(57)【要約】【課題】発電電力を監視する計測ユニットを備えた太陽光発電用計測ユニットにおいて、計測ユニットの駆動に必要な電力を太陽電池から供給する際、計測ユニットの停止頻度が少なくなるように改善し、より信頼性の高い計測データを入手可能とする技術を提供すること。【解決手段】太陽電池１の出力を計測する計測部８と、太陽電池の出力より該計測部８に動作電源を供給する電源部７とを備えた太陽光発電用計測ユニット５であって、前記電源部５は太陽電池１からの出力電圧をＰＷＭ制御して所定電圧を供給する定電圧回路１０と、該定電圧回路１０に起動電源を供給する起動回路１を備え、前記定電圧回路１０は前記計測部８に向けて動作電源を供給する第１出力部１８と、該定電圧回路に駆動電源を帰還供給する第２出力部１５を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池の出力を計測する計測部と、
太陽電池の出力より該計測部に動作電源を供給する電源部とを備えた太陽光発電用計測ユニットであって、
前記電源部は
太陽電池からの出力電圧をＰＷＭ制御して所定電圧を供給する定電圧回路と、
該定電圧回路に起動電源を供給する起動回路を備え、
前記定電圧回路は
前記計測部に向けて動作電源を供給する第１出力部と、
該定電圧回路に駆動電源を帰還供給する第２出力部を備える
ことを特徴とする太陽光発電用計測ユニット。
【請求項２】
前記第２出力部から帰還供給する駆動電圧を、
前記起動回路から前記定電圧回路に向けて出力される電圧よりも高値に設定した
ことを特徴とする請求項１記載の太陽光発電用計測ユニット。
【請求項３】
前記第１出力部から出力される電圧と、前記第２出力部から出力される電圧を同一電圧とした
ことを特徴とする請求項１記載の太陽光発電用計測ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電用計測ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムでは、太陽電池モジュールを複数枚直列に接続してストリングとし、更に、複数本のストリングを並列に接続して太陽電池を構成し、商用の交流電源に変換するインバータを介して電力供給を行っている。
【０００３】
このような発電システムでは、太陽電池での発電状況を把握するため、各ストリングにおける電力、電圧、電流などの出力を監視する計測ユニットが備えられている。
【０００４】
計測ユニットは、その駆動に電力を必要とし、その電力供給手段として、この計測ユニットが設置された太陽電池を利用する技術（特許文献１）が開示されている。
【０００５】
しかし、計測ユニットの駆動に必要な出力を太陽電池から供給する従来技術では、ストリングから出力される電圧をドロップ回路で電圧降下させ、その電圧が出力電圧として適正範囲にあるか否を、電圧検出回路で判断し、適正範囲にある場合には、スイッチを投入して、スイッチング回路を介して、計測ユニットに電源を供給し、所定電位に満たない場合には、スイッチを切って、計測ユニットへの電源供給を停止させていた。このため、ストリングで発電を行っている場合であっても、その出力が所定レベルに満たない場合には、発電量の計測が停止されてしまい、気象条件等によっては計測が頻繁に停止されるため、信頼性の高い計測データを得ることができないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許４６３０９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は前記の問題を解決し、太陽電池での発電状況を把握するため、発電電力を監視する計測ユニットを備えた太陽光発電用計測ユニットにおいて、計測ユニットの駆動に必要な電力を太陽電池から供給する際、計測ユニットの停止頻度が少なくなるように改善し、より信頼性の高い計測データを入手可能とする技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた本発明の太陽光発電用計測ユニットは、太陽電池の出力を計測する計測部と、太陽電池の出力より該計測部に動作電源を供給する電源部とを備えた太陽光発電用計測ユニットであって、前記電源部は太陽電池からの出力電圧をＰＷＭ制御して所定電圧を供給する定電圧回路と、該定電圧回路に起動電源を供給する起動回路を備え、前記定電圧回路は前記計測部に向けて動作電源を供給する第１出力部と、該定電圧回路に駆動電源を帰還供給する第２出力部を備えることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