(57)【要約】【課題】複数のストリングを並列接続させたモジュールの場合、誤って逆接すると他の太陽電池ストリングからの電流流入を低減する整流素子に定格以上の電流、電圧がかかり、容量オーバーによって損傷するという問題があった。【解決手段】並列接続された複数の太陽電池ストリングを有する太陽電池発電装置であって、前記太陽電池ストリングの正極側または負極側の電路上に直列接続した第１の整流素子と、前記太陽電池ストリングと前記第１の整流素子との間の電路上に一端を配して並列接続した第２の整流素子とを有したこと。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列接続された複数の太陽電池群と、整流素子とを備える太陽光発電装置であって、
前記太陽電池群の電路上に直列接続した第１整流素子と、
前記太陽電池群と前記第１整流素子との間の電路上に一端を配して前記太陽電池群に対し並列接続した第２整流素子とを有する
ことを特徴とする太陽光発電装置。
【請求項２】
前記第２整流素子は、前記太陽電池群を逆接した場合に、前記太陽電池群より出力される電流が前記第２整流素子と前記太陽電池群との間で循環されるように配置され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】
前記第１および第２整流素子の少なくとも一方が、ダイオードであることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽光発電装置。
【請求項４】
前記第１および第２整流素子の少なくとも一方が、スイッチング素子であることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽光発電装置。
【請求項５】
前記スイッチング素子がエミッタ、ベース、コレクタからなるトランジスタであ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】
前記スイッチング素子が電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項５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する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽電池の分野においては、太陽電池ストリングの正負を逆に接続した（以下、逆接という）場合に起こる電流の逆流に対する保護回路として、ダイオードなどが用いられている。このダイオードを一つの太陽電池ストリングの電極付近に配置することにより、電流の逆流を低減する逆流低減回路が採用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、太陽電池に対して逆流低減用ダイオードを直列接続した太陽電池モジュールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平１−０９０２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ダイオードなどを一つの太陽電池ストリングの電極付近に直列接続した従来の逆流低減回路では、複数の太陽電池ストリングを並列接続させた太陽電池モジュールにおいて、誤って一方の太陽電池ストリングを逆接した場合、一方の整流素子に他方の太陽電池ストリングから定格以上の電流、電圧がかかり、容量オーバーによって整流素子が損傷するという場合がある。
【０００６】
例えば、図９および図１０のように太陽電池ストリングを並列接続する場合において、第一太陽ストリング４ａの正極７ａから第二の太陽ストリング４ｂの負極７ｂ側へ電流が流入し、第二太陽ストリング４ｂの第１整流素子１ｂが最大定格電圧オーバーで損傷する場合がある。
【０００７】
また、特許文献１でも、複数の太陽電池ストリングを並列接続している場合においては、逆接した時における電流の流入を低減できるような回路として機能しないので、逆流低減用ダイオードが最大定格電圧をオーバーするため破損してしまう場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記に鑑みて本発明の太陽光発電装置は、並列接続された複数の太陽電池群と、整流素子とを備える太陽光発電装置であって、前記太陽電池群の電路上に直列接続した第１整流素子と、前記太陽電池群と前記第１整流素子との間の電路上に一端を配して前記太陽電池群に対し並列接続した第２整流素子とを有することを特徴とする。
【０００９】
