(57)【要約】  アーク検出回路（１）は、電流検出器（２）と、アーク判定部（３）とを備える。電流検出器（２）は、電力供給装置と電力変換回路とを接続する伝送路（８）に流れる電流を検出する。アーク判定部（３）は、電流検出器（２）が検出した電流測定結果を周波数成分と時間成分と強度成分とで分析することで、伝送路（８）におけるアークの発生を判定する。アーク判定部（３）は、電流測定結果において、所定の周波数帯（Ｆ）と所定の判定時間（Ｔ）とからなる注目範囲（Ｒ）の面積である注目面積（Ａ１）と、注目範囲（Ｒ）内において所定の強度閾値を超えている範囲の面積である比較面積（Ａ２）と、を算出する。そして、注目面積（Ａ１）と比較面積（Ａ２）との面積比（Ａ２／Ａ１）が所定の面積比閾値（Ｌ）を超えた場合に、アークが発生したと判定する。
2019082564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力供給装置と電力変換回路とを接続する伝送路に流れる電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器が検出した電流測定結果を周波数成分と時間成分と強度成分とで分析することで、前記伝送路におけるアークの発生を判定するアーク判定部と、を備え、
前記アーク判定部は、前記電流測定結果において、所定の周波数帯と所定の判定時間とからなる注目範囲の面積である注目面積と、前記注目範囲内において所定の強度閾値を超えている範囲の面積である比較面積と、を算出し、前記注目面積に対する前記比較面積の面積比が所定の面積比閾値以上の場合に、アークが発生したと判定する、アーク検出回路。
【請求項２】
電力供給装置と電力変換回路とを接続する伝送路に流れる電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器が検出した電流測定結果を周波数成分と時間成分と強度成分とで分析することで、前記伝送路におけるアークの発生を判定するアーク判定部と、を備え、
前記アーク判定部は、前記電流測定結果において、所定の周波数帯と所定の判定時間とからなる注目範囲の面積である注目面積と、前記注目範囲内において所定の強度閾値を超えている範囲の面積である比較面積と、を算出し、前記比較面積に対する前記注目面積の面積比が所定の面積比閾値以下の場合に、アークが発生したと判定する、アーク検出回路。
【請求項３】
前記所定の周波数帯と、前記所定の判定時間と、前記所定の強度閾値と、前記所定の面積比閾値とは、それぞれ、設定により変更可能である、請求項１又は２記載のアーク検出回路。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のアーク検出回路と、
前記アーク判定部の判定結果に応じて動作を行うブレーカと、を備える、ブレーカシステム。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のアーク検出回路と、
前記電力供給装置である太陽電池ストリングと、
前記電力変換回路を有するパワーコンディショナを接続する接続箱と、を備える、接続箱システム。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のアーク検出回路と、
前記電力供給装置から前記伝送路を通して電力が供給される前記電力変換回路と、を備える、パワーコンディショナ。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のアーク検出回路と、
前記電力変換回路と、を備え、
前記電力供給装置である太陽電池パネルに設置される、マイクロインバータ。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のアーク検出回路と、
ＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、
前記電力供給装置である太陽電池パネルに設置される、ＤＣオプティマイザ。
【請求項９】
電力供給装置と電力変換回路とを接続する伝送路に流れる電流を検出する電流検出ステップと、
前記電流検出ステップで検出した電流測定結果において、所定の周波数帯と所定の判定時間とからなる注目範囲の面積である注目面積と、前記注目範囲内において所定の強度閾値を超えている範囲の面積である比較面積と、を算出する面積算出ステップと、
