JP3432795B2 - 太陽光発電システム - Google Patents

太陽光発電システム

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JP3432795B2 JP2000305923A JP2000305923A JP3432795B2 JP 3432795 B2 JP3432795 B2 JP 3432795B2 JP 2000305923 A JP2000305923 A JP 2000305923A JP 2000305923 A JP2000305923 A JP 2000305923A JP 3432795 B2 JP3432795 B2 JP 3432795B2
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武彦 松岡
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、太陽光発
電システムに関するものである。さらに詳しくは、この
出願の発明は、太陽電池モジュールの各ストリングスに
対する良好な過電流・過熱保護を行うことのできる、融
雪機能を有する新しい太陽光発電システムに関するもの
である。
【0002】
【従来の技術とその課題】エネルギー問題や環境問題へ
の関心の高まりとともに、太陽エネルギーが注目されて
おり、たとえば太陽電池モジュールにより太陽光エネル
ギーを電力に変換する太陽光発電システムの実用化が盛
んに進められている。この太陽光発電システムでは、当
然、発電効率の低下を防ぐべく、太陽光照射を阻害する
太陽電池モジュール面上の付着物を極力除去する必要が
ある。中でも積雪は問題となっており、それを融雪する
機能を必要とする場合がしばしばある。
【0003】従来、融雪機能としては、たとえば、双方
向性インバータを利用し、発電時は、双方向性インバー
タがインバータ動作して太陽電池モジュールの各ストリ
ングスからの発電電流を系統へ送り、融雪時は、双方向
性インバータがコンバータ動作して系統の商用電源を直
流に変換し、それを融雪電流として各ストリングスへ注
入し、太陽電池モジュールを低温発熱体として発熱させ
ることにより融雪を行うといったものが知られている。
【0004】しかしながら、このような融雪機能付きの
従来の太陽光発電システムでは、実用上次のような問題
点があった。すなわち、従来システムでは、融雪電流の
注入制御を双方向性インバータの電力一定制御により行
うようになっているため、各太陽電池モジュールのスト
リングス毎の異常事態に対処することができず、過電流
や過熱が発生する恐れがあったのである。
【0005】より具体的には、たとえば、何らかの原因
でストリングスが1部断線し、その並列回路数が減少し
た場合、融雪電流は電力一定制御であるので、残りのス
トリングスにその分が分散され、健全なストリングスへ
の融雪電流が増え、過電流となってしまう。また、積雪
時または融雪時において太陽電池モジュール面上の積雪
がまだら状態になることがあり、それに起因して日照の
不均等や太陽電池モジュールの温度差が生じ、過熱が発
生することがある。たとえば、日中の融雪動作時、滑雪
で露出したストリングスへの注入電流値と積雪が残って
いるストリングスへの融雪電流値とに差が生じた場合、
その差は日照が強い程あるいは外気の気温が高くなる程
大きくなり、日照により温度が上昇したストリング程電
流が増加し、その電流増加分によって温度がさらに高く
なり、反対に積雪が残っている太陽電池モジュールの電
流は減少し、差が一層大きくなってしまい、過熱が発生
する。そして、このような異常事態が発生しても、融雪
電流が電力一定制御では当然、的確に対処することがで
きず、融雪時の過電流・過熱保護を適切に行うことがで
きない。
【0006】この出願の発明は、以上のとおりの事情に
鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を解消
し、融雪動作時において、太陽電池モジュールの各スト
リングス毎の融雪電流を監視し、各ストリングスの過電
流および過熱を的確に防止することのできる、融雪機能
付きの新しい太陽光発電システムを提供することを課題
としている。
【0007】
【課題を解決する手段】この出願の発明は、上記の課題
を解決するものとして、太陽電池モジュールの各ストリ
ングスと系統とを連系する双方向性インバータが備えら
れており、発電時は双方向性インバータがインバータ動
作して太陽電池モジュールの各ストリングスからの発電
電流を系統へ送り、融雪時は双方向性インバータがコン
