WO2020261946A1 - 電源システム及び電源システムの制御方法 - Google Patents

電源システム及び電源システムの制御方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2020261946A1
WO2020261946A1 PCT/JP2020/022423 JP2020022423W WO2020261946A1 WO 2020261946 A1 WO2020261946 A1 WO 2020261946A1 JP 2020022423 W JP2020022423 W JP 2020022423W WO 2020261946 A1 WO2020261946 A1 WO 2020261946A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
power supply
electric circuit
supply system
devices
switch
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/022423
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
圭太 金森
達雄 古賀
和憲 木寺
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority to JP2021527604A priority Critical patent/JP7108860B2/ja
Publication of WO2020261946A1 publication Critical patent/WO2020261946A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification

Definitions

  • the present invention relates to a power supply system used for a DC electric circuit connecting a plurality of DC power supply devices in series and a control method for the power supply system.
  • a system in which DC power supplied from a plurality of DC power supply devices such as a solar panel via a DC electric circuit is converted into AC power by a power converter (power conditioner).
  • a power converter power conditioner
  • power generation failure may occur due to poor connection or the like.
  • a technique of determining a solar panel in which a power generation failure has occurred and electrically disconnecting only the solar panel in which a power generation failure has occurred from a DC electric circuit for example, a patent document). 1 etc.
  • Patent Document 1 In the system described in Patent Document 1, a monitoring control device is provided for each of a plurality of solar panels. Patent Document 1 attempts to monitor and control the operating state of each solar panel by such a monitoring and control device.
  • the monitoring control device used in the system described in Patent Document 1 includes sensors such as a voltage detection unit and a current detection unit, and a processing unit that processes an output signal from the sensor.
  • sensors such as a voltage detection unit and a current detection unit
  • a processing unit that processes an output signal from the sensor.
  • the present invention is a power supply system used for a DC electric circuit in which a plurality of DC power supply devices are connected in series, and has a simplified configuration and can determine the state of each DC power supply device. The purpose is to provide.
  • one aspect of the power supply system is a power supply system used for a DC power supply device for connecting a plurality of DC power supply devices and the plurality of DC power supply devices in series, and the plurality of DC power supply devices.
  • Each of the plurality of protective devices includes a plurality of protective devices connected to the DC power supply device and an external unit connected to the DC electric circuit, and each of the plurality of protective devices is a DC power supply device of the plurality of DC power supply devices.
  • a diode connected between the first conductor and the second conductor, a switch connected in parallel with the diode, and the above, in a direction in which the output voltages of the two DC power supply devices are applied in opposite directions. It has a controller that controls the state of the switch and a communication circuit that communicates with the external unit, and the external unit communicates with a sensor that acquires electrical parameters from the DC electric circuit and the plurality of protective devices. It has a unit, the plurality of DC power supply devices and a control unit for determining the state of the DC electric circuit based on the electric parameters, and the control unit is at least one of the plurality of DC power supply devices and the DC electric circuit.
  • the communication unit When it is determined that the state is abnormal, the communication unit is made to sequentially transmit a switching signal instructing the switching operation of the switch to each of the plurality of protective devices, and based on the electrical parameters before and after the switching of the switch. , Identify the location of the abnormality.
  • one aspect of the power supply system control method is to control a power supply system used for a plurality of DC power supply devices and a DC electric circuit connecting the plurality of DC power supply devices in series.
  • the power supply system includes a plurality of protective devices connected to the plurality of DC power supply devices, and an external unit connected to the DC electric circuit, and each of the plurality of protective devices is described.
  • a first conductor connecting an output terminal on the high potential side of one of a plurality of DC power supplies and the DC electric circuit, an output terminal on the low potential side of the one DC power supply, and the DC.
  • the external unit has a switch connected in parallel to the diode, a controller for controlling the state of the switch, and a communication circuit for communicating with the external unit, and the external unit acquires electric parameters from the DC electric circuit.
  • the control method of the power supply system has a sensor and a communication unit that communicates with the plurality of protection devices, determines the states of the plurality of DC power supply devices and the DC electric circuit based on the electrical parameters, and determines the states of the plurality of DC power supply devices and the DC electric circuit.
  • the switching operation of each of the switches of the plurality of protective devices is sequentially performed, and based on the electrical parameters before and after the switching of the switches. To identify the location of the abnormality.
  • it is a power supply system used for a DC electric circuit connecting a plurality of DC power supply devices in series, has a simplified configuration, and can determine the state of each DC power supply device. Can provide power supply system etc.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a power supply system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a protection device and a DC power supply device according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a control method of the power supply system according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a method of identifying an abnormality occurrence location of the power supply system according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic view showing the overall configuration of the power supply system 10 according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configurations of the protection device 30 and the DC power supply device 50 according to the present embodiment.
  • FIG. 2 also shows the DC electric circuit 12.
  • the power supply system 10 is a system used for a DC electric circuit 12 in which a plurality of DC power supply devices 50 are connected in series. As shown in FIG. 1, the power supply system 10 includes a plurality of protective devices 30 and an external unit 20. In the present embodiment, a plurality of DC power supply devices 50, a DC electric circuit 12, and a communication bus 14 are further provided.
  • the DC power supply device 50 is a device that outputs DC power.
  • the DC power supply device 50 is a photovoltaic power generation device.
  • the DC power supply device 50 is arranged outdoors, for example, and generates DC power by receiving sunlight or the like on the light receiving surface.
  • a DC voltage of about 40 V or more and 70 V or less is generated, although it depends on various conditions such as light receiving intensity.
  • the DC power supply device 50 has an output terminal 51 on the high potential side and an output terminal 52 on the low potential side, and outputs DC power from these output terminals to the DC electric circuit 12 via the protection device 30.
  • the DC electric circuit 12 is an electric wire that connects a plurality of DC power supply devices 50 in series. As shown in FIG. 1, both ends of the DC electric circuit 12 are connected to the external unit 20, and the DC power output from the plurality of DC power supply devices 50 is input to the external unit 20.
  • the communication bus 14 is a communication line connecting each communication circuit 40 of the plurality of DC power supply devices 50 and the external unit 20.
  • the protection device 30 is a device connected to the DC power supply device 50.
  • the plurality of protective devices 30 are connected to the plurality of DC power supply devices 50, respectively.
  • the protection device 30 includes a first conductor 31, a second conductor 32, a diode 34, a switch 36, a controller 38, and a communication circuit 40.
  • the protection device 30 further includes an antenna 42 and an auxiliary power supply circuit 44.
  • the protective device 30 may further include a housing that houses at least a portion of its components.
  • the first conductor 31 is a conductor that connects the output terminal 51 on the high potential side of the DC power supply device 50 and the DC electric circuit 12.
  • the first conductor 31 is connected to the first end portion 12a of the DC electric circuit 12.
  • the first conductor 31 is connected to the output terminal 52 on the low potential side of another DC power supply device 50 or the input terminal on the high potential side of the external unit 20 via the DC electric circuit 12.
  • the second conductor 32 is a conductor that connects the output terminal 52 on the low potential side of the DC power supply device 50 and the DC electric circuit 12.
  • the second conductor 32 is connected to the second end portion 12b of the DC electric circuit 12.
  • the second conductor 32 is connected to the output terminal 51 on the high potential side of the other DC power supply device 50 or the input terminal on the low potential side of the external unit 20 via the DC electric circuit 12.
  • the diode 34 is a rectifying element connected between the first conductor 31 and the second conductor 32 in the direction in which the output voltage of the DC power supply device 50 is applied in the opposite direction.
  • the cathode of the diode 34 is connected to the first conductor 31 and the anode is connected to the second conductor 32.
  • the cathode of the diode 34 may be directly connected to the first conductor 31 or may be indirectly connected via another element.
  • the anode of the diode 34 may be directly connected to the second conductor 32, or may be indirectly connected via another element.
