JP6248716B2 - 故障対処装置、および電源システム - Google Patents

Description

本発明は、故障対処装置、および電源システムに関する。

特許文献１には、通信部がそれぞれの太陽光発電モジュールの開閉整合部と接続し、太陽光発電システムに故障が発生した場合に、それぞれの出力端の電圧値により開閉ユニットを導通または遮断することで、太陽電池が生成する電気エネルギーの転送を継続または停止させることが記載されている。
特許文献１ 特開２０１３−２５２０４６号公報

特許文献１に記載のような通信部を設けるなどの既存のシステムへの改良をできるだけ加えることなく、できるだけ単純な構成で、太陽電池などの直流電源に故障が発生した場合に、直流電源からの出力を遮断させることが望まれている。

本発明の一態様に係る故障対処装置は、直流電源の第１の故障を検知する故障検知部により直流電源の第１の故障が検知された場合に、第２の故障を発生させる故障発生部と、直流電源からの直流を交流に変換する電力変換装置が、第２の故障に起因して故障対処処理を行った場合、直流電源と電力変換装置との間を電気的に遮断する遮断部とを備える。

上記故障対処装置において、故障発生部は、第２の故障として、系統連系規定において電力変換装置が故障対処処理を行うことが規定されている故障を発生させてよい。

上記故障対処装置において、故障発生部は、故障検知部により直流電源の第１の故障が検知された場合に、アースに電流を出力するアース電流出力部を含んでよい。

上記故障対処装置において、アース電流出力部は、故障検知部が予め定められた基準に基づき定められた直流電源の第１の故障を検知したことに対応して、アースに電流を出力してよい。

上記故障対処装置は、直流電源からの電流の電流値を取得する電流値取得部をさらに備え、遮断部は、アース電流出力部によりアースに電流が出力された後、電流値取得部により取得された電流値が基準電流値より小さくなったことに対応して、直流電源と電力変換装置との間を電気的に遮断してよい。

上記故障対処装置において、電力変換装置が、直流電源からの直流を昇圧する非絶縁型の昇圧回路を有する場合、アース電流出力部は、アースに直流電流を出力してよい。

上記故障対処装置において、電力変換装置が、直流電源からの直流を昇圧する絶縁型の昇圧回路を有する場合、アース電流出力部は、アースに交流電流を出力してよい。

本発明の一態様に係る電源システムは、上記故障対処装置と、電力変換装置とを備え、電力変換装置は、第２の故障に起因する電流または電圧の変化を検知したことに対応して、直流電源からの直流を交流に変換する動作を停止することで、故障対処処理を実行する。

上記電源システムは、直流電源をさらに備えてよい。

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本実施形態に係る電源システム全体のシステム構成の一例を示す図である。 制御部の機能ブロックの一例を示す図である。 太陽電池アレイの故障を検知した場合に行われる故障対処装置における処理手順の一例を示すフローチャートである。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係る電源システム全体のシステム構成の一例を示す図である。電源システムは、太陽電池アレイ２００、およびパワーコンディショナ１０を備える。パワーコンディショナ１０は、電力変換装置の一例である。太陽電池アレイ２００は、直列に接続された複数の太陽電池モジュール２０２を有する。太陽電池アレイ２００は、直流電源の一例である。太陽電池アレイ２００は、単一の太陽電池、太陽電池を並列または、直列および並列に接続した太陽電池モジュールなどでもよい。直流電源として、太陽電池アレイ２００以外の分散型電源を用いてもよい。分散型電源は、ガスエンジン、ガスタービン、マイクロガスタービン、燃料電池、風力発電装置、電気自動車、または蓄電システムでもよい。

パワーコンディショナ１０は、太陽電池アレイ２００からの直流電圧を交流電圧に変換して系統電源３００と連系する。系統電源３００は、交流電源の一例であり、例えば、単相３線式電源でよい。系統電源３００は、三相電源でもよい。

パワーコンディショナ１０は、コンデンサＣ１、昇圧回路２０、コンデンサＣ２、インバータ３０、フィルタ回路４０、リレー５０、トランスＬ２および制御装置８０を備える。パワーコンディショナ１０は、太陽電池アレイ２００から出力される直流電圧を系統電源３００から出力される交流電圧である系統交流電圧に位相同期した交流電圧に変換して出力する。