バータ動作して系統の商用電源を融雪電流として各スト
リングスへ注入し、太陽電池モジュールを発熱体として
発熱させることにより融雪を行う太陽光発電システムに
おいて、バイパス用電磁接触器と融雪電流検出器とを有
するバイパス回路が太陽電池モジュールの各ストリング
ス毎に備えられ、且つ、各バイパス回路のバイパス用電
磁接触器および融雪電流検出器と接続した融雪電流監視
回路が備えられており、融雪開始時にバイパス用電磁接
触器がOnにされて、融雪電流がバイパス回路を通って
各ストリングスに注入されるとともに、融雪電流値が融
雪電流検出器により常時検出され、さらに、融雪電流監
視回路により各融雪電流検出器からの融雪電流値が所定
電流値よりも大きいか否かが判断され、大きい場合に、
該当するバイパス回路のバイパス用電磁接触器がOff
にされて、そのバイパス回路への融雪電流の注入が停止
されるようになっていることを特徴とする太陽光発電シ
ステム(請求項1)、および、太陽電池モジュールの各
ストリングスと系統とを連系するインバータおよび太陽
電池モジュールの各ストリングスへ融雪電流を供給する
融雪用電源が備えられており、発電時はインバータが太
陽電池モジュールの各ストリングスからの発電電流を系
統へ送り、融雪時は融雪用電源からの融雪電流を各スト
リングスへ注入し、太陽電池モジュールを発熱体として
発熱させることにより融雪を行う太陽光発電システムに
おいて、バイパス用電磁接触器と融雪電流検出器とを有
するバイパス回路が太陽電池モジュールの各ストリング
ス毎に備えられ、且つ、各バイパス回路の融雪電流検出
器およびバイパス用電磁接触器と接続した融雪電流監視
回路が備えられており、融雪開始時にバイパス用電磁接
触器がOnにされて、融雪電流がバイパス回路を通って
各ストリングスに注入されるとともに、融雪電流値が融
雪電流検出器により常時検出され、さらに、融雪電流監
視回路により各融雪電流検出器からの融雪電流値が所定
電流値よりも大きいか否かが判断され、大きい場合に、
該当するバイパス回路のバイパス用電磁接触器がOff
にされて、そのバイパス回路への融雪電流の注入が停止
されるようになっていることを特徴とする太陽光発電シ
ステム(請求項2)を提供する。
【0008】また、この出願の発明は、上記の太陽光発
電システムにおいて、融雪電流監視回路に、入力融雪電
流値と所定電流値とを比較し、入力融雪電流値が所定電
流値よりも大きい場合に融雪停止信号を出力するコンパ
レータが備えられていること(請求項3)をその態様と
して提供する。
【0009】
【発明の実施の形態】この出願の発明は、以上のとおり
の特徴を有するものであるが、以下に、添付した図面に
沿って実施例を示し、さらに詳しくこの発明の実施の形
態について説明する。
【0010】
【実施例】[実施例1]図1は、この出願の発明の太陽
光発電システムの一実施例を示したものである。
【0011】たとえばこの図1に例示したように、この
出願の発明の太陽光発電システムは、太陽電池モジュー
ルの各ストリングス(1)(以下、太陽電池ストリング
スと呼ぶ)と系統とを連系する双方向性インバータ
(2)が備えられており、発電時は双方向性インバータ
(2)がインバータ動作して各太陽電池ストリングス
(1)からの発電電流を系統へ送り、融雪時は双方向性
インバータ(2)がコンバータ動作して系統の商用電源
を融雪電流として各太陽電池ストリングス(1)へ注入
し、太陽電池モジュールを発熱体として発熱させること
で融雪を行うものであり、このシステムにおいて、バイ
パス用電磁接触器(31)と融雪電流検出器(32)と
を有するバイパス回路(3)が各太陽電池ストリングス
(1)毎に備えられ、且つ、各バイパス回路(3)のバ
イパス用電磁接触器(31)および融雪電流検出器(3
2)と接続した融雪電流監視回路(4)が備えられてい
る。図1の実施例は太陽電池ストリングス(1)が四つ
配設されている場合のものであるが、もちろんその個数
は限定されるものでなく、何個の場合でも各々の発電電
流回路毎に上記バイパス回路(3)が設けられる。
【0012】そして、融雪開始時にバイパス用電磁接触
器(31)がOnにされて、融雪電流がバイパス回路
(3)を通って各太陽電池ストリングス(1)に注入さ
れるとともに、融雪電流値が融雪電流検出器(32)に
より常時検出され、さらに、融雪電流監視回路(4)に
より各融雪電流検出器(32)からの融雪電流値が所定
電流値よりも大きいか否かが判断され、大きい場合に、
該当するバイパス回路(1)のバイパス用電磁接触器
(31)がOffにされて、そのバイパス回路(1)へ
の融雪電流の注入が停止されるようになっている。
