対象の太陽電池ストリング12の負極(太陽電池のバルクにn型半導体を使用した場合には正極)から切り離された状態で、太陽電池ストリング12単位で地絡検知を行う。以上のように、複数のスイッチ装置48a~fは、複数の太陽電池ストリング12a~cからそれぞれの接地線40a~c(接地部)を個別に切り離す。このように、検知対象の太陽電池ストリング12の負極側のスイッチ装置48は、接地線40による接地によって生じる検知対象の太陽電池ストリング12の負極(太陽電池のバルクにn型半導体を使用した場合には正極)の電位への影響を排除可能に配置される。そして、地絡検知装置36は、接地線40による接地によって生じる検知対象の太陽電池ストリング12の負極の電位への影響が、スイッチ装置48により排除された状態で、検知対象の太陽電池ストリング12の地絡を検知する。また、検知対象の太陽電池ストリング12の2つのスイッチ装置48をOFF(開)にすることにより検知対象の太陽電池ストリング12は、システムから解列される。検知対象の太陽電池ストリング12の正極および負極に接続された、図示しない制御システムからの制御によって駆動するスイッチ装置31,33はON(閉)とする。以上のように、地絡検知部36は、検知対象の太陽電池ストリング12の地絡を検出する場合に、太陽光発電システム100に接続される。検知対象の太陽電池ストリング12以外の正極および負極に接続された、図示しない制御システムからの制御によって駆動する2つの各スイッチ装置48はON(閉)とし、図示しない制御システムからの制御によって駆動するスイッチ装置31,33はOFF(開)とする。各スイッチ装置102、スイッチ402,404は、ON(閉)とする。
地絡検知装置36の内部構成および地絡検知手法については、図4Bにおいて説明した内容と同様で構わない。
以上のように実施の形態7によれば、PID対策用の接地が行われながら、地絡検知が困難な盲点箇所を無くすことができる。
実施の形態7では、各太陽電池ストリング12の正極および負極の両方をそれぞれ地絡検知装置36に接続する例を示したが、各太陽電池ストリング12の正極或いは負極の一方を地絡検知装置36に接続する構成であっても構わない。各太陽電池ストリング12の正極を地絡検知装置36に接続する場合の地絡検知装置36の内部構成および地絡検知手法については、図5Bから図5Dにおいて説明した内容と同様で構わない。各太陽電池ストリング12の負極を地絡検知装置36に接続する場合の地絡検知装置36の内部構成および地絡検知手法については、図6Bから図6Dにおいて説明した内容と同様で構わない。
以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。上述した故障検知の手法は、一例であって、上述した故障検知の手法に限るものではない。その他の地絡等の故障検知手法を用いてもよい。
また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての太陽光発電システムは、本発明の範囲に包含される。
本発明の一態様は、太陽光発電システムに係り、例えば、PID対策が施された太陽光発電システムに利用できる。
10 太陽電池モジュール
12,502 太陽電池ストリング
20,46 ダイオード
31,33,44,48,102 スイッチ装置
36 検知部
40 接地線
41,530 接地箇所
42 電流監視部
80,81 切り替えスイッチ
83,84 抵抗
85,89,90,91 直流電源
86 電圧監視部
87 交流電源
100 太陽光発電システム
300 太陽電池アレイ
400,510 負荷装置
402,404 スイッチ
500 太陽光発電システム
600,602 地絡箇所
12,502 太陽電池ストリング
20,46 ダイオード
31,33,44,48,102 スイッチ装置
36 検知部
40 接地線
41,530 接地箇所
42 電流監視部
80,81 切り替えスイッチ
83,84 抵抗
85,89,90,91 直流電源
86 電圧監視部
87 交流電源
100 太陽光発電システム
300 太陽電池アレイ
