(57)【要約】【課題】不適合が発生した太陽光モジュールの特定に関して、気象条件や夜間昼間という時間条件に左右されること無く常に特定可能であり、しかも容易に短時間で可能である太陽光発電システムを提供する。【解決手段】太陽光を受けて電圧を出力する太陽光モジュール１１を所定数直列接続して太陽光モジュールアレー１２を構成し、このモジュールアレーを必要数並列接続してなる太陽光発電システムであって、複数の太陽光モジュールアレー１２のそれぞれについて、自己の太陽光モジュールアレーと、近接配置された他の太陽光モジュールとの出力電圧を比較し、これら出力電圧の差が予定レベルを超えると出力電圧低下アレーありとの検出結果を生じるアレー電圧比較回路１４を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光を受けて電圧を出力する太陽光モジュールを所定数直列接続して太陽光モジュールアレーを構成し、このモジュールアレーを必要数並列接続してなる太陽光発電システムであって、
前記複数の太陽光モジュールアレーのそれぞれについて、自己の太陽光モジュールアレーと、この自己の太陽光モジュールアレーに対して近接配置された他の太陽光モジュールとの出力電圧を比較し、これら出力電圧の差が予定レベルを超えると出力電圧低下アレーありとの検出結果を生じるアレー電圧比較回路を設けた
ことを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項２】
太陽光を受けて電圧を出力する太陽光モジュールを所定数直列接続して太陽光モジュールアレーを構成し、このモジュールアレーを必要数並列接続してなる太陽光発電システムであって、
前記複数の太陽光モジュールアレーのそれぞれについて設けられ、自己の太陽光モジュールアレーと、この自己の太陽光モジュールアレーに対して近接配置された他の互いに異なる２つの太陽光モジュールとの出力電圧を比較し、これら出力電圧の差が予定レベルを超えると出力電圧低下アレーありとの検出結果を生じる第１及び第２のアレー電圧比較回路と、
第１及び第２のアレー電圧比較回路による出力電圧低下アレーありとの検出結果の論理積をとる出力電圧低下アレー特定手段と、
を備えたことを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項３】
太陽光モジュールは、その出力電圧が予め設定した値より低下したことを表示する表示装置を個別に有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、太陽光を受けて電圧を出力する太陽光モジュールを所定数直列接続して太陽光モジュールアレーを構成し、このモジュールアレーを必要数並列接続してなる太陽光発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムでは、１枚当たり３０Ｖ程度の出力電圧を有する太陽光モジュールを複数枚並べて、太陽光発電システムを構成している。つまり、複数枚の太陽光モジュールを直列にアレー状に並べ直列接続することで太陽光モジュールアレーを構成し、所望の（高い）高圧を造ると共に、容量を確保するために、この直列接続された太陽光モジュールアレーのアレーを複数列並列接続している。大きな太陽光発電システムでは、太陽光モジュールを数千枚敷き詰める必要があり、その据付面積は広範囲に及ぶ。
【０００３】
このように非常に多く、かつ広範囲に設置された太陽光モジュールに、出力低下等の不適合が発生した場合、そのモジュール位置を特定するためには、太陽光発電システムを構成するモジュール全ての出力電圧を確認する必要がある。このため、不適合モジュール位置の特定作業は非常に困難であり、多くの時間を要していた。
【０００４】
このような太陽光モジュールの出力低下の検出方法として、太陽光モジュール単位でその出力電圧とシステム基準電圧とを比較し、モジュール単位でその不適合を監視・特定する方法がある。しかし、上述のように、数千枚に及ぶ太陽光モジュールの不適合の個別監視システムの規模は膨大なものとなり、費用も多く必要であった。