コンデンサＣ１の一端は、太陽電池アレイ２００の正極に電気的に接続される。コンデンサＣ１の他端は、太陽電池アレイ２００の負極に電気的に接続される。コンデンサＣ１は、太陽電池アレイ２００から出力される直流電圧に含まれるノイズを低減するノイズ低減回路の一例である。言い換えれば、コンデンサＣ１は、太陽電池アレイ２００から出力される直流電圧を平滑化する平滑化フィルタの一例である。

昇圧回路２０は、コンデンサＣ１によりノイズが低減された直流電圧を昇圧して出力する。昇圧回路２０は、非絶縁型の昇圧回路の一例である。昇圧回路２０は、いわゆるチョッパ方式スイッチングレギュレータでよい。昇圧回路２０は、例えば、ハーフブリッジ型昇圧回路、フルブリッジ型昇圧回路などのトランス巻線を有する絶縁型の昇圧回路により構成してもよい。

コンデンサＣ２は、昇圧回路２０から出力される直流電圧を平滑化する。言い換えれば、コンデンサＣ２は、昇圧回路２０から出力される直流電圧に含まれるノイズを低減する。

インバータ３０は、スイッチを含み、スイッチがオンオフすることで昇圧回路２０から出力された直流電圧を交流電圧に変換し、系統電源３００側に出力する。インバータ３０は、太陽電池アレイ２００からの電力を系統電源３００からの電力と連系させる。

インバータ３０は、例えば、ブリッジ接続された４つの半導体スイッチを含む単相フルブリッジＰＷＭインバータにより構成してもよい。４つの半導体スイッチのうち、一方の一対の半導体スイッチは直列に接続される。４つの半導体スイッチのうち、他方の一対の半導体スイッチは、直列に接続され、かつ一方の一対の半導体スイッチと並列に接続される。

フィルタ回路４０は、インバータ３０から出力された交流電圧に含まれるノイズを低減する。フィルタ回路４０は、一対のコイルＬ１およびコンデンサＣ３を含む。一対のコイルＬ１のそれぞれの一端は、インバータ３０の出力端に接続される。一対のコイルＬ１のそれぞれの他端は、コンデンサＣ３の一端および他端に接続される。

リレー５０は、フィルタ回路４０より系統電源３００側に設けられる。リレー５０は、インバータ３０と系統電源３００との間を電気的に遮断するか否かを切り替える。リレー５０がオンすることで、パワーコンディショナ１０と系統電源３００とが電気的に接続され、オフすることでパワーコンディショナ１０と系統電源３００とが電気的に遮断される。

パワーコンディショナ１０は、出力端子５２、出力端子５４、および出力端子５６をさらに備える。出力端子５２には、Ｕ相の電流が流れる。出力端子５４には、Ｏ相の電流が流れる。出力端子５６には、Ｗ相の電流が流れる。出力端子５２と出力端子５４との間には、一方のトランスＬ２が並列に接続され、出力端子５４と出力端子５６との間には、他方のトランスＬ２が並列に接続される。一方のトランスＬ２と他方のトランスＬ２との間の中点は、接地されている。インバータ３０からの出力は、一対のトランスＬ２により分圧される。

パワーコンディショナ１０は、電圧センサ６０、６２、６４ａおよび６４ｂ、電流センサ７０、７２および７４をさらに備える。電圧センサ６０は、太陽電池アレイ２００の両端の電位差に対応する電圧Ｖ１を検知する。電圧センサ６２は、昇圧回路２０の出力側の両端の電位差に対応する電圧Ｖ２を検知する。電圧センサ６４ａは、パワーコンディショナ１０のＵ相の出力端子５２とＯ相の出力端子５４との間の電位差に対応する電圧Ｖ３ａを検知する。電圧センサ６４ｂは、パワーコンディショナ１０のＷ相の出力端子５６とＯ相の出力端子５４との間の電位差に対応する電圧Ｖ３ｂを検知する。

電流センサ７０は、太陽電池アレイ２００から出力され、昇圧回路２０の入力側に流れる電流Ｉ１を検知する。電流センサ７２は、昇圧回路２０から出力される電流Ｉ２を検知する。電流センサ７４は、出力端子５２に流れるＵ相の電流Ｉ３ａ、出力端子５６に流れるＷ相の電流Ｉ３ｂ、および出力端子５４に流れるＯ相の電流Ｉ３ｃを検知する。

