(57)【要約】【課題】  構成の複雑化を防ぐとともに、発電電力の用途に基づいて発電電力の周波数および電圧を変更することが可能な太陽光発電装置を提供する。【解決手段】  太陽光発電装置は、複数個の太陽電池ユニット５０を備え、太陽電池ユニット５０は、正電極が端子ｔ１１と接続される太陽電池１と、一端が太陽電池１の負電極と接続され、他端が端子ｔ１２と接続されるスイッチＳＷ１と、オン状態において太陽電池１およびスイッチＳＷ１を迂回して端子ｔ１１および端子ｔ１２を導通するスイッチＳＷ２とを含み、制御部２は、供給すべき発電電力の内容に基づいて、各太陽電池ユニット５０をそれぞれ、スイッチＳＷ１がオン、かつ、スイッチＳＷ２がオフである電力供給状態、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオフである電力供給停止状態、またはスイッチＳＷ１がオフ、かつ、スイッチＳＷ２がオンであるバイパス状態とする制御を行なう。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の太陽電池ユニットと、
前記太陽電池ユニットで発電された発電電力を外部に出力する電力供給端子と、
前記太陽電池ユニットを制御する制御部とを備え、
前記太陽電池ユニットは、
第１の端子と、
第２の端子と、
第１の電極が前記第１の端子と接続される太陽電池と、
一端が前記太陽電池の第２の電極と接続され、他端が前記第２の端子と接続される第１のスイッチと、
オン状態において前記太陽電池および前記第１のスイッチを迂回して前記第１の端子および前記第２の端子を導通する第２のスイッチとを含み、
前記制御部は、供給すべき前記発電電力の内容に基づいて、前記複数個の太陽電池ユニットをそれぞれ、前記第１のスイッチがオン状態であり、かつ、前記第２のスイッチがオフ状態である電力供給状態か、または、前記第１のスイッチがオフ状態であり、かつ、前記第２のスイッチがオフ状態である電力供給停止状態か、または、前記第１のスイッチがオフ状態であり、かつ、前記第２のスイッチがオン状態であるバイパス状態とする太陽電池ユニット制御を少なくとも行なう太陽光発電装置。
【請求項２】
前記複数個の太陽電池ユニットは、前記太陽電池ユニットを１個含むかまたは２個以上の前記太陽電池ユニットを直列接続した２個以上のストリングに分割され、
前記太陽光発電装置は、さらに、
前記各ストリングが出力する前記発電電力の極性が前記電力供給端子において同一の状態または異なる状態を切り替える第３のスイッチを備え、
前記制御部は、前記供給すべき発電電力が交流の場合には、前記太陽電池ユニット制御を行なうとともに、さらに、前記各ストリングが出力する前記発電電力の極性が前記電力供給端子において異なる状態となるように前記第３のスイッチを切り替える制御を行なう請求項１記載の太陽光発電装置。
【請求項３】
前記複数個の太陽電池ユニットは、前記太陽電池ユニットを１個含むかまたは２個以上の前記太陽電池ユニットを直列接続した２個以上のストリングに分割され、
前記太陽光発電装置は、さらに、前記各ストリングの出力の極性が前記電力供給端子において同一の状態または異なる状態を切り替える第３のスイッチを備え、
前記制御部は、前記供給すべき発電電力が直流の場合には、前記太陽電池ユニット制御を行なうとともに、さらに、前記各ストリングの極性が前記電力供給端子において同一の状態となるように前記第３のスイッチを切り替える制御を行なう請求項１記載の太陽光発電装置。
【請求項４】
前記太陽電池ユニットは、前記制御部に前記発電電力を供給する請求項１記載の太陽光発電装置。
【請求項５】
前記太陽光発電装置は、さらに、
所定の前記太陽電池ユニットの前記発電電力を充電し、かつ、前記制御部に前記充電した発電電力を供給するコンデンサと、
オン状態で前記所定の太陽電池ユニットの前記発電電力を前記コンデンサへ導く第４のスイッチとを備え、
前記制御部は、前記供給すべき発電電力の内容に基づいて前記所定の太陽電池ユニットを前記バイパス状態または前記電力供給停止状態にすべき場合には、前記所定の太陽電池ユニットを前記電力供給状態とするとともに前記第４のスイッチをオン状態とする制御を行ない、かつ、前記供給すべき発電電力の内容に基づいて前記所定の太陽電池ユニットを前記電力供給状態にすべき場合には、前記第４のスイッチをオフ状態とする制御を行なう請求項１から４記載の太陽光発電装置。
【請求項６】
前記太陽光発電装置は、さらに、
光を透過する物質で構成される第１の基板と、
前記第１の基板と重なる第２の基板とを備え、
前記複数個の太陽電池ユニットと、前記電力供給端子と、前記制御部とが、前記第１の基板上または前記第２の基板上に配置され、かつ、前記第１の基板および前記第２の基板の間に挟まれ、かつ、前記太陽電池は前記第１の基板を介して受光する請求項１から５記載の太陽光発電装置。
【請求項７】
前記太陽電池ユニットは、さらに、
前記太陽電池と並列に接続されるコンデンサを含む請求項１から６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、複数個の太陽電池から構成される太陽光発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の太陽光発電システムの構成は、図１３に示すように、太陽電池モジュール４１から出力された直流電圧を昇圧ユニット４２において所定の電圧に昇圧し、昇圧した直流電圧をインバータ４３において交流電圧に変換することにより、所望の周波数および電圧を有する電力を発生する構成である。
【０００３】
このような太陽光発電システムを構成する太陽電池モジュールの一例として、特許文献１には以下のような太陽電池モジュールが開示されている。すなわち、太陽電池モジュールの裏面に相対的に温度が低い部分をつくり、その部分に電力変換装置を取り付ける。このような構成により、低コストで信頼性の高い太陽電池モジュールを提供することができる。
【０００４】
また、特許文献２には以下のような太陽光発電方法が開示されている。すなわち、太陽電池と負荷との間にスイッチ１０を設け、所定周期でスイッチ１０のオン／オフを切り替える。このような構成により、交流の発電電力を得ることができる。
【特許文献１】特開２００２−１４１５４０号公報
【特許文献２】特開平７−３３７０４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の太陽電池モジュールおよび特許文献２記載の太陽光発電方法では、昇圧ユニットおよびインバータ等の電力変換装置が別途必要となるため、太陽光発電システムの構成が複雑化するという問題点があった。さらに、特許文献１記載の太陽電池モジュールおよび特許文献２記載の太陽光発電方法では、発電電力の周波数および電圧を任意に変更するための構成を有していないため、太陽光発電システムの用途が限定されるという問題点があった。
【０００６】