前記面積算出ステップで算出した前記注目面積と前記比較面積との面積比と、所定の面積比閾値とを比較することで、アークが発生したか否かを判定するアーク判定ステップと、を含む、アーク検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力供給装置と電力変換回路とを接続する伝送路において発生するアークを検出するアーク検出回路に関する。また、アーク検出回路を備えたブレーカシステム、接続箱システム、パワーコンディショナ、マイクロインバータ及びＤＣオプティマイザに関する。また、電力供給装置と電力変換回路とを接続する伝送路において発生するアークを検出するアーク検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アークの発生を検知する検知装置が開発されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に係るアーク検出装置は、直流電源と電力変換回路とを接続する電力線路を流れる電流の検出結果から、パワースペクトルを生成し、高周波のパワースペクトルの積分値を特徴量として、所定の閾値と比較することでアークを検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１６６７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に係るアーク検出装置では、例えば、瞬間的に全周波数域で検出強度が増加するブレーカによるノイズ等を、アークの発生によるノイズであると誤検知する場合があり、アークを正確に検出できないことがある。【０００５】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものである。その目的は、高精度にアークの発生を検出できるアーク検出回路を提供することである。また、高精度にアークの発生を検出できるアーク検出回路を備えるブレーカシステム、接続箱システム、パワーコンディショナ、マイクロインバータ及びＤＣオプティマイザを提供することである。さらに、高精度にアークの発生を検出できるアーク検出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係るアーク検出回路は、電力供給装置と電力変換回路とを接続する伝送路に流れる電流を検出する電流検出器と、前記電流検出器が検出した電流測定結果を周波数成分と時間成分と強度成分とで分析することで、前記伝送路におけるアークの発生を判定するアーク判定部と、を備え、前記アーク判定部は、前記電流測定結果において、所定の周波数帯と所定の判定時間とからなる注目範囲の面積である注目面積と、前記注目範囲内において所定の強度閾値を超えている範囲の面積である比較面積と、を算出し、前記注目面積に対する前記比較面積の面積比が所定の面積比閾値以上の場合に、アークが発生したと判定する。【０００７】
あるいは、本発明に係るアーク検出回路は、電力供給装置と電力変換回路とを接続する伝送路に流れる電流を検出する電流検出器と、前記電流検出器が検出した電流測定結果を周波数成分と時間成分と強度成分とで分析することで、前記伝送路におけるアークの発生を判定するアーク判定部と、を備え、前記アーク判定部は、前記電流測定結果において、所定の周波数帯と所定の判定時間とからなる注目範囲の面積である注目面積と、前記注目範囲内において所定の強度閾値を超えている範囲の面積である比較面積と、を算出し、前記比較面積に対する前記注目面積の面積比が所定の面積比閾値以下の場合に、アークが発生したと判定する。【０００８】
また、本発明に係るブレーカシステムは、上述のアーク検出回路と、前記アーク判定部の判定結果に応じて動作を行うブレーカと、を備える。【０００９】
また、本発明に係る接続箱システムは、上述のアーク検出回路と、前記電力供給装置である太陽電池ストリングと、前記電力変換回路を有するパワーコンディショナを接続する接続箱と、を備える。【００１０】
また、本発明に係るパワーコンディショナは、上述のアーク検出回路と、前記電力供給装置から前記伝送路を通して電力が供給される前記電力変換回路と、を備える。【００１１】
また、本発明に係るマイクロインバータは、上述のアーク検出回路と、前記電力変換回路と、を備え、前記電力供給装置である太陽電池パネルに設置される。【００１２】
また、本発明に係るＤＣオプティマイザは、上述のアーク検出回路と、ＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、前記電力供給装置である太陽電池パネルに設置される。【００１３】