の太陽光発電用計測ユニットにおいて、前記第２出力部から帰還供給する駆動電圧を、前記起動回路から前記定電圧回路に向けて出力される電圧よりも高値に設定したことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の太陽光発電用計測ユニットにおいて、前記第１出力部から出力される電圧と、前記第２出力部から出力される電圧を同一電圧としたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る太陽光発電用計測ユニットでは、太陽電池の出力を計測する計測部と、太陽電池の出力より該計測部に動作電源を供給する電源部とを備えた太陽光発電用計測ユニットであって、前記電源部は太陽電池からの出力電圧をＰＷＭ制御して所定電圧を供給する定電圧回路と、該定電圧回路に起動電源を供給する起動回路を備え、前記定電圧回路は前記計測部に向けて動作電源を供給する第１出力部と、該定電圧回路に駆動電源を帰還供給する第２出力部を備える構成を採用しているため、ひとたび定電圧回路が起動された後は、計測ユニットでの計測中に太陽電池での出力が低下して起動回路への電力供給量が低下し、起動回路から定電圧回路に向けての電圧が低下した場合であっても、駆動中の定電圧回路は、第２出力部からスイッチング素子に向けて、動作用電源を帰還供給しているため、前記特許文献１のように、ストリングでの出力が所定レベルに満たない場合には頻繁に計測が停止されていた従来技術に比べて、計測の停止頻度が少なくなるように改善し、より信頼性の高い計測データを入手可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】太陽光発電システムの概略を示すブロック図である。
【図２】計測ユニットの構成を説明するブロック図である。
【図３】計測部の構成を説明するブロック図である。
【図４】定電圧回路の構成を説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
【００１４】
本実施形態の太陽光発電システムでは、図１に示すように、太陽電池を構成する複数のストリング１が接続される接続箱２を備えている。
各ストリング１からは、例えば最大７５０Ｖの電圧が出力され、接続箱２を介して、集電箱３に集められた後、パワーコンディショナーナー４に送られて、直流から交流への電力変換が行われる。
【００１５】
接続箱２の内部には、接続されたストリング１での出力である電力、電流、電圧を監視する計測ユニット５を備えている。
【００１６】
図２に示すように、ストリング１で発電された電力は、主電路６を介して、パワーコンディショナーナー４に送られる。計測ユニット５はストリング１の出力を動作電源として利用している。
【００１７】
図２に示すように、計測ユニット５は、電流検出部９に電力を供給する電源部７と、主電路６の電流を計測する電流検出部９及び電圧を検出する電圧検出部２７を接続した計測部８を有している。
【００１８】
計測部８には、図２に示すように、電流検出部９及び電圧検出部２７の測定結果を処理して電力を算出するマイコン２１や、測定結果を通信により遠隔地に出力する通信装置２２を備えている。
【００１９】
電流検出部９には、図３に示すように、主電路６の電流を計測するホール素子２０を備えている。なお電流の計測手段はホール素子に限定されず、例えば磁気抵抗素子等であってもよい。
【００２０】
電源部７には、図２に示すように、ストリング１の出力を、電流検出部９及び電圧検出部２７を含む計測部８の動作用電源として最適な電圧に変換して、該計測部８への電源供給を行う定電圧回路１０と、ストリング１の出力電圧を、定電圧回路１０の起動に最適な電圧に変換して、後述する定電圧回路１０のスイッチング素子１２に電力供給して起動させる起動回路１１を備えている。
【００２１】
起動回路１１では、抵抗からなる分圧回路によって、ストリングの出力電圧を一定値に電圧変換している。本実施形態では、例えばストリングの出力電圧が１２０〜７５０Ｖのとき、起動回路１１から、所定の直流電圧が出力されるように調整されている。
この所定の直流電圧とは、定電圧回路１０の内部に設けられたスイッチング素子１２が安定して動作するために必要となる電圧である。ストリングの出力電圧が１２０Ｖ未満の場合には、この所定の直流電圧の出力は行われない。
【００２２】
定電圧回路１０には、図４に示すように、スイッチング素子１２と変圧器１３を内蔵している。
【００２３】
