(57)【要約】  太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂへの電流流入側の電力線８上に発信回路１４を接続するとともに、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂへの電流流出側の電力線８上に受信回路１５を接続した上で、バイパスダイオード５とは直列に接続された減衰回路４をバイパス回路３に設け、発信回路１４は、所定の周波数の周期信号を電力線８に送出し、受信回路１５は、発信回路１４から電力線８に送出された発信信号を太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂを介して受信し、判定回路１９は、受信回路１５にて受信された発信信号の振幅が所定値以上減衰したことを検知した場合、バイパス回路３に直流電力が通電したと判定する。
2010004622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上を電気的に直列あるいは並列に接続することで接続単位が構成される太陽電池セルと、
前記接続単位ごとに並列に接続され、前記接続単位の起電圧が所定値以下の時に前記接続単位をバイパスして通電作動するバイパス回路とを備え、
前記接続単位とバイパス回路との組み合わせが１組以上搭載された太陽電池モジュールを１台以上電気的に直列に接続することで太陽電池ストリングが構成され、前記太陽電池ストリングが１列以上電力線にて並列に接続された太陽光発電装置において、
所定振幅の発信信号を前記電力線に送出する発信回路と、
前記電力線に送出された発信信号を前記太陽電池ストリングを介して受信する受信回路と、
前記バイパス回路に設けられ、前記発信信号の振幅を減衰させる減衰回路とを備えることを特徴とする太陽光発電装置。
【請求項２】
前記受信回路にて受信された発信信号の振幅が所定値以上減衰したことを検知した場合、前記バイパス回路に直流電力が通電したと判定する判定回路を備えることを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電装置。
【請求項３】
前記判定回路は、前記受信回路にて受信された発信信号の振幅が所定値以上減衰したことを一定時間以上継続して検知した場合、前記バイパス回路に直流電力が通電したと判定することを特徴とする請求項２に記載の太陽光発電装置。
【請求項４】
前記減衰回路は、
第１の接続単位に並列に接続された第１のバイパス回路に設けられ、第１の周波数を減衰させる第１の減衰回路と、
第２の接続単位に並列に接続された第２のバイパス回路に設けられ、第２の周波数を減衰させる第２の減衰回路とを備え、
前記発信信号は、前記第１の周波数を持つ第１の周期信号と、前記第２の周波数を持つ第２の周期信号を含み、
前記判定回路は、前記受信回路にて受信された第１の周期信号の振幅が所定値以上減衰したことを検知した場合、前記第１のバイパス回路に直流電力が通電したと判定し、前記受信回路にて受信された第２の周期信号の振幅が所定値以上減衰したことを検知した場合、前記第２のバイパス回路に直流電力が通電したと判定することを特徴とする請求項２または３に記載の太陽光発電装置。
【請求項５】
前記発信回路は、前記第１の周期信号と前記第２の周期信号とを時分割的に前記電力線に送出することを特徴とする請求項４に記載の太陽光発電装置。
【請求項６】
第１の太陽電池ストリングを構成する太陽電池モジュールのバイパス回路に前記第１の減衰回路を設けるとともに、第２の太陽電池ストリングを構成する太陽電池モジュールのバイパス回路に前記第２の減衰回路を設けた上で、
前記第１の太陽電池ストリングに接続された第１の電力線に設けられ、前記第１の周期信号を通過させるとともに、前記第２の周期信号を減衰させる第３の減衰回路と、
前記第２の太陽電池ストリングに接続された第２の電力線に設けられ、前記第２の周期信号を通過させるとともに、前記第１の周期信号を減衰させる第４の減衰回路とをさらに備えることを特徴とする請求項４または５に記載の太陽光発電装置。
【請求項７】
第１の太陽電池ストリングに接続された第１の電力線の導通を入り切りする第１の開閉器と、
第２の太陽電池ストリングに接続された第２の電力線の導通を入り切りする第２の開閉器と、
前記第１の電力線が導通している時に一定時間だけ前記第２の電力線の導通が切断され、前記第２の電力線が導通している時に一定時間だけ前記第１の電力線の導通が切断されるように、前記第１および第２の開閉器の開閉動作を制御する制御回路とを備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の太陽光発電装置。
【請求項８】
前記発信回路は、前記発信信号を定期的にあるいは一時的に一定時間だけ前記電力線に送出することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の太陽光発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽光発電装置に関し、特に、所望の電力が得られるように複数の太陽電池セルを用いて構成された太陽光発電装置の故障検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池セルを用いた太陽光発電装置では、所望の電力が得られるようにするため、太陽電池セルが搭載された太陽電池モジュールを直列接続して構成された太陽電池ストリングを並列接続することが行われている。ここで、太陽電池モジュールに搭載された太陽電池セルが故障したり、太陽光が遮られたりして太陽電池セルの起電力が所定値以下となった場合、その太陽電池セルに直列接続されている他の太陽電池セルの通電が妨げられるのを防止するために、太陽電池セルが１つ以上電気的に直列あるいは並列に接続された接続単位ごとにバイパス回路を並列に接続することが行われている。【０００３】
このバイパス回路にはバイパスダイオードが設けられ、太陽電池セルが正常に発電している場合には、その太陽電池セルの起電力がバイパスダイオードに逆バイアス電圧として印加されるようにすることで、バイパスダイオードを遮断状態に保ち、バイパス回路によるバイパス動作を停止させ、バイパス回路を経由させることなく、太陽電池セルから電力を取り出させることができる。【０００４】
そして、太陽電池ストリング内の一部の太陽電池セルに断線や起電力低下などの異常が発生し、その太陽電池セルが正常に発電できなくなると、その太陽電池ストリング内の正常な太陽電池セルからの電流は、異常な太陽電池セルに並列のバイパスダイオードを経由して流れるようにすることで、その異常な太陽電池セルをバイパスさせ、どこか一箇所の太陽電池セルの異常によって太陽電池ストリング内のすべての太陽電池セルが使用不能になるのを防止している。【０００５】
そして、太陽電池セルに故障が発生した場合、その太陽電池セルが搭載された太陽電池モジュールを交換することで、太陽光発電装置の元の発電量を確保することができる。このような太陽電池セルの故障を検知する方法として、バイパス回路への通電作動を検知する方法が知られている。【０００６】
また、太陽電池セルの故障を検知する方法として、並列接続された各太陽電池ストリングの出力電圧を比較し、出力電圧が低い太陽電池ストリング内の太陽電池モジュールのいずれかに異常があると判断する方法がある(特許文献１)。【０００７】
また、バイパス回路の途上に発光ダイオードなどの発光体などを設置し、バイパス回路に電流が流れた場合に発光体を発光させることで、太陽電池パネルの故障や起電力不足を容易に検出する方法がある（特許文献２）。【０００８】
また、バイパス回路の途上に電流検出リレーを設置し、そのリレー動作を通信線を経由して遠隔監視する方法がある（特許文献３）。【０００９】