また、本発明に係るアーク検出方法は、電力供給装置と電力変換回路とを接続する伝送路に流れる電流を検出する電流検出ステップと、前記電流検出ステップで検出した電流測定結果において、所定の周波数帯と所定の判定時間とからなる注目範囲の面積である注目面積と、前記注目範囲内において所定の強度閾値を超えている範囲の面積である比較面積と、を算出する面積算出ステップと、前記面積算出ステップで算出した前記注目面積と前記比較面積との面積比と、所定の面積比閾値とを比較することで、アークが発生したか否かを判定するアーク判定ステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るアーク検出回路は、高精度にアークの発生を判定することができる。また、本発明に係るブレーカシステム、接続箱システム、パワーコンディショナ、マイクロインバータ、ＤＣオプティマイザ及びアーク検出方法を用いても、高精度にアークの発生を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施の形態１に係るアーク検出回路の概略的なブロック図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係るアーク検出回路の動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】図３は、電流測定結果の一例を示すグラフである。
【図４】図４は、注目面積と比較面積との面積比を時系列で監視する際の一例を表すグラフである。
【図５】図５は、その他の実施の形態に係るアーク検出回路の動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下では、本発明の実施の形態に係るアーク検出回路、ブレーカシステム、接続箱システム、パワーコンディショナ、マイクロインバータ、ＤＣオプティマイザ及びアーク検出方法について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１７】
なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一例を示すものであって、数値、材料、構成要素等についても一例に過ぎず、本発明を限定する趣旨のものではない。また、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ついては、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。
【００１８】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１に係るアーク検出回路１について図１〜図４を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係るアーク検出回路１の概略的なブロック図である。図２は、実施の形態１に係るアーク検出回路１の動作の一例を示すフローチャートである。図３は、電流測定結果の一例を示すグラフである。図４は、注目面積と比較面積との面積比を時系列で監視する際の一例を表すグラフである。
【００１９】
［構成］
アーク検出回路１は、太陽電池パネル７等の電力供給装置と、その電力供給装置によって供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換回路とを接続する伝送路８におけるアークの発生を検知するための回路である。実施の形態１において、電力変換回路は、パワーコンディショナ（パワコン）６内に設けられている。
【００２０】
電力供給装置とは、例えば、太陽電池パネル７等であり、発電等による直流電流を伝送路８に供給する装置のことである。また、電力変換回路とは、電力供給装置から供給された直流電力を交流電力に変換する回路のことである。例えば、電力変換回路はＤＣ／ＡＣインバータであり、電力供給装置から供給された直流電力を５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流電力に変換する。
【００２１】
伝送路８は、電力供給装置から供給される直流電力を、電力変換回路に伝送する電力線である。伝送路８は、銅等の導電性材料からなる導線と、導線を保護する絶縁部材からなる被膜とを有する。例えば、被膜が劣化した場合等に、伝送路８においてアーク（すなわちアーク放電）が発生する。
【００２２】
パワーコンディショナ６は、電力供給装置から供給される供給される直流電力を、電力変換回路によって交流電力に変換して出力する。パワーコンディショナ６は、例えばＭＭＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｏｉｎｔ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ）方式を採用しており、太陽電池パネル７から供給される直流電力の電流及び電圧を、それぞれ電力が最大となる値に調整する。
【００２３】
例えば、パワーコンディショナ６は、電圧が１００Ｖで、周波数が５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流電力に変換する。パワーコンディショナ６により変換された交流電力は、家庭用電気機器等で使用される。
【００２４】