  • the switch 36 is an element connected in parallel to the diode 34.
  • the switch 36 is switched on or off by the controller 38.
  • the switch 36 is a semiconductor switch. More specifically, the switch 36 may be a thyristor.
  • the switch 36 is automatically maintained in the on state while the current is flowing through the switch 36. For example, assume that a fire broke out and the controller 38 was damaged while the switch 36 was turned on. In this case, the control signal is not input from the controller 38 to the switch 36, but the switch 36 can be maintained in the ON state while the current is flowing through the switch 36. Therefore, when a fire occurs, it is possible to suppress the output of electric power from the DC power supply device 50, so that the risk of electric shock during fire extinguishing activities can be reduced.
  • the controller 38 is a device that controls the state of the switch 36.
  • the controller 38 controls the state of the switch 36 based on the signal from the external unit 20.
  • the communication circuit 40 is a circuit that communicates with the external unit 20.
  • the communication circuit 40 receives a signal from the communication unit 28 of the external unit 20.
  • the communication circuit 40 may be a wired communication device that performs wired communication with the external unit 20 via the communication bus 14, or may be a wireless communication device that wirelessly communicates with the external unit 20 via the antenna 42. It may be a power line communication device that performs power line communication with the external unit 20 via the DC electric line 12, or when the auxiliary power supply circuit 44 is supplied with power from an external power source other than the DC power supply device 50, the power supply line. It may be a power line communication device that performs power line communication via. In the present embodiment, the communication circuit 40 performs wired communication with the external unit 20 via the communication bus 14. Further, the communication circuit 40 may perform wireless communication with the external unit 20 via the antenna 42.
  • the antenna 42 is a device that transmits a radio wave corresponding to a signal output by the communication circuit 40 and outputs a signal corresponding to the received radio wave to the communication circuit 40.
  • the auxiliary power supply circuit 44 is a circuit that supplies electric power to the controller 38.
  • the auxiliary power supply circuit 44 may be, for example, an electric wire that supplies a part of the DC power output by the DC power supply device 50 to the controller 38, or may be a voltage divider that divides and outputs the output voltage of the DC power supply device 50. It may be a circuit, or it may be configured to supply power to the protection device 30 from an external power source other than the DC power supply device 50. Since the protection device 30 has such an auxiliary power supply circuit 44, it is not necessary to separately prepare a power supply for supplying power to each protection device 30.
  • the external unit 20 is a unit connected to the DC electric circuit 12 and to which the DC power output by the plurality of DC power supply devices 50 is input. As shown in FIG. 1, the external unit 20 includes a sensor 22, a control unit 26, and a communication unit 28. In this embodiment, the external unit 20 is a power conversion device and further includes a power control unit 24.
  • the sensor 22 is a device that acquires electrical parameters from the DC electric circuit 12.
  • the electrical parameters acquired by the sensor 22 are the value of the current flowing through the DC electric circuit 12, the frequency component of the value of the current, the value of the voltage applied to the DC electric circuit 12, and the frequency component of the value of the voltage. Includes at least one of.
  • the sensor 22 has a current sensor and acquires a frequency component of a current value.
  • the control unit 26 is a unit that determines the states of the plurality of DC power supply devices 50 and the DC electric circuit 12 based on the electrical parameters acquired by the sensor 22. The details of the operation of the control unit 26 will be described later.
  • the communication unit 28 is a unit that communicates with a plurality of protection devices 30.
  • the communication unit 28 is a wired communication device that performs wired communication with the communication circuit 40 of the protection device 30 via the communication bus 14.
  • the communication unit 28 may be a wireless communication device that wirelessly communicates with the communication circuit 40 of the protection device 30, or may be a power line communication device that performs power line communication with a plurality of protection devices 30 via the DC electric circuit 12. Good.
  • the power control unit 24 is a unit to which the DC power output from the DC power supply device 50 is supplied, and converts the supplied DC power into AC power and outputs the power control unit 24. That is, the power control unit 24 functions as a power conditioner.
  • the power control unit 24 employs, for example, an MPPT (Maximum Power Point Tracking) method, and adjusts the current and voltage of the DC power supplied from the DC power supply device 50 so as to maximize the power.
  • the power control unit 24 converts the input DC power into, for example, single-phase three-wire AC power having a voltage of 200 V and a frequency of 50 Hz or 60 Hz. As a result, the AC power output from the power control unit 24 can be used in household electric appliances and the like.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a control method of the power supply system 10 according to the present embodiment.
  • the control unit 26 of the external unit 20 turns off the switches 36 of all the protective devices 30 (S11). Specifically, the control unit 26 causes the communication unit 28 to transmit a signal instructing the communication circuits 40 of all the protection devices 30 to turn off the switch 36. Upon receiving this signal, the communication circuit 40 of each protection device 30 transmits a signal corresponding to this signal to the controller 38. Upon receiving this signal, the controller 38 turns off the switch 36.
  • the sensor 22 acquires electrical parameters (S12).
  • the sensor 22 measures, for example, the current flowing through the DC electric circuit 12.
  • the control unit 26 determines the state of the DC power supply device 50 and the DC electric circuit 12 based on the acquired electrical parameters (S13). Specifically, the presence or absence of an abnormality is determined based on the current flowing through the DC electric circuit 12. For example, among the frequency components of the current flowing through the DC electric circuit 12, the presence or absence of arc generation is determined based on a specific frequency component that increases particularly when an arc is generated.
  • the frequency component of the current may be acquired by the sensor 22 or may be acquired by the control unit 26 based on the current value measured by the sensor 22.
  • control unit 26 determines that at least one of the states of the DC power supply device 50 and the DC electric circuit 12 is abnormal (Yes in S13)
  • the control unit 26 identifies the location where the abnormality occurs (S20). Further, when the control unit 26 determines that the states of the DC power supply device 50 and the DC electric circuit 12 are not abnormal (No in S13), the control unit 26 returns to step S12 for acquiring the electric parameters.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a method of identifying an abnormality occurrence location of the power supply system 10 according to the present embodiment.
  • the control unit 26 sequentially performs the switching operation of each switch 36 of the plurality of protection devices 30, and identifies the abnormality occurrence location based on the electrical parameters before and after the switching of the switch 36. Specifically, as shown in FIG. 4, the switch changeover loop (steps S21 to S24) is executed. In the switch switching loop, first, each switch 36 of the plurality of protective devices 30 is sequentially (that is, one by one) turned on (S21). That is, the output terminal 51 on the high potential side and the output terminal 52 on the low potential side of each DC power supply device 50 are sequentially short-circuited.
  • the DC power output by the DC power supply device 50 in which the output terminals 51 and 52 are short-circuited is not supplied to the DC electric circuit 12.
  • the electrical parameters are acquired (S22), and the states of the DC power supply device 50 and the DC electric circuit 12 are determined based on the acquired electrical parameters (S23).
  • the state of the DC power supply device 50 in which the output terminals 51 and 52 are short-circuited is abnormal, the current including the electric parameter indicating the abnormality of the DC power supply device 50 is not applied to the DC electric circuit 12 (that is, the abnormality). It is determined that the states of the DC power supply device 50 and the DC electric circuit 12 are not abnormal (because the influence of the generated portion does not reach the DC electric circuit 12).
  • step S23 when the control unit 26 determines in step S23 that the states of the DC power supply device 50 and the DC electric circuit 12 are not abnormal (No in S23), the output terminals 51 and 52 are short-circuited at the abnormal occurrence location. It is determined that the DC power supply device 50 is used, and the identification of the abnormal occurrence location is completed. On the other hand, when the control unit 26 determines in step S23 that the states of the DC power supply device 50 and the DC electric circuit 12 are abnormal (Yes in S23), the output terminals 51 and 52 are short-circuited at the abnormal occurrence location.
  • the switch 36 of the DC power supply device 50 is returned to the off state (S24), and steps S21 to S23 are executed for the next DC power supply device 50. In this way, the switch switching loop is continued until the location where the abnormality occurs is identified. If the location where the abnormality occurs is not specified even if the switch switching loop is executed for all the protection devices 30, the state of all the DC power supply devices 50 is not abnormal and the state of the DC electric circuit 12 is abnormal. (S25), the switches 36 of all the protective devices 30 are turned on. As a result, it is possible to avoid supplying electric power to the DC electric circuit 12 where the abnormality occurs. Further, by turning on the switch 36, no current flows through the diode 34, so that heat generation in the diode 34 can be reduced. Therefore, deterioration and damage caused by heat generation of the diode 34 can be suppressed.