また、太陽電池モジュールごとに特定周波数発信回路を設け、太陽電池モジュールが正常に発電しているかどうかに応じて、太陽電池モジュール間を接続する電力線に特定周波数の信号を重畳させる方法がある（特許文献４）。すなわち、この方法では、太陽電池モジュールの電圧が一定電圧以上の正常時は、太陽電池モジュールから特定周波数発信回路へ電力供給させることで、特定周波数の信号を電力線に重畳させて発信できるようにし、故障時など太陽電池モジュールの電圧が一定電圧以下になると、特定周波数発信回路への電力供給を停止させることで、特定周波数の信号が電力線に重畳されないようにして発信させ、信号分離手段で特定周波数の信号を電力線から取り出すことで、太陽電池モジュールの故障の有無や起電力不足の有無を判定することができる。【００１０】
また、この方法では、特定周波数発信回路の発信周波数を太陽電池モジュールごとに変えることで、故障や起電力不足の太陽電池モジュールを特定することができる。また、特定周波数発信回路は、太陽電池モジュールが作動している間に常時発信させることなく、３０分間隔、１時間間隔、１日間隔等、定期的に信号を発信させることで、発信に要する電力消費を抑制することができる。【００１１】
【特許文献１】特開平０８−１８５２３５号公報
【特許文献２】特開平０８−９７４５６号公報
【特許文献３】特開平０９−１０２６２２号公報
【特許文献４】特開２０００−２６９５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記従来の特許文献１の技術によれば、太陽電池モジュールのいずれかが不通故障や起電力不足を起こしている場合においても、太陽電池ストリング全体の出力電圧への影響は軽微であり、太陽電池モジュールの個体差、設置場所による日射量の違いや変動などによっても出力電圧は変化する。このため、太陽電池ストリングの出力電圧の変動を監視するだけでは、太陽電池モジュールの不通故障や起電力不足の有無の判別を安定して行うのは困難であるという問題があった。【００１３】
また、上記従来の特許文献２の技術によれば、太陽電池パネルの故障や起電力不足を検出するには、発光体による発光を目視確認することが必要となる。このため、太陽電池パネルの故障検出の自動化が難しい上に、太陽電池モジュールが屋根上や遠方に設置されている場合には、発光の目視確認自体が困難となり、太陽電池パネルの故障検出に支障をきたすという問題があった。【００１４】
また、上記従来の特許文献３の技術によれば、バイパス回路ごとに電流検出リレーが必要になるとともに、電流検出リレーの作動を通信する信号線が電力線とは別に必要となり、コストアップを招くという問題があった。【００１５】
また、上記従来の特許文献４の技術によれば、特定周波数発信回路および電気的パラメータ検知手段が太陽電池モジュールごとに必要になり、コストアップを招くだけでなく、太陽電池モジュールの正常時に特定周波数発信回路が常時発信するため、消費電力の増大を招くという問題があった。【００１６】
また、この消費電力を抑制するため、定期的に発信させる方法を採用した場合、太陽電池モジュールごとにタイマーや時計を設置したり、発信開始および発信停止を定期的に指令する信号線を太陽電池モジュールごとに接続したりする必要があることから、コストアップを招くという問題があった。【００１７】
また、上記従来の特許文献１〜４の技術によれば、故障検知動作に必要な電力として、太陽電池モジュールにて発生された発電電力が用いられるため、発電電力が少ない時には、故障検知動作に必要な十分な電力を得ることができなくなり、故障検知動作が不安定になるという問題があった。【００１８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、太陽電池モジュールにて発生された発電電力をバイパス回路ごとに消費させることなく、太陽電池モジュールの異常を安定して検知することが可能な太陽光発電装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の太陽光発電装置は、１つ以上を電気的に直列あるいは並列に接続することで接続単位が構成される太陽電池セルと、前記接続単位ごとに並列に接続され、前記接続単位の起電圧が所定値以下の時に前記接続単位をバイパスして通電作動するバイパス回路とを備え、前記接続単位とバイパス回路との組み合わせが１組以上搭載された太陽電池モジュールを１台以上電気的に直列に接続することで太陽電池ストリングが構成され、前記太陽電池ストリングが１列以上電力線にて並列に接続された太陽光発電装置において、所定振幅の発信信号を前記電力線に送出する発信回路と、前記電力線に送出された発信信号を前記太陽電池ストリングを介して受信する受信回路と、前記バイパス回路に設けられ、前記発信信号の振幅を減衰させる減衰回路とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、太陽電池モジュールにて発生された発電電力をバイパス回路ごとに消費させることなく、太陽電池モジュールの異常を安定して検知することが可能という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明に係る太陽光発電装置の実施例１の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１の太陽電池セル１のいずれにも故障が発生してない時の周期信号の波形を示す図である。
【図３】図３は、図１の太陽電池セル１のいずれかに故障が発生した時の周期信号の波形を示す図である。
【図４】図４は、図１の発信回路１４の構成例を示すブロック図である。
【図５】図５は、図１の減衰回路４の第１の構成例を示すブロック図である。
【図６】図６は、図１の減衰回路４の第２の構成例を示すブロック図である。
【図７】図７は、本発明に係る太陽光発電装置の実施例２の概略構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、本発明に係る太陽光発電装置の実施例３に適用されるバイパス電力線９の構成例を示すブロック図である。
【図９】図９は、本発明に係る太陽光発電装置の実施例４の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  太陽電池セル
２  接続単位
３  バイパス回路
４、３２Ａ、３２Ｂ  減衰回路
５  バイパスダイオード
６  太陽電池モジュール
７Ａ、７Ｂ  太陽電池ストリング
８、８Ａ、８Ｂ  電力線
９Ａ  バイパス電力線
１０  接続箱
１１  交流線
１２  インバータ
１３Ａ、１３Ｂ  逆流防止ダイオード
１４  発信回路
１５  受信回路
１６  コイル
１７  発信スイッチ
１８  周期電源
１９  判定回路
３０、３６  コンデンサ
３１、３７  抵抗器
３３Ａ、３３Ｂ  開閉器
３４、３５  切換スイッチ
４１  制御回路
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明に係る太陽光発電装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明に係る太陽光発電装置の実施例１の概略構成を示すブロック図である。図１において、太陽光発電装置には、太陽電池モジュール６がそれぞれ電気的に直列に接続された太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂが設けられている。なお、太陽電池モジュール６は、ハードウェア的な分離単位を構成することができ、太陽電池モジュール６ごとに設置したり交換したりすることができる。【００２５】
そして、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂからは電力線８Ａ、８Ｂがそれぞれ引き出され、これらの電力線８Ａ、８Ｂは電力線８に共通に接続されることで、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂが並列に接続されている。【００２６】