それゆえに、本発明の目的は、構成の複雑化を防ぐとともに、発電電力の用途に基づいて発電電力の周波数および電圧を変更することが可能な太陽光発電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる太陽光発電装置は、複数個の太陽電池ユニットと、太陽電池ユニットで発電された発電電力を外部に出力する電力供給端子と、太陽電池ユニットを制御する制御部とを備え、太陽電池ユニットは、第１の端子と、第２の端子と、第１の電極が第１の端子と接続される太陽電池と、一端が太陽電池の第２の電極と接続され、他端が第２の端子と接続される第１のスイッチと、オン状態において太陽電池および第１のスイッチを迂回して第１の端子および第２の端子を導通する第２のスイッチとを含み、制御部は、供給すべき発電電力の内容に基づいて、複数個の太陽電池ユニットをそれぞれ、第１のスイッチがオン状態であり、かつ、第２のスイッチがオフ状態である電力供給状態か、または、第１のスイッチがオフ状態であり、かつ、第２のスイッチがオフ状態である電力供給停止状態か、または、第１のスイッチがオフ状態であり、かつ、第２のスイッチがオン状態であるバイパス状態とする太陽電池ユニット制御を少なくとも行なう。
【０００８】
好ましくは、複数個の太陽電池ユニットは、太陽電池ユニットを１個含むかまたは２個以上の太陽電池ユニットを直列接続した２個以上のストリングに分割され、太陽光発電装置は、さらに、各ストリングが出力する発電電力の極性が電力供給端子において同一の状態または異なる状態を切り替える第３のスイッチを備え、制御部は、供給すべき発電電力が交流の場合には、太陽電池ユニット制御を行なうとともに、さらに、各ストリングが出力する発電電力の極性が電力供給端子において異なる状態となるように第３のスイッチを切り替える制御を行なう。
【０００９】
好ましくは、複数個の太陽電池ユニットは、太陽電池ユニットを１個含むかまたは２個以上の太陽電池ユニットを直列接続した２個以上のストリングに分割され、太陽光発電装置は、さらに、各ストリングの出力の極性が電力供給端子において同一の状態または異なる状態を切り替える第３のスイッチを備え、制御部は、供給すべき発電電力が直流の場合には、太陽電池ユニット制御を行なうとともに、さらに、各ストリングの極性が電力供給端子において同一の状態となるように第３のスイッチを切り替える制御を行なう。
【００１０】
好ましくは、太陽電池ユニットは、制御部に発電電力を供給する。
【００１１】
より好ましくは、太陽光発電装置は、さらに、所定の太陽電池ユニットの発電電力を充電し、かつ、制御部に充電した発電電力を供給するコンデンサと、オン状態で所定の太陽電池ユニットの発電電力をコンデンサへ導く第４のスイッチとを備え、制御部は、供給すべき発電電力の内容に基づいて所定の太陽電池ユニットをバイパス状態または電力供給停止状態にすべき場合には、所定の太陽電池ユニットを電力供給状態とするとともに第４のスイッチをオン状態とする制御を行ない、かつ、供給すべき発電電力の内容に基づいて所定の太陽電池ユニットを電力供給状態にすべき場合には、第４のスイッチをオフ状態とする制御を行なう。
【００１２】
好ましくは、太陽光発電装置は、さらに、光を透過する物質で構成される第１の基板と、第１の基板と重なる第２の基板とを備え、複数個の太陽電池ユニットと、電力供給端子と、制御部とが、第１の基板上または第２の基板上に配置され、かつ、第１の基板および第２の基板の間に挟まれ、かつ、太陽電池は第１の基板を介して受光する。
【００１３】
好ましくは、太陽電池ユニットは、さらに、太陽電池と並列に接続されるコンデンサを含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、構成の複雑化を防ぐとともに、発電電力の用途に基づいて発電電力の周波数および電圧を変更することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１６】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置が備える太陽電池ユニット５０の構成を示す図である。
【００１７】
同図を参照して、太陽電池ユニット５０は、プラス端子ｔ１１と、マイナス端子ｔ１２と、太陽電池１と、スイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ２とを含む。
【００１８】
太陽電池１およびスイッチＳＷ１が直列に接続される。太陽電池１のプラス電極と、スイッチＳＷ１の一端とが接続される。スイッチＳＷ１の他端と、プラス端子ｔ１１とが接続される。太陽電池１のマイナス電極と、マイナス端子ｔ１２とが接続される。
【００１９】
スイッチＳＷ２の一端が太陽電池１のマイナス電極に接続され、スイッチＳＷ２の他端がスイッチＳＷ１の他端に接続される。すなわち、スイッチＳＷ２は、オン状態において太陽電池１およびスイッチＳＷ１を迂回してプラス端子ｔ１１およびマイナス端子ｔ１２を導通する。
【００２０】
なお、太陽電池１およびスイッチＳＷ１の位置を入れ替えて、太陽電池１のマイナス電極と、スイッチＳＷ１の一端とが接続される構成であってもよい。
【００２１】
太陽電池ユニット５０は、スイッチＳＷ１がオン状態であり、かつ、スイッチＳＷ２がオフ状態である場合には、太陽電池１の発電電力が外部へ供給される状態（以下、電力供給状態という。）となる。また、スイッチＳＷ１がオフ状態であり、かつ、スイッチＳＷ２がオフ状態である場合には、太陽電池１の発電電力が外部へ供給されず、かつ、太陽電池ユニットのプラス端子ｔ１１およびマイナス端子ｔ１２が導通していない状態（以下、電力供給停止状態という。）となる。また、スイッチＳＷ１がオフ状態であり、かつ、スイッチＳＷ２がオン状態である場合には、太陽電池１の発電電力が外部へ供給されないが、太陽電池ユニットのプラス端子ｔ１１およびマイナス端子ｔ１２が導通している状態（以下、バイパス状態という。）となる。
【００２２】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置の構成を示す図である。
【００２３】
同図を参照して、この太陽光発電装置は、ストリング１００ａと、ストリング１００ｂと、単双切替スイッチＳＷ３と、制御部２と、電力供給端子３とを備える。
【００２４】
ストリング１００ａは、直列接続された太陽電池ユニットＡ１〜Ａ５を含む。ストリング１００ｂは、直列接続された太陽電池ユニットＢ１〜Ｂ５を含む。
【００２５】
電力供給端子３は、電力供給端子３ａおよび電力供給端子３ｂを含む。
【００２６】
単双切替スイッチＳＷ３は、端子ｔ１〜ｔ６を含む。端子ｔ３に端子ｔ４と、ストリング１００ａのプラス端子、すなわち、太陽電池ユニットＡ１のプラス端子ｔ１１と、電力供給端子３ａとが接続される。端子ｔ６に端子ｔ１と、ストリング１００ａのマイナス端子、すなわち、太陽電池ユニットＡ５のマイナス端子ｔ１２と、電力供給端子３ｂとが接続される。端子ｔ２にストリング１００ｂのマイナス端子、すなわち、太陽電池ユニットＢ１のマイナス端子ｔ１２が接続される。端子ｔ５にストリング１００ｂのプラス端子、すなわち、太陽電池ユニットＢ５のプラス端子ｔ１１とが接続される。
【００２７】
単双切替スイッチＳＷ３は、端子ｔ２および端子ｔ３を導通させるかまたは端子ｔ２および端子ｔ１を導通させるかを切り替える。単双切替スイッチＳＷ３が端子ｔ２および端子ｔ３を導通させる場合には、ストリング１００ｂのマイナス端子が電力供給端子３ａと接続される。したがって、電力供給端子３ａにおけるストリング１００ａおよびストリング１００ｂの極性が異なる状態となる。一方、単双切替スイッチＳＷ３が端子ｔ２および端子ｔ１を導通させる場合には、ストリング１００ｂのマイナス端子が電力供給端子３ｂと接続される。したがって、電力供給端子３ｂにおけるストリング１００ａおよびストリング１００ｂの極性が同一の状態となる。