400,510 負荷装置
402,404 スイッチ
500 太陽光発電システム
600,602 地絡箇所
Claims (8)
- 太陽光を利用して発電する1つ以上の太陽電池モジュールを用いて構成される発電部と、
前記発電部側または大地と絶縁された状態で、前記発電部により発電された電力を消費又は変換する負荷装置と、
前記発電部の負極或いは正極を接地する接地部と、
前記接地部による接地によって生じる前記発電部の対地電位への影響を排除可能に配置された排除部と、
前記接地部による接地によって生じる前記発電部の対地電位への影響が、前記排除部により排除された状態で、前記発電部の対地電位を異なる2種以上の電位に制御して当該発電部の地絡を検知する地絡検知部と、
を備えたことを特徴とする太陽光発電システム。 - 前記排除部として、前記接地部を前記発電部の負極或いは正極から切り離すスイッチが用いられ、
前記地絡検知部は、前記太陽光発電システムから解列および前記太陽光発電システムに接続可能に配置され、前記発電部の地絡を検出する場合に、前記太陽光発電システムに接続されることを特徴とする請求項1記載の太陽光発電システム。 - 前記発電部として、複数の太陽電池モジュールを直列に接続した複数の太陽電池ストリングを並列に接続した太陽電池アレイが用いられ、
前記地絡検知部は、前記排除部により前記接地部が前記発電部の負極或いは正極から切り離された状態で、前記太陽電池アレイ単位で地絡検知を行うことを特徴とする請求項1記載の太陽光発電システム。 - 前記発電部として、複数の太陽電池モジュールを直列に接続した複数の太陽電池ストリングを並列に接続した太陽電池アレイが用いられ、
前記排除部は、前記複数の太陽電池ストリングから前記接地部を個別に切り離す複数のスイッチを有し、
前記地絡検知部は、太陽電池ストリング単位で地絡検知を行い、前記複数のスイッチのいずれかにより切り離された太陽電池ストリングの地絡検知を行うことを特徴とする請求項1記載の太陽光発電システム。 - 太陽光を利用して発電する1つ以上の太陽電池モジュールを用いて構成される発電部と、
前記発電部側または大地と絶縁された状態で、前記発電部により発電された電力を消費又は変換する負荷装置と、
前記発電部の負極或いは正極を接地する接地部と、
前記接地部による接地によって生じる前記発電部の対地電位への影響を排除可能に配置された排除部と、
前記接地部上に配置され、当該接地部を流れる電流を監視して前記発電部の地絡を検知する電流監視部と、
前記接地部による接地によって生じる前記発電部の対地電位への影響が前記排除部により排除された状態で、前記発電部の対地電位を前記接地部により接地された時と異なる対地電位に制御して当該発電部の地絡を検知する地絡検知部と、
を備えたことを特徴とする太陽光発電システム。 - 前記排除部として、前記接地部を前記発電部の負極或いは正極から切り離すスイッチが用いられ、
前記地絡検知部は、前記太陽光発電システムから解列および前記太陽光発電システムに接続可能に配置され、前記発電部の地絡を検出する場合に、前記太陽光発電システムに接続されることを特徴とする請求項5記載の太陽光発電システム。 - 前記発電部として、複数の太陽電池モジュールを直列に接続した複数の太陽電池ストリングを並列に接続した太陽電池アレイが用いられ、
前記地絡検知部は、前記排除部により前記接地部が前記発電部の負極或いは正極から切り離された状態で、前記太陽電池アレイ単位で地絡検知を行うことを特徴とする請求項5記載の太陽光発電システム。 - 前記発電部として、複数の太陽電池モジュールを直列に接続した複数の太陽電池ストリングを並列に接続した太陽電池アレイが用いられ、
前記排除部は、前記複数の太陽電池ストリングから前記接地部を個別に切り離す複数のスイッチを有し、
前記地絡検知部は、太陽電池ストリング単位で地絡検知を行い、前記複数のスイッチのいずれかにより切り離された太陽電池ストリングの地絡検知を行うことを特徴とする請求項5記載の太陽光発電システム。
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