制御装置８０は、電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３ａ，Ｖ３ｂおよび電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３ａ，Ｉ３ｂ，Ｉ３ｃなどに基づいて昇圧回路２０の昇圧動作およびインバータ３０の直流交流変換動作を制御する。また、制御装置８０は、電流Ｉ３ａ，Ｉ３ｂ，Ｉ３ｃまたは電圧Ｖ３ａ，Ｖ３ｂなどの変化が予め定められた故障に関する条件を満たす場合、故障対処処理を実行する。制御装置８０は、電流Ｉ３ａ，Ｉ３ｂ，Ｉ３ｃまたは電圧Ｖ３ａ，Ｖ３ｂなどの変化が予め定められた故障に関する条件を満たす場合、故障対処処理として、太陽電池アレイ２００からの直流を交流に変換する動作を停止する。

制御装置８０は、例えば、電流センサ７４により検知されるＩ３ａ，Ｉ３ｂ，Ｉ３ｃの合計値に基づいて、地絡電流または漏洩電流の有無を検知する。制御装置８０は、地絡電流または漏洩電流を検知した場合、リレー５０をオフして、パワーコンディショナ１０と系統電源３００とを電気的に遮断する。または、制御装置８０は、地絡電流または漏洩電流を検知した場合、インバータ３０のスイッチングの動作を停止させる。

地絡電流または漏洩電流が検知された場合に、制御装置８０がリレー５０をオフして、パワーコンディショナ１０と系統電源３００とを電気的に遮断させる処理は、パワーコンディショナ１０が実行する故障対処処理の一例である。また、地絡電流または漏洩電流が検知された場合に、制御装置８０がインバータ３０のスイッチングの動作を停止させる処理は、パワーコンディショナ１０が実行する故障対処処理の他の一例である。

また、制御装置８０は、系統電源３００が停止したことを検知した場合、リレー５０をオフして、パワーコンディショナ１０と系統電源３００とを電気的に遮断する。制御装置８０は、インバータ３０から出力される電流の位相と、電圧の位相との間の位相差、およびインバータ３０から出力される電流の振幅を調整することで、系統電源３００側に進相無効電力または遅相無効電力である所望の無効電力を供給する。

制御装置８０は、連系点の電圧に対応するパワーコンディショナ１０の出力電圧の周波数変動を検知することで、系統電源３００が停止している、つまりパワーコンディショナ１０が単独運転していることを検知する。制御装置８０は、パワーコンディショナ１０の単独運転を検知した場合、リレー５０をオフして、パワーコンディショナ１０と系統電源３００とを電気的に遮断する。パワーコンディショナ１０の単独運転が検知された場合に、制御装置８０がリレー５０をオフして、パワーコンディショナ１０と系統電源３００とを電気的に遮断させる処理が、パワーコンディショナ１０が実行する故障対処処理の他の一例である。

分電盤４００は、パワーコンディショナ１０と系統電源３００との間に設けられる。分電盤４００は、地絡電流または漏洩電流を検知する機能、および地絡電流または漏洩電流を検知した場合に、パワーコンディショナ１０と系統電源３００との間を電気的に遮断する機能を有しもよい。

故障対処装置１００は、遮断部１１０、電圧センサ１１４、電流センサ１１６、アース電流出力部１２０、および制御部１３０を備える。故障対処装置１００は、太陽電池アレイ２００とパワーコンディショナ１０との間に設けられる。故障対処装置１００は、太陽電池アレイ２００の故障を検知した場合、太陽電池アレイ２００とパワーコンディショナ１０との間を電気的に遮断する。

遮断部１１０は、太陽電池アレイ２００とパワーコンディショナ１０との間を電気的に遮断する一対のリレー１１２を含む。一対のリレー１１２は、制御部１３０からの作動信号が入力された場合に、太陽電池アレイ２００とパワーコンディショナ１０とを電気的に切断させるｂ接点を有するリレーでよい。

電圧センサ１１４は、太陽電池アレイ２００から出力され、故障対処装置１００に印加される電圧を検知する。電流センサ１１６は、太陽電池アレイ２００から出力され、故障対処装置１００に流入する電流を検知する。