さらに、前記第２整流素子は、前記太陽電池群を逆接した場合に、前記太陽電池群より出力される電流が前記第２整流素子と前記太陽電池群との間で循環されるように配置されることを特徴とする。
【００１０】
さらに前記第１および第２整流素子の少なくとも一方が、ダイオードであることを特徴とする。
【００１１】
また、前記第１および第２整流素子の少なくとも一方が、スイッチング素子であることを特徴とする。
【００１２】
さらに、前記スイッチング素子がエミッタ、ベース、コレクタからなるトランジスタであることを特徴とする。
【００１３】
また、前記スイッチング素子が電界効果トランジスタであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の太陽光発電システムによれば、並列接続した複数の太陽電池ストリングのうち、太陽電池ストリングを誤って逆接した場合においても、一方の整流素子に他方の太陽電池ストリングから定格以上の電流、電圧がかかり、容量オーバーによって整流素子が損傷するという問題を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第一実施形態であり、第１整流素子が太陽電池ストリングの負極側に配置された回路の模式図である。
【図２】第一実施形態において、図１の一方の太陽電池ストリングが逆接された場合の回路の模式図である。
【図３】第二実施形態であり、第１整流素子が太陽電池ストリングの正極側に配置された回路の模式図である。
【図４】第二実施形態において、図２の一方の太陽電池ストリングが逆接された場合の回路の模式図である。
【図５】第三実施形態であり、図３の第２整流素子がトランジスタである場合の回路の模式図である。
【図６】第四実施形態であり、図３の第１整流素子がトランジスタである場合の回路の模式図である。
【図７】第五実施形態であり、図３の第１整流素子及び第２整流素子がトランジスタである場合の回路の模式図である。
【図８】第六実施形態であり、一方の太陽電池ストリングにおいて、第２整流素子が電界効果トランジスタである場合の回路の模式図である。
【図９】従来の太陽光発電装置の模式図である。
【図１０】従来の太陽光発電装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の各一実施形態を図を用いて説明する。
【００１７】
本発明の第一実施形態は、並列接続された複数の太陽電池群と、整流素子とを備える太陽光発電装置であって、前記太陽電池群の電路上に直列接続した第１整流素子と、前記太陽電池群と前記第１整流素子との間の電路上に一端を配して前記太陽電池群に対し並列接続した第２整流素子とを有するものである。
【００１８】
本実施形態においては、太陽電池素子群として、太陽電池ストリングを例示しているが、これらに制限されるものではなく、太陽電池群として太陽電池モジュールであってもよい。
【００１９】
図１は本発明の第一実施形態であり、それぞれ並列接続してなる２つの第一、第二太陽電池ストリング４ａ、４ｂ、一方の太陽電池ストリング４に他方の太陽電池ストリング４からの電流が流入することを低減する第１整流素子１ａ、１ｂ、この第１整流素子１ａ、１ｂよりも電気的に各太陽電池ストリング４に近い側に並列接続されることで、太陽電池ストリング４の出入力を短絡可能な第２整流素子２を備えている。
【００２０】
具体的には、第２整流素子２は、太陽電池群５を逆接した場合に、太陽電池群５より出力される電流が第２整流素子２と太陽電池群５との間で循環されるように配置される。
【００２１】
例えば、図１の上記構成の正規の接続（以下、正接という）をした回路に対して、図２の逆接した回路の場合では、太陽電池ストリング４ｂと、第２整流素子２との間で電流が循環した回路となるため、第１整流素子１に高い電圧がかかることはない。
【００２２】
図３は本発明の第二実施形態であり、この太陽光発電装置は、それぞれ並列接続してなる２つの第一、第二太陽電池ストリング４ａ、４ｂ、一方の太陽電池ストリング４に他方の太陽電池ストリング４からの電流が流入することを低減する第１整流素子１ａ、１ｂ、およびこの第１整流素子１ａ、１ｂよりも電気的に各太陽電池ストリング４に近い側に並列接続される。
【００２３】
太陽電池ストリング４の出入力を短絡可能な第２の整流素子２を備えている。なお、この図２は図１の第１整流素子１が正極側７ａから負極側７ｂに入れ替わっただけのものである。
【００２４】
図２の正接した回路に対して、図４の逆接した回路の場合では、太陽電池ストリング４ｂと、第２整流素子２との間で電流が循環した回路となるため、第１整流素子１に高い電圧がかかることはない。
【００２５】