【0013】この場合さらに説明すると、まず、融雪運
転は、手動、あるいは降雪センサーなどによる降雪検知
に従った自動制御により開始される。融雪開始時、双方
向性インバータ(2)はインバータ動作からコンバータ
動作へ切り換わる。このとき、双方向性インバータ
(2)から融雪起動信号が各バイパス回路(3)のバイ
パス用電磁接触器(31)へ送られ、その融雪起動信号
によってバイパス用電磁接触器(31)は励磁される。
つまりOnとなる。これにより、発電用のブロッキング
ダイオード(5)はバイパスされ、融雪電流がバイパス
回路(3)を通って各太陽電池ストリングス(1)へ注
入される。この融雪電流によって太陽電池モジュールが
発熱して融雪が行われる。
【0014】この融雪動作中、各バイパス回路(3)を
流れる融雪電流の電流値は融雪電流検出器(32)によ
り常時検出され、その電流値は融雪電流監視回路(4)
へ送られるようになっている。融雪電流監視回路(4)
は、各バイパス回路(3)毎に融雪電流値が予め設定し
た所定電流値よりも大きいか否かを判断するものであ
り、たとえば、図2に例示したような、入力融雪電流値
と所定電流値とを比較し、入力融雪電流値が所定電流値
よりも大きい場合に融雪停止信号を出力するコンパレー
タを備えている。そして、この融雪電流監視回路(4)
により大きいと判断された場合には、その判断が行われ
たバイパス回路(3)のバイパス用電磁接触器(31)
へ融雪停止信号が送られ、融雪停止信号によってバイパ
ス用電磁接触器(31)がOffとされる。融雪停止信
号は双方向性インバータ(2)へも同時に出力するよう
にしてもよく、その信号に従って双方向性インバータ
(2)はインバータ動作を停止する。これにより、融雪
電流の注入が自動的に停止される。
【0015】以上のように、この太陽光発電システムで
は、融雪電流監視回路(4)を中心に融雪時通電状態の
フィードバック回路が構築されており、各太陽電池スト
リングス(1)毎の融雪電流の通電状態を監視して、異
状時の注入停止を的確に自動制御することができ、各太
陽電池ストリングス(1)に対する過電流・過熱保護を
実現できるのである。
【0016】[実施例2]図3は、この出願の発明の太
陽光発電システムの別の一実施例を示したものである。
この図3に示した実施例では、前述の実施例とは異な
り、高価な双方向性インバータ(2)の代わりに、単方
向のインバータ(6)および発電用の商用電源とは別の
融雪用電源(7)を利用しており、発電時はインバータ
(6)を介して発電電流が系統へ送られ、融雪時は融雪
用電源(7)から融雪電流が供給されるようになってい
る。
【0017】この場合でも、異常時の融雪電流停止制御
は、前述の場合と基本的には同じであり、融雪開始時に
バイパス用電磁接触器(31)がOnにされて、融雪電
流がバイパス回路(3)を通って各太陽電池ストリング
ス(1)に注入されるとともに、融雪電流値が融雪電流
検出器(32)により常時検出され、さらに、融雪電流
監視回路(4)により各融雪電流検出器(32)からの
融雪電流値が所定電流値よりも大きいか否かが判断さ
れ、大きい場合に、該当するバイパス回路(3)のバイ
パス用電磁接触器(31)がOffにされて、そのバイ
パス回路(3)への融雪電流の注入が停止されるように
なっている。
【0018】もちろん、インバータ(6)および融雪用
電源(7)を利用しているので、融雪開始時には、イン
バータ(6)が手動または自動で停止された後に、融雪
用電源(7)からの融雪電流の注入が行われ、融雪異常
停止時には、コンパレータからの融雪停止信号が融雪用
電源(7)へも送られる。
【0019】なお、融雪停止は、上述した異常検出時の
他に、タイマー制御による設定時間経過時にも行われる
ようになっていてもよいことは言うまでもない。
【0020】この発明は以上の例に限定されるものでは
なく、細部については様々な態様が可能である。
【0021】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この出願の発
明によって、融雪動作時において、太陽電池モジュール
の各ストリングス毎の融雪電流を監視し、各ストリング
スの過電流および過熱を的確に防止することのできる、
融雪機能付きの新しい太陽光発電システムが提供され
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この出願の発明の太陽光発電システムの一実施
例を示した回路図である。
【図2】コンパレータの一例を示した回路図である。
【図3】この出願の発明の太陽光発電システムの別の一
実施例を示した回路図である。
【符号の説明】