ここで、パワーコンディショナ１０が動作中に、故障対処装置１００が、太陽電池アレイ２００の故障を検知したことに対応して、一対のリレー１１２に比較的大きな電流が流れている間に、一対のリレー１１２を作動させることが考えられる。しかしながら、比較的大きな電流が流れているときに、リレー１１２により太陽電池アレイ２００とパワーコンディショナ１０との間を電気的に遮断させる場合、リレー１１２に大きな負担がかかる。したがって、比較的大きな電流が流れている間に、太陽電池アレイ２００とパワーコンディショナ１０との間を電気的に遮断させる場合、大電流に耐えられるデバイスが用いられることが好ましい。

しかしながら、大電流に耐えられるデバイスは、高価である。また、大電流に耐えられるデバイスは、待機中に消費する電力も比較的大きい。さらに、消費電力が大きいので、大電流に耐えられるデバイスで発生する熱も大きくなる。したがって、一対のリレー１１２として大電流に耐えられるデバイスが用いられる場合には、大型のヒートシンクが必要になる。

本実施形態に係る故障対処装置１００によれば、太陽電池アレイ２００の故障を検知した場合、遮断部１１０に大電流が流れていないときに、遮断部１１０により太陽電池アレイ２００とパワーコンディショナ１０との間を電気的に遮断する。

より具体的には、アース電流出力部１２０が、太陽電池アレイ２００からの電流をアースに出力する。パワーコンディショナ１０は、アース電流出力部１２０により出力された電流に起因する電流または電圧の変化を検知したことに対応して、太陽電池アレイ２００からの直流を交流に変換する動作を停止することで、故障対処処理を実行する。アース電流出力部１２０は、太陽電池アレイ２００の第１の故障が検知された場合に、第２の故障を発生させる故障発生部の一例である。本実施形態では、アース電流出力部１２０は、第２の故障として、漏洩電流または地絡電流を発生させるべく、アースに電流を出力する例について説明する。しかし、故障対処装置１００は、アース電流出力部１２０以外に、第２の故障として、系統連系規定においてパワーコンディショナ１０が故障対処処理を行うことが規定されている故障を発生させる他の故障発生部を備えてよい。これにより、太陽電池アレイ２００から電流が出力されなくなるので、遮断部１１０に大電流が流れていない状態を作り出すことができる。そして、パワーコンディショナ１０が故障対処処理を実行した段階で、遮断部１１０が、太陽電池アレイ２００とパワーコンディショナ１０との間を電気的に遮断する。

アース電流出力部１２０は、スイッチ１２２、抵抗１２４、およびヒューズ１２６を含む。制御部１３０からの作動信号に応じて、スイッチ１２２がオンして、抵抗１２４およびヒューズ１２６を介して太陽電池アレイ２００からの電流がアースに出力される。抵抗１２４は、太陽電池アレイ２００からの電流を小さく抑制する。また、ヒューズ１２６は、太陽電池アレイ２００から過電流が流れた場合、太陽電池アレイ２００からの電流がアースに出力されないようにして、スイッチ１２２および抵抗１２４に過電流が流れることを抑制する。

アース電流出力部１２０は、太陽電池アレイ２００の故障を検知した場合、アースに電流を出力する。アース電流出力部１２０がアースに電流を出力することにより、パワーコンディショナ１０の制御装置８０は、例えば、アース電流出力部１２０により出力された電流に起因してパワーコンディショナ１０に流れる電流を地絡電流または漏洩電流として検知する。

ここで、アース電流出力部１２０からアースに出力された電流に起因する地絡電流または漏洩電流が、パワーコンディショナ１０において検知されるためには、パワーコンディショナ１０が備える各回路を介して故障対処装置１００との間で、電気的にループが形成されている必要がある。

昇圧回路２０が、非絶縁型の昇圧回路であれば、アース電流出力部１２０からアースに出力される電流が直流電流でも、パワーコンディショナ１０が備える各回路を介して故障対処装置１００との間で、電気的にループを形成できる。