アーク検出回路１は、電流検出器２と、アーク判定部３とを備える。電流検出器２は、電力供給装置と電力変換回路とを接続する伝送路８に流れる電流を測定する。アーク判定部３は、電流検出器２が検出した電流測定結果を、周波数成分と時間成分と強度成分とで分析する。
【００２５】
周波数成分と時間成分と強度成分とで分析するために、アーク判定部３は、電流検出器２によって検出される電流信号の時間波形をフーリエ変換することで電流信号の周波数スペクトルを算出する。そして、アーク判定部３は、この周波数スペクトルの時間変化を用いて、周波数と時間と強度との３軸グラフによって電流測定結果を分析する。具体的には、アーク判定部３は、電流測定結果を当該３軸グラフに変換することで、分析する。
【００２６】
アーク判定部３は、電力測定結果を用いて、例えば、図３に示すような３軸グラフを導出する。図３において、ｘ軸は時間であり、ｙ軸は周波数であり、ｚ軸は検出強度である。アーク判定部３は、図３中に示すように、所定の周波数帯Ｆ及び所定の判定時間Ｔによって定まる注目範囲Ｒ（白色斜線部）の面積である注目面積Ａ１を算出する。
【００２７】
また、アーク判定部３は、注目範囲Ｒ内において、検出強度が所定の強度閾値を超えている範囲の面積である比較面積Ａ２を算出する。そして、アーク判定部３は、注目面積Ａ１と比較面積Ａ２の面積比Ａ２／Ａ１を算出し、この面積比Ａ２／Ａ１が所定の面積比閾値Ｌを超えた場合にアークが発生したと判定する。例えば、図４中においては、時刻ｔにおいてアークが発生したと判定する。
【００２８】
ここで、所定の周波数帯Ｆとは、アークが発生した場合にアークに起因するノイズが生じる周波数を含む周波数帯である。アークが発生した場合にアークに起因するノイズが生じる周波数については、実験的に求めることができる。所定の周波数帯Ｆの上限周波数と下限周波数については、所定の周波数帯Ｆがアークに起因するノイズが生じる周波数を含むように、それぞれ設定により変更可能とすることができる。
【００２９】
所定の判定時間Ｔとは、注目範囲Ｒの時間方向の幅のことである。所定の判定時間Ｔは、例えば、その単位は秒である。また、所定の判定時間Ｔについては、設定により変更可能とすることができる。
【００３０】
アーク判定部３が、所定の判定時間Ｔを用いて、電流検出器２の電流測定結果を分析することにより、ブレーカ等に起因する瞬間的なノイズと、アークに起因する継続的なノイズとを判別することができる。これにより、アーク検出回路１は、アークに起因するノイズをより高精度に検出することができる。
【００３１】
所定の強度閾値とは、ノイズが発生していない状態での周波数スペクトルの強度より高い値であり、アークに起因するノイズの強度よりも低い値である。所定の強度閾値は、実験的に求めることができる。所定の強度閾値の単位は、Ａ２／Ｈｚである。所定の強度閾値については、ノイズが発生していない状態での周波数スペクトルの強度以上、アークに起因するノイズの強度以下の値において、設定により変更可能とすることができる。
【００３２】
所定の面積比閾値Ｌとは、ノイズが発生していない状態での面積比よりも高い値であり、アークに起因するノイズの面積比よりも低い値である。所定の面積比閾値Ｌは、実験的に求めることができる。所定の面積比閾値Ｌについては、ノイズが発生していない状態での面積比以上、アークに起因するノイズの面積比以下の値において、設定により変更可能とすることができる。
【００３３】
アーク判定部３は、アークが発生していると判定した場合に、外部にアーク発生信号を出力する。実施の形態１において、アーク判定部３は、アークが発生したと判定した場合、アークが発生したことを示す信号であるアーク発生信号をブレーカ制御部５に出力する。ブレーカ制御部５は、アーク判定部３からアーク発生信号を受けると、ブレーカ４を動作させ、伝送路８の電力伝送を遮断する。これにより、アークが発生している状態で、電力が伝送されることを抑制することができる。
【００３４】
なお、アーク判定部３のアーク発生信号の出力先は、ブレーカ制御部５に限定されない。例えば、アーク判定部３からアーク発生信号がディスプレイや警報機等に出力され、ディスプレイや警報機等から使用者に対し、警告が発せられるような構成としてもよい。
【００３５】
［電流検出器］
電流検出器２は、電力供給装置から電力変換回路へ電力を伝送する伝送路８に流れる電流を検出する装置である。電流検出器２は、検出した電流信号として電流測定結果をアーク判定部３に出力する。
【００３６】
電流検出器２としては、例えば、微小な抵抗値を有する抵抗素子等で構成することができる。このような抵抗素子を伝送路８に挿入し、抵抗素子に印加される電圧を検出することで、伝送路８に流れる電流に相当する値を検出できる。なお、電流検出器２は、ＩＣ（Ｉｎｔｅｒｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等のセンサから構成されていてもよい。例えば、電流検出器２は、ホール素子および磁気コアを用いたセンサから構成されていてもよい。この場合、伝送路８が磁気コアを貫通するように磁気コアが配置されることで、磁気コアに伝送路８を流れる電流に応じた磁界が発生する。そして、ホール素子が、当該磁界中に置かれることで、当該磁界（つまり伝送路Ｌ１を流れる電流）に応じた電圧を発生する。これにより、電流検出器２は、伝送路８を流れる電流に相当する値を検出できる。