【０００５】
一方、太陽光モジュールのアレー単位でその出力電圧とアレーの基準電圧と比較し、アレー単位の不適合を監視・特定する方法があった。この基準電圧と比較する方法では、曇りの日（雲により陰った時）は、故障として検出・特定してしまっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２８７６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
つまり、単純に基準電圧と比較する構成では、曇りの日（雲により陰った時）等では全てのモジュールの出力電圧が低下するために全てのモジュールが故障モードとなってしまう。このため、モジュール単独の不適合による出力低下か、曇り或いは夜間等の照度不足で発生した出力低下の区別が出来なかった。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、不適合が発生した太陽光モジュールの特定に関して、気象条件や夜間昼間という時間条件に左右されること無く常に特定可能であり、しかも容易に短時間で特定可能である太陽光発電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施の形態による太陽光発電システムは、太陽光を受けて電圧を出力する太陽光モジュールを所定数直列接続して太陽光モジュールアレーを構成し、このモジュールアレーを必要数並列接続してなる太陽光発電システムであって、前記複数の太陽光モジュールアレーのそれぞれについて、自己の太陽光モジュールアレーと、この自己の太陽光モジュールアレーに対して近接配置された他の太陽光モジュールとの出力電圧を比較し、これら出力電圧の差が予定レベルを超えると出力電圧低下アレーありとの検出結果を生じるアレー電圧比較回路を設けたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る太陽光発電システムの構成図である。
【図２】本発明の他の実施の形態に係る太陽光発電システムの構成図である。
【図３】一般的な太陽光発電システムの太陽光モジュールアレーの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
はじめに、一般的な太陽光発電システムの太陽光モジュールアレー部分の構成を図３により説明する。太陽光モジュール１１は、太陽光を受けて、例えば、１枚当たり３０Ｖ程度の出力電圧を有する。この太陽光モジュール１１を複数枚（５，６枚程度）アレー状に並べ、直列接続することで太陽光モジュールアレー１２を構成し、所望の（高い）高圧を造るように構成している。また、この太陽光モジュールアレー１２を複数列並列接続して所望の電力容量を有する太陽光発電システム１０を構成している。この太陽光発電システム１０では、太陽光モジュール１１を数千枚敷き詰めるものもあり、太陽光モジュール１１の据付面積は広範囲に及ぶ。
【００１３】
図１はこの発明の第１の実施形態を示しており、上述した太陽光発電システム１０に対して、不適合箇所を特定する手段を取り付けている。すなわち、前述したように、複数設けられた太陽光モジュールアレー（以下、単にモジュールアレーとも呼ぶ）１２のそれぞれについて、それら出力電圧を比較するアレー電圧比較回路１４をそれぞれ設けている。例えば、モジュールアレー１２-１（１２-３）についてみると、自己であるモジュールアレー１２-１（１２-３）に対して近接配置された他のモジュール１２-２（１２-４）の出力電圧とを比較する電圧比較回路１４-１（１４-２）を設ける。
【００１４】
ここで、近接配置された他のモジュール１２-２（１２-４）とは、自己であるモジュールアレー１２-１（１２-３）と同等の受光環境（日射条件など）を有する範囲に設けられたモジュールであり、例えば、隣り合うモジュールを指す。但し、１個置いて隣に配置されたモジュールのように、隣り合うモジュールに限らず、同等の受光環境であれば、他の配置状態であってもよい。
【００１５】
