JP2017112675A - 太陽光発電システムの診断システム及び診断方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】各々が複数の太陽電池セルを含む複数の太陽電池アレイを並列に接続する集電部と、集電部に接続され、電力最大の制御を行う制御部と、監視部と、を有し、監視部は、制御部の電流計によって計測された電流及び制御部の電圧計によって計測された電圧に基づいて、複数の太陽電池アレイの日射量及び動作温度を推定し、制御部の電流計によって計測された電流及び集電部の複数の電流計によって計測された電流に基づいて、推定した日射量及び動作温度を、集電部の複数の電流計によって計測された電流に整合する値に補正し、補正した日射量及び動作温度に基づいて、各太陽電池アレイの電流の理論値を計算する。
【選択図】図13
Description
(I1’/I2)/{(Isc_0+α・(Tb-Ta))・pb}-I1’}・Tb/{(Isc_0+α・(Tb-298))・pb-I1}
・・・(17)
(I1’/I2)/{Isc_0+α・(Tb’-298)}・{(Isc_0+α・(Tb-298))・pb} ・・・(18)
1a 太陽電池モジュール
2 接続箱
2a 逆流防止ダイオード
2b ヒューズ
2c 遮断機
3 集電ラック
3a、4a 電流計測装置
3b、4b 電圧計測装置
3c、4d サンプリング処理部
3d、4e 信号変換伝送装置
4 パワーコンディショナ
4c 冷却装置
4f 制御波形生成部
4g MPPT制御部
4h 直流−交流変換部
5 伝送経路
6 監視装置
6a メモリ
6b 演算部
6c インターフェイス
6d 結果表示部
6e 内部バス
Claims (14)
- 太陽光発電システムの診断システムであって、
各々が複数の太陽電池セルを含む複数の太陽電池アレイを並列に接続する集電部と、前記集電部に接続される制御部と、前記太陽光発電システムの診断を行う監視部と、を有し、
前記制御部は、
前記集電部から入力された前記複数の太陽電池アレイの電流及び電圧をそれぞれ計測する第1の電流計測装置及び第1の電圧計測装置を有し、
前記第1の電流計測装置及び前記第1の電圧計測装置が計測した電流値及び電圧値に基づいて、電力最大となるように出力する電流及び電圧を制御し、
前記集電部は、各々が前記各太陽電池アレイの電流を計測する複数の第2の電流計測装置を有し、
前記監視部は、前記第1の電流計測装置によって計測された電流値、前記第1の電圧計測装置によって計測された電圧値、及び前記複数の第2の電流計測装置によって計測された電流値を保持する記憶部と、前記記憶部に接続される演算部と、を有し、
前記演算部は、
日射量、動作温度及び太陽電池セル数と出力電流との関係を示す数式を用いて、前記第1の電流計測装置によって計測された電流値及び前記第1の電圧計測装置によって計測された電圧値に基づいて、前記複数の太陽電池アレイの日射量及び動作温度を推定し、
前記第1の電流計測装置によって計測された電流値及び前記複数の第2の電流計測装置によって計測された電流値に基づいて、前記数式を用いて、前記推定した日射量及び動作温度を、前記複数の第2の電流計測装置によって計測された電流値に整合する値に補正し、
前記補正した日射量及び動作温度に基づいて、前記数式を用いて、前記各太陽電池アレイの電流の理論値を計算することを特徴とする診断システム。 - 請求項1に記載の診断システムであって、
前記演算部は、前記第1の電流計測装置によって計測された電流値及び前記複数の第2の電流計測装置によって計測された電流値に基づいて、電力最大の動作点における電流と短絡電流との比が一定であり、かつ、電力最大の動作点における電流に対する電圧の勾配が一定であるとの条件を満たすように、前記推定した日射量及び動作温度を、前記複数の第2の電流計測装置によって計測された電流値に整合する値に補正することを特徴とする診断システム。 - 請求項2に記載の診断システムであって、
前記演算部は、
前記複数の第2の電流計測装置によって計測された電流値の合計と、前記第1の電流計測装置によって計測された電流値と、前記各第2の電流計測装置及び前記第1の電流計測装置の直線性の比を示す固有値と、に基づいて、前記各第2の電流計測装置によって計測された電流値を、前記第1の電流計測装置の直線性に整合し、かつ、前記複数の第2の電流計測装置によって計測された電流値と前記第1の電流計測装置によって計測された電流値との間のオフセットが解消するように補正し、
前記第1の電流計測装置によって計測された電流値及び前記複数の第2の電流計測装置によって計測された電流値を補正した値に基づいて、前記推定した日射量及び動作温度を、前記複数の第2の電流計測装置によって計測された電流値に整合する値に補正し、
前記各太陽電池アレイの電流の理論値と、前記各第2の電流計測装置によって計測された電流値を補正した値と、を比較することを特徴とする診断システム。 - 請求項3に記載の診断システムであって、