起動回路１１からの出力、もしくは、後述する第２出力部１５から出力は、定電圧回路１０の内部に設けられたスイッチング素子１２の駆動電源として供給され定電圧回路１０の同一端子に接続されている。
【００２４】
入力部１４はストリング１からの出力を受けて、スイッチング素子１２を駆動し、スイッチング素子１２にてＰＷＭ制御を行い矩形波を作り出す。この矩形波は、変圧器１３を介して二次側のダイオード１６で整流され、更に、二次側の電解コンデンサ１７で平滑化された直流電圧が第１出力部１８から出力される。
【００２５】
ここで、第１出力部１８から出力される出力電圧が一定に保たれるように、調整回路１９によって、フィードバック制御が行われている。
具体的には、スイッチング素子１２のスイッチングによって電流を高周波のパルスにして変圧器１３の入力部１４に入力する際、出力部１５に出力された電圧に応じて、ＯＮ状態とＯＦＦ状態の時間の比（デューティー比）を調整して、パルス幅を制御することで、出力電圧の安定化を図るＰＭＷ制御が行われている。
【００２６】
第１出力部１８から出力された電力は、図２に示すように、計測部８の電圧変換部２５を経て、計測部８の動作用電源として使用される。電圧変換部２５は、第１出力部１８からの出力をさらに５Ｖに変換して、電流検出部９、マイコン２１、通信装置２２の動作電源として供給している。
本実施形態では、図２に示すように、第１出力部１８から出力された電力を、電圧変換部２５を経ることなく、直接、計測ユニット５の外部に出力する第一端子部２３と、電圧変換部２５で５Ｖに変換された出力を計測ユニット５の外部に出力する第二端子部２４を備えている。
これらの端子部には、必要に応じて計測ユニット５の外部に設置される外部機器（リレー・蓄電池・無線装置）の電源として使用することができる。
さらにこれらの端子部２３、２４に蓄電池を接続しておくことにより、第１出力部１８からの出力がなくなった時でも蓄電池から計測部８に電力供給を行って、動作させることが可能となる。
【００２７】
定電圧回路１０は、第１出力部１８の他に、自己が内蔵するスイッチング素子１２の動作電源として供給する第２出力部１５を備えている。第２出力部１５は、変圧器の巻線比を第１出力部１８の巻線比と等しく設定されていて、第１出力部１８と同一の電圧を出力している。さらに第２出力部１５の出力は、整流回路２６に内蔵したダイオードやコンデンサにより平滑化され、スイッチング素子１２に供給される。これにより、第１端子２３に外部機器が接続された場合であっても負荷変動の影響を受けないため、スイッチング素子１２に帰還供給する電圧の変動を抑制できる。
【００２８】
本実施形態では、第２出力部１５から出力される直流電圧が、前記の起動回路１１出力される所定の直流電圧よりも、高値に設定され双方が定電圧回路１０の同一端子に接続されているので、定電圧回路１０が起動した後は常に第２出力部からの電源がスイッチング素子１２に供給され、ストリング１の出力が低くなっても定電圧回路１０が動作し続けることが可能となる。
すなわち、起動回路１１の電圧のみでスイッチング素子１２が動作している場合に比べて、ストリング１の出力変動の影響を受けずにストリング１の出力を計測することが可能である。
【００２９】
上記構成の本発明によれば、ひとたび定電圧回路１０が起動した後は、太陽電池での発電電力が低下して起動回路１１への出力が低下した場合であっても、駆動中の定電圧回路１０は、常時、第２出力部１５から自己のスイッチング素子１２に向けて、動作用電源を帰還供給しているため、ストリング１での発電量が所定レベルに満たない場合には頻繁に計測が停止していた従来技術に比べて、計測の停止頻度が少なくなるように改善し、より信頼性の高い計測データを入手可能とすることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１  ストリング（太陽電池）
２  接続箱
３  集電箱
４  パワーコンディショナーナー
５  計測ユニット
６  主電路
７  電源部
８  計測部
９  電流検出部
１０  定電圧回路
１１  起動回路
１２  スイッチング素子
１３  変圧器
１４  電源入力部
１５  第２出力部
１６  ダイオード
１７  電解コンデンサ
１８  第１出力部
１９  調整回路
２０  ホール素子
２１  マイコン
２２  通信装置
２３  第一端子部
２４  第二端子部
２５  電圧変換部
２６  整流回路
２７  電圧検出部
【図１】
2015091181.tif 000003
【図２】
2015091181.tif 000004
【図３】
2015091181.tif 000005
【図４】
2015091181.tif 000006