一方、昇圧回路２０が、トランスを有する絶縁型の昇圧回路の場合、アース電流出力部１２０からアースに出力される電流が直流電流の場合、パワーコンディショナ１０が備える各回路を介して故障対処装置１００との間で、電気的にループが形成されない。この場合、アース電流出力部１２０からアースに出力された電流に起因する地絡電流または漏洩電流が、パワーコンディショナ１０において検知されない。したがって、昇圧回路２０が、トランスを有する絶縁型の昇圧回路の場合、アース電流出力部１２０は、交流電流をアースに出力することが好ましい。交流電流であれば絶縁型の昇圧回路を有するパワーコンディショナであっても地絡電流または漏洩電流を検知させて、停止させることができる。ここで交流電流は周期的でなくても電流が時間的に変化するものであればよい。アース電流出力部１２０は、太陽電池アレイ２００から出力される直流を交流に変換してアースに出力するインバータを有してよい。

制御装置８０は、地絡電流または漏洩電流を検知した場合、故障対処処理として、リレー５０をオフして、パワーコンディショナ１０と系統電源３００とを電気的に遮断する。また、制御装置８０は、インバータ３０のスイッチング動作を停止させる。

パワーコンディショナ１０において故障対処処理が実行されることで、パワーコンディショナ１０の動作は停止する。パワーコンディショナ１０の動作が停止すると、太陽電池アレイ２００からの大電流がパワーコンディショナ１０に流れなくなる。よって、パワーコンディショナ１０の動作が停止すると、遮断部１１０にも大電流が流れなくなる。

アース電流出力部１２０がアースに電流を出力したことに起因してパワーコンディショナ１０の動作が停止すると、制御部１３０は、遮断部１１０を作動させて、太陽電池アレイ２００とパワーコンディショナ１０とを電気的に切断させる。

本実施形態に係る故障対処装置１００によれば、遮断部１１０に大電流が流れていないときに、遮断部１１０が、太陽電池アレイ２００とパワーコンディショナ１０との間を電気的に遮断する。遮断部１１０に大電流が流れていないときに遮断部１１０は作動するので、遮断部１１０を構成するリレー１１２を大型化する必要がない。よって、遮断部１１０は、安価で、小型のデバイスで構成することができる。これにより、遮断部１１０の消費電力を抑制することができ、遮断部１１０を冷却するために大型のヒートシンクを設けなくて済む。

図２は、制御部１３０の機能ブロックの一例を示す図である。制御部１３０は、電圧値取得部１３１、故障検知部１３２、アース電流出力制御部１３３、電流値取得部１３４、および遮断制御部１３５を備える。

制御部１３０が備える各部は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶され、遮断部１１０およびアース電流出力部１２０を作動させるための各種処理を行うプログラムをインストールし、このプログラムをコンピュータに実行させることで、構成してもよい。つまり、コンピュータに配信タイミングの決定および配信に関する各種処理を行うプログラムを実行させることにより、制御部１３０が備える各部としてコンピュータを機能させることで、制御部１３０を構成してもよい。

コンピュータはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）等の各種メモリ、通信バス及びインタフェースを有し、予めファームウェアとしてＲＯＭに格納された処理プログラムをＣＰＵが読み出して順次実行することで、制御部１３０として機能する。

電圧値取得部１３１は、電圧センサ１１４により検知される故障対処装置１００に印加される電圧の電圧値を取得する。故障検知部１３２は、太陽電池アレイ２００の第１の故障を検知する。故障検知部１３２は、予め定められた基準に基づき定められた太陽電池アレイ２００の第１の故障を検知してよい。故障検知部１３２は、予め定められた基準として、予め定められた法令または規則に基づいて検出することが義務付けられた太陽電池アレイ２００の第１の故障を検知してよい。故障検知部１３２は、例えば、電圧値取得部１３１により取得された電圧値に基づいて、予め定められた基準に基づき定められた太陽電池アレイ２００の第１の故障を検知する。故障検知部１３２は、電圧値取得部１３１により取得された電圧値が予め定められた条件を満たす場合、第１の故障として太陽電池アレイ２００において短絡または地絡などの故障が発生していることを検知する。なお、故障検知部１３２における太陽電池アレイ２００の故障検知の手法は、上記に限定されない。

アース電流出力制御部１３３は、故障検知部１３２により太陽電池アレイ２００の故障が検知された場合、アース電流出力部１２０に作動信号を出力し、アース電流出力部１２０にアースに電流を出力させる。アース電流出力部１２０は、アース電流出力制御部１３３から作動信号の入力を受けて、スイッチ１２２をオンして、太陽電池アレイ２００からの電流をアースに出力する。