【００２８】
また、単双切替スイッチＳＷ３は、端子ｔ５および端子ｔ６を導通させるかまたは端子ｔ５および端子ｔ４を導通させるかを切り替える。単双切替スイッチＳＷ３が端子ｔ５および端子ｔ６を導通させる場合には、ストリング１００ｂのプラス端子が電力供給端子３ｂと接続される。したがって、電力供給端子３ｂにおけるストリング１００ａおよびストリング１００ｂの極性が異なる状態となる。一方、単双切替スイッチＳＷ３が端子ｔ５および端子ｔ４を導通させる場合には、ストリング１００ｂのプラス端子が電力供給端子３ａと接続される。したがって、電力供給端子３ａにおけるストリング１００ａおよびストリング１００ｂの極性が同一の状態となる。
【００２９】
同図においては、単双切替スイッチＳＷ３は、端子ｔ２および端子ｔ３を導通させ、かつ、端子ｔ５および端子ｔ６を導通させているため、電力供給端子３におけるストリング１００ａおよびストリング１００ｂの極性が異なる状態となっている。
【００３０】
制御部２は、この太陽光発電装置が供給すべき発電電力の内容に基づいて、ストリング１００ａおよびストリング１００ｂにおける各太陽電池ユニットをそれぞれ、電力供給状態、電力供給停止状態またはバイパス状態とする制御を行なう。また、制御部２は、供給すべき発電電力の内容に基づいて、電力供給端子３ａおよび電力供給端子３ｂにおけるストリング１００ａおよびストリング１００ｂの極性が同一の状態または異なる状態となるように単双切替スイッチＳＷ３を切り替える制御を行なう。
【００３１】
次に、本実施の形態に係る太陽光発電装置が交流の発電電力を供給する際の動作について説明する。
【００３２】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置が交流の発電電力を供給する際の動作の一例を示す図である。
【００３３】
まず、制御部２は、電力供給端子３ａおよび電力供給端子３ｂにおけるストリング１００ａおよびストリング１００ｂの極性が異なる状態となるように単双切替スイッチＳＷ３を切り替える。すなわち、制御部２は、図２に示すように端子ｔ２および端子ｔ３が導通し、かつ、端子ｔ５および端子ｔ６が導通するように単双切替スイッチＳＷ３を切り替える。
【００３４】
次に、同図における表は、制御部２が、ストリング１００ａおよびストリング１００ｂにおける各太陽電池ユニットのスイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２を切り替えることによって各太陽電池ユニットの状態が切り替わる様子を時系列で示したものである。この表における縦の列のＡ１〜Ａ５およびＢ１〜Ｂ５は、それぞれストリング１００ａにおける太陽電池ユニットＡ１〜Ａ５と、ストリング１００ｂにおける太陽電池ユニットＢ１〜Ｂ５とを表わす。この表における「１」は電力供給状態を、「０」は電力供給停止状態を、「Ｐ」はバイパス状態を表わす。この表の一番上の行は、制御部２が各太陽電池ユニットの状態を切り替える時刻を表わす。
【００３５】
また、同図におけるグラフは、この太陽光発電装置の供給する発電電力の電圧値、すなわち、電力供給端子３における電圧値を表わす。
【００３６】
ここでは、１個の太陽電池ユニットの発電電力の電圧値を０．５Ｖと仮定して説明する。
【００３７】
最初に、制御部２は、時刻０．０ｍｓにおいて太陽電池ユニットＡ１〜Ａ５をバイパス状態とし、かつ、太陽電池ユニットＢ１〜Ｂ５を電力供給停止状態とする。したがって、この太陽光発電装置の供給する発電電力の電圧値は０Ｖとなる。
【００３８】
次に、制御部２は、時刻０．５ｍｓにおいて太陽電池ユニットＡ１を電力供給状態とし、かつ、太陽電池ユニットＡ２〜Ａ５をバイパス状態とし、かつ、太陽電池ユニットＢ１〜Ｂ５を電力供給停止状態とする。したがって、この太陽光発電装置の供給する発電電力の電圧値は０．５Ｖとなる。
【００３９】
次に、制御部２は、時刻１．１ｍｓにおいて太陽電池ユニットＡ１〜Ａ２を電力供給状態とし、かつ、太陽電池ユニットＡ３〜Ａ５をバイパス状態とし、かつ、太陽電池ユニットＢ１〜Ｂ５を電力供給停止状態とする。したがって、この太陽光発電装置の供給する発電電力の電圧値は１．０Ｖとなる。
【００４０】
同様にして、制御部２は、ストリング１００ａにおいて電力供給状態とする太陽電池ユニットの数を増やすことにより、この太陽光発電装置の供給する発電電力の電圧値を１．５Ｖ、２．０Ｖ、２．５Ｖと増加させる。
【００４１】
次に、制御部２は、時刻５．９ｍｓにおいて太陽電池ユニットＡ１をバイパス状態とし、かつ、太陽電池ユニットＡ２〜Ａ５を電力供給状態とし、かつ、太陽電池ユニットＢ１〜Ｂ５を電力供給停止状態とする。したがって、この太陽光発電装置の供給する発電電力の電圧値は２．５Ｖから２．０Ｖに減少する。
【００４２】
次に、制御部２は、時刻６．６ｍｓにおいて太陽電池ユニットＡ１〜Ａ２をバイパス状態とし、かつ、太陽電池ユニットＡ３〜Ａ５を電力供給状態とし、かつ、太陽電池ユニットＢ１〜Ｂ５を電力供給停止状態とする。したがって、この太陽光発電装置の供給する発電電力の電圧値は１．５Ｖとなる。
【００４３】
同様にして、制御部２は、ストリング１００ａにおいてバイパス状態とする太陽電池ユニットの数を増やすことにより、この太陽光発電装置の供給する発電電力の電圧値を１．０Ｖ、０．５Ｖと減少させる。
【００４４】
次に、制御部２は、時刻８．３ｍｓにおいて太陽電池ユニットＡ１〜Ａ５を電力供給停止状態とし、かつ、太陽電池ユニットＢ１〜Ｂ５をバイパス状態とする。したがって、この太陽光発電装置の供給する発電電力の電圧値は０Ｖとなる。
【００４５】
次に、制御部２は、時刻８．９ｍｓにおいて太陽電池ユニットＡ１〜Ａ５を電力供給停止状態とし、かつ、太陽電池ユニットＢ１を電力供給状態とし、かつ、太陽電池ユニットＢ２〜Ｂ５をバイパス状態とする。したがって、この太陽光発電装置の供給する発電電力の電圧値は−０．５Ｖとなる。
【００４６】
同様にして、制御部２は、ストリング１００ｂにおいて電力供給状態とする太陽電池ユニットの数を増やすことにより、この太陽光発電装置の供給する発電電力の電圧値を−１．０Ｖ、−１．５Ｖ、−２．０Ｖ、−２．５Ｖと減少させる。
【００４７】
次に、制御部２は、時刻１４．２ｍｓにおいて太陽電池ユニットＡ１〜Ａ５を電力供給停止状態とし、かつ、太陽電池ユニットＢ１をバイパス状態とし、かつ、太陽電池ユニットＢ２〜Ｂ５を電力供給状態とする。したがって、この太陽光発電装置の供給する発電電力の電圧値は−２．５Ｖから−２．０Ｖに増加する。
【００４８】
同様にして、制御部２は、ストリング１００ｂにおいてバイパス状態とする太陽電池ユニットの数を増やすことにより、この太陽光発電装置の供給する発電電力の電圧値を−２．０Ｖ、−１．５Ｖ、−１．０Ｖ、−０．５Ｖと減少させる。
【００４９】
次に、制御部２は、時刻１６．７ｍｓにおいて太陽電池ユニットＡ１〜Ａ５をバイパス状態とし、かつ、太陽電池ユニットＢ１〜Ｂ５を電力供給停止状態とする。したがって、この太陽光発電装置の供給する発電電力の電圧値は０Ｖとなる。
【００５０】
以上のように、この太陽光発電装置は、０Ｖを中心として正の電圧の方向に５段階、かつ、負の電圧の方向に５段階だけステップ状に変化する、最大振幅２．５Ｖ、かつ、周波数約６０Ｈｚの交流の発電電力を供給することができる。