  • the power supply system 10 it is possible to determine the state of each of the plurality of DC power supply devices 50. Further, the protective device 30 short-circuits the output terminals 51 and 52 of the DC power supply device 50, which is the location where the abnormality occurs, so that the influence of the DC power supply device 50 does not affect the DC electric circuit 12, so that normal DC can be obtained. Only the power supply device 50 can be used. At this time, the voltage and current supplied to the external unit 20 may change by short-circuiting the output terminals 51 and 52 of the abnormal DC power supply device 50. In this case, the power control unit 24 adjusts the current and voltage so that the power supplied by the MPPT method is maximized.
  • the plurality of protective devices 30 of the power supply system 10 do not include a sensor such as a current sensor, and only the external unit 20 needs to include the sensor 22. Therefore, the power supply system 10 can realize a simpler configuration than the case where each protection device 30 includes a sensor. Along with this, the cost of the power supply system 10 can be reduced as compared with the case where each protection device 30 includes a sensor.
  • the Rapid Shutdown Standard is the NEC (National Electrical Code) standard in the United States, and when a fire breaks out in a building where a photovoltaic device (solar panel) is installed, there is a risk of electric shock in the fire fighting activities of firefighters. It is a standard for reducing. According to the description of the standard for rapid shutdown specified in the United States, the DC voltage in the region within 30 cm from the optical power generation device installed in a building or the like is stepped down to 80 V or less within 10 seconds, and the DC voltage outside the region is reduced to 10. It is obligatory to step down to 30V or less within seconds.
  • the output terminal 51 on the high potential side of the DC power supply device 50 and the output terminal 52 on the low potential side can be moved. It can be short-circuited.
  • the voltage applied to the DC electric circuit 12 by the DC power supply device 50 can be reduced to substantially 0V. Therefore, by arranging the protection device 30 according to the present embodiment at a position where the distance from the DC power supply device 50 is 30 cm or less, the DC voltage in the region within 30 cm from the DC power supply device 50 can be set within 10 seconds from the start of shutdown.
  • the protection device 30 can be applied to the rapid shutdown system by arranging the protection device 30 at a position where the distance from the DC power supply device 50 is 30 cm or less.
  • the protective device 30 may be attached to a surface on the back side of the light receiving surface of the solar panel. As a result, the distance of the protective device 30 from the solar panel can be reduced, and the direct sunlight can be reduced on the protective device 30.
  • the power supply system 10 is the power supply system 10 used for the DC electric circuit 12 connecting the plurality of DC power supply devices 50 and the plurality of DC power supply devices 50 in series.
  • the power supply system 10 includes a plurality of protective devices 30 connected to each of the plurality of DC power supply devices 50, and an external unit 20 connected to the DC electric circuit 12.
  • Each of the plurality of protective devices 30 includes a first conductor 31 that connects the output terminal 51 on the high potential side of one of the plurality of DC power supply devices 50 and the DC electric circuit 12, and one DC.
  • the second conductor 32 that connects the output terminal 52 on the low potential side of the power supply device 50 and the DC electric circuit 12, and the first conductor 31 and the first conductor 31 in the direction in which the output voltage of the DC power supply device 50 is applied in opposite directions.
  • a diode 34 connected between the two conductors 32, a switch 36 connected in parallel with the diode 34, a controller 38 for controlling the state of the switch 36, and a communication circuit 40 for communicating with an external unit.
  • the external unit 20 determines the states of the sensor 22 that acquires electric parameters from the DC electric circuit 12, the communication unit 28 that communicates with the plurality of protective devices 30, and the plurality of DC power supply devices 50 and the DC electric circuit 12 based on the electric parameters. It has a control unit 26 and the like.
  • control unit 26 determines that the state of at least one of the plurality of DC power supply devices 50 and the DC electric circuit 12 is abnormal, the control unit 26 instructs the communication unit 28 to switch the switch 36 to each of the plurality of protection devices 30.
  • the switching signals are sequentially transmitted, and the location where the abnormality occurs is specified based on the electrical parameters before and after the switching of the switch 36.
  • each state of the plurality of DC power supply devices 50 can be determined. Further, according to the power supply system 10, only the normal DC power supply device 50 can be used by short-circuiting the output terminals 51 and 52 of the DC power supply device 50 in which the abnormality has occurred. Further, since the location where the abnormality occurs can be identified, the power supply system 10 can be easily repaired or replaced. Further, the plurality of protective devices 30 of the power supply system 10 do not include a sensor such as a current sensor, and only the external unit 20 needs to include the sensor 22. Therefore, the power supply system 10 can realize a simpler configuration than the case where each protection device 30 includes a sensor.
  • each protection device 30 includes a sensor.
  • each protection device 30 and the external unit 20 can be easily retrofitted to a conventional power supply system including a conventional DC power supply device 50, a power conversion device, and a DC electric circuit 12. Therefore, the conventional power supply system can be easily changed to the power supply system 10 according to the present embodiment.
  • each of the plurality of protective devices 30 may further have an auxiliary power supply circuit 44 that supplies power from one DC power supply device 50 to the controller 38.
  • the configuration of the power supply system 10 can be further simplified.
  • each of the plurality of DC power supply devices 50 may be a photovoltaic power generation device.
  • the communication unit 28 may be a power line communication device or a wireless communication device.
  • the switch 36 may be a semiconductor switch.
  • the electric parameter may include at least one of a current, a voltage, a frequency component of the current, and a frequency component of the voltage.
  • the external unit may be a power conversion device.
  • the current is supplied so that the power supplied to the external unit 20 is maximized by using the MPPT method. And the voltage can be adjusted.
  • each of the plurality of protective devices 30 may be arranged at a position where the distance from one DC power supply device 50 is within 30 cm.
  • the DC voltage in the region within 30 cm from the DC power supply device 50 is stepped down to 80 V or less within 10 seconds from the start of shutdown.
  • control unit of the external unit may determine the state of the power supply system by using an inference algorithm.
  • the inference algorithm may output the state of the power supply system when the electric parameter is input, and may learn the relationship between the electric parameter and the state of the power supply system in advance.
  • the control unit may include an arithmetic processing unit such as a microcomputer.
  • the external unit 20 of the power supply system 10 is a power conversion device having the power control unit 24, the external unit 20 does not have to have the power control unit 24.
  • the external unit 20 may be a central control device that controls one or more power conversion devices.
  • the communication unit 28 was a wired communication device, it may be a power line communication device and may transmit a heartbeat. In this case, when the controller 38 of the protection device 30 confirms the loss of the heartbeat transmitted by the communication unit 28, it determines that some abnormality has occurred, and even if the switch 36 of the protection device 30 is turned on. Good.
  • the present invention can be realized not only as a power supply system 10 but also as a control method including steps (processes) performed by each component constituting the power supply system 10.
  • the states of the plurality of DC power supply devices 50 and the DC electric circuit 12 are determined based on the electrical parameters (S13), and the plurality of DC power supply devices
  • the switching operation of each switch 36 of the plurality of protective devices 30 is sequentially performed, and the electrical parameters before and after the switching of the switch 36 are set. Based on this, the location where the abnormality occurs is specified (S20).
  • those steps may be performed by a computer (computer system).
  • the present invention can be realized as a program for causing a computer to execute the steps included in those methods.
  • the present invention can be realized as a non-temporary computer-readable recording medium such as a CD-ROM on which the program is recorded.
  • the control unit 26 of the power supply system 10 may be realized by software by a microcomputer, or may be realized by software in a general-purpose computer such as a personal computer. Further, the control unit 26 may be realized in hardware by a dedicated electronic circuit composed of an A / D converter, a logic circuit, a gate array, a D / A converter and the like.
  • Power supply system 12 DC electric circuit 20 External unit 22 Sensor 24 Power control unit 26 Control unit 28 Communication unit 30 Protective device 31 First conductor 32 Second conductor 34 Diode 36 Switch 38 Controller 40 Communication circuit 44 Auxiliary power supply circuit 50 DC Power supply 51, 52 output terminal