【００３７】
［アーク判定部］
アーク判定部３は、電流検出器２からの電流測定結果である電流信号を、周波数成分と時間成分と検出強度成分とによって分析することで、伝送路８においてアークが発生したか否かを判定する。アーク判定部３は、アークが発生していると判定した場合に、アーク発生信号を、ブレーカ制御部５等の外部に出力する。
【００３８】
アーク判定部３には、例えば、マイコン（ＭＣＵ：Ｍｉｃｒｏ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ｕｎｉｔ）等を用いることができる。マイコンは、例えば、プログラムが格納されたＲＯＭ、ＲＡＭ、プログラムを実行するプロセッサ（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、タイマ、Ａ／Ｄ変換器及びＤ／Ａ変換器を含む入力回路等を有する半導体集積回路等である。
【００３９】
［動作］
以下においては、図２を用いて、実施の形態１に係るアーク検出回路１の動作について説明する。
【００４０】
アーク検出回路１は、電流検出器２によって伝送路８を流れる電流を検出する（ステップＳ１０）。次に、アーク判定部３が、電流検出器２からの電流測定結果である電流信号を分析することで、（１）注目面積Ａ１と（２）比較面積Ａ２と（３）面積比Ａ２／Ａ１とを算出する（ステップＳ２０）。
【００４１】
ステップＳ２０では、まず、電流検出器２からの電流信号をフーリエ変換することで周波数スペクトルを算出する。次に、この周波数スペクトルの時間変化を用いて、周波数と時間と強度との３軸グラフによって電流測定結果を分析する。
【００４２】
続いて、（１）アーク判定部３は、所定の周波数帯Ｆ及び所定の判定時間Ｔによって定まる注目範囲Ｒの面積である注目面積Ａ１を算出する。また、（２）アーク判定部３は、注目範囲Ｒ内において、検出強度が所定の強度閾値を超えている範囲の面積である比較面積Ａ２を算出する。そして、（３）アーク判定部３は、注目面積Ａ１に対する比較面積Ａ２の面積比Ａ２／Ａ１を算出する。
【００４３】
次に、アーク判定部３は、面積比Ａ２／Ａ１が所定の面積比閾値Ｌ以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０）。面積比Ａ２／Ａ１が所定の面積比閾値Ｌ未満である場合（ステップＳ３０でＮｏ）は、アーク判定部３は、アークが発生していないと判定し、電流の監視を継続する。
【００４４】
一方、面積比Ａ２／Ａ１が所定の面積比閾値Ｌ以上である場合（ステップＳ３０でＹｅｓ）は、アーク判定部３は、アークが発生したと判定する（ステップＳ４０）。実施の形態１においては、アーク判定部３は、アークが発生したと判定した場合、外部にアーク発生信号を出力する。例えば、アーク発生信号がブレーカ制御部５に出力された場合には、ブレーカ制御部５は、ブレーカを動作させ、伝送路８の電力伝送を遮断する。
【００４５】
［実施の形態に係るアーク検出回路の効果等］
ここで、あらためて、実施の形態１に係るアーク検出回路１の要点について説明する。
【００４６】
実施の形態１に係るアーク検出回路１は、電流検出器２と、アーク判定部３とを備える。電流検出器２は、電力供給装置と電力変換回路とを接続する伝送路８に流れる電流を検出する。アーク判定部３は、電流検出器２が検出した電流測定結果を周波数成分と時間成分と強度成分とで分析することで、伝送路８におけるアークの発生を判定する。アーク判定部３は、電流測定結果において、所定の周波数帯Ｆと所定の判定時間Ｔとからなる注目範囲Ｒの面積である注目面積Ａ１と、注目範囲Ｒ内において所定の強度閾値を超えている範囲の面積である比較面積Ａ２と、を算出する。そして、注目面積Ａ１に対する比較面積Ａ２の面積比Ａ２／Ａ１が所定の面積比閾値Ｌ以上の場合に、アークが発生したと判定する。
【００４７】
上記構成を有するアーク検出回路１によれば、ブレーカ等に起因する瞬間的なノイズと、アークに起因する継続的なノイズとを判別することができるため、アークに起因するノイズを高精度に検出することができる。
【００４８】
また、実施の形態１に係るアーク検出回路１において、所定の周波数帯Ｆと、所定の判定時間Ｔと、所定の強度閾値と、所定の面積比閾値Ｌとは、それぞれ、設定により変更可能であってもよい。
【００４９】
上記構成により、電力供給装置や伝送路８等の個体差に応じて、より適切な周波数帯や判定時間や強度閾値や面積比閾値を設定することができ、様々な状況に応じてより高精度にアークの検出が可能になる。