【００５１】
ここでは、説明を簡単にするために、ストリング１００ａおよびストリング１００ｂに含まれる太陽電池ユニットの数をそれぞれ５個としたが、ストリング１００ａおよびストリング１００ｂに含まれる太陽電池ユニットの数を増大させ、かつ、制御部２がストリング１００ａおよびストリング１００ｂにおける各太陽電池ユニットの状態を切り替える間隔を短くすることにより、この太陽光発電装置の供給するステップ状の発電電力を滑らかな正弦波にすることが可能である。
【００５２】
また、１個の太陽電池ユニットの発電電力の電圧値またはストリング１００ａおよびストリング１００ｂに含まれる太陽電池ユニットの数を増減させることで、この太陽光発電装置の供給する発電電力の電圧値を任意に選択することができる。
【００５３】
たとえば、１個の太陽電池ユニットの発電電力の電圧値が０．６Ｖであり、かつ、ストリング１００ａおよびストリング１００ｂに含まれる太陽電池ユニットの数がそれぞれ２３６個である場合には、振幅が０．６×２３６＝１４１．６≒１００×√２となり、実効値１００Ｖの交流の発電電力を得ることができる。
【００５４】
次に、本実施の形態に係る太陽光発電装置が直流の発電電力を供給する際の動作について説明する。
【００５５】
図４は、本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置が直流の発電電力を供給する際の構成を示す図である。
【００５６】
まず、制御部２は、電力供給端子３ａおよび電力供給端子３ｂにおけるストリング１００ａおよびストリング１００ｂの極性が同一の状態となるように単双切替スイッチＳＷ３を切り替える。すなわち、制御部２は、端子ｔ２および端子ｔ１が導通し、かつ、端子ｔ５および端子ｔ４が導通するように単双切替スイッチＳＷ３を切り替える。
【００５７】
図５は、本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置が直流の発電電力を供給する際の動作の一例を示す図である。
【００５８】
同図における表の見方については図３と同様であるため、ここでは説明を繰り返さない。また、第１の実施の形態の説明と同様に、１個の太陽電池ユニットの発電電力の電圧値を０．５Ｖと仮定して説明する。
【００５９】
最初に、制御部２は、時刻０．０ｍｓにおいて太陽電池ユニットＡ１〜Ａ３を電力供給状態とし、かつ、太陽電池ユニットＡ４〜Ａ５をバイパス状態とし、かつ、太陽電池ユニットＢ１〜Ｂ３を電力供給状態とし、かつ、太陽電池ユニットＢ４〜Ｂ５をバイパス状態とする。したがって、この太陽光発電装置の供給する発電電力の電圧値は１．５Ｖとなる。
【００６０】
次に、制御部２は、時刻０．１ｍｓにおいて太陽電池ユニットＡ２〜Ａ４を電力供給状態とし、かつ、太陽電池ユニットＡ１およびＡ５をバイパス状態とし、かつ、太陽電池ユニットＢ２〜Ｂ４を電力供給状態とし、かつ、太陽電池ユニットＢ１およびＢ５をバイパス状態とする。したがって、この太陽光発電装置の供給する発電電力の電圧値は１．５Ｖとなる。
【００６１】
同様にして、制御部２は、ストリング１００ａおよびストリング１００ｂにおいてそれぞれ電力供給状態とする３個の太陽電池ユニットを順次切り替えることにより、この太陽光発電装置の供給する発電電力の電圧値が１．５Ｖである状態を維持する。
【００６２】
したがって、本実施の形態に係る太陽光発電装置では、制御部２が、電力供給状態とする太陽電池ユニットを順次切り替えて、特定の太陽電池ユニットが常に電力供給状態となることを防ぐことにより、特定の太陽電池ユニットの発電電力が不足することを防ぎ、各太陽電池ユニットの発電電力を効率的に使用することができる。
【００６３】
なお、１．５Ｖの直流の発電電力を得るためには、ストリング１００ａおよびストリング１００ｂのうちいずれか一方の発電電力を電力供給端子３に出力すればよいが、本実施の形態に係る太陽光発電装置では、ストリング１００ａおよびストリング１００ｂの両方の発電電力を電力供給端子３に出力することによって発電電力の電流値を増大させ、いずれか一方のストリングの発電電力を無駄にすることを防ぐことができる。
【００６４】
次に、本実施の形態に係る太陽光発電装置の製造方法について説明する。
【００６５】
図６は、本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置の構造を示す図である。
【００６６】
同図を参照して、この太陽光発電装置は、ガラス基板Ｋ１上にＮ電極であるＮ型Ｓｉ（シリコン）膜と、Ｐ電極であるＰ型Ｓｉ膜とをいわゆる真空蒸着法などによって蒸着して薄膜太陽電池である太陽電池１を製造する。なお、Ｐ電極およびＮ電極は光を透過するＩＴＯ（Indium Tin Oxide Film）膜などの透明な電極を使用する。ガラス基板Ｋ１上に薄膜状のトランジスタであるＴＦＴ（Thin Film Transistor）を形成して、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、制御部２および単双切替スイッチＳＷ３を製造する。そして、アルミニウム配線をガラス基板Ｋ１に蒸着することにより、太陽電池１、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、制御部２、単双切替スイッチＳＷ３および電力供給端子３を接続する。ここで、アルミニウム配線は電流の多く流れる箇所ではパターン幅を太くする。そして、ガラス基板Ｋ１に図示しないガラス基板Ｋ２を重ね、太陽電池１、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、制御部２、単双切替スイッチＳＷ３および電力供給端子３がガラス基板Ｋ１およびガラス基板Ｋ２に挟まれる構成とする。
【００６７】
このように各部品がガラス基板Ｋ１およびガラス基板Ｋ２に挟まれる構成とすることにより、太陽光発電装置の形状が平板状となる。そして、ガラス基板Ｋ１およびガラス基板Ｋ２で形成される平板に十分な強度を持たせることにより、屋根や壁などの建設材料として太陽光発電装置を設置することが可能となる。
【００６８】
また、ガラス基板Ｋ１上に薄膜状のトランジスタであるＴＦＴ（Thin Film Transistor）を形成する薄膜技術を使用することにより、太陽電池１、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、制御部２および単双切替スイッチＳＷ３およびこれらの配線の実装面積を小さくすることができるため、ガラス基板Ｋ１における太陽電池１の受光面積を大きくすることができ、太陽光発電装置の発電能力を向上することができる。
【００６９】
なお、上記の製造例では、ガラス基板Ｋ１上に薄膜状のトランジスタであるＴＦＴ（Thin Film Transistor）を形成して、太陽電池１、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、制御部２および単双切替スイッチＳＷ３を製造するとしたが、これらをいわゆるディスクリート部品で構成してガラス基板Ｋ１上に搭載して接続してもよい。また、各スイッチはリレースイッチとしても問題ないが、リレースイッチより小型で、かつ、駆動電流が小さく、かつ、耐久性が強いＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ等で各スイッチを構成するのが望ましい。