ここで、太陽電池モジュール６には、太陽光で起電される太陽電池セル１およびバイパス回路３が設けられ、１つ以上の太陽電池セル１が電気的に直列あるいは並列に接続されることで接続単位２が構成されている。そして、接続単位２には、バイパス回路３が並列に接続され、バイパス回路３は、接続単位２の起電圧が所定値以下の時に接続単位２をバイパスして通電作動することができる。【００２７】
また、太陽光発電装置には、電力線８をインバータ１２に接続する接続箱１０、直流を交流に変換するインバータ１２が設けられている。そして、電力線８は、接続箱１０を介してインバータ１２に接続され、インバータ１２からは交流を出力する交流線１１が引き出されている。ここで、接続箱１０には、逆流防止ダイオード１３Ａ、１３Ｂが設けられ、逆流防止ダイオード１３Ａ、１３Ｂは、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂの電流流出側にそれぞれ直列に接続されている。【００２８】
また、太陽光発電装置には、発信回路１４、受信回路１５および判定回路１９が設けられている。そして、発信回路１４は、接続箱１０とインバータ１２との間において、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂへの電流流入側の電力線８上に接続され、受信回路１５は、接続箱１０とインバータ１２との間において、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂへの電流流出側の電力線８上に接続されている。また、判定回路１９は、受信回路１５に接続されている。【００２９】
ここで、発信回路１４は、所定振幅の発信信号を電力線８に送出することができる。なお、発信信号としては、所定の周波数の周期信号を用いることができる。受信回路１５は、発信回路１４から電力線８に送出された発信信号を太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂを介して受信することができる。なお、受信回路１５は、電圧計、電流計、ＣＴ変換器などからアナログデジタル変換し、周期信号を検知できるように構成することができる。あるいは、フーリエ変換などのアルゴリズムを使って周期信号を検出するようなものでもよく、スペクトルアナライザなどを用いるようにしてもよい。【００３０】
判定回路１９は、受信回路１５にて受信された発信信号の振幅が所定値以上減衰したことを検知した場合、バイパス回路３に直流電力が通電したと判定することができる。あるいは、判定回路１９は、受信回路１５にて受信された発信信号の振幅が所定値以上減衰したことを一定時間以上継続して検知した場合、バイパス回路３に直流電力が通電したと判定するようにしてもよい。【００３１】
また、バイパス回路３には、減衰回路４およびバイパスダイオード５が設けられ、減衰回路４とバイパスダイオード５とは互いに直列に接続されている。そして、減衰回路４とバイパスダイオード５との直列回路は、バイパスダイオード５のカソードが太陽電池セル１の電流流出側に接続されるようにして、接続単位２に並列に接続されている。ここで、減衰回路４は、発信回路１４から電力線８上に送出された発信信号の振幅を減衰させることができる。なお、減衰回路４としては、例えば、ローパスフィルタやバンドパスフィルタを用いることができる。【００３２】
ここで、発信回路１４から送出される周期信号は、複数の周波数成分を持たせることができる。なお、周期信号に複数の周波数成分を持たせる場合、これらの周波数成分を時分割的に周期信号に持たせるようにすることができる。【００３３】
そして、減衰回路４にて減衰される周期信号の周波数が太陽電池モジュール６ごとに互いに異なるように、減衰回路４の減衰特性を設定することができる。例えば、太陽電池モジュール６の個数に対応するように周期信号の周波数成分の個数を設定することができる。そして、減衰回路４にて減衰される周期信号の周波数が太陽電池モジュール６ごとに異なるように減衰回路４の減衰特性を設定することができる。【００３４】
あるいは、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂごとに周期信号の周波数および減衰回路４の減衰特性を設定するようにしてもよい。例えば、Ｆ１、Ｆ２（Ｆ２＞Ｆ１）という周波数を周期信号に持たせた上で、周波数Ｆ１の周期信号が減衰されるように太陽電池ストリング７Ａの減衰回路４の減衰特性を設定し、周波数Ｆ２の周期信号が減衰されるように太陽電池ストリング７Ｂの減衰回路４の減衰特性を設定することができる。【００３５】
なお、以下の説明では、Ｆ１、Ｆ２という周波数を周期信号に持たせた上で、周波数Ｆ１の周期信号が減衰されるように太陽電池ストリング７Ａの減衰回路４の減衰特性を設定し、周波数Ｆ２の周期信号が減衰されるように太陽電池ストリング７Ｂの減衰回路４の減衰特性を設定した場合を例にとって説明するが、必ずしも、周期信号に持たせる周波数は２種類の周波数に限定されることなく、３種類の周波数を持たせるようにしてもよく、これに応じて減衰回路４の減衰特性を太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂごとあるいは太陽電池モジュール６ごとに設定するようにしてもよい。【００３６】
そして、太陽電池セル１に太陽光が当たると、太陽電池セル１に起電力が発生し、その起電力にて発生した電流が一定の方向に流れるとともに、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂにおいてそれぞれ直列に接続された太陽電池セル１の個数分の直流電圧が、電力線８を介してインバータ１２に供給される。そして、電力線８を介して直流電圧がインバータ１２に供給されると、その直流電圧がインバータ１２にて交流電圧に変換され、交流線１１を介して出力される。【００３７】
また、発信回路１４からは、例えば、周波数Ｆ１、Ｆ２を持つ周期信号が生成され、周波数Ｆ１、Ｆ２を持つ周期信号が時分割的に電力線８上に送出され、電力線８Ａ、８Ｂをそれぞれ介して太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂに入力される。【００３８】
そして、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂに入力された周期信号は、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂを通過すると、電力線８を介して受信回路１５に入力される。そして、受信回路１５では、発信回路１４から送出された周期信号の減衰量が周波数Ｆ１、Ｆ２ごとに検知される。【００３９】
ここで、太陽電池セル１に所定値以上の起電力が発生している場合、バイパスダイオード５には逆バイアス電圧が印加される。このため、バイパスダイオード５は遮断状態に保たれ、バイパス回路３によるバイパス動作が行われることなく、太陽電池セル１から発生した起電力がインバータ１２に供給される。また、バイパスダイオード５が遮断状態に保たれている場合、発信回路１４から送出された周期信号は、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂのいずれの減衰回路４も通過することなく、受信回路１５に到達する。このため、受信回路１５では、発信回路１４から送出された周期信号の減衰量がほぼ０と検知される。そして、発信回路１４から送出された周期信号の減衰量がほぼ０と検知された場合、判定回路１９は、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂのいずれのバイパス回路３にも直流電力が通電してないと判定し、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂのいずれの太陽電池モジュール６にも復旧不能な故障はないと判断する。【００４０】