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)

Abstract

複数の保護装置（３０）と、外部ユニット（２０）とを備える電源システムであって、複数の保護装置（３０）の各々は、直流電源装置（５０）の出力端子（５１）と出力端子（５２）との間に接続されるダイオード（３４）と、ダイオード（３４）に並列に接続されるスイッチ（３６）と、スイッチ（３６）を制御する制御器（３８）とを有し、外部ユニット（２０）は、電気パラメータを取得するセンサ（２２）と、複数の保護装置（３０）と通信する通信ユニット（２８）と、電気パラメータに基づいて複数の直流電源装置（５０）及び直流電路（１２）の状態を判断する制御ユニット（２６）とを有し、制御ユニット（２６）は、異常発生時に、通信ユニット（２８）に、複数の保護装置（３０）の各々へスイッチ（３６）の切り替え動作を指示する切替信号を順次送信させ、スイッチ（３６）の切り替え前後の電気パラメータに基づいて、異常発生箇所を特定する。

Description

電源システム及び電源システムの制御方法
　本発明は、複数の直流電源装置を直列に接続する直流電路に用いられる電源システム及び電源システムの制御方法に関する。
　従来、太陽光パネルなどの複数の直流電源装置から直流電路を介して供給される直流電力を電力変換装置（パワーコンディショナ）で交流電力に変換するシステムが知られている。太陽光パネルにおいては、接続不良などに起因する発電不良が発生する場合がある。このような異常が発生した場合に、発電不良が発生した太陽光パネルを判定し、発電不良が発生した太陽光パネルだけを直流電路から電気的に切り離す技術が知られている（例えば、特許文献１など）。
　特許文献１に記載されたシステムでは、複数の太陽光パネルの各々に監視制御装置を設けている。特許文献１では、このような監視制御装置によって、太陽光パネル毎に作動状態を監視及び制御しようとしている。
特開２０１５－２２６４５９号公報
　特許文献１に記載されたシステムで用いる監視制御装置は、電圧検出部、電流検出部などのセンサと、センサからの出力信号を処理する処理部とを備える。特許文献１に記載されたシステムは、このような多くの構成要素を有する監視制御装置を、各太陽光パネルに設けるため、システム全体の構成要素が多くなり、システムの構成が複雑となる。また、システムの構成要素が多いことから、システムに要するコストを抑制し難い。
　そこで、本発明は、複数の直流電源装置を直列に接続する直流電路に用いられる電源システムであって、簡素化された構成を有し、かつ、各直流電源装置の状態を判定できる電源システムなどを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明に係る電源システムの一態様は、複数の直流電源装置及び前記複数の直流電源装置を直列に接続する直流電路に用いられる電源システムであって、前記複数の直流電源装置にそれぞれ接続される複数の保護装置と、前記直流電路に接続される外部ユニットとを備え、前記複数の保護装置の各々は、前記複数の直流電源装置のうちの一つの直流電源装置の高電位側の出力端子と前記直流電路とを接続する第一導電体と、前記一つの直流電源装置の低電位側の出力端子と前記直流電路とを接続する第二導電体と、前記一つの直流電源装置の出力電圧が逆方向に印加される向きに、前記第一導電体と前記第二導電体との間に接続されるダイオードと、前記ダイオードに並列に接続されるスイッチと、前記スイッチの状態を制御する制御器と、前記外部ユニットと通信を行う通信回路とを有し、前記外部ユニットは、前記直流電路から電気パラメータを取得するセンサと、前記複数の保護装置と通信する通信ユニットと、前記電気パラメータに基づいて前記複数の直流電源装置及び前記直流電路の状態を判断する制御ユニットとを有し、前記制御ユニットは、前記複数の直流電源装置及び前記直流電路の少なくとも一方の状態が異常であると判断した場合、前記通信ユニットに、前記複数の保護装置の各々へ前記スイッチの切り替え動作を指示する切替信号を順次送信させ、前記スイッチの切り替え前後の前記電気パラメータに基づいて、異常発生箇所を特定する。
　また、上記目的を達成するために、本発明に係る電源システムの制御方法の一態様は、複数の直流電源装置及び前記複数の直流電源装置を直列に接続する直流電路に用いられる電源システムの制御方法であって、前記電源システムは、前記複数の直流電源装置にそれぞれ接続される複数の保護装置と、前記直流電路に接続される外部ユニットとを備え、前記複数の保護装置の各々は、前記複数の直流電源装置のうちの一つの直流電源装置の高電位側の出力端子と前記直流電路とを接続する第一導電体と、前記一つの直流電源装置の低電位側の出力端子と前記直流電路とを接続する第二導電体と、前記一つの直流電源装置の出力電圧が逆方向に印加される向きに、前記第一導電体と前記第二導電体との間に接続されるダイオードと、前記ダイオードに並列に接続されるスイッチと、前記スイッチの状態を制御する制御器と、前記外部ユニットと通信を行う通信回路とを有し、前記外部ユニットは、前記直流電路から電気パラメータを取得するセンサと、前記複数の保護装置と通信する通信ユニットとを有し前記電源システムの制御方法は、前記電気パラメータに基づいて前記複数の直流電源装置及び前記直流電路の状態を判断し、前記複数の直流電源装置及び前記直流電路の少なくとも一方の状態が異常であると判断した場合、前記複数の保護装置の各々の前記スイッチの切り替え動作を順次行い、前記スイッチの切り替え前後の前記電気パラメータに基づいて、異常発生箇所を特定する。
　本発明の一態様によれば、複数の直流電源装置を直列に接続する直流電路に用いられる電源システムであって、簡素化された構成を有し、かつ、各直流電源装置の状態を判定できる電源システムなどを提供できる。
図１は、実施の形態に係る電源システムの全体構成を示す模式図である。 図２は、実施の形態に係る保護装置及び直流電源装置の構成を示すブロック図である。 図３は、実施の形態に係る電源システムの制御方法を示すフローチャートである。 図４は、実施の形態に係る電源システムの異常発生箇所特定方法を示すフローチャートである。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態等は、一例であって本発明を限定する主旨ではない。
　なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
　（実施の形態）
　実施の形態に係る電源システム及びその制御方法について説明する。
　［１－１．全体構成］
　まず、本実施の形態に係る電源システムの全体構成について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る電源システム１０の全体構成を示す模式図である。図２は、本実施の形態に係る保護装置３０及び直流電源装置５０の構成を示すブロック図である。図２には、直流電路１２も併せて示されている。
　本実施の形態に係る電源システム１０は、複数の直流電源装置５０を直列に接続する直流電路１２に用いられるシステムである。図１に示されるように、電源システム１０は、複数の保護装置３０と、外部ユニット２０とを備える。本実施の形態では、複数の直流電源装置５０と、直流電路１２と、通信バス１４とをさらに備える。
　直流電源装置５０は、直流電力を出力する装置である。本実施の形態では、直流電源装置５０は、光発電装置である。直流電源装置５０は、例えば、屋外に配置され、受光面において太陽光等を受光することで、直流電力を生成する。１つの直流電源装置５０では、受光強度等諸条件にもよるが、例えば４０Ｖ以上７０Ｖ以下程度の直流電圧が発生する。直流電源装置５０は、高電位側の出力端子５１及び低電位側の出力端子５２を有し、これらの出力端子から、保護装置３０を介して直流電路１２に直流電力を出力する。