前記演算部は、
前記複数の第2の電流計測装置の温度依存性と、前記複数の第2の電流計測装置によって計測された電流値の合計と、前記第1の電流計測装置によって計測された電流値と、に基づいて推定した前記複数の第2の電流計測装置の周辺温度が、前記複数の第2の電流計測装置の所望の計測精度を維持できる所定の範囲に含まれるか否かを判定し、
前記推定した周辺温度が前記所定の範囲に含まれる場合、前記各太陽電池アレイの電流の理論値と、前記各第2の電流計測装置によって計測された電流値を補正した値と、を比較し、
前記推定した周辺温度が前記所定の範囲に含まれない場合、前記各太陽電池アレイの電流の理論値と、前記各第2の電流計測装置によって計測された電流値を補正した値と、を比較しないことを特徴とする診断システム。 - 請求項3に記載の診断システムであって、
前記演算部は、
前記太陽電池アレイごとに、互いに日射量が異なる第1の時間帯及び第2の時間帯のそれぞれにおいて前記第1の電流計測装置によって計測された電流値、前記第1の電圧計測装置によって計測された電流値、及び前記複数の第2の電流計測装置によって計測された電流値を補正した値に基づいて、前記第1の時間帯における前記各太陽電池アレイの電流の理論値と前記各第2の電流計測装置によって計測された電流値を補正した値との第1の差分と、前記第2の時間帯における前記各太陽電池アレイの電流の理論値と前記各第2の電流計測装置によって計測された電流値を補正した値との第2の差分と、を計算し、
前記第1の差分と前記第2の差分との差が所定の条件を満たすときに計算に用いた前記太陽電池セルの数に基づいて、前記各太陽電池アレイにおける太陽電池セルの故障数を推定することを特徴とする診断システム。 - 請求項1に記載の診断システムであって、
前記制御部は、
所定の周波数でスイッチング動作を行うことによって電力最大となるように出力する電流及び電圧を制御し、
前記第1の電流計測装置によって計測された電流値及び前記第1の電圧計測装置によって計測された電圧値を前記スイッチング動作の周波数の2倍以上の周波数でサンプリングする第1のサンプリング処理部と、前記第1の電流計測装置及び前記第1の電圧計測装置を含む前記制御部の内部を冷却する冷却装置と、を有し、
前記集電部は、前記複数の第2の電流計測装置によって計測された電流値を前記スイッチング動作の周波数の2倍より小さい周波数でサンプリングする第2のサンプリング処理部を有し、
前記監視部の前記記憶部は、前記第1のサンプリング処理部によってサンプリングされた電流値及び電圧値、並びに、前記第2のサンプリング処理部によってサンプリングされた電流値を保持することを特徴とする診断システム。 - 請求項1に記載の診断システムであって、
前記各太陽電池アレイは、それぞれが直列に接続された複数の太陽電池セルを含む複数の太陽電池ストリングと、前記複数の太陽電池ストリングを並列に接続する接続部と、を有することを特徴とする診断システム。 - 太陽光発電システムの診断方法であって、
前記太陽光発電システムは、各々が複数の太陽電池セルを含む複数の太陽電池アレイと、前記複数の太陽電池アレイを並列に接続する集電部と、前記集電部に接続される制御部と、前記太陽光発電システムの診断を行う監視部と、を有し、
前記制御部は、
前記集電部から入力された前記複数の太陽電池アレイの電流及び電圧をそれぞれ計測する第1の電流計測装置及び第1の電圧計測装置を有し、
前記第1の電流計測装置及び前記第1の電圧計測装置が計測した電流値及び電圧値に基づいて、電力最大となるように出力する電流及び電圧を制御し、
前記集電部は、各々が前記各太陽電池アレイの電流を計測する複数の第2の電流計測装置を有し、
前記監視部は、前記第1の電流計測装置によって計測された電流値、前記第1の電圧計測装置によって計測された電圧値、及び前記複数の第2の電流計測装置によって計測された電流値を保持する記憶部と、前記記憶部に接続される演算部と、を有し、
前記診断方法は、
前記演算部が、日射量、動作温度及び太陽電池セル数と出力電流との関係を示す数式を用いて、前記第1の電流計測装置によって計測された電流値及び前記第1の電圧計測装置によって計測された電圧値に基づいて、前記複数の太陽電池アレイの日射量及び動作温度を推定する第1手順と、
前記演算部が、前記第1の電流計測装置によって計測された電流値及び前記複数の第2の電流計測装置によって計測された電流値に基づいて、前記数式を用いて、前記推定した日射量及び動作温度を、前記複数の第2の電流計測装置によって計測された電流値に整合する値に補正する第2手順と、
前記演算部が、前記補正した日射量及び動作温度に基づいて、前記数式を用いて、前記各太陽電池アレイの電流の理論値を計算する第3手順と、を含むことを特徴とする診断方法。 - 請求項8に記載の診断方法であって、