一方、太陽電池ストリング７Ａのいずれかの太陽電池モジュール６の太陽電池セル１に断線などの故障が発生した場合、その太陽電池セル１から発生する起電力が所定値以下になる。そして、太陽電池ストリング７Ａのいずれかの太陽電池セル１から発生する起電力が所定値以下になると、その太陽電池セル１にて構成される接続単位２に並列に接続されているバイパス回路３内のバイパスダイオード５を経由して電流が流れ、故障が発生していない太陽電池セル１から発生した起電力がインバータ１２に供給される。【００４１】
また、太陽電池ストリング７Ａにおいて、故障が発生した太陽電池セル１にて構成される接続単位２に並列に接続されているバイパス回路３内のバイパスダイオード５を経由して電流が流れると、そのバイパス回路３内の減衰回路４にも電流が流れ、発信回路１４から送出された周期信号は、故障が発生した太陽電池セル１にて構成される接続単位２に並列に接続されているバイパス回路３内の減衰回路４を経由して受信回路１５に到達する。【００４２】
このため、受信回路１５では、発信回路１４から送出された周期信号のうち周波数Ｆ１の成分については、その減衰量が規定値を超えていると検知されるとともに、周波数Ｆ２の成分については、その減衰量がほぼ０と検知される。そして、周期信号の周波数Ｆ１の成分の減衰量が規定値を超えていると検知された場合、判定回路１９は、太陽電池ストリング７Ａのいずれかのバイパス回路３に直流電力が通電していると判定し、太陽電池ストリング７Ａのいずれかの太陽電池モジュール６に復旧不能な故障があると判断する。【００４３】
また、太陽電池ストリング７Ｂのいずれかの太陽電池モジュール６の太陽電池セル１に断線などの故障が発生した場合、その太陽電池セル１から発生する起電力が所定値以下になる。そして、太陽電池ストリング７Ｂのいずれかの太陽電池セル１から発生する起電力が所定値以下になると、その太陽電池セル１にて構成される接続単位２に並列に接続されているバイパス回路３内のバイパスダイオード５を経由して電流が流れ、故障が発生していない太陽電池セル１から発生した起電力がインバータ１２に供給される。【００４４】
また、太陽電池ストリング７Ｂにおいて、故障が発生した太陽電池セル１にて構成される接続単位２に並列に接続されているバイパス回路３内のバイパスダイオード５を経由して電流が流れると、そのバイパス回路３内の減衰回路４にも電流が流れ、発信回路１４から送出された周期信号は、故障が発生した太陽電池セル１にて構成される接続単位２に並列に接続されているバイパス回路３内の減衰回路４を経由して受信回路１５に到達する。【００４５】
このため、受信回路１５では、発信回路１４から送出された周期信号のうち周波数Ｆ２の成分については、その減衰量が規定値を超えていると検知されるとともに、周波数Ｆ１の成分については、その減衰量がほぼ０と検知される。そして、周期信号の周波数Ｆ２の成分の減衰量が規定値を超えていると検知された場合、判定回路１９は、太陽電池ストリング７Ｂのいずれかのバイパス回路３に直流電力が通電していると判定し、太陽電池ストリング７Ｂのいずれかの太陽電池モジュール６に復旧不能な故障があると判断する。【００４６】
なお、太陽光の日射量が減った場合にも、バイパス回路３に直流電力が通電するが、日射量が戻った場合は太陽電池セル１が自然に復旧する。このため、太陽光の日射量が減った場合に太陽電池モジュール６が故障したと誤判定されるのを防止するために、一定の期間、同一箇所で継続的にバイパス回路３に直流電力が通電していると判定された場合に、太陽電池ストリング７Ａ、Ｂのいずれかの太陽電池モジュール６に復旧不能な故障があると判断するようにしてもよい。【００４７】
また、例えば、太陽電池ストリング７Ａ全体が日陰になったり、太陽電池ストリング７Ａの太陽電池モジュール６に故障が発生したりすることで、太陽電池ストリング７Ａにて発生する電圧が低下し、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂ間で電圧差が生じた場合、太陽電池ストリング７Ｂから出力された電流が太陽電池ストリング７Ａに逆流する現象が逆流防止ダイオード１３Ａにて防止される。このため、逆流防止ダイオード１３Ａを設けることで、太陽電池ストリング７Ａが直流電力を取り出すことができなくなった場合においても、太陽電池ストリング７Ｂから直流電力を取り出すことが可能となる。逆流防止ダイオード１３Ｂについても同様である。【００４８】
これにより、電流検出リレーや特定周波数発信回路などをバイパス回路３ごとに設けることなく、太陽電池モジュール６の故障を検知することが可能となるとともに、発信回路１４および受信回路１５に電力を供給することで故障の監視を行うことができ、減衰回路４に電力を供給する必要がなくなることから、消費電力およびコストの増大を抑制することが可能となるとともに、太陽電池モジュールが屋根上や遠方に設置されている場合においても、太陽電池モジュールの異常を安定かつ容易に検出することが可能となる。【００４９】
なお、図１の実施例１では、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂが２列分だけ並列に接続された構成を示したが、太陽電池ストリングの並列数は２列に限定されることなく、太陽電池ストリングが１列以上並列に接続された構成ならば何列でもよい。また、図１の実施例１では、接続単位２に太陽電池セル１を２つ設けた構成を示したが、接続単位２を構成する太陽電池セル１は２つに限定されることなく、太陽電池セル１を接続単位２に１つ以上設けた構成ならばいくつでもよい。また、図１の実施例１では、太陽電池モジュール６に接続単位２を２つ設けた構成を示したが、太陽電池モジュール６に設ける接続単位２は２つに限定されることなく、接続単位２を太陽電池モジュール６に１つ以上設けた構成ならばいくつでもよい。【００５０】
また、図１の実施例１では、Ｆ１、Ｆ２という２種類の周波数を周期信号に持たせた上で、周波数Ｆ１、Ｆ２の周期信号がそれぞれ減衰されるように太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂの減衰回路４の減衰特性を設定した場合を例にとって説明したが、太陽電池ストリングがＮ（Ｎは１以上の整数）本ある場合、Ｆ１〜ＦＮというＮ種類の周波数を周期信号に持たせた上で、周波数Ｆ１〜ＦＮの周期信号がそれぞれ減衰されるようにＮ本の太陽電池ストリングの減衰回路４の減衰特性を設定するようにしてもよい。【００５１】
あるいは、太陽電池ストリングがＮ本、各太陽電池ストリングに太陽電池モジュールがＭ（Ｍは１以上の整数）台だけある場合、Ｆ１１〜ＦＭＮというＭ×Ｎ種類の周波数を周期信号に持たせた上で、周波数Ｆ１１〜ＦＭＮの周期信号がそれぞれ減衰されるようにＭ×Ｎ台の太陽電池モジュールの減衰回路４の減衰特性を設定するようにしてもよい。【００５２】
また、インバータ１２または接続箱１０内に発信回路１４および受信回路１５を内蔵するようにしてもよく、複数のインバータ１２が電力線８に接続された構成に適用するようにしてもよい。【００５３】
図２は、図１の太陽電池セル１のいずれにも故障が発生してない時の周期信号の波形を示す図である。なお、システム電圧Ｖは、図１のインバータ１２に接続された電力線８の両端の電圧である。【００５４】
図２において、図１の太陽電池セル１のいずれにも故障が発生してない場合のシステム電圧ＶがＶ１であるとすると、周波数Ｆ１、Ｆ２の周期信号が発信回路１４から電力線８に時分割的に送出されることで、時刻Ｔ１〜Ｔ２の間にはシステム電圧Ｖ１に対して周波数Ｆ１かつ振幅ΔＶ１の周期信号２０が重畳され、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂに入力されるとともに、時刻Ｔ３〜Ｔ４の間にはシステム電圧Ｖ１に対して周波数Ｆ２かつ振幅ΔＶ１の周期信号２１が重畳され、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂに入力される。【００５５】