【００７０】
また、太陽電池１、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、制御部２、単双切替スイッチＳＷ３および電力供給端子３をガラス基板Ｋ１およびガラス基板Ｋ２で挟む構成に限らず、太陽電池１の受光側の基板のみ光を透過する材料を用いて、太陽電池１の受光側でない基板の材料をプラスチックおよび金属としてもよい。
【００７１】
ところで、特許文献１記載の太陽電池モジュールおよび特許文献２記載の太陽光発電方法では、昇圧ユニットおよびインバータ等の電力変換装置が別途必要となるため、太陽光発電システムの構成が複雑化するという問題点があった。さらに、特許文献１記載の太陽電池モジュールおよび特許文献２記載の太陽光発電方法では、発電電力の周波数および電圧を任意に変更するための構成を有していないため、太陽光発電システムの用途が限定されるという問題点があった。
【００７２】
しかしながら、本実施の形態に係る太陽光発電装置では、太陽電池１と直列接続されるスイッチＳＷ１と、オン状態において太陽電池１およびスイッチＳＷ１を迂回するスイッチＳＷ２とのオン状態およびオフ状態の組み合わせによって電力供給状態、電力供給停止状態およびバイパス状態となる太陽電池ユニット５０を複数個備え、太陽光発電装置が供給すべき発電電力の電圧値、周波数および電流値等に基づいて、各太陽電池ユニットの状態をそれぞれ切り替える制御を行なう。
【００７３】
したがって、本実施の形態に係る太陽光発電装置では、昇圧ユニットおよびインバータ等の電力変換装置を別途必要としないため構成の複雑化を防ぐことができ、かつ、発電電力の用途に基づいて発電電力の周波数および電圧を任意に変更することができる。
【００７４】
また、本実施の形態に係る太陽光発電装置では、制御部２は、供給すべき発電電力の内容に基づいて、電力供給端子３ａおよび電力供給端子３ｂにおけるストリング１００ａおよびストリング１００ｂの極性が同一の状態または異なる状態となるように単双切替スイッチＳＷ３を切り替える制御を行なう。
【００７５】
したがって、本実施の形態に係る太陽光発電装置では、供給すべき発電電力が交流および直流のいずれの場合においてもストリング１００ａおよびストリング１００ｂにおける各太陽電池ユニットの発電電力を有効活用することができる。
【００７６】
ここで、制御部２は、プログラムを図示しないメモリから読み出して前述のスイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２および単双切替スイッチＳＷ３を切り替える制御を行なう構成としてもよい。あるいは、太陽光発電装置が備える図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）がプログラムを図示しないメモリから読み出して実行し、発電電力の用途に基づいてスイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２および単双切替スイッチＳＷ３を切り替えるタイミングを図示しないメモリに書き込む。そして、制御部２が図示しないメモリからこれらのタイミングを読み出して各スイッチを切り替える制御を行なう構成としてもよい。このような構成により、ハードウェアの構成を変更することなく、発電電力の用途に基づいて発電電力の周波数および電圧を容易に変更することができる。
【００７７】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００７８】
＜第２の実施の形態＞
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る太陽光発電装置の構成を示す図である。
【００７９】
同図を参照して、この太陽光発電装置は、第１の実施の形態に係る太陽光発電装置に対して、ストリング１００ａおよびストリング１００ｂの代わりにストリング１０１ａ〜ストリング１０１ｆと、制御部２の代わりに制御部１２とを備える。
【００８０】
ストリング１０１ａ〜ストリング１０１ｆは、直列接続された５個の太陽電池ユニットを含む。すなわち、ストリング１０１ａは、直列接続された太陽電池ユニットＡ１〜Ａ５を含む。ストリング１０１ｂは、直列接続された太陽電池ユニットＢ１〜Ｂ５を含む。ストリング１０１ｃは、直列接続された太陽電池ユニットＣ１〜Ｃ５を含む。ストリング１０１ｄは、直列接続された太陽電池ユニットＤ１〜Ｄ５を含む。ストリング１０１ｅは、直列接続された太陽電池ユニットＥ１〜Ｅ５を含む。ストリング１０１ｆは、直列接続された太陽電池ユニットＦ１〜Ｆ５を含む。
【００８１】
また、ストリング１０１ａ〜ストリング１０１ｃが並列に接続される。ストリング１０１ｄ〜ストリング１０１ｆが並列に接続される。
【００８２】
単双切替スイッチＳＷ３は、端子ｔ１〜ｔ６を含む。端子ｔ３に端子ｔ４と、ストリング１００ａ〜ストリング１００ｃのプラス端子、すなわち、太陽電池ユニットＡ１、Ａ６およびＡ１１のプラス端子ｔ１１と、電力供給端子３ａとが接続される。端子ｔ６に端子ｔ１と、ストリング１００ａ〜ストリング１００ｃのマイナス端子、すなわち、太陽電池ユニットＡ５、Ａ１０およびＡ１５のマイナス端子ｔ１２と、電力供給端子３ｂとが接続される。端子ｔ２にストリング１００ｄ〜ストリング１００ｆのマイナス端子、すなわち、太陽電池ユニットＢ１、Ｂ６およびＢ１１のマイナス端子ｔ１２が接続される。端子ｔ５にストリング１００ｄ〜ストリング１００ｆのプラス端子、すなわち、太陽電池ユニットＢ５、Ｂ１０およびＢ１５のプラス端子ｔ１１とが接続される。
【００８３】
単双切替スイッチＳＷ３は、端子ｔ２および端子ｔ３を導通させるかまたは端子ｔ２および端子ｔ１を導通させるかを切り替える。単双切替スイッチＳＷ３が端子ｔ２および端子ｔ３を導通させる場合には、ストリング１００ｄ〜ストリング１００ｆのマイナス端子が電力供給端子３ａと接続される。したがって、電力供給端子３ａにおけるストリング１００ａ〜ストリング１００ｃおよびストリング１００ｄ〜ストリング１００ｆの極性が異なる状態となる。一方、単双切替スイッチＳＷ３が端子ｔ２および端子ｔ１を導通させる場合には、ストリング１００ｄ〜ストリング１００ｆのマイナス端子が電力供給端子３ｂと接続される。したがって、電力供給端子３ｂにおけるストリング１００ａ〜ストリング１００ｃおよびストリング１００ｄ〜ストリング１００ｆの極性が同一の状態となる。
【００８４】
また、単双切替スイッチＳＷ３は、端子ｔ５および端子ｔ６を導通させるかまたは端子ｔ５および端子ｔ４を導通させるかを切り替える。単双切替スイッチＳＷ３が端子ｔ５および端子ｔ６を導通させる場合には、ストリング１００ｄ〜ストリング１００ｆのプラス端子が電力供給端子３ｂと接続される。したがって、電力供給端子３ｂにおけるストリング１００ａ〜ストリング１００ｃおよびストリング１００ｄ〜ストリング１００ｆの極性が異なる状態となる。一方、単双切替スイッチＳＷ３が端子ｔ５および端子ｔ４を導通させる場合には、ストリング１００ｄ〜ストリング１００ｆのプラス端子が電力供給端子３ａと接続される。したがって、電力供給端子３ａにおけるストリング１００ａ〜ストリング１００ｃおよびストリング１００ｄ〜ストリング１００ｆの極性が同一の状態となる。