これにより、他の太陽電池ストリング４からの電流の流入を低減することに起因する、第１整流素子１の容量オーバーによる損傷を低減でき、上記整流素子１としては、ダイオードやスイッチング素子がより好ましい。
【００２６】
スイッチング素子は、電流の順方向における電圧降下がダイオードに比べて少なくなり、損失を少なくすることができる点で好ましく、特に前記スイッチング素子がエミッタ、ベース、コレクタからなるトランジスタまたは電界効果トランジスタであることが好ましい。
【００２７】
特に第２整流素子２がトランジスタであれば、逆接したことを検出することができ、また、特に第２整流素子２が電界効果トランジスタであれば、太陽電池ストリング４を強制短絡させることができる。
【００２８】
以下、これらについて図５〜図８を用いて詳細を説明する。
【００２９】
図５は本発明の第三実施形態であり、第２整流素子２としてエミッタ、ベース、コレクタからなるトランジスタを用いた逆接検出機能について説明するものである。
【００３０】
逆接状態における太陽電池ストリング４ｂからの出力電圧は、電流が矢印の如く循環して短絡状態になるので約０Ｖであるが、制御回路８によりトランジスタによる電流制限をおこなうと、第一太陽電池ストリング４ａからの電圧が、第１整流素子１であるダイオードの両端に現れる。
【００３１】
このように第２整流素子２（トランジスタ）で短絡電流の量を制御することで、第１整流素子１（ダイオード）の両端に異常な逆電圧が加っているのが検出できるというものである。
【００３２】
このとき、第１整流素子１（ダイオード）の最大定格電圧以上に電圧が上昇しないうちに、第２整流素子（トランジスタ）での電流制限を停止して、短絡状態に戻すように制御回路８を制御すれば、第１整流素子１（ダイオード）の最大定格電圧の許容内で保護することができる。
【００３３】
なお、正接状態であることが確認された後においては、第２整流素子２（トランジスタ）を常時ＯＮにしておけば良い。
【００３４】
また、図６は本発明の第四実施形態であり、第１整流素子１としてトランジスタを用いた変形例である。
【００３５】
またさらに、図７は本発明の第五実施形態であり、第１整流素子１、第２整流素子２の両方にトランジスタを用いた変形例である。
【００３６】
さらに、図８は本発明の第六実施形態であり、第２整流素子として電界効果トランジスタを用いた強制短絡機能について説明するものである。
【００３７】
太陽電池ストリング４の正接状態においては、第２整流素子２（電界効果トランジスタ）を制御回路８で制御すれば、太陽電池ストリング４ｂの両端を短絡することができる。
【００３８】
一方、電界効果トランジスタのドレイン−ソース間に寄生ダイオードが内蔵されているので、逆接状態においては、この寄生ダイオードで黒矢印のように太陽電池の両端を短絡することができる。
【００３９】
このように、太陽電池ストリング４の正接状態では、太陽電池出力を強制短絡することで保安機能を有することができるとともに、逆接状態では、太陽電池出力を短絡して第１整流素子１（ダイオード）を保護できる。
【００４０】
このように、第２整流素子２としてトランジスタを用いた場合は、逆接検出が可能な機能を有し、第２整流素子２として電界効果トランジスタを用いた場合は、強制短絡が可能な機能を有するというものである。
【００４１】
以上に説明した本願発明の太陽光発電装置の回路は、太陽電池モジュール５の端子ボックス（不図示）内に配置されて一体となっていてもよいが、あるいは、太陽電池モジュール５とは別体に配置されても構わない。
【符号の説明】
【００４２】
１：第１整流素子
１ａ：第１太陽電池ストリング側の第１整流素子
１ｂ：第２太陽電池ストリング側の第１整流素子
２：第２整流素子
２ａ：寄生ダイオード
４：太陽電池ストリング
４ａ：第１太陽電池ストリング
４ｂ：第２太陽電池ストリング
５：太陽電池群（ストリング、モジュール）
６：太陽光発電装置
７：電極
７ａ：正極
７ｂ：負極
８：制御回路
【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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【図６】
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【図７】
2011097690.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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