前記第2手順において、前記演算部は、前記第1の電流計測装置によって計測された電流値及び前記複数の第2の電流計測装置によって計測された電流値に基づいて、電力最大の動作点における電流と短絡電流との比が一定であり、かつ、電力最大の動作点における電流に対する電圧の勾配が一定であるとの条件を満たすように、前記推定した日射量及び動作温度を、前記複数の第2の電流計測装置によって計測された電流値に整合する値に補正することを特徴とする診断方法。 - 請求項9に記載の診断方法であって、
前記演算部が、前記複数の第2の電流計測装置によって計測された電流値の合計と、前記第1の電流計測装置によって計測された電流値と、前記各第2の電流計測装置及び前記第1の電流計測装置の直線性の比を示す固有値と、に基づいて、前記各第2の電流計測装置によって計測された電流値を、前記第1の電流計測装置の直線性に整合し、かつ、前記複数の第2の電流計測装置によって計測された電流値と前記第1の電流計測装置によって計測された電流値との間のオフセットが解消するように補正する第4手順と、
前記演算部が、前記各太陽電池アレイの電流の理論値と、前記各第2の電流計測装置によって計測された電流値を補正した値と、を比較する第5手順と、をさらに含み、
前記第2手順において、前記演算部は、前記第1の電流計測装置によって計測された電流値及び前記複数の第2の電流計測装置によって計測された電流値を補正した値に基づいて、前記推定した日射量及び動作温度を、前記複数の第2の電流計測装置によって計測された電流値に整合する値に補正することを特徴とする診断方法。 - 請求項10に記載の診断方法であって、
前記演算部が、前記複数の第2の電流計測装置の温度依存性と、前記複数の第2の電流計測装置によって計測された電流値の合計と、前記第1の電流計測装置によって計測された電流値と、に基づいて推定した前記複数の第2の電流計測装置の周辺温度が、前記複数の第2の電流計測装置の所望の計測精度を維持できる所定の範囲に含まれるか否かを判定する第6手順をさらに含み、
前記第5手順は、前記第6手順において、前記推定した周辺温度が前記所定の範囲に含まれる場合に実行され、前記推定した周辺温度が前記所定の範囲に含まれない場合に実行されないことを特徴とする診断方法。 - 請求項10に記載の診断方法であって、
前記演算部が、互いに日射量が異なる第1の時間帯及び第2の時間帯を決定する第6手順と、
前記演算部が、前記太陽電池アレイごとに、前記第1の時間帯において前記第1の電流計測装置によって計測された電流値、前記第1の電圧計測装置によって計測された電流値、及び前記複数の第2の電流計測装置によって計測された電流値を補正した値に基づいて、前記第1の時間帯における前記各太陽電池アレイの電流の理論値と前記各第2の電流計測装置によって計測された電流値を補正した値との第1の差分を計算する第7手順と、
前記演算部が、前記太陽電池アレイごとに、前記第2の時間帯において前記第1の電流計測装置によって計測された電流値、前記第1の電圧計測装置によって計測された電流値、及び前記複数の第2の電流計測装置によって計測された電流値を補正した値に基づいて、前記第1の時間帯における前記各太陽電池アレイの電流の理論値と前記各第2の電流計測装置によって計測された電流値を補正した値との第2の差分を計算する第8手順と、
前記演算部が、前記第1の差分と前記第2の差分との差が所定の条件を満たすときに計算に用いた前記太陽電池セルの数に基づいて、前記各太陽電池アレイにおける太陽電池セルの故障数を推定する第9手順と、をさらに含むことを特徴とする診断方法。 - 請求項8に記載の診断方法であって、
前記制御部は、
所定の周波数でスイッチング動作を行うことによって電力最大となるように出力する電流及び電圧を制御し、
前記第1の電流計測装置によって計測された電流値及び前記第1の電圧計測装置によって計測された電圧値を前記スイッチング動作の周波数の2倍以上の周波数でサンプリングする第1のサンプリング処理部と、前記第1の電流計測装置及び前記第1の電圧計測装置を含む前記制御部の内部を冷却する冷却装置と、を有し、
前記集電部は、前記複数の第2の電流計測装置によって計測された電流値を前記スイッチング動作の周波数の2倍より小さい周波数でサンプリングする第2のサンプリング処理部を有し、
前記監視部の前記記憶部は、前記第1のサンプリング処理部によってサンプリングされた電流値及び電圧値、並びに、前記第2のサンプリング処理部によってサンプリングされた電流値を保持することを特徴とする診断方法。 - 請求項8に記載の診断方法であって、
前記各太陽電池アレイは、それぞれが直列に接続された複数の太陽電池セルを含む複数の太陽電池ストリングと、前記複数の太陽電池ストリングを並列に接続する接続部と、を有することを特徴とする診断方法。
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