【００８５】
同図においては、単双切替スイッチＳＷ３は、端子ｔ２および端子ｔ３を導通させ、かつ、端子ｔ５および端子ｔ６を導通させているため、電力供給端子３におけるストリング１００ａ〜ストリング１００ｃおよびストリング１００ｄ〜ストリング１００ｆの極性が異なる状態となっている。
【００８６】
制御部２は、この太陽光発電装置が供給すべき発電電力の内容に基づいて、ストリング１００ａ〜〜ストリング１００ｆにおける各太陽電池ユニットをそれぞれ、電力供給状態、電力供給停止状態またはバイパス状態とする制御を行なう。また、制御部２は、供給すべき発電電力の内容に基づいて、電力供給端子３ａおよび電力供給端子３ｂにおけるストリング１００ａ〜ストリング１００ｃおよびストリング１００ｄ〜ストリング１００ｆの極性が同一の状態または異なる状態となるように単双切替スイッチＳＷ３を切り替える制御を行なう。
【００８７】
他の構成は第１の実施の形態に係る太陽光発電装置と同様であるため、ここでは説明を繰り返さない。
【００８８】
次に、本実施の形態に係る太陽光発電装置が交流の発電電力を供給する際の動作について説明する。
【００８９】
図８は、本発明の第２の実施の形態に係る太陽光発電装置が交流の発電電力を供給する際の動作の一例を示す図である。
【００９０】
同図における表の縦の列のＡ１〜Ａ１５およびＢ１〜Ｂ１５は、それぞれストリング１００ａ〜ストリング１００ｃにおける太陽電池ユニットＡ１〜Ａ１５と、ストリング１００ｄ〜ストリング１００ｆにおける太陽電池ユニットＢ１〜Ｂ１５とを表わす。
【００９１】
同図における表の見方については図３と同様であるため、ここでは説明を繰り返さない。また、第１の実施の形態の説明と同様に、１個の太陽電池ユニットの発電電力の電圧値を０．５Ｖと仮定して説明する。
【００９２】
同図における表を参照して、制御部１２は、太陽電池ユニットＡ１〜Ａ５、太陽電池ユニットＡ６〜Ａ１０および太陽電池ユニットＡ１１〜Ａ１５が各時刻において同一の状態となるような制御を行なう。また、制御部１２は、太陽電池ユニットＢ１〜Ｂ５、太陽電池ユニットＢ６〜Ｂ１０および太陽電池ユニットＢ１１〜Ｂ１５各時刻において同一の状態となるような制御を行なう。
【００９３】
他の動作は第１の実施の形態における図３と同様であるため、ここでは説明を繰り返さない。
【００９４】
したがって、本実施の形態に係る太陽光発電装置は、第１の実施の形態にかかる太陽光発電装置と同様に、０Ｖを中心として正の電圧の方向に５段階、かつ、負の電圧の方向に５段階だけステップ状に変化する、最大振幅２．５Ｖ、かつ、周波数約６０Ｈｚの交流の発電電力を供給することができる。
【００９５】
さらに、本実施の形態に係る太陽光発電装置では、太陽電池ユニットＡ１〜Ａ５に加えて太陽電池ユニットＡ６〜Ａ１０および太陽電池ユニットＡ１１〜Ａ１５の発電電力を電力供給端子３へ供給し、かつ、太陽電池ユニットＢ１〜Ｂ５に加えて太陽電池ユニットＢ６〜Ｂ１０および太陽電池ユニットＢ１１〜Ｂ１５の発電電力を電力供給端子３へ供給するため、交流の発電電力の電流容量を増加することができる。
【００９６】
なお、本実施の形態に係る太陽光発電装置では、ストリング１００ａ〜ストリング１００ｆは、直列接続された５個の太陽電池ユニットを含む構成としたが、これに限定するものではなく、１個または直列接続された複数個の太陽電池ユニットを含む構成とすることができる。また、本実施の形態に係る太陽光発電装置は、ストリング１００ａ〜ストリング１００ｆを備える構成としたが、これに限定するものではなく、２個以上のストリングを備える構成とすることができる。
【００９７】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００９８】
＜第３の実施の形態＞
本実施の形態は、冗長構成を有する太陽光発電装置に関する。図９は、本発明の第３の実施の形態に係る太陽光発電装置の構成を示す図である。
【００９９】
同図を参照して、この太陽光発電装置は、第１の実施の形態に係る太陽光発電装置に対して、ストリング１００ａおよびストリング１００ｂの代わりにストリング１０２ａおよびストリング１０２ｂと、制御部２の代わりに制御部２２とを備える。また、この太陽光発電装置は、第１の実施の形態に係る太陽光発電装置に対して、さらに、電圧計４と、故障検出部５とを備える。
【０１００】
ストリング１０２ａは、直列接続された太陽電池ユニットＡ１〜Ａ５および予備用の太陽電池ユニットＡ１６を含む。ストリング１０２ｂは、直列接続された太陽電池ユニットＢ１〜Ｂ５および予備用の太陽電池ユニットＢ１６を含む。
【０１０１】
単双切替スイッチＳＷ３は、端子ｔ１〜ｔ６を含む。端子ｔ３に端子ｔ４と、ストリング１０２ａのプラス端子、すなわち、太陽電池ユニットＡ１のプラス端子ｔ１１と、電力供給端子３ａとが接続される。端子ｔ６に端子ｔ１と、ストリング１０２ａのマイナス端子、すなわち、太陽電池ユニットＡ１６のマイナス端子ｔ１２と、電力供給端子３ｂとが接続される。端子ｔ２にストリング１０２ｂのマイナス端子、すなわち、太陽電池ユニットＢ１のマイナス端子ｔ１２が接続される。端子ｔ５にストリング１０２ｂのプラス端子、すなわち、太陽電池ユニットＢ１６のプラス端子ｔ１１とが接続される。
【０１０２】
電圧計４は、電力供給端子３における発電電力の電圧値を測定し、故障検出部５へ出力する。
【０１０３】
故障検出部５は、ストリング１０２ａおよびストリング１０２ｂにおける各太陽電池ユニットをそれぞれ、電力供給状態、電力供給停止状態またはバイパス状態とする制御を行ない、かつ、電力供給端子３ａおよび電力供給端子３ｂにおけるストリング１０２ａおよびストリング１０２ｂの極性が同一の状態または異なる状態となるように単双切替スイッチＳＷ３を切り替える制御を行なうことにより、各太陽電池ユニットの故障を検出する。
【０１０４】
他の構成は第１の実施の形態に係る太陽光発電装置と同様であるため、ここでは説明を繰り返さない。
【０１０５】
次に、本実施の形態に係る太陽光発電装置の動作について説明する。
【０１０６】
図１０は、本発明の第３の実施の形態に係る太陽光発電装置の動作を示す図である。
【０１０７】
同図における表の縦の列のＡ１〜Ａ５、Ａ１６、Ｂ１〜Ｂ５およびＢ１６は、それぞれストリング１０２ａにおける太陽電池ユニットＡ１〜Ａ５および太陽電池ユニットＡ１６と、ストリング１０２ｂにおける太陽電池ユニットＢ１〜Ｂ５および太陽電池ユニットＢ１６とを表わす。
【０１０８】
同図における表の見方については図３と同様であるため、ここでは説明を繰り返さない。また、第１の実施の形態の説明と同様に、１個の太陽電池ユニットの発電電力の電圧値を０．５Ｖと仮定して説明する。
【０１０９】
まず、故障検出部５は、図９に示すように、電力供給端子３ａおよび電力供給端子３ｂにおけるストリング１０２ａおよびストリング１０２ｂの極性が同一の状態となるように単双切替スイッチＳＷ３を切り替える。すなわち、制御部２は、端子ｔ２および端子ｔ１が導通し、かつ、端子ｔ５および端子ｔ４が導通するように単双切替スイッチＳＷ３を切り替える。
【０１１０】
次に、故障検出部５は、時刻０．０ｍｓにおいて太陽電池ユニットＡ１を電力供給状態とし、かつ、太陽電池ユニットＡ２〜Ａ５および太陽電池ユニットＡ１６をバイパス状態とし、かつ、太陽電池ユニットＢ１〜Ｂ５および太陽電池ユニットＢ１６を電力供給停止状態とする。したがって、この太陽光発電装置の供給する発電電力の電圧値は０．５Ｖとなる。