アレー電圧比較回路１４は、比較対象となるモジュールアレーの出力電圧の差が予定レベルを超えると出力電圧低下アレーありとの検出結果を生じる。例えば、アレー電圧比較回路１４-１は、モジュールアレー１２-１、１２-２の出力電圧を比較し、その結果、これらの差が予定レベルを超えるとモジュールアレー１２-１、１２-２のいずれかに出力電圧低下ありとの検出結果を生じる。
【００１６】
このようにアレー電圧比較回路１４に入力される２つのモジュールアレー１２の出力レベルが不一致（出力電圧の差が予定レベルを超える）のとき、アレー電圧比較回路１４の出力が有効となる。このアレー電圧比較回路１４の出力部は、それぞれ故障アレー表示装置１５に接続される。この構成は、図示しない他の全てのモジュールアレー１２の出力に対しても同様で、近接する他のモジュールアレー１２の出力が対応するアレー電圧比較回路１４に入力される。これらのアレー電圧比較回路１４の出力部も同様に、故障アレー表示装置１５に接続する。
【００１７】
故障アレー表示装置１５は、例えば、各モジュールアレー１２からの出力を変換する図示しない電力変換装置内に収納しておく。そして、いずれかのアレー電圧比較回路１４の出力が有効となったときに、どのアレー電圧比較回路１４から出力が生じたかをロケーション表示する。言い換えればどのモジュールアレー１２で出力電圧低下の不適合が生じたかを故障表示をする。
【００１８】
各太陽光モジュール（以下、単にモジュールとも呼ぶ）１１は、その出力電圧が予め設定した値より低下したことを表示する低電圧検出表示器１７を個別に設ける。すなわち、モジュール単位でモジュール出力電圧低を検出し、表示する。この低電圧検出表示器１７としては、例えば、モジュール１１の出力電圧で、点灯するＬＥＤを用い、故障時（出力電圧低下時）にＬＥＤが消灯するような回路とする。
【００１９】
この実施の形態では、上述のように、複数枚の太陽光モジュール１１で構成されるモジュールアレー１２単位の出力電圧を、近接する他のモジュールアレー１２の出力電圧とアレー電圧比較回路１４により比較する。このアレー電圧比較回路１４による比較を全てのモジュールアレー１２に対して実施する。当該のモジュールアレー１２の出力が他方のモジュールアレー１２の出力より低い場合に、アレー電圧比較回路１４は比較する２枚のモジュールアレー１２単位の“出力低下”を警報として故障アレー表示装置１５に伝達する。
【００２０】
ここで、太陽光モジュール１１に、出力低の不適合が発生した場合には、故障アレー表示装置１５のロケーション情報により、故障の発生したモジュールアレー１２を把握できるので、保守員は当該のモジュールアレーの現場に出向く。当該のモジュールアレー１２の現場では、一つのモジュールアレー１２を構成する太陽光モジュール１１は数枚であるため、前述の太陽光モジュール１１毎の低電圧検出表示器１７により、不適合が発生したモジュールが容易に特定できる。つまり、太陽光モジュール１１の出力低の不適合発生時には、故障アレー表示装置１５の表示内容から、先ずモジュールアレー１２単位の不適合発生場所を特定する。その後、当該のモジュールアレー１２の中から、低電圧検出表示器１７により当該の不適合発生太陽光モジュール１１が特定可能となる。
【００２１】
上記構成において、例えば、ひとつの太陽光モジュール１１が、素子不良等の要因で出力レベルが低下するという故障が発生した場合、当該太陽光モジュール１１を含むモジュールアレー（１２-１とする）の出力が低下する。この場合、当該太陽光モジュール１１を含む当該モジュールアレー１２-１と接続されるアレー電圧比較回路１４-１の出力が有効となる。
【００２２】
すなわち、アレー電圧比較回路１４-１には、出力電圧が低下したモジュールアレー１２-１と受光環境が等しい近接して配置された他のモジュールアレー１２-２の出力電圧が入力されている。これら２つのモジュールアレー１２-１，１２-２の受光環境は、互いに等しいため、本来出力電圧に差は生じない。しかし、一方のモジュールアレー１２-１に故障が生じているので、出力電圧相互に差が生じ、アレー電圧比較回路１４-１の出力が有効となる。故障アレー表示装置１５は、出力が有効となった当該アレー電圧比較回路１４-１に対応するモジュールアレー１２-１，１２-２のロケーション表示を行う。