　直流電路１２は、複数の直流電源装置５０を直列に接続する電線である。図１に示されるように直流電路１２の両端は、外部ユニット２０に接続されており、複数の直流電源装置５０から出力された直流電力が外部ユニット２０に入力される。
　通信バス１４は、複数の直流電源装置５０の各々の通信回路４０と外部ユニット２０との間を繋ぐ通信線である。
　保護装置３０は、直流電源装置５０に接続される装置である。本実施の形態では、複数の保護装置３０がそれぞれ複数の直流電源装置５０に接続される。図２に示されるように、保護装置３０は、第一導電体３１と、第二導電体３２と、ダイオード３４と、スイッチ３６と、制御器３８と、通信回路４０とを有する。本実施の形態では、保護装置３０は、アンテナ４２と、補助電源回路４４とをさらに有する。保護装置３０は、その構成要素の少なくとも一部を収容する筐体をさらに有してもよい。
　第一導電体３１は、直流電源装置５０の高電位側の出力端子５１と直流電路１２とを接続する導電体である。第一導電体３１は、直流電路１２の第一端部１２ａに接続される。第一導電体３１は、直流電路１２を介して他の直流電源装置５０の低電位側の出力端子５２又は、外部ユニット２０の高電位側の入力端子に接続される。
　第二導電体３２は、直流電源装置５０の低電位側の出力端子５２と直流電路１２とを接続する導電体である。第二導電体３２は、直流電路１２の第二端部１２ｂに接続される。第二導電体３２は、直流電路１２を介して他の直流電源装置５０の高電位側の出力端子５１又は、外部ユニット２０の低電位側の入力端子に接続される。
　ダイオード３４は、直流電源装置５０の出力電圧が逆方向に印加される向きに、第一導電体３１と第二導電体３２との間に接続される整流素子である。ダイオード３４のカソードが第一導電体３１に接続され、アノードが第二導電体３２に接続される。なお、ダイオード３４のカソードは、第一導電体３１に直接接続されていてもよいし、他の素子を介して間接的に接続されていてもよい。また、ダイオード３４のアノードは、第二導電体３２に直接接続されていてもよいし、他の素子を介して間接的に接続されていてもよい。
　スイッチ３６は、図２に示されるように、ダイオード３４に並列に接続される素子である。スイッチ３６は、制御器３８によってオン状態又はオフ状態に切り替えられる。本実施の形態では、スイッチ３６は、半導体スイッチである。より具体的には、スイッチ３６は、サイリスタであってもよい。これにより、スイッチ３６をオン状態に切り替えた後、スイッチ３６に電流が流れている間は、スイッチ３６がオン状態に自動的に維持される。例えば、スイッチ３６がオン状態とされているときに、火災が発生して制御器３８が破損したと仮定する。この場合、制御器３８からスイッチ３６に制御信号が入力されなくなるが、スイッチ３６に電流が流れている間は、スイッチ３６をオン状態に維持できる。したがって、火災発生時に、直流電源装置５０から電力が出力されることを抑制できるため、消火活動の際における感電の危険性を低減できる。
　制御器３８は、スイッチ３６の状態を制御する機器である。制御器３８は、外部ユニット２０からの信号に基づいてスイッチ３６の状態を制御する。
　通信回路４０は、外部ユニット２０と通信を行う回路である。通信回路４０は、外部ユニット２０の通信ユニット２８からの信号を受信する。通信回路４０は、通信バス１４を介して外部ユニット２０と有線通信を行う有線通信デバイスであってもよいし、アンテナ４２を介して外部ユニット２０と無線通信を行う無線通信デバイスであってもよいし、直流電路１２を介して外部ユニット２０と電力線通信を行う電力線通信デバイスであってもよいし、補助電源回路４４が直流電源装置５０以外の外部電源から電力供給される場合、その電力供給線を介した電力線通信を行う電力線通信デバイスであってもよい。本実施の形態では、通信回路４０は、通信バス１４を介して外部ユニット２０と有線通信を行う。また、通信回路４０は、アンテナ４２を介して外部ユニット２０と無線通信を行ってもよい。
　アンテナ４２は、通信回路４０が出力する信号に対応する電波を送信し、かつ、受信した電波に対応する信号を通信回路４０に出力する機器である。
　補助電源回路４４は、制御器３８へ電力を供給する回路である。補助電源回路４４は、例えば、直流電源装置５０が出力する直流電力の一部を制御器３８に供給する電線であってもよいし、直流電源装置５０の出力電圧を分圧して出力する分圧回路であってもよいし、直流電源装置５０以外の外部電源から保護装置３０に電力を供給する構成でもよい。保護装置３０がこのような補助電源回路４４を有するため、各保護装置３０に電力を供給する電源を別途準備する必要がない。
　外部ユニット２０は、直流電路１２に接続され、複数の直流電源装置５０が出力する直流電力が入力されるユニットである。図１に示されるように、外部ユニット２０は、センサ２２と、制御ユニット２６と、通信ユニット２８とを有する。本実施の形態では、外部ユニット２０は、電力変換装置であり、電力制御ユニット２４をさらに有する。
　センサ２２は、直流電路１２から電気パラメータを取得する装置である。本実施の形態では、センサ２２が取得する電気パラメータは、直流電路１２に流れる電流の値、当該電流の値の周波数成分、直流電路１２に印加される電圧の値、当該電圧の値の周波数成分の少なくとも一つを含む。本実施の形態では、センサ２２は、電流センサを有し、電流の値の周波数成分を取得する。
　制御ユニット２６は、センサ２２で取得された電気パラメータに基づいて複数の直流電源装置５０及び直流電路１２の状態を判断するユニットである。制御ユニット２６の動作の詳細については、後述する。
　通信ユニット２８は、複数の保護装置３０と通信するユニットである。通信ユニット２８は、通信バス１４を介して保護装置３０の通信回路４０と有線通信を行う有線通信デバイスである。通信ユニット２８は、保護装置３０の通信回路４０と無線通信を行う無線通信デバイスであってもよいし、直流電路１２を介して複数の保護装置３０と電力線通信を行う電力線通信デバイスであってもよい。
　電力制御ユニット２４は、直流電源装置５０から出力される直流電力が供給されるユニットであり、供給された直流電力を交流電力に変換して出力する。つまり、電力制御ユニット２４は、パワーコンディショナとして機能する。電力制御ユニット２４は、例えば、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）方式を採用しており、直流電源装置５０から供給される直流電力の電流及び電圧を電力が最大となるように調整する。電力制御ユニット２４は、入力された直流電力を、例えば、電圧が２００Ｖで、周波数が５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの単相３線の交流電力に変換する。これにより電力制御ユニット２４から出力される交流電力を家庭用電気機器などで使用できる。
　［１－２．制御方法］
　次に、本実施の形態に係る電源システム１０の制御方法について図３を用いて説明する。図３は、本実施の形態に係る電源システム１０の制御方法を示すフローチャートである。
　図３に示されるように、まず、外部ユニット２０の制御ユニット２６は、すべての保護装置３０のスイッチ３６をオフ状態とする（Ｓ１１）。具体的には、制御ユニット２６は、通信ユニット２８に、すべての保護装置３０の通信回路４０へスイッチ３６をオフ状態とするように指示する信号を送信させる。この信号を受けた各保護装置３０の通信回路４０は、この信号に対応する信号を制御器３８へ送信する。制御器３８は、この信号を受けて、スイッチ３６をオフ状態とする。