【００５０】
また、本発明は、上記のようにアーク検出回路１とブレーカ４と組み合わせることにより、ブレーカシステムとしても有用である。
【００５１】
実施の形態に係るブレーカシステムは、アーク検出回路１と、アーク判定部３の判定結果に応じて動作を行うブレーカ４と、を備える。
【００５２】
上記構成を有するブレーカシステムによれば、高精度にアークの検出が可能となり、アークの発生が検出された場合には、適切に伝送路８による電力伝送をブレーカ４によって遮断することができる。
【００５３】
（その他の実施の形態）
以上、実施の形態１を用いて、本発明に係るアーク検出回路１及びブレーカシステムについて説明してきたが、本発明は実施の形態１に係るアーク検出回路１やブレーカシステムに限定されるものではない。
【００５４】
例えば、実施の形態１では、所定の周波数帯Ｆと、所定の判定時間Ｔと、所定の強度閾値と、所定の面積比閾値Ｌとは、それぞれ設定により変更可能となっているが、当該設定は、アーク検出回路１を備える装置が有する入出力インタフェース（ディスプレイ、キーボード、マウス、タッチパネル等）により、値等が入力されたり選択されたりすることで指定されてもよい。
【００５５】
また、本発明は、接続箱システムについても有用である。当該接続箱システムは、アーク検出回路１と、電力供給装置である太陽電池ストリングと、電力変換回路を有するパワーコンディショナ６を接続する接続箱と、を備える。
【００５６】
上記構成を有する接続箱システムによれば、アークに起因するノイズを高精度に検出することができ、アークが発生した場合に、電力がパワーコンディショナ６に供給される前に対処することができる。例えば、アークが発生した場合に、パワーコンディショナ６への電力伝送を停止することができる。
【００５７】
また、本発明は、パワーコンディショナとしても有用である。当該パワーコンディショナ６は、アーク検出回路１と、電力供給装置から伝送路８を通して電力が供給される電力変換回路と、を備える。
【００５８】
上記構成を有するパワーコンディショナ６によれば、アークに起因するノイズを高精度に検出することができ、アークが発生した場合に、電力が電力変換回路に供給される前に対処することができる。例えば、アークが発生した場合に、電力変換回路への電力伝送を停止することができる。
【００５９】
また、本発明は、マイクロインバータとしても有用である。当該マイクロインバータは、アーク検出回路１と、電力変換回路と、を備え、電力供給装置である太陽電池パネル７に設置される。
【００６０】
上記構成を有するマイクロインバータは、個々のマイクロインバータ内でのアークの発生を高精度に検出することができる。例えば、アークが発生した場合に、アークが発生しているマイクロインバータの動作のみを停止させることができる。
【００６１】
また、本発明は、ＤＣオプティマイザとしても有用である。当該ＤＣオプティマイザは、アーク検出回路１と、ＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、電力供給装置である太陽電池パネル７に設置される。
【００６２】
上記構成を有するＤＣオプティマイザは、個々のＤＣオプティマイザ内でのアークの発生を高精度に検出することができる。例えば、アークが発生した場合に、アークが発生しているＤＣオプティマイザの動作のみを停止させることができる。
【００６３】
また、本発明は、アーク検出方法としても有用である。当該アーク検出方法は、電流検出ステップと、面積算出ステップと、アーク判定ステップと、を含む。電流検出ステップでは、電力供給装置と電力変換回路とを接続する伝送路８に流れる電流を検出する。面積算出ステップでは、電流検出ステップで検出した電流測定結果を用い、所定の周波数帯Ｆと所定の判定時間Ｔとからなる注目範囲Ｒの面積である注目面積Ａ１と、注目範囲Ｒ内において所定の強度閾値を超えている範囲の面積である比較面積Ａ２と、を算出する。アーク判定ステップでは、面積算出ステップで算出した注目面積Ａ１と比較面積Ａ２との面積比と、所定の面積比閾値Ｌとを比較して、アークが発生したか否かを判定する。
【００６４】
上記構成を有するアーク検出方法によれば、ブレーカ等に起因する瞬間的なノイズと、アークに起因する継続的なノイズとを判別することができるため、アークに起因するノイズを高精度に検出することができる。
【００６５】
例えば、上記アーク検出方法におけるステップは、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。
【００６６】
また、実施の形態１において、アーク判定部３は、面積比Ａ２／Ａ１を用いてアークの発生を判定していたが、アーク判定部３は、面積比Ａ１／Ａ２を用いてアークの発生を判定してもよい。なお、アークの発生の有無の判定にあたって、面積比Ａ１／Ａ２を用いた場合の所定の面積比閾値は、面積比Ａ２／Ａ１を用いた場合の所定の面積比閾値Ｌとは異なる値となる。