【００２３】
一方、当該の太陽光モジュール１１に個別に設けられた低電圧検出表示器１７が、故障状態を表示する。前述のようにＬＥＤを用いた場合、正常な場合はＬＥＤが点灯し、故障状態では消灯する。
【００２４】
したがって、例えば、図示しない電力変換装置内に収納された故障アレー表示装置１５の表示情報により、故障の発生した当該のモジュールアレー１２-１が、同一のアレー電圧比較回路１４-１に入力をされる近傍のモジュールアレー１２-２と共にモジュールアレー単位で特定され、故障の発生したアレー単位の位置が把握できる。運転員はアレー単位の故障位置情報により、当該のアレーモジュール１２-１，１２-２の位置に移動する。当該のアレーモジュール１２-１では、低電圧検出表示器１７により故障状態の太陽光モジュール１１を特定することができる。すなわち、１つのアレーモジュール１２-１には、数枚（５,６枚）の太陽光モジュール１１が並んでいるだけであり、その中から低電圧検出表示器１７が表示動作した太陽光モジュール１１を特定することはたやすい。したがって、短時間、かつ容易に故障発生した太陽光モジュール１１の特定が可能となる。
【００２５】
また、そのための構成も、アレー電圧比較回路１４とアレーモジュール１２単位の低電圧検出表示器１７を設けるだけの簡潔な構成であり、低コストで構成することができる。さらに、上述した故障特定作業も、故障モジュールの交換を行う保守員が現地に赴き直接目視により行えるため、故障モジュールの特定と交換を同時に行うことができ、作業効率が向上する。
【００２６】
次に、図２で示す第２の実施の形態を説明する。
【００２７】
この実施の形態では、複数設けられたモジュールアレー１２のなかから、出力電圧低下が生じたモジュールアレー１２を個別に特定できるように構成している。前述した第１の実施の形態では、例えば、モジュールアレー１２-１の出力電圧低下が生じた場合、対応するアレー電圧比較回路１４-１では、近接する他のモジュールアレー１２-２との出力電圧の比較結果に差が生じるので、モジュールアレー１２-１、１２-２のいずれかに出力電圧低下あり、との検出結果を生じ、その検出結果を故障アレー表示装置１５で表示させているが、出力電圧低下が生じたモジュールアレー１２-１を直接的に特定できなかった。そこで、この第２の実施の形態では、出力電圧低下が生じたモジュールアレー１２を直接的に特定できるように構成した。
【００２８】
この第２の実施の形態では、複数のモジュールアレー１２のそれぞれについて、自己のモジュールアレー（図２における１２-２とする）に対して、これと近接配置された他の互いに異なる２つのモジュールアレー（図２における１２-１，１２-３とする）の出力電圧をそれぞれ比較する第１及び第２のアレー電圧比較回路（図２における１４-２１，１４-２２）を設ける。すなわち、第１のアレー電圧比較回路１４-２１は、自己のモジュールアレー１２-２と他の近接配置されたモジュールアレー１２-１との出力電圧を比較し、第２のアレー電圧比較回路１４-２２は、自己のモジュールアレー１２-２と他の近接配置されたモジュールアレー１２-３との出力電圧を比較する。そして、これら出力電圧の差が予定レベルを超えると出力電圧低下アレーありとの検出結果を生じる。
【００２９】
また、これら第１及び第２のアレー電圧比較回路１４-２１，１４-２２に対して、これらの出力の論理積をとる論理積回路２０を設ける。この論理積回路２０は、第１及び第２のアレー電圧比較回路１４-２１，１４-２２による出力電圧低下アレーありとの検出結果の論理積から、前述した自己のモジュールアレー１２-２が出力電圧低下アレーと特定する出力電圧低下アレー特定手段として機能する。
【００３０】
上述した第１及び第２のアレー電圧比較回路１４-２１，１４-２２及び論理積回路２０を含む構成は、各モジュールアレー１２-１，１２-２，・・・毎に設け、それらの出力は故障アレー表示装置１５に入力される。
【００３１】