　次に、センサ２２は、電気パラメータを取得する（Ｓ１２）。センサ２２は、例えば、直流電路１２に流れる電流を測定する。制御ユニット２６は、取得された電気パラメータに基づいて直流電源装置５０及び直流電路１２の状態を判断する（Ｓ１３）。具体的には、直流電路１２に流れる電流に基づいて、異常の有無を判断する。例えば、直流電路１２に流れる電流の周波数成分のうち、アーク発生時に特に増大する特定の周波数成分に基づいて、アーク発生の有無を判断する。なお、電流の周波数成分は、センサ２２において取得してもよいし、制御ユニット２６において、センサ２２で測定された電流値に基いて取得してもよい。
　制御ユニット２６は、直流電源装置５０及び直流電路１２の少なくとも一方の状態が異常であると判断した場合（Ｓ１３でＹｅｓ）、異常発生箇所を特定する（Ｓ２０）。また、制御ユニット２６は、直流電源装置５０及び直流電路１２の状態が異常でないと判断した場合（Ｓ１３でＮｏ）、電気パラメータを取得するステップＳ１２に戻る。
　異常発生箇所の特定方法について、図４を用いて説明する。図４は、本実施の形態に係る電源システム１０の異常発生箇所特定方法を示すフローチャートである。
　異常発生箇所を特定するために、制御ユニット２６は、複数の保護装置３０の各々のスイッチ３６の切り替え動作を順次行い、スイッチ３６の切り替え前後の電気パラメータに基づいて、異常発生箇所を特定する。具体的には、図４に示されるように、スイッチ切り替えループ（ステップＳ２１～Ｓ２４）を実行する。スイッチ切り替えループにおいて、まず、複数の保護装置３０の各スイッチ３６を順次（つまり、ひとつずつ）オン状態にする（Ｓ２１）。つまり、各直流電源装置５０の高電位側の出力端子５１と低電位側の出力端子５２とを順次短絡する。これにより、出力端子５１及び５２が短絡された直流電源装置５０が出力する直流電力は、直流電路１２に供給されなくなる。この状態において、電気パラメータを取得し（Ｓ２２）、取得された電気パラメータに基づいて、直流電源装置５０及び直流電路１２の状態を判断する（Ｓ２３）。ここで、出力端子５１及び５２が短絡された直流電源装置５０の状態が異常である場合、直流電源装置５０の異常を示す電気パラメータを含む電流が直流電路１２に印加されなくなるため（つまり、異常発生箇所の影響が直流電路１２に及ばなくなるため）、直流電源装置５０及び直流電路１２の状態は、異常でないと判断される。一方、出力端子５１及び５２が短絡された直流電源装置５０の状態が異常でない場合、異常発生箇所の影響は依然として直流電路１２に及ぼされるため、直流電源装置５０及び直流電路１２の状態は異常であると判断される。
　したがって、制御ユニット２６は、ステップＳ２３にて直流電源装置５０及び直流電路１２の状態が異常でないと判断した場合には（Ｓ２３でＮｏ）、異常発生箇所は、出力端子が５１及び５２が短絡されている直流電源装置５０であると判断して、異常発生箇所の特定を終了する。一方、制御ユニット２６は、ステップＳ２３にて直流電源装置５０及び直流電路１２の状態が異常であると判断した場合には（Ｓ２３でＹｅｓ）、異常発生箇所は、出力端子が５１及び５２が短絡されている直流電源装置５０ではないと判断して、当該直流電源装置５０のスイッチ３６をオフ状態に戻し（Ｓ２４）、次の直流電源装置５０についてステップＳ２１～ステップＳ２３を実行する。このように、異常発生箇所が特定されるまで、スイッチ切り替えループを続ける。そして、すべての保護装置３０について、スイッチ切り替えループを実行しても、異常発生箇所が特定されなかった場合、すべての直流電源装置５０の状態が異常でなく、直流電路１２の状態が異常であると判断して、すべての保護装置３０のスイッチ３６をオン状態とする（Ｓ２５）。これにより、異常発生箇所である直流電路１２に電力が供給されることを回避できる。また、スイッチ３６をオン状態とすることで、ダイオード３４に電流が流れなくなるため、ダイオード３４における発熱を低減できる。したがって、ダイオード３４の発熱に起因する劣化及び破損を抑制できる。
　以上のように、本実施の形態に係る電源システム１０によれば、複数の直流電源装置５０の各々の状態を判定できる。また、保護装置３０によって、異常発生箇所である直流電源装置５０の出力端子５１及び５２を短絡して、当該直流電源装置５０の影響が直流電路１２に及ばないようにすることで、正常な直流電源装置５０だけを用いることができる。このとき、異常な直流電源装置５０の出力端子５１及び５２を短絡することで、外部ユニット２０に供給される電圧及び電流が変化し得る。この場合、電力制御ユニット２４は、ＭＰＰＴ方式によって供給される電力が最大となるように電流及び電圧を調整する。
　また、直流電源装置５０の出力端子５１及び５２をスイッチ３６によって短絡することで、ダイオード３４に電流が流れることを抑制できるため、ダイオード３４における発熱を抑制できる。
　また、異常発生箇所を特定できるためで、電源システム１０のうち異常な個所だけの修理又は交換を容易に行える。
　また、電源システム１０の複数の保護装置３０は、電流センサなどのセンサを備えず、外部ユニット２０だけが、センサ２２を備えればよい。したがって、電源システム１０は、各保護装置３０がセンサを備える場合より簡素化された構成を実現できる。これに伴い、各保護装置３０がセンサを備える場合より、電源システム１０のコストを低減できる。
　［１－３．ラピッドシャットダウンシステムへの適用］
　次に、本実施の形態に係る電源システム１０のラピッドシャットダウンシステムへの適用について説明する。ラピッドシャットダウン規格は、米国のＮＥＣ（National Electrical Code）規格であり、光発電装置（太陽光パネル）が設置された建物等で火災が発生した際に、消防士の消火活動における感電等の危険を減らすための規格である。米国で規定されているラピッドシャットダウンに関する規格の記載では、建物等に設置された光発電装置から３０ｃｍ以内の領域の直流電圧を１０秒以内に８０Ｖ以下に降圧し、当該領域外の直流電圧を１０秒以内に３０Ｖ以下に降圧することが義務付けられている。
　本実施の形態に係る電源システム１０は、保護装置３０のスイッチ３６をオン状態とすることによって、直流電源装置５０の高電位側の出力端子５１と、低電位側の出力端子５２との間を短絡させることができる。言い換えると、スイッチ３６をオン状態とすることで、直流電源装置５０が直流電路１２に印加する電圧をほぼ０Ｖに低下させることができる。そこで、本実施の形態に係る保護装置３０を、直流電源装置５０からの距離が３０ｃｍ以下の位置に配置することで、直流電源装置５０から３０ｃｍ以内の領域の直流電圧をシャットダウン開始から１０秒以内に８０Ｖ以下に降圧し、かつ、当該領域外の直流電圧をシャットダウン開始から１０秒以内に３０Ｖ以下に降圧するシステムを実現できる。以上のように、本実施の形態に係る電源システム１０においては、保護装置３０を直流電源装置５０からの距離が３０ｃｍ以下の位置に配置することで、ラピッドシャットダウンシステムに適用できる。保護装置３０は、例えば、直流電源装置５０が太陽光パネルである場合には、太陽光パネルの受光面に対して裏側の面に取り付けられてもよい。これにより、保護装置３０の太陽光パネルからの距離を低減し、かつ、保護装置３０に直射日光が照射されることを低減できる。
　［１－４．まとめ］