そして、図１の太陽電池セル１のいずれにも故障が発生してない場合には、発信回路１４から送出された周期信号２０、２１は、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂのいずれの減衰回路４も通過することなく、受信回路１５に到達する。このため、受信回路１５では、発信回路１４から送出された周期信号２０、２１の振幅はほぼΔＶ１であると検知され、周期信号２０、２１の減衰量がほぼ０と判定される。そして、発信回路１４から送出された周期信号の減衰量がほぼ０と判定された場合、判定回路１９は、バイパス回路３に直流電力が通電してないと判定することができ、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂのいずれの太陽電池モジュール６にも復旧不能な故障はないと判断することができる。【００５６】
図３は、図１の太陽電池セル１のいずれかに故障が発生した時の周期信号の波形を示す図である。図３において、例えば、太陽電池ストリング７Ｂのいずれかの太陽電池モジュール６の太陽電池セル１に断線などの故障が発生した場合、その太陽電池セル１から発生する起電力が所定値以下になる。このため、その太陽電池セル１にて構成される接続単位２に並列に接続されているバイパス回路３が通電され、その接続単位２からの起電圧がシステム電圧Ｖに寄与しなくなることから、システム電圧ＶがＶ１より低いＶ２になる。【００５７】
また、故障が発生した太陽電池セル１にて構成される接続単位２に並列に接続されているバイパス回路３が通電すると、そのバイパス回路３内の減衰回路４にも電流が流れ、発信回路１４から送出された周期信号２０、２１は、その減衰回路４による減衰を受けてから受信回路１５に到達する。【００５８】
ここで、太陽電池ストリング７Ｂ側の減衰回路４の減衰特性は、周波数Ｆ２では減衰量が大きく、周波数Ｆ１では減衰量が小さくなるように設定されているものとすると、受信回路１５では、発信回路１４から送出された周期信号２０の振幅はΔＶ１ａ、周期信号２１の振幅はΔＶ２（ΔＶ１ａ＞ΔＶ２）であると検知される。【００５９】
なお、図１の実施形態では、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂが２並列となっており、周期信号２１は、太陽電池ストリング７Ｂの減衰回路４を通過して減衰されるが、太陽電池ストリング７Ａの減衰回路４を通過しないので減衰されることはない。このため、太陽電池ストリング７Ｂの太陽電池セル１に故障が発生した時の周期信号２１の振幅ΔＶ２は、太陽電池ストリング７Ｂの太陽電池セル１に故障が発生してない時の周期信号２１の振幅ΔＶ１の半分程度となる。【００６０】
そして、周期信号２１の振幅がΔＶ２であると検知された結果、周期信号２１の減衰量が規定値を超えていると判定された場合、判定回路１９は、太陽電池ストリング７Ｂのいずれかのバイパス回路３に直流電力が通電していると判定することができ、太陽電池ストリング７Ｂのいずれかの太陽電池モジュール６に復旧不能な故障があると判断することができる。【００６１】
また、周期信号２０の振幅がΔＶ１ａであると検知された結果、周期信号２０の減衰量が規定値を超えていないと判定された場合、判定回路１９は、太陽電池ストリング７Ａのいずれのバイパス回路３にも直流電力が通電していないと判定することができ、太陽電池ストリング７Ａのいずれの太陽電池モジュール６にも復旧不能な故障がないと判断することができる。【００６２】
ここで、太陽光の日射量が減った場合などに太陽電池モジュール６が故障したと誤判定されるのを防止するために、周期信号２０では、時刻Ｔ１からＴ２の間（時間Ｔ２−Ｔ１）で振幅が連続的に規定値以上減衰していたら、太陽電池ストリング７Ａのいずれかのバイパス回路３に直流電力が通電していると判定し、周期信号２１では、時刻Ｔ３からＴ４の間（時間Ｔ４−Ｔ３）で振幅が連続的に規定値以上減衰していたら、太陽電池ストリング７Ｂのいずれかのバイパス回路３に直流電力が通電していると判定するようにしてもよい。【００６３】
また、このような発信回路１４での電力線８への周期信号の送出および受信回路１５での周期信号の検出によるバイパス回路３への通電の判別は、太陽光発電装置での発電中に常時実行させるようにしてもよいし、一定時刻ごと、１時間ごと、１日ごとなどの定期的にあるいは要求に応じて一時的に実行させるようにしてもよい。【００６４】
また、インバータ１２などに不図示の通信回路を備えておき、太陽電池モジュール６に復旧不能な故障がある、あるいは故障の可能性があると判定された場合、その状態情報を、電話線、電力線通信網、無線通信網、インターネットなどの公衆回線を介してメンテナンスを請け負う企業等へ通信するようにしても良い。あるいはバイパス回路３に直流電力が通電しているとの判定情報を定期的にメンテナンスを請け負う企業等に通信して、メンテナンスを請け負う企業等で故障の有無を判定するようにしても良い。また、メンテナンスを請け負う企業等からの定期的なあるいは不定期な要求に応じて、上記判定情報や判定情報を返信するようにしても良い。このようにすると、何れの場合も、太陽電池モジュール６の交換あるいは詳細な点検などのメンテナンスを的確に無駄なく迅速に行うことが可能となる。【００６５】
なお、減衰回路４としてローパスフィルタを用いた場合、周波数Ｆ１と周波数Ｆ２とが近いと、太陽電池ストリング７Ａには故障がなく、太陽電池ストリング７Ｂのみに故障が発生した場合においても、周波数Ｆ１、Ｆ２の双方が同一の減衰回路４にて減衰され、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂのいずれが故障したのか判別できなくなる。このため、周波数Ｆ１と周波数Ｆ２との間隔は、減衰回路４による周波数Ｆ１と周波数Ｆ２との減衰量が区別できるように設定することが好ましい。【００６６】
また、例えば、太陽電池ストリング７Ｂの故障が検出され、その太陽電池ストリング７Ｂのいずれかの太陽電池モジュール６を良品に交換した場合においても、太陽電池ストリング７Ｂの故障が再度検出された場合、その交換された太陽電池モジュール６には故障はなく、太陽電池ストリング７Ｂの他の太陽電池モジュール６に故障があると判別することができる。【００６７】
なお、異なる太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂ内に同一の周波数の周期信号を減衰する減衰回路４を設けると、どの太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂ内でバイパス回路３に通電されたかが特定できなくなる。このため、少なくとも太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂごとに減衰できる周期信号が異なる減衰回路４を設けるようにすることで、通電されたバイパス回路３を含む太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂを特定することができる。また、太陽電池モジュール６ごとに減衰できる周期信号が異なる減衰回路４を設けるようにすると、通電されたバイパス回路３を含む太陽電池モジュール６を特定することができる。【００６８】
図４は、図１の発信回路１４の構成例を示すブロック図である。図４において、発信回路１４には、電力線８を覆うように配置されたコイル１６、振幅が周期的に変化する電流をコイル１６に供給する周期電源１８およびコイル１６に流れる電流をオン／オフする発信スイッチ１７が設けられている。なお、周期電源１８は、コイル１６に供給する電流の周波数を変化させることができ、例えば、周波数Ｆ１、Ｆ２の電流をコイル１６に供給することができる。【００６９】
そして、発信スイッチ１７は、図２の時刻Ｔ１〜Ｔ２および時刻Ｔ３〜Ｔ４においてオンするとともに、周期電源１８は、時刻Ｔ１〜Ｔ２では、電流の周波数をＦ１に設定し、時刻Ｔ３〜Ｔ４では、電流の周波数をＦ２に設定することができる。【００７０】