【００６７】
その他の実施の形態に係るアーク検出回路は、電流検出器２と、アーク判定部３とを備える。電流検出器２は、電力供給装置と電力変換回路とを接続する伝送路８に流れる電流を検出する。アーク判定部３は、電流検出器２が検出した電流測定結果を周波数成分と時間成分と強度成分とで分析することで、伝送路８におけるアークの発生を判定する。アーク判定部３は、電流測定結果において、所定の周波数帯Ｆと所定の判定時間Ｔとからなる注目範囲Ｒの面積である注目面積Ａ１と、注目範囲Ｒ内において所定の強度閾値を超えている範囲の面積である比較面積Ａ２と、を算出する。そして、比較面積Ａ２に対する注目面積Ａ１の面積比Ａ１／Ａ２が所定の面積比閾値以下の場合に、アークが発生したと判定する。なお、アーク判定部３は、実施の形態１におけるものとハードウェア構成は例えば同じであるが、アークが発生したか否かの判定方法が異なる。つまり、例えば、アーク判定部３を実現するためのマイコンが有するメモリに記憶されたプログラムが異なる。
【００６８】
図５は、その他の実施の形態に係るアーク検出回路１の動作の一例を示すフローチャートである。アーク検出回路１は、電流検出器２によって伝送路８を流れる電流を検出する（ステップＳ１０）。
【００６９】
次に、アーク判定部３が、電流検出器２からの電流測定結果である電流信号を分析することで、（１）注目面積Ａ１と（２）比較面積Ａ２と（３）面積比Ａ１／Ａ２とを算出する（ステップＳ２５）。
【００７０】
ステップＳ２５では、まず、電流検出器２からの電流信号をフーリエ変換することで周波数スペクトルを算出する。次に、この周波数スペクトルの時間変化を用いて、周波数と時間と強度との３軸グラフによって電流測定結果を分析する。
【００７１】
続いて、（１）アーク判定部３は、所定の周波数帯Ｆ及び所定の判定時間Ｔによって定まる注目範囲Ｒの面積である注目面積Ａ１を算出する。また、（２）アーク判定部３は、注目範囲Ｒ内において、検出強度が所定の強度閾値を超えている範囲の面積である比較面積Ａ２を算出する。そして、（３）アーク判定部３は、比較面積Ａ２に対する注目面積Ａ１の面積比Ａ１／Ａ２を算出する。
【００７２】
アーク判定部３は、面積比Ａ１／Ａ２が所定の面積比閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ３５）。面積比Ａ１／Ａ２が所定の面積比閾値より大きい場合（ステップＳ３５でＮｏ）は、アーク判定部３は、アークが発生していないと判定し、電流の監視を継続する。一方、面積比Ａ１／Ａ２が所定の面積比閾値以下である場合（ステップＳ３５でＹｅｓ）は、アーク判定部３は、アークが発生したと判定する（ステップＳ４０）。
【００７３】
上記構成を有するアーク検出回路１を用いても、ブレーカ等に起因する瞬間的なノイズと、アークに起因する継続的なノイズとを判別することができるため、アークに起因するノイズを高精度に検出することができる。
【００７４】
実施の形態１において、電力供給装置としては、太陽電池パネル７を用いて説明したが、電力供給装置については太陽電池に限定されない。電力供給装置としては、例えば、燃料電池等のような発電装置であってもよい。
【００７５】
上記各実施の形態では、アーク検出回路１は、マイコンによってソフトウェア的に実現されたが、パーソナルコンピュータ等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。また、アーク検出回路１は、Ａ／Ｄ変換器、理論回路、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。
【００７６】
なお、上述の各実施の形態については、本発明の実施態様の例示に過ぎず、数値や形状等についても好ましいものの例示に過ぎず、本発明はこれらの実施の形態にのみ限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、構成に適宜変更を加えることは可能である。
【００７７】
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。
【符号の説明】
【００７８】
１        アーク検出回路
２        電流検出器
３        アーク判定部
４        ブレーカ
５        ブレーカ制御部
６        パワーコンディショナ
７        太陽電池パネル
８        伝送路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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