電流値取得部１３４は、電流センサ１１６を介して太陽電池アレイ２００から入力される電流の電流値を取得する。遮断制御部１３５は、パワーコンディショナ１０がアース電流出力部１２０により出力された電流に起因して故障対処処理を行った場合、遮断部１１０に作動信号を出力することで、遮断部１１０に太陽電池アレイ２００とパワーコンディショナ１０との間を電気的に遮断させる。遮断部１１０は、遮断制御部１３５からの作動信号の入力を受けて、一対のリレー１１２をオフして、太陽電池アレイ２００とパワーコンディショナ１０との間を電気的に遮断する。

遮断制御部１３５は、アース電流出力部１２０によりアースに電流が出力された後、電流値取得部１３４により取得された電流値が基準電流値より小さくなったことに対応して、遮断部１１０により太陽電池アレイ２００とパワーコンディショナ１０との間を電気的に遮断させる。遮断制御部１３５は、アース電流出力部１２０によりアースに電流が出力された後、電流値取得部１３４により取得された電流値が基準電流値より小さくなった場合、パワーコンディショナ１０が故障対処処理を実行したと判断して、遮断部１１０により太陽電池アレイ２００とパワーコンディショナ１０との間を電気的に遮断させる。

図３は、太陽電池アレイ２００の故障を検知した場合に行われる故障対処装置１００における処理手順の一例を示すフローチャートである。

まず、故障検知部１３２が、電圧値取得部１３１により取得された電圧値などに基づいて太陽電池アレイ２００の故障を検知する（Ｓ１００）。故障検知部１３２が太陽電池アレイ２００の故障を検知すると、アース電流出力制御部１３３が、アース電流出力部１２０を作動させて、太陽電池アレイ２００からの電流をアースに出力する（Ｓ１０２）。アース電流出力部１２０は、昇圧回路２０が非絶縁型の昇圧回路であれば、直流電流をアースに出力する。アース電流出力部１２０は、昇圧回路２０が絶縁型の昇圧回路であれば、交流電流をアースに出力する。

アース電流出力制御部１３３は、アース電流出力部１２０によりアースに電流が出力されてから予め定められた期間経過すると、一旦アース電流出力部１２０の動作を停止させて、太陽電池アレイ２００からの電流がアースへ出力されるのを停止する（Ｓ１０４）。

次いで、電流値取得部１３４が、電流センサ１１６を介して太陽電池アレイ２００から入力される電流の電流値を取得する（Ｓ１０６）。遮断制御部１３５は、電流値取得部１３４により取得された電流値が基準電流値以下か否かを判定する（Ｓ１０８）。

電流値取得部１３４により取得された電流値が基準電流値以下であれば、遮断制御部１３５は、アース電流出力部１２０によりアースに出力された電流に起因してパワーコンディショナ１０が故障対処処理を実行したと判断して、遮断部１１０により太陽電池アレイ２００とパワーコンディショナ１０との間を電気的に遮断させる（Ｓ１１０）。

一方、電流値取得部１３４により取得された電圧値が基準電流値より大きければ、遮断制御部１３５は、アース電流出力部１２０によりアースに出力された電流に起因してパワーコンディショナ１０がまだ故障対処処理を実行していないと判断して、再び、アース電流出力制御部１３３が、アース電流出力部１２０を作動させて、太陽電池アレイ２００からの電流をアースに出力する。そして、電流値取得部１３４により取得された電流値が基準電流値以下になった時点で、遮断制御部１３５が、遮断部１１０により太陽電池アレイ２００とパワーコンディショナ１０との間を電気的に遮断させる。

以上の通り、本実施形態に係る故障対処装置１００によれば、太陽電池アレイ２００の故障が検知された場合、アースに電流を出力することによりパワーコンディショナ１０に意図的に地絡電流または漏洩電流などの故障を検知させて、パワーコンディショナ１０に故障対処処理を実行させる。このように、アースに電流を出力することで、パワーコンディショナ１０に故障対処処理を実行させているので、パワーコンディショナ１０に新たに通信部を設けるなどの改良を加えることなく、パワーコンディショナ１０の動作を停止させて、太陽電池アレイ２００から電流が出力されないようにできる。そして、太陽電池アレイ２００から電流が出力されなくなった段階で、遮断制御部１３５が、遮断部１１０により太陽電池アレイ２００とパワーコンディショナ１０との間を電気的に遮断させることができる。