そして、時刻Ｔ１〜Ｔ２では、発信スイッチ１７がオンすることで、周波数Ｆ１の電流がコイル１６に供給され、コイル１６の電磁誘導により電力線８に周期信号２０が重畳される。また、時刻Ｔ３〜Ｔ４では、発信スイッチ１７がオンすることで、周波数Ｆ２の電流がコイル１６に供給され、コイル１６の電磁誘導により電力線８に周期信号２１が重畳される。【００７１】
なお、図４の例では、周期信号２０、２１を電力線８に重畳させるために、１個の周期電源１８にて周波数Ｆ１、Ｆ２の電流を発生させる方法について説明したが、別個の周期電源１８にて周波数Ｆ１、Ｆ２の電流を発生させるようにしてもよい。また、発信回路１４は、電磁誘導により周期信号２０、２１を間接的に電力線８に重畳させる構成に限定されることなく、周期信号２０、２１を直接的に電力線８に重畳させる構成でもよく、例えば、電力線８の途上に周期的に入り切りするスイッチング素子を設けたり、スイッチング素子を介して別の電源を電力線８に接続したりするようにしてもよい。【００７２】
図５は、図１の減衰回路４の第１の構成例を示すブロック図である。図５において、減衰回路４には、コンデンサ３０および抵抗器３１が設けられている。そして、抵抗器３１はバイパスダイオード５に直列に接続されるとともに、コンデンサ３０は、抵抗器３１の端子とグランドの間に接続されることで、ローパスフィルタが構成されている。【００７３】
そして、周期信号の周波数を５ｋＨｚ、コンデンサ３０の静電容量を５０μＦ、抵抗器３１の抵抗値を５Ωとすると、下記の関係式により、減衰回路４での周期信号の減衰電圧比は入力電圧の約１／８位とすることができる。
（減衰電圧比）＝１／（１＋（２π×（周波数）×（静電容量）×（抵抗値））２）０．５【００７４】
図６は、図１の減衰回路４の第２の構成例を示すブロック図である。図６において、減衰回路４には、コンデンサ３６および抵抗器３７が設けられている。そして、抵抗器３７はバイパスダイオード５に直列に接続されるとともに、コンデンサ３６は、抵抗器３７に並列に接続されることで、ローパスフィルタが構成されている。【００７５】
以上説明したように、この実施例１に係る太陽光発電装置によれば、発信回路１４や受信回路１５を電力線８の途上に設けるとともに、バイパス回路３の途上に簡単な構成の減衰回路４を設けることで、太陽光発電装置の故障検出を実現することができる。このため、故障検出部の配置が自在で、設置も容易になるとともに、安価で容易に故障検出を実現することができる上、周期信号を常に確実に電力線８に重畳でき、バイパス回路３への直流電力の通電作動を安定かつ確実に検出することができる。【００７６】
また、受信回路１５で受信した周期信号の振幅が所定振幅から一定以上減衰したことを一定時間以上継続して検知した時にバイパス回路３に直流電力が通電したと判定することで、瞬間的なノイズなどによる誤判定を抑制でき、バイパス回路３への直流電力の通電作動の判定精度を向上させることができる。【００７７】
また、周期信号を定期的にあるいは一時的に一定時間だけ発信回路１４で発信させ、その間に受信回路１５で受信した周期信号の振幅が所定振幅から一定以上減衰した時にバイパス回路３に直流電力が通電したと判定することで、周期信号の生成に要する電力消費を抑制できる。【００７８】
また、複数の周波数の周期信号を電力線８に重畳させるとともに、それらの周期信号の周波数に応じた減衰回路４の減衰帯域をバイパス回路３ごとに異ならせることで、直流電力が通電作動したバイパス回路３を容易に特定することができ、故障の発生した太陽電池モジュール６を容易に特定することが可能となる。【００７９】
また、複数の周波数の周期信号を時間的に分離して電力線８に重畳させることで、複数の周波数を同時に重畳した場合に比べて、周期信号の分離や識別を容易化することができ、バイパス回路３への直流電力の通電作動の判定精度を向上させることが可能となるとともに、直流電力が通電作動したバイパス回路３の特定をより容易化することができる。【００８０】
なお、上述した実施例１では、減衰回路４としてローパスフィルタを用いる方法について説明したが、一定周波数未満の周期信号を減衰するハイパスフィルタや、一定範囲の周波数の周期信号だけを通過させるバンドパスフィルタなど、周期信号を減衰できれば、どのような減衰回路を用いるようにしてもよい。【００８１】
また、上述した実施例１では、時間的に分離して複数の周波数の周期信号を電力線８に重畳させる方法について説明したが、複数の周波数の周期信号を時間的に分離することなく、複数の周波数を多重化させた周期信号を電力線８に重畳させるようにしてもよい。これにより、バイパス回路３への直流電力の通電作動の判定時間を短くすることが可能となる上、同一の時刻に判定することができ、日射などの条件の変動を受けにくくすることが可能となることから、判別精度を向上させることができる。【００８２】
また、上述した実施例１では、周期信号として正弦波状の信号を用いる方法について説明したが、周期信号は正弦波状の信号に限らず、三角波や矩形波であってもよい。また、周期信号は、中心電圧から上下に均一に振幅する波ではなく、上または下の一方に振幅する半波であってもよい。【００８３】
また、上述した実施例１では、発信回路１４や受信回路１５を電力線８に常時付設させる方法について説明したが、周期信号を重畳させたり、受信したりする時だけ発信回路１４や受信回路１５を一時的に電力線８に付設するようにしてもよい。例えば、太陽光発電装置の点検運転時のみに発信回路１４や受信回路１５を電力線８に一時的に付設するようにしてもよい。
【実施例２】
【００８４】
図７は、本発明に係る太陽光発電装置の実施例２の概略構成を示すブロック図である。図７において、この太陽光発電装置には、図１の太陽光発電装置の構成に加え、減衰回路３２Ａ、３２Ｂが設けられている。なお、減衰回路３２Ａ、３２Ｂとしては、一定範囲の周波数の周期信号だけを通過させるバンドパスフィルタを用いることができる。ここで、減衰回路３２Ａは、太陽電池ストリング７Ａへの電流流入側の電力線８Ａ上に接続され、減衰回路３２Ｂは、太陽電池ストリング７Ｂへの電流流入側の電力線８Ｂ上に接続されている。そして、減衰回路３２Ａ、３２Ｂ間で通過できる周期信号の周波数帯域を異ならせることができ、減衰回路３２Ａは、太陽電池ストリング７Ａ側の減衰回路４で減衰される周期信号の周波数帯域のみを通過させ、減衰回路３２Ｂは、太陽電池ストリング７Ｂ側の減衰回路４で減衰される周期信号の周波数帯域のみを通過させることができる。【００８５】
例えば、図２の周波数Ｆ１、Ｆ２の周期信号２０、２１が発信回路１４から電力線８に送出され、太陽電池ストリング７Ａ側の減衰回路４は、周波数Ｆ１の周期信号が減衰されるように減衰特性が設定され、太陽電池ストリング７Ｂ側の減衰回路４は、周波数Ｆ２の周期信号が減衰されるように減衰特性が設定されているものとする。この場合、減衰回路３２Ａでは、周波数Ｆ１の周期信号をなるべく減衰させないようにして周波数Ｆ２の周期信号が減衰されるように減衰特性を設定し、減衰回路３２Ｂでは、周波数Ｆ２の周期信号をなるべく減衰させないようにして周波数Ｆ１の周期信号が減衰されるように減衰特性を設定することができる。【００８６】
なお、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂにそれぞれ複数含まれる減衰回路４で減衰される周期信号の周波数範囲は重複させることなく、完全に分離させることが望ましい。【００８７】
そして、図２の周波数Ｆ１、Ｆ２を持つ周期信号２０、２１が発信回路１４から電力線８上に送出されると、減衰回路３２Ａにおいて、周波数Ｆ２の周期信号２１が減衰され、周波数Ｆ１の周期信号２０が主として電力線８Ａを介して太陽電池ストリング７Ａに入力されるとともに、減衰回路３２Ｂにおいて、周波数Ｆ１の周期信号２０が減衰され、周波数Ｆ２の周期信号２１が主として電力線８Ｂを介して太陽電池ストリング７Ｂに入力される。【００８８】