このように、第２の実施の形態では、１つのモジュールアレー（図２では１２-２）の出力を基準として、このモジュールアレーに近接する他の２つのモジュールアレー（図２では１２-１，１２-３）の出力の各々と比較する２つのアレー電圧比較回路１４-２１，１４-２２及び論理積回路２０を設ける。このアレー電圧比較回路１４-２１，１４-２２は、２つの入力レベルが不一致のとき出力が有効となり、論理積回路２０は２つのアレー電圧比較回路１４-２１，１４-２２の出力を、論理積演算を行い、論理積演算結果が有効時にその出力が有効となる。
【００３２】
なお、モジュールアレー１２を構成する各モジュール１１に、その出力電圧が予め設定した値より低下したことを表示する低電圧検出表示器１７を個別に設けることは、前述の第１の実施の形態と同じである。
【００３３】
上記構成において、モジュールアレー１２-２の出力電圧が低下した場合、当該モジュールアレー１２-２と接続されるアレー電圧比較回路１４-２１及び１４-２２の出力が有効となる。
【００３４】
すなわち、アレー電圧比較回路１４-２１，１４-２２には、出力電圧が低下したモジュールアレー１２-２と、近接配置された互いに異なる他のモジュールアレー１２-１，１２-３の出力電圧とが入力されている。これら各モジュールアレー１２-１，１２-２，１２-３は互いに近接配置されていることから受光環境はほぼ等しく、本来出力電圧に差は生じない。しかし、ここではアレー電圧比較回路１４-２１，１４-２２に共通に入力されるモジュールアレー１２-２に故障が生じて出力電圧が低下しているので、アレー電圧比較回路１４-２１，１４-２２ではそれぞれ比較された出力電圧相互に差が生じ、これらアレー電圧比較回路１４-２１，１４-２２の出力がそれぞれ有効となる。
【００３５】
これら２つのアレー電圧比較回路１４-２１，１４-２２の出力は論理積回路２０に入力され、論理積演算が行われる。この場合、アレー電圧比較回路１４-２１，１４-２２の出力がそれぞれ有効であるため論理積回路２０の出力が有効となり、故障アレー表示装置１５を駆動する。故障アレー表示装置１５は、論理積回路２０に対応するモジュールアレー１２-２のロケーション表示を行う。
【００３６】
このように第２の実施形態では、故障の発生したアレーモジュール１２-２は、近接する他の２つのアレーモジュール１２-１，１２-３の出力と論理積の比較を行っているため、故障の発生したアレーモジュール１２-２単位の特定が可能となる。したがって、第１の実施の形態に比べ、故障の発生したアレーモジュール１２-２を直接的に特定できる。
【００３７】
一方、モジュールアレー１２を構成するモジュール１１には低電圧検出表示器１７が個別に設けられており、故障状態を個別に直接表示する。
【００３８】
したがって、モジュールアレー１２単位で特定され、故障の発生したアレー位置を把握して当該のアレーモジュール１２の位置に移動し、当該のアレーモジュール１２の中から、低電圧検出表示器１７により故障状態の太陽光モジュール１１を特定することができ、故障の特定時間が更に短くなる効果がある。
【００３９】
なお、上述した実施の形態では、モジュール１１自体の出力電圧低下を検出する低電圧検出表示器１７として、表示素子にＬＥＤを用い、正常出力電圧ではＬＥＤが点灯し、故障状態では消灯するものを例示したが、反対に正常出力電圧では消灯し故障状態では点灯するように、例えば、電圧検出リレーのｂ接点を介在させて構成してもよい。勿論、表示素子としてＬＥＤ以外を用いてもよい。
【００４０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４１】
１１…太陽光モジュール
１２…モジュールアレー
１４…アレー電圧比較回路
１５…故障アレー表示装置
１７…低電圧検出表示器
２０…論理積回路（出力電圧低下アレー特定手段）
【図１】
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【図２】
2014175468.tif 000004
【図３】
2014175468.tif 000005