　以上のように、本実施の形態に係る電源システム１０は、複数の直流電源装置５０及び複数の直流電源装置５０を直列に接続する直流電路１２に用いられる電源システム１０である。電源システム１０は、複数の直流電源装置５０にそれぞれ接続される複数の保護装置３０と、直流電路１２に接続される外部ユニット２０とを備える。複数の保護装置３０の各々は、複数の直流電源装置５０のうちの一つの直流電源装置５０の高電位側の出力端子５１と直流電路１２とを接続する第一導電体３１と、一つの直流電源装置５０の低電位側の出力端子５２と直流電路１２とを接続する第二導電体３２と、直流電源装置５０の出力電圧が逆方向に印加される向きに、第一導電体３１と第二導電体３２との間に接続されるダイオード３４と、ダイオード３４に並列に接続されるスイッチ３６と、スイッチ３６の状態を制御する制御器３８と、外部ユニットと通信を行う通信回路４０とを有する。外部ユニット２０は、直流電路１２から電気パラメータを取得するセンサ２２と、複数の保護装置３０と通信する通信ユニット２８と、電気パラメータに基づいて複数の直流電源装置５０及び直流電路１２の状態を判断する制御ユニット２６とを有する。制御ユニット２６は、複数の直流電源装置５０及び直流電路１２の少なくとも一方の状態が異常であると判断した場合、通信ユニット２８に、複数の保護装置３０の各々へスイッチ３６の切り替え動作を指示する切替信号を順次送信させ、スイッチ３６の切り替え前後の電気パラメータに基づいて、異常発生箇所を特定する。
　このような電源システム１０によれば、複数の直流電源装置５０の各々の状態を判定できる。また、電源システム１０によれば、異常が発生した直流電源装置５０の出力端子５１及び５２を短絡することで、正常な直流電源装置５０だけを使用できる。また、異常発生箇所を特定できるため、電源システム１０の修理又は交換を容易に行える。また、電源システム１０の複数の保護装置３０は、電流センサなどのセンサを備えず、外部ユニット２０だけが、センサ２２を備えればよい。したがって、電源システム１０は、各保護装置３０がセンサを備える場合より簡素化された構成を実現できる。これに伴い、各保護装置３０がセンサを備える場合より、電源システム１０のコストを低減できる。また、各保護装置３０及び外部ユニット２０は、従来の直流電源装置５０と、電力変換装置と、直流電路１２とからなる従来の電源システムに容易に後付けできる。このため、従来の電源システムを本実施の形態に係る電源システム１０に容易に変更できる。
　また、電源システム１０において、複数の保護装置３０の各々は、一つの直流電源装置５０から制御器３８へ電力を供給する補助電源回路４４をさらに有してもよい。
　これにより、各保護装置３０に電力を供給する電源を別途準備する必要がない。したがって、電源システム１０の構成をより一層簡素化できる。
　また、電源システム１０において、複数の直流電源装置５０の各々は、光発電装置であってもよい。
　また、電源システム１０において、通信ユニット２８は、電力線通信デバイス、又は、無線通信デバイスであってもよい。
　また、電源システム１０において、スイッチ３６は、半導体スイッチであってもよい。
　また、電源システム１０において、電気パラメータは、電流、電圧、電流の周波数成分、及び、電圧の周波数成分の少なくとも一つを含んでもよい。
　また、電源システム１０において、外部ユニットは、電力変換装置であってもよい。
　これにより、保護装置３０によって、異常発生箇所である直流電源装置５０の出力端子５１及び５２を短絡した場合にも、ＭＰＰＴ方式を用いれば外部ユニット２０に供給される電力が最大となるように電流及び電圧を調整できる。
　また、電源システム１０において、複数の保護装置３０の各々は、一つの直流電源装置５０からの距離が３０ｃｍ以内の位置に配置されてもよい。
　これにより、スイッチ３６をオン状態として直流電源装置５０の出力端子５１及び５２を短絡することで、直流電源装置５０から３０ｃｍ以内の領域の直流電圧をシャットダウン開始から１０秒以内に８０Ｖ以下に降圧し、かつ、当該領域外の直流電圧をシャットダウン開始から１０秒以内に３０Ｖ以下に降圧するラピッドシャットダウンシステムの実現が可能となる。
　（その他の実施の形態）
　以上、実施の形態に係る電源システム１０について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
　例えば、外部ユニットの制御ユニットは、推論アルゴリズムを用いて、電源システムの状態を判定してもよい。ここで、推論アルゴリズムは、電気パラメータが入力された場合に電源システムの状態を出力し、事前に電気パラメータと電源システムの状態との関係を学習していてもよい。
　例えば、電気パラメータが入力された場合に、電源システムの状態を判定して出力する推論アルゴリズムを準備する。そして、電源システム全体が正常である場合に、センサ２２において複数組の電気パラメータを取得し、取得した複数組の電気パラメータと電源システムの状態との関係を推論アルゴリズムに学習させてもよい。推論アルゴリズムがこのような学習を行うことで、入力された電気パラメータに基づいて電源システムの状態を判定できる。このような推論アルゴリズムを用いるために、制御ユニットは、マイコンなどの演算処理装置を含んでもよい。
　また、電源システム１０の外部ユニット２０は、電力制御ユニット２４を有する電力変換装置であったが、外部ユニット２０は、電力制御ユニット２４を有さなくてもよい。例えば、外部ユニット２０は、１以上の電力変換装置を制御する中央制御装置であってもよい。
　また、通信ユニット２８は、有線通信デバイスであったが、電力線通信デバイスであってもよく、ハートビートを送信してもよい。この場合、保護装置３０の制御器３８は、通信ユニット２８が送信するハートビートの喪失を確認した場合、何等かの異常が発生したと判断して、保護装置３０のスイッチ３６をオン状態としてもよい。
　また、本発明は、電源システム１０として実現できるだけでなく、電源システム１０を構成する各構成要素が行うステップ（処理）を含む制御方法として実現できる。
　具体的には、図３に示されるように、電源システム１０の制御方法では、電気パラメータに基づいて複数の直流電源装置５０及び直流電路１２の状態を判断し（Ｓ１３）、複数の直流電源装置５０及び直流電路１２の少なくとも一方の状態が異常であると判断した場合（Ｓ１３でＹｅｓ）、複数の保護装置３０の各々のスイッチ３６の切り替え動作を順次行い、スイッチ３６の切り替え前後の電気パラメータに基づいて、異常発生箇所を特定する（Ｓ２０）。
　例えば、それらのステップは、コンピュータ（コンピュータシステム）によって実行されてもよい。そして、本発明は、それらの方法に含まれるステップを、コンピュータに実行させるためのプログラムとして実現できる。さらに、本発明は、そのプログラムを記録したＣＤ－ＲＯＭ等である非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体として実現できる。
　上記実施の形態に係る電源システム１０の制御ユニット２６は、マイコンによってソフトウェア的に実現されてもよいし、パーソナルコンピュータなどの汎用コンピュータにおいてソフトウェア的に実現されてもよい。さらに、制御ユニット２６は、Ａ／Ｄ変換器、論理回路、ゲートアレイ、Ｄ／Ａ変換器等で構成される専用の電子回路によってハードウェア的に実現されてもよい。
　その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
１０　電源システム
１２　直流電路
２０　外部ユニット
２２　センサ
２４　電力制御ユニット
２６　制御ユニット
２８　通信ユニット
３０　保護装置
３１　第一導電体
３２　第二導電体
３４　ダイオード
３６　スイッチ
３８　制御器
４０　通信回路
４４　補助電源回路
５０　直流電源装置
５１、５２　出力端子