したがって、本実施形態に係る故障対処装置１００によれば、遮断部１１０に大電流が流れていないときに、遮断部１１０が、太陽電池アレイ２００とパワーコンディショナ１０との間を電気的に遮断できる。遮断部１１０に大電流が流れていないときに遮断部１１０は作動するので、遮断部１１０を構成するリレー１１２を大型化する必要がない。よって、遮断部１１０は、安価で、小型のデバイスで構成することができる。これにより、遮断部１１０の消費電力を抑制することができ、遮断部１１０を冷却するために大型のヒートシンクを設けなくて済む。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

本実施形態では、パワーコンディショナ１０が故障対処処理を行う故障として地絡電流もしくは漏洩電流を挙げた。しかしながら、パワーコンディショナ１０が故障対処処理を行う故障は他の故障であってもよい。その場合、故障対処装置１００は、故障発生部として、アースに電流を出力するアース電流出力部１２０以外に、パワーコンディショナ１０が検知する他の故障を発生させる他の故障発生部を備えてよい。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ パワーコンディショナ
２０ 昇圧回路
３０ インバータ
４０ フィルタ回路
５０ リレー
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ コンデンサ
５２，５４，５６ 出力端子
６０，６２，６４ａ，６４ｂ 電圧センサ
７０，７２，７４ 電流センサ
８０ 制御装置
１００ 故障対処装置
１１０ 遮断部
１１２ リレー
１１４ 電圧センサ
１１６ 電流センサ
１２０ アース電流出力部
１２２ スイッチ
１２４ 抵抗
１２６ ヒューズ
１３０ 制御部
１３１ 電圧値取得部
１３２ 故障検知部
１３３ アース電流出力制御部
１３４ 電流値取得部
１３５ 遮断制御部
２００ 太陽電池アレイ
２０２ 太陽電池モジュール
３００ 系統電源
４００ 分電盤

Claims (9)

1. 直流電源の第１の故障を検知する故障検知部により前記直流電源の第１の故障が検知された場合に、第２の故障を発生させる故障発生部と、
   前記直流電源からの直流を交流に変換する電力変換装置が、前記第２の故障に起因して故障対処処理を行った場合、前記直流電源と前記電力変換装置との間を電気的に遮断する遮断部と
   を備える故障対処装置。
2. 前記故障発生部は、前記第２の故障として、系統連系規定において前記電力変換装置が故障対処処理を行うことが規定されている故障を発生させる、請求項１に記載の故障対処装置。
3. 前記故障発生部は、前記故障検知部により前記直流電源の前記第１の故障が検知された場合に、アースに電流を出力するアース電流出力部を含む、請求項１または請求項２に記載の故障対処装置。
4. 前記アース電流出力部は、前記故障検知部が予め定められた基準に基づき定められた前記直流電源の前記第１の故障を検知したことに対応して、アースに電流を出力する、請求項３に記載の故障対処装置。
5. 前記直流電源からの電流の電流値を取得する電流値取得部をさらに備え、
   前記遮断部は、前記アース電流出力部によりアースに電流が出力された後、前記電流値取得部により取得された前記電流値が基準電流値より小さくなったことに対応して、前記直流電源と前記電力変換装置との間を電気的に遮断する、請求項３または請求項４に記載の故障対処装置。
6. 前記電力変換装置が、前記直流電源からの直流を昇圧する非絶縁型の昇圧回路を有する場合、前記アース電流出力部は、アースに直流電流を出力する、請求項３から請求項５のいずれか１つに記載の故障対処装置。
7. 前記電力変換装置が、前記直流電源からの直流を昇圧する絶縁型の昇圧回路を有する場合、前記アース電流出力部は、アースに交流電流を出力する、請求項３から請求項５のいずれか１つに記載の故障対処装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１つに記載の故障対処装置と、
   前記電力変換装置と
   を備え、
   前記電力変換装置は、前記第２の故障を検知したことに対応して、前記直流電源からの直流を交流に変換する動作を停止することで、前記故障対処処理を実行する、電源システム。
9. 前記直流電源をさらに備える請求項８に記載の電源システム。

Images