【０１１１】
次に、故障検出部５は、時刻０．１ｍｓにおいて太陽電池ユニットＡ２を電力供給状態とし、かつ、太陽電池ユニットＡ１、太陽電池ユニットＡ３〜Ａ５および太陽電池ユニットＡ１６をバイパス状態とし、かつ、太陽電池ユニットＢ１〜Ｂ５および太陽電池ユニットＢ１６を電力供給停止状態とする。したがって、この太陽光発電装置の供給する発電電力の電圧値は０．５Ｖとなる。
【０１１２】
同様にして、故障検出部５は、ストリング１０２ａにおける太陽電池ユニットＡ３〜Ａ５および太陽電池ユニットＡ１６のうちの１個を順番に電力供給状態とし、かつ、ストリング１０２ａにおいて電力供給状態とする太陽電池ユニット以外の他の太陽電池ユニットをバイパス状態とし、かつ、ストリング１０２ｂにおける太陽電池ユニットＢ１〜Ｂ５および太陽電池ユニットＢ１６を電力供給停止状態とする。したがって、この太陽光発電装置の供給する発電電力の電圧値は０．５Ｖとなる。
【０１１３】
次に、故障検出部５は、時刻０．６ｍｓにおいて太陽電池ユニットＡ１〜Ａ５および太陽電池ユニットＡ１６を電力供給停止状態とし、かつ、太陽電池ユニットＢ１を電力供給状態とし、かつ、太陽電池ユニットＢ２〜Ｂ５および太陽電池ユニットＢ１６をバイパス状態とする。したがって、この太陽光発電装置の供給する発電電力の電圧値は０．５Ｖとなる。
【０１１４】
同様にして、故障検出部５は、ストリング１０２ｂにおける太陽電池ユニットＢ２〜Ｂ５および太陽電池ユニットＢ１６のうちの１個を順番に電力供給状態とし、かつ、ストリング１０２ｂにおいて電力供給状態とする太陽電池ユニット以外の他の太陽電池ユニットをバイパス状態とし、かつ、ストリング１０２ａにおける太陽電池ユニットＡ１〜Ａ５および太陽電池ユニットＡ１６を電力供給停止状態とする。したがって、この太陽光発電装置の供給する発電電力の電圧値は０．５Ｖとなる。
【０１１５】
以上より、電力供給端子３における発電電力の電圧は同図（ｉ）に示すようになる。この場合、故障検出部５は、ストリング１０２ａおよびストリング１０２ｂにおける各太陽電池ユニットの発電電力の電圧値が正常であることを検出し、検出した内容を表わす故障検出情報を制御部２２へ出力する。
【０１１６】
制御部２２は、故障検出部５から、ストリング１０２ａおよびストリング１０２ｂにおける各太陽電池ユニットの発電電力の電圧値が正常であることを表わす故障検出情報を受けると、太陽電池ユニットＡ１６および太陽電池ユニットＢ１６をバイパス状態または電力供給停止状態として、電力供給状態とはしない。
【０１１７】
ところが、太陽電池ユニットＡ２および太陽電池ユニットＢ４における太陽電池１が何らかの原因で故障して発電できない場合には、電力供給端子３における発電電力の電圧は同図（ｉｉ）に示すようになる。
【０１１８】
この場合、故障検出部５は、電圧計４から受けた電圧値から、太陽電池ユニットＡ２および太陽電池ユニットＢ４における太陽電池１の発電電力の電圧値が異常であり、かつ、他の太陽電池ユニットの発電電力の電圧値が正常であることを検出し、検出した内容を表わす故障検出情報を制御部２２へ出力する。
【０１１９】
制御部２２は、故障検出部５から、太陽電池ユニットＡ２および太陽電池ユニットＢ４における太陽電池１の発電電力の電圧値が異常であり、かつ、他の太陽電池ユニットの発電電力の電圧値が正常であることを表わす故障検出情報を受けると、太陽電池ユニットＡ２の代わりに太陽電池ユニットＡ１６を使用し、かつ、太陽電池ユニットＢ４の代わりに太陽電池ユニットＢ１６を使用する。
【０１２０】
より詳細には、制御部２２は、この太陽光発電装置が供給すべき発電電力の内容から判断して太陽電池ユニットＡ２を電力供給状態とすべき場合には太陽電池ユニットＡ１６を電力供給状態とし、かつ、太陽電池ユニットＢ４を電力供給状態とすべき場合には太陽電池ユニットＢ１６を電力供給状態とする制御を行なう。また、制御部２２は、この太陽光発電装置が供給すべき発電電力の内容から判断して太陽電池ユニットＡ２または太陽電池ユニットＢ４を電力供給状態とすべき場合以外は、太陽電池ユニットＡ１６および太陽電池ユニットＢ１６をバイパス状態または電力供給停止状態とする制御を行なう。そして、制御部２２は、太陽電池ユニットＡ２および太陽電池ユニットＢ４をバイパス状態または電力供給停止状態として、電力供給状態とはしない。
【０１２１】
したがって、本実施の形態に係る太陽光発電装置では、故障した太陽電池ユニットの数が予備用の太陽電池ユニットの数の範囲内であれば、太陽光発電装置が供給すべき発電電力を発生することができるため、第１の実施の形態に係る太陽光発電装置に対してさらに、太陽光発電装置の運用停止および修理作業等を回避することができる、すなわち、発電電力の供給の安定化を図ることができる。
【０１２２】
なお、本実施の形態に係る太陽光発電装置では、ストリング１０２ａおよびストリング１０２ｂが予備用の太陽電池ユニットをそれぞれ１個だけ含む構成としたが、これに限定されるものではなく、ストリング１０２ａおよびストリング１０２ｂが予備用の太陽電池ユニットをそれぞれ複数個含む構成とすることができる。このような構成により、各ストリングで複数個の太陽電池ユニットが故障する大規模な故障にも対応することができる。
【０１２３】
また、故障検出部５は、プログラムを図示しないメモリから読み出して、前述の各太陽電池ユニットの異常検出を行なう際のスイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２および単双切替スイッチＳＷ３を切り替える制御を行なう構成としてもよい。あるいは、太陽光発電装置が備える図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）がプログラムを図示しないメモリから読み出して実行し、前述の各太陽電池ユニットの異常検出を行なう際のスイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２および単双切替スイッチＳＷ３を切り替えるタイミングを図示しないメモリに書き込む。そして、故障検出部５が図示しないメモリから各スイッチのタイミングを読み出して前述のスイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２および単双切替スイッチＳＷ３を切り替える制御を行なう構成としてもよい。このような構成により、ハードウェアの構成を変更することなく、故障検出対象とする太陽電池ユニットおよび故障検出の手順を容易に変更することができる。
【０１２４】
また、制御部２は、プログラムを図示しないメモリから読み出すことにより、前述のように、異常が検出された太陽電池ユニットの代わりに予備用の太陽電池ユニットを使用する制御を行なう構成としてもよい。
【０１２５】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。
【０１２６】
＜第４の実施の形態＞
本実施の形態は、制御部の充電機能を備えた太陽光発電装置に関する。図１１は、本発明の第４の実施の形態に係る太陽光発電装置の構成を示す図である。
【０１２７】