そして、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂのいずれの太陽電池セル１にも故障がない場合、太陽電池ストリング７Ａに入力された周期信号２０は、減衰回路４を通ることなく、太陽電池ストリング７Ａを通過し、電力線８を介して受信回路１５に入力されるとともに、太陽電池ストリング７Ｂに入力された周期信号２１は、減衰回路４を通ることなく、太陽電池ストリング７Ｂを通過し、電力線８を介して受信回路１５に入力される。そして、受信回路１５において、発信回路１４から送出された周期信号２０、２１の減衰量が減衰回路３２Ａ、３２Ｂによる減衰分を除いてほぼ０と検知されると、判定回路１９は、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂのいずれのバイパス回路３にも直流電力が通電してないと判定し、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂのいずれの太陽電池モジュール６にも復旧不能な故障はないと判断する。【００８９】
一方、太陽電池ストリング７Ａのいずれかの太陽電池モジュール６の太陽電池セル１に断線などの故障が発生した場合、その太陽電池セル１にて構成される接続単位２に並列に接続されているバイパス回路３内の減衰回路４が導通する。このため、減衰回路３２Ａを通過した周波数Ｆ１の周期信号２０は、故障が発生した太陽電池セル１にて構成される接続単位２に並列に接続されているバイパス回路３内の減衰回路４を経由して受信回路１５に到達する。【００９０】
一方、太陽電池ストリング７Ｂ側の電力線８Ｂでは、周波数Ｆ１の周期信号２０は、減衰回路３２Ｂにて減衰されていることから、太陽電池ストリング７Ｂ側の電力線８Ｂを経由して受信回路１５に到達する周波数Ｆ１の周期信号２０はほとんど無視することができる。【００９１】
このため、受信回路１５では、減衰回路３２Ａを通過した周波数Ｆ１の周期信号２０は、その減衰量が規定値を超えていると検知される。そして、周波数Ｆ１の周期信号２０の減衰量が規定値を超えていると検知された場合、判定回路１９は、太陽電池ストリング７Ａのいずれかのバイパス回路３に直流電力が通電していると判定し、太陽電池ストリング７Ａのいずれかの太陽電池モジュール６に復旧不能な故障があると判断する。【００９２】
また、太陽電池ストリング７Ｂのいずれかの太陽電池モジュール６の太陽電池セル１に断線などの故障が発生した場合、その太陽電池セル１にて構成される接続単位２に並列に接続されているバイパス回路３内の減衰回路４が導通する。このため、減衰回路３２Ｂを通過した周波数Ｆ２の周期信号２１は、故障が発生した太陽電池セル１にて構成される接続単位２に並列に接続されているバイパス回路３内の減衰回路４を経由して受信回路１５に到達する。【００９３】
一方、太陽電池ストリング７Ａ側の電力線８Ａでは、周波数Ｆ２の周期信号２１は、減衰回路３２Ａにて減衰されていることから、太陽電池ストリング７Ａ側の電力線８Ａを経由して受信回路１５に到達する周波数Ｆ２の周期信号２１はほとんど無視することができる。【００９４】
このため、受信回路１５では、減衰回路３２Ｂを通過した周波数Ｆ２の周期信号２１は、その減衰量が規定値を超えていると検知される。そして、周波数Ｆ２の周期信号２１の減衰量が規定値を超えていると検知された場合、判定回路１９は、太陽電池ストリング７Ｂのいずれかのバイパス回路３に直流電力が通電していると判定し、太陽電池ストリング７Ｂのいずれかの太陽電池モジュール６に復旧不能な故障があると判断する。【００９５】
これにより、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂに対して発信回路１４を共通に設けた場合においても、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂにそれぞれ入力される周期信号の周波数帯を互いに異ならせることができ、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂをそれぞれ通過した同一周波数帯の周期信号が受信回路１５で混合されるのを低減することができる。このため、例えば、太陽電池ストリング７Ａに含まれる減衰回路４を含むバイパス回路３が通電作動した時に受信回路１５で検知できる周期信号２０の減衰率をより大きくすることができ、バイパス回路３への直流電力の通電作動の判定を太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂごとに分離して行うことが可能となることから、特に、太陽電池ストリングが多数並列接続されている時に、故障検出の判定精度を向上させることができる。
【実施例３】
【００９６】
図８は、本発明に係る太陽光発電装置の実施例３に適用されるバイパス電力線９Ａの構成例を示すブロック図である。図８において、減衰回路３２Ａの入力側および出力側には、電力線８Ａ上で減衰回路３２Ａをバイパスさせる切換スイッチ３４、３５およびバイパス電力線９Ａがそれぞれ設けられている。なお、減衰回路３２Ｂについても同様の構成を設けることができる。【００９７】
そして、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂに周期信号２０、２１を送出させる場合、切換スイッチ３４、３５を減衰回路３２Ａ、３２Ｂ側に切り替えることにより、減衰回路３２Ａ、３２Ｂを一時的に通電させることができる。【００９８】
これにより、太陽電池セル１の故障の検査を行うときだけ、減衰回路３２Ａ、３２Ｂを通電させることができ、減衰回路３２Ａ、３２Ｂが常時通電されるのを防止することが可能となることから、通電ロスを抑制することが可能となるとともに、回路の劣化を防止することができる。【００９９】
なお、図７の発信回路１４や受信回路１５についても、発信回路１４および受信回路１５を電力線８上でバイパスさせる切換スイッチおよびバイパス電力線をそれぞれ設け、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂに周期信号２０、２１を送出させる場合、発信回路１４および受信回路１５側に切換スイッチを切り替えることにより、発信回路１４および受信回路１５を一時的に通電させるようにしてもよい。
【実施例４】
【０１００】
図９は、本発明に係る太陽光発電装置の実施例４の概略構成を示すブロック図である。図９において、この太陽光発電装置には、図１の太陽光発電装置の構成に加え、開閉器３３Ａ、３３Ｂおよび開閉器３３Ａ、３３Ｂの開閉制御を行う制御回路４１が設けられている。なお、開閉器３３Ａ、３３Ｂとしては、機械的なスイッチを用いるようにしてもよく、トランジスタなどの電子的なスイッチング素子を用いるようにしてもよい。ここで、開閉器３３Ａは、太陽電池ストリング７Ａへの電流流入側の電力線８Ａ上に接続され、開閉器３３Ｂは、太陽電池ストリング７Ｂへの電流流入側の電力線８Ｂ上に接続されている。なお、開閉器３３Ａは、太陽電池ストリング７Ａへの電流流出側の電力線８Ａ上に接続し、開閉器３３Ｂは、太陽電池ストリング７Ｂへの電流流出側の電力線８Ｂ上に接続するようにしてもよい。【０１０１】
また、開閉器３３Ａ、３３Ｂを設けた場合、発信回路１４から送出される周期信号には、単一の周波数成分のみを持たせるようにしてもよく、また、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂ間において、減衰特性が同じ減衰回路４を用いるようにしてもよい。例えば、図２のＦ１という周波数を周期信号に持たせた上で、周波数Ｆ１の周期信号が減衰されるように太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂの減衰回路４の減衰特性を共通に設定することができる。【０１０２】