Claims (11)

  1. 　複数の直流電源装置及び前記複数の直流電源装置を直列に接続する直流電路に用いられる電源システムであって、
    　前記複数の直流電源装置にそれぞれ接続される複数の保護装置と、
    　前記直流電路に接続される外部ユニットとを備え、
    　前記複数の保護装置の各々は、
    　前記複数の直流電源装置のうちの一つの直流電源装置の高電位側の出力端子と前記直流電路とを接続する第一導電体と、
    　前記一つの直流電源装置の低電位側の出力端子と前記直流電路とを接続する第二導電体と、
    　前記一つの直流電源装置の出力電圧が逆方向に印加される向きに、前記第一導電体と前記第二導電体との間に接続されるダイオードと、
    　前記ダイオードに並列に接続されるスイッチと、
    　前記スイッチの状態を制御する制御器と、
    　前記外部ユニットと通信を行う通信回路とを有し、
    　前記外部ユニットは、
    　前記直流電路から電気パラメータを取得するセンサと、
    　前記複数の保護装置と通信する通信ユニットと、
    　前記電気パラメータに基づいて前記複数の直流電源装置及び前記直流電路の状態を判断する制御ユニットとを有し、
    　前記制御ユニットは、前記複数の直流電源装置及び前記直流電路の少なくとも一方の状態が異常であると判断した場合、前記通信ユニットに、前記複数の保護装置の各々へ前記スイッチの切り替え動作を指示する切替信号を順次送信させ、前記スイッチの切り替え前後の前記電気パラメータに基づいて、異常発生箇所を特定する
    　電源システム。
  2. 　前記複数の保護装置の各々は、前記一つの直流電源装置から前記制御器へ電力を供給する補助電源回路をさらに有する
    　請求項１に記載の電源システム。
  3. 　複数の直流電源装置の各々は、光発電装置である
    　請求項１又は２に記載の電源システム。
  4. 　前記通信ユニットは、電力線通信デバイス、又は、無線通信デバイスである
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の電源システム。
  5. 　前記スイッチは、半導体スイッチである
    　請求項１～４のいずれか１項に記載の電源システム。
  6. 　前記電気パラメータは、電流、電圧、前記電流の周波数成分、及び、前記電圧の周波数成分の少なくとも一つを含む
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の電源システム。
  7. 　前記通信ユニットは、電力線通信デバイスであり、
    　前記制御器は、前記通信ユニットが送信するハートビートの喪失を確認した場合、前記スイッチをオン状態とする
    　請求項１～６のいずれか１項に記載の電源システム。
  8. 　前記外部ユニットは、電力変換装置、又は、前記複数の直流電源装置の中央制御装置である
    　請求項１～７のいずれか１項に記載の電源システム。
  9. 　前記制御ユニットは、推論アルゴリズムを用いて、前記複数の直流電源装置及び前記直流電路の状態を判定し、
    　前記推論アルゴリズムは、前記電気パラメータが入力された場合に前記複数の直流電源装置及び前記直流電路の状態を出力し、事前に前記電気パラメータと前記複数の直流電源装置及び前記直流電路の状態との関係を学習している
    　請求項１～８のいずれか１項に記載の電源システム。
  10. 　前記複数の保護装置の各々は、前記一つの直流電源装置からの距離が３０ｃｍ以内の位置に配置される
    　請求項１～９のいずれか１項に記載の電源システム。
  11. 　複数の直流電源装置及び前記複数の直流電源装置を直列に接続する直流電路に用いられる電源システムの制御方法であって、
    　前記電源システムは、
    　前記複数の直流電源装置にそれぞれ接続される複数の保護装置と、
    　前記直流電路に接続される外部ユニットとを備え、
    　前記複数の保護装置の各々は、
    　前記複数の直流電源装置のうちの一つの直流電源装置の高電位側の出力端子と前記直流電路とを接続する第一導電体と、
    　前記一つの直流電源装置の低電位側の出力端子と前記直流電路とを接続する第二導電体と、
    　前記一つの直流電源装置の出力電圧が逆方向に印加される向きに、前記第一導電体と前記第二導電体との間に接続されるダイオードと、
    　前記ダイオードに並列に接続されるスイッチと、
    　前記スイッチの状態を制御する制御器と、
    　前記外部ユニットと通信を行う通信回路とを有し、
    　前記外部ユニットは、
    　前記直流電路から電気パラメータを取得するセンサと、
    　前記複数の保護装置と通信する通信ユニットとを有し、
    　前記電源システムの制御方法は、
    　前記電気パラメータに基づいて前記複数の直流電源装置及び前記直流電路の状態を判断し、
    　前記複数の直流電源装置及び前記直流電路の少なくとも一方の状態が異常であると判断した場合、前記複数の保護装置の各々の前記スイッチの切り替え動作を順次行い、
    　前記スイッチの切り替え前後の前記電気パラメータに基づいて、異常発生箇所を特定する
    　電源システムの制御方法。
PCT/JP2020/022423 2019-06-27 2020-06-05 電源システム及び電源システムの制御方法 WO2020261946A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021527604A JP7108860B2 (ja) 2019-06-27 2020-06-05 電源システム及び電源システムの制御方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019119606 2019-06-27
JP2019-119606 2019-06-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020261946A1 true WO2020261946A1 (ja) 2020-12-30

Family

ID=74061239

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/022423 WO2020261946A1 (ja) 2019-06-27 2020-06-05 電源システム及び電源システムの制御方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7108860B2 (ja)
WO (1) WO2020261946A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230094178A1 (en) * 2020-03-11 2023-03-30 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Anomaly detection device, anomaly detection method, recording medium, indoor wiring system, solar inverter, circuit breaker, solar panel, solar panel attachment module, and junction box

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010004738A1 (ja) * 2008-07-11 2010-01-14 三菱電機株式会社 整流装置およびそれを備えた太陽光発電システム
JP2012195322A (ja) * 2011-03-14 2012-10-11 Mitsubishi Electric Corp 太陽光発電システム
JP2016039766A (ja) * 2014-08-11 2016-03-22 東北電力株式会社 太陽電池パネル異常検出システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010004738A1 (ja) * 2008-07-11 2010-01-14 三菱電機株式会社 整流装置およびそれを備えた太陽光発電システム
JP2012195322A (ja) * 2011-03-14 2012-10-11 Mitsubishi Electric Corp 太陽光発電システム
JP2016039766A (ja) * 2014-08-11 2016-03-22 東北電力株式会社 太陽電池パネル異常検出システム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230094178A1 (en) * 2020-03-11 2023-03-30 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Anomaly detection device, anomaly detection method, recording medium, indoor wiring system, solar inverter, circuit breaker, solar panel, solar panel attachment module, and junction box

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2020261946A1 (ja) 2020-12-30
JP7108860B2 (ja) 2022-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111478290B (zh) 一种快速关断方法、光伏组件关断器和光伏系统
JP6132919B2 (ja) 直流発電システムおよび直流発電システムの保護方法
ES2383856T3 (es) Sistemas, procedimientos y aparatos para hacer funcionar un convertidor de potencia
CN111585308B (zh) 光伏快速关断系统的控制方法及其应用装置和系统
EP3264550B1 (en) Access control method for parallel direct current power supplies and device thereof
JP6642075B2 (ja) アーク対応制御装置およびアーク対応制御方法
JP2013534125A (ja) 危険状態において光起電力設備の発電機電圧を制限するための方法及び光起電力設備
JP2012112937A (ja) 発電システムのアーク検出および防止
WO2017221493A1 (ja) 直流電気回路保護装置およびアーク検出方法
US10411459B2 (en) Photovoltaic power generation system and method for shutting down the same
WO2020261946A1 (ja) 電源システム及び電源システムの制御方法
JP2016157364A (ja) 電力制御装置及びその制御方法
WO2018150696A1 (ja) アーク検出装置およびアーク検出方法
JP6772645B2 (ja) インバータ装置
WO2020261947A1 (ja) 保護装置及び電源システム
JP6203012B2 (ja) 系統連系インバータ装置
JP5712951B2 (ja) 太陽電池パネルの異常検知装置
AU2021204712B2 (en) Abnormality detecting system for a solar power grid
JP2016123241A (ja) パワーコンディショナ
JP2016136815A (ja) 電力供給装置
JP7357249B2 (ja) 異常検知装置、異常検知方法、プログラム、屋内配線システム、パワーコンディショナ、ブレーカ、太陽光パネル、太陽光パネル付属モジュール及び接続箱
TW202019043A (zh) 太陽能智慧防災斷路器
JP5997006B2 (ja) 太陽光発電装置
JP6490931B2 (ja) 無停電電源装置および無停電電源装置の制御方法
JP6402603B2 (ja) 電力変換装置及び電力変換システム

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20833366

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021527604

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20833366

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1