同図を参照して、この太陽光発電装置は、第１の実施の形態に係る太陽光発電装置に対して、さらに、スイッチＳＷ４と、抵抗Ｒ１と、コンデンサＣ１と、ツェナーダイオードＤ１とを備える。また、この太陽光発電装置は、第１の実施の形態に係る太陽光発電装置に対して、制御部２の代わりに制御部３２を備える。
【０１２８】
コンデンサ１は、太陽電池ユニットＡ１の発電電力を充電するためのものである。抵抗Ｒ１は、太陽電池ユニットＡ１からの電流を制限するためのものである。ツェナーダイオードＤ１は、制御部３２へ印加される電圧を所定の電圧値とするためのものである。
【０１２９】
次に、本実施の形態に係る太陽光発電装置が制御部３２を充電する動作について説明する。
【０１３０】
この太陽光発電装置の初期状態は、太陽電池ユニットＡ１が電力供給状態であり、かつ、太陽電池ユニットＡ２〜Ａ５がバイパス状態であり、スイッチＳＷ４がオン状態である。したがって、この太陽光発電装置が起動されると、太陽電池ユニットＡ１からの電流がスイッチＳＷ４および抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ１へ流れてコンデンサＣ１が充電される。そして、コンデンサＣ１の両端の電圧はツェナーダイオードＤ１によって所定の電圧値となり、制御部３２はこの所定の電圧によって起動される。
【０１３１】
そして、制御部３２が起動されて太陽光発電装置が発電を開始すると、制御部３２は、太陽電池ユニットＡ１が電力供給端子３へ発電電力を出力する必要がない時間を利用してコンデンサＣ１を充電する。すなわち、制御部３２は、この太陽光発電装置が供給すべき発電電力の内容から判断して太陽電池ユニットＡ１をバイパス状態または電力供給停止状態にすべきときに、太陽電池ユニットＡ１を電力供給状態とするとともにスイッチＳＷ４をオン状態とする制御を行なう。
【０１３２】
このような構成により、電力供給端子３から発電電力の一部を制御部３２へ供給する構成とする場合に必要となる配線が不要となり、また、外部電源装置が不要となるため、この太陽光発電装置をスタンドアロンの装置とすることができ、第１の実施の形態に係る太陽光発電装置に対して、さらに、太陽光発電システムの構成を簡易化することができる。
【０１３３】
なお、本実施の形態に係る太陽光発電装置では、太陽電池ユニットＡ１が制御部３２へ電力供給を行なう構成としたが、これに限定されるものではなく、他の太陽電池ユニットが制御部３２へ電力供給を行なう構成とすることができる。また、制御部３２用に別途太陽電池１を配置する構成としてもよい。
【０１３４】
［太陽電池ユニットの変形例］
次に、本発明の実施の形態に係る太陽光発電装置が備える太陽電池ユニットの変形例について図面を用いて説明する。
【０１３５】
図１２は、図１に示す太陽電池ユニット５０の変形例である太陽電池ユニット５１の構成を示す図である。
【０１３６】
同図を参照して、太陽電池ユニット５１は、太陽電池ユニット５０に対して、さらに、コンデンサＣ２を含む。
【０１３７】
太陽電池１のプラス電極と、コンデンサＣ２の一端とが接続される。また、太陽電池１のマイナス電極と、コンデンサＣ２の他端とが接続される。
【０１３８】
同図（ｂ）および同図（ｃ）に示す状態、すなわち、太陽電池ユニット５１が電力供給停止状態またはバイパス状態のときに、太陽電池１から出力される電流がコンデンサＣ２へ流れてコンデンサＣ２が充電される。
【０１３９】
同図（ｄ）は、太陽電池ユニット５１が電力供給状態のときに、太陽電池１の出力が低下した状態を示している。太陽電池ユニット５１の出力が低下する原因としては、たとえば、太陽電池１の受光面に鳥などがとまって影になってしまい、一時的に太陽電池１から出力される電流が不足して太陽電池１の発電電力の電圧値が低下する等が考えられる。この場合、コンデンサＣ２の放電によってコンデンサＣ２から電力供給端子３へ電流を出力することで太陽電池１の出力電流の不足分を補うことができる。
【０１４０】
他の構成および動作は図１に示す太陽電池ユニット５０と同様であるため、ここでは説明を繰り返さない。
【０１４１】
したがって、太陽電池ユニット５１では、図１に示す太陽電池ユニット５０に対して、さらに、安定した電力供給を図ることができる。
【０１４２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置が備える太陽電池ユニット５０の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置が交流の発電電力を供給する際の動作の一例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置が直流の発電電力を供給する際の構成を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置が直流の発電電力を供給する際の動作の一例を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る太陽光発電装置の構造を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る太陽光発電装置の構成を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る太陽光発電装置が交流の発電電力を供給する際の動作の一例を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る太陽光発電装置の構成を示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る太陽光発電装置の動作を示す図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態に係る太陽光発電装置の構成を示す図である。
【図１２】図１に示す太陽電池ユニット５０の変形例である太陽電池ユニット５１の構成を示す図である。
【図１３】従来の太陽光発電システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１４４】
１  太陽電池、２，１２，２２，３２  制御部、３，３ａ，３ｂ  電力供給端子、４  電圧計、５  故障検出部、４１  太陽電池モジュール、４２  昇圧ユニット、４３  インバータ、５０，５１  太陽電池ユニット、１００ａ〜１０２ａ，１００ｂ〜１０２ｂ  ストリング、Ａ１〜Ａ１６，Ｂ１〜Ｂ１６  太陽電池ユニット、ＳＷ１〜ＳＷ２，ＳＷ４〜ＳＷ５  スイッチ、ＳＷ３  単双切替スイッチ、Ｋ１，Ｋ２  ガラス基板、Ｒ１  抵抗、Ｃ１，Ｃ２  コンデンサ、Ｄ１  ツェナーダイオード、ｔ１１  プラス端子、ｔ１２  マイナス端子。
【図１】
2006287164.tif 000003
【図２】
2006287164.tif 000004
【図３】
2006287164.tif 000005
【図４】
2006287164.tif 000006
【図５】
2006287164.tif 000007
【図６】
2006287164.tif 000008
【図７】
2006287164.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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