また、開閉器３３Ａ、３３Ｂを設けた場合、発信回路１４から送出される発信信号は、必ずしも周期信号に限定されることなく、単一または複数の非周期的なパルス信号などであってもよい。この場合、減衰回路４は、パルス信号を減衰させるローパスフィルタなどから構成することができる。【０１０３】
そして、制御回路４１は、通常の発電状態にある場合、開閉器３３Ａ、３３Ｂを全て閉にさせ、電力線８Ａ、８Ｂを導通状態にする。一方、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂのバイパス回路３の通電作動を判定する場合、制御回路４１は、電力線８Ａ、８Ｂ上にそれぞれ設けられているいずれか１つの開閉器３３Ａ、３３Ｂのみを閉にさせることで、いずれか１本の電力線８Ａ、８Ｂのみを導通状態にする。【０１０４】
例えば、太陽電池ストリング７Ａのバイパス回路３の通電作動を判定する場合、制御回路４１は、開閉器３３Ａを閉、開閉器３３Ｂを開にさせる。【０１０５】
そして、図２の周波数Ｆ１を持つ周期信号２０が発信回路１４から電力線８上に送出されると、周期信号２０は、開閉器３３Ａを介して太陽電池ストリング７Ａに入力される。【０１０６】
そして、太陽電池ストリング７Ａのいずれかの太陽電池セル１にも故障がない場合、太陽電池ストリング７Ａに入力された周期信号２０は、減衰回路４を通ることなく、太陽電池ストリング７Ａを通過し、電力線８を介して受信回路１５に入力される。そして、受信回路１５において、発信回路１４から送出された周期信号２０の減衰量がほぼ０と検知されると、判定回路１９は、太陽電池ストリング７Ａのいずれのバイパス回路３にも直流電力が通電してないと判定し、太陽電池ストリング７Ａのいずれの太陽電池モジュール６にも復旧不能な故障はないと判断する。【０１０７】
一方、太陽電池ストリング７Ａのいずれかの太陽電池セル１に故障が発生した場合、その太陽電池セル１にて構成される接続単位２に並列に接続されているバイパス回路３内の減衰回路４が導通する。このため、発信回路１４から送出された周波数Ｆ１の周期信号２０は、故障が発生した太陽電池セル１にて構成される接続単位２に並列に接続されているバイパス回路３内の減衰回路４を経由して受信回路１５に到達する。【０１０８】
そして、減衰回路４を経由した周波数Ｆ１の周期信号２０が受信回路１５に到達すると、受信回路１５において、周波数Ｆ１の周期信号２０の減衰量が規定値を超えていると検知される。そして、周波数Ｆ１の周期信号２０の減衰量が規定値を超えていると検知された場合、判定回路１９は、太陽電池ストリング７Ａのいずれかのバイパス回路３に直流電力が通電していると判定し、太陽電池ストリング７Ａのいずれかの太陽電池モジュール６に復旧不能な故障があると判断する。【０１０９】
ここで、太陽電池ストリング７Ａのバイパス回路３の通電作動を判定する場合、開閉器３３Ｂは開にされているので、周波数Ｆ１の周期信号２０が太陽電池ストリング７Ｂ側の電力線８Ｂを経由して受信回路１５に到達するのを防止することができる。このため、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂに対して発信回路１４および受信回路１５を共通に設けた場合においても、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂをそれぞれ通過した周波数Ｆ１の周期信号２０が受信回路１５で混合されるのを低減することができ、バイパス回路３への直流電力の通電作動の判定を太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂごとに分離して行うことが可能となることから、故障検出の判定精度を向上させることができる。また、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂごとに周期信号の周波数を変える必要がなくなることから、より安価な構成とすることができる。【０１１０】
また、太陽電池ストリング７Ｂのバイパス回路３の通電作動を判定する場合、制御回路４１は、開閉器３３Ａを開、開閉器３３Ｂを閉にさせる。【０１１１】
そして、図２の周波数Ｆ１を持つ周期信号２０が発信回路１４から電力線８上に送出されると、周期信号２０は、開閉器３３Ｂを介して太陽電池ストリング７Ｂに入力される。【０１１２】
そして、太陽電池ストリング７Ｂのいずれかの太陽電池セル１にも故障がない場合、太陽電池ストリング７Ｂに入力された周期信号２０は、減衰回路４を通ることなく、太陽電池ストリング７Ｂを通過し、電力線８を介して受信回路１５に入力される。そして、受信回路１５において、発信回路１４から送出された周期信号２０の減衰量がほぼ０と検知されると、判定回路１９は、太陽電池ストリング７Ｂのいずれのバイパス回路３にも直流電力が通電してないと判定し、太陽電池ストリング７Ｂのいずれの太陽電池モジュール６にも復旧不能な故障はないと判断する。【０１１３】
一方、太陽電池ストリング７Ｂのいずれかの太陽電池セル１に故障が発生した場合、その太陽電池セル１にて構成される接続単位２に並列に接続されているバイパス回路３内の減衰回路４が導通する。このため、発信回路１４から送出された周波数Ｆ１の周期信号２０は、故障が発生した太陽電池セル１にて構成される接続単位２に並列に接続されているバイパス回路３内の減衰回路４を経由して受信回路１５に到達する。【０１１４】
そして、減衰回路４を経由した周波数Ｆ１の周期信号２０が受信回路１５に到達すると、受信回路１５において、周波数Ｆ１の周期信号２０の減衰量が規定値を超えていると検知される。そして、周波数Ｆ１の周期信号２０の減衰量が規定値を超えていると検知された場合、判定回路１９は、太陽電池ストリング７Ｂのいずれかのバイパス回路３に直流電力が通電していると判定し、太陽電池ストリング７Ｂのいずれかの太陽電池モジュール６に復旧不能な故障があると判断する。【０１１５】
ここで、太陽電池ストリング７Ｂのバイパス回路３の通電作動を判定する場合、開閉器３３Ａは開にされているので、周波数Ｆ１の周期信号２０が太陽電池ストリング７Ａ側の電力線８Ａを経由して受信回路１５に到達するのを防止することができ、故障検出の判定精度を向上させることができる。【０１１６】
なお、上述した実施例４では、Ｆ１という１種類の周波数を周期信号に持たせた上で、周波数Ｆ１の周期信号が減衰されるように太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂの減衰回路４の減衰特性を設定した場合を例にとって説明したが、各太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂに太陽電池モジュールがＭ台だけある場合、Ｆ１〜ＦＭというＭ種類の周波数を周期信号に持たせた上で、周波数Ｆ１〜ＦＭの周期信号がそれぞれ減衰されるように各太陽電池ストリング７Ａ、７ＢのＭ台の太陽電池モジュールの減衰回路４の減衰特性を設定するようにしてもよい。【０１１７】
また、上述した実施例１〜４では、接続単位２内の太陽電池セル１、太陽電池モジュール６内の接続単位２、太陽光発電装置内の太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂをそれぞれ２個として説明したが、この数に限るものではなく、１個もしくは３個以上であってもよい。また、上述した実施例では、太陽電池ストリング７Ａ、７Ｂ内の太陽電池モジュール６を３個以上としているが、１個または２個であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
以上のように本発明に係る太陽光発電装置は、バイパス回路を経由することで異常な太陽電池セルをバイパスできるように構成された太陽電池モジュールの故障を検知する方法に適している。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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