1 太陽電池ストリングス 2 双方向性インバータ 3 バイパス回路 31 バイパス用電磁接触器 32 融雪電流検出器 4 融雪電流監視回路 5 ブロッキングダイオード 6 インバータ 7 融雪用電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 弘樹 兵庫県尼崎市若王子3丁目12番15号 園 田計器工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平11−251615(JP,A) 特開 平10−271860(JP,A) 特開2001−257377(JP,A) 特開2000−252509(JP,A) 特開2000−156940(JP,A) 特開2000−214940(JP,A) 特開2001−247376(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 31/04 - 31/078 H02J 7/00 - 7/36

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 太陽電池モジュールの各ストリングスと
    系統とを連系する双方向性インバータが備えられてお
    り、発電時は双方向性インバータがインバータ動作して
    太陽電池モジュールの各ストリングスからの発電電流を
    系統へ送り、融雪時は双方向性インバータがコンバータ
    動作して系統の商用電源を融雪電流として各ストリング
    スへ注入し、太陽電池モジュールを発熱体として発熱さ
    せることにより融雪を行う太陽光発電システムにおい
    て、 バイパス用電磁接触器と融雪電流検出器とを有するバイ
    パス回路が太陽電池モジュールの各ストリングス毎に備
    えられ、且つ、各バイパス回路のバイパス用電磁接触器
    および融雪電流検出器と接続した融雪電流監視回路が備
    えられており、 融雪開始時にバイパス用電磁接触器がOnにされて、融
    雪電流がバイパス回路を通って各ストリングスに注入さ
    れるとともに、融雪電流値が融雪電流検出器により常時
    検出され、さらに、融雪電流監視回路により各融雪電流
    検出器からの入力融雪電流値と所定電流値とを比較し、
    融雪電流値が所定電流値よりも大きいか否かが判断さ
    れ、大きい場合に、該当するバイパス回路のバイパス用
    電磁接触器がOffにされて、そのバイパス回路への融
    雪電流の注入が停止されるようになっていることを特徴
    とする太陽光発電システム。
  2. 【請求項2】 太陽電池モジュールの各ストリングスと
    系統とを連系するインバータおよび太陽電池モジュール
    の各ストリングスへ融雪電流を供給する融雪用電源が備
    えられており、発電時はインバータが太陽電池モジュー
    ルの各ストリングスからの発電電流を系統へ送り、融雪
    時は融雪用電源からの融雪電流を各ストリングスへ注入
    し、太陽電池モジュールを発熱体として発熱させること
    により融雪を行う太陽光発電システムにおいて、 バイパス用電磁接触器と融雪電流検出器とを有するバイ
    パス回路が太陽電池モジュールの各ストリングス毎に備
    えられ、且つ、各バイパス回路の融雪電流検出器および
    バイパス用電磁接触器と接続した融雪電流監視回路が備
    えられており、 融雪開始時にバイパス用電磁接触器がOnにされて、融
    雪電流がバイパス回路を通って各ストリングスに注入さ
    れるとともに、融雪電流値が融雪電流検出器により常時
    検出され、さらに、融雪電流監視回路により各融雪電流
    検出器からの入力 融雪電流値と所定電流値とを比較し、
    融雪電流値が所定電流値よりも大きいか否かが判断さ
    れ、大きい場合に、該当するバイパス回路のバイパス用
    電磁接触器がOffにされて、そのバイパス回路への融
    雪電流の注入が停止されるようになっていることを特徴
    とする太陽光発電システム。
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US11870389B2 (en) * 2021-09-21 2024-01-09 Inventus Holdings, Llc Melting snow and/or ice accumulating on modules of a photovoltaic array

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