(57)【要約】      （修正有）【課題】太陽光発電を行う発電モジュールを太陽の追尾が可能なように支持する太陽追尾装置において、発電モジュールの配置角度の計測及び変更に使用されるエンコーダ、インバータ及び駆動手段のいずれかに異常が発生した際に、その異常箇所以外の故障が連鎖的に発生することが防止された太陽追尾装置を提供する。【解決手段】エンコーダが発電モジュールの配置角度を正しく検出しないエンコーダ異常Ｓ−Ｅ１、インバータがモータの回転を停止させる指令を受けた後にモータを回転させ続けるインバータ異常Ｓ−Ｉ１、及び発電モジュールが基準時間内に目標の配置角度に到達しなくなる駆動異常Ｓ−Ｄ１の少なくとも１つが発生した時に、インバータへの電力供給を遮断することにより、駆動手段による発電モジュールの配置角度の変化を停止する。【選択図】図３
2013214592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電を行う発電モジュールを支持し、前記発電モジュールの受光面が太陽の位置を追尾可能なように前記発電モジュールを支持する太陽追尾装置であって、前記発電モジュールの配置角度を検出するエンコーダと、前記発電モジュールの配置角度を転換させるためのモータと、前記モータの回転を制御するインバータと、前記モータの回転を前記発電モジュールの配置角度の変化に変換する駆動手段と、前記エンコーダによって検出された前記発電モジュールの配置角度に基づいて前記モータ及びインバータを制御する制御部と、を備え、
前記エンコーダが前記発電モジュールの配置角度を正しく検出しないエンコーダ異常、前記インバータが前記制御部から前記モータの回転を停止させる指令を受けた後に前記モータを回転させ続けるインバータ異常、及び前記発電モジュールが基準時間内に目標の配置角度に到達しなくなる駆動異常の少なくとも１つが発生した時に、前記インバータへの電力供給を遮断することにより、前記駆動手段による前記発電モジュールの配置角度の変化を停止することを特徴とする太陽追尾装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記エンコーダ異常、インバータ異常及び駆動異常の発生をそれぞれ区別して外部に通知する異常通知手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の太陽追尾装置。
【請求項３】
前記エンコーダ異常の発生は、前記エンコーダが前記発電モジュールの配置角度として検出する角度が、前記制御部から前記インバータに前記モータを回転させる指令信号が発せられた直後と、その後一定時間が経過した後とで変化しない状態の発生によって検知されることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽追尾装置。
【請求項４】
前記インバータ異常の発生は、前記制御部から前記インバータに前記モータを回転させる指令信号が発せられた後、前記エンコーダで検出される前記発電モジュールの配置角度が停止せずに変化し続ける状態の発生によって検知されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の太陽追尾装置。
【請求項５】
前記駆動異常の発生は、前記制御部から前記インバータに前記モータを回転させる指令信号が発せられた時から、前記エンコーダで検出される前記発電モジュールの配置角度が所定の角度に達するまでに、所定の時間よりも長い時間を要する状態の発生によって検知されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の太陽追尾装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽追尾装置に関するものであり、さらに詳しくは、太陽光発電システムの発電モジュールの受光面が太陽の位置を追尾可能なように前記発電モジュールを支持する太陽追尾装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電装置においては、太陽光発電素子を含む発電モジュールの受光面を太陽光の入射方向に垂直に向けることによって、高効率の発電が行われる。そこで、天球における太陽の運動に伴って、太陽光発電素子の受光面を常に太陽光の入射方向に垂直に向けられるように、太陽光発電装置には太陽追尾装置がしばしば備えられる。太陽追尾装置は、発電モジュールを支持ながら、モータ及びそれを駆動するためのインバータ等を使用して、発電モジュールを方位角方向（水平面内）および傾斜角方向に回転させることによって、発電モジュールの受光面が太陽の位置を追尾することを可能としている。
【０００３】
太陽光発電装置の一種として、特許文献１に記載されるような、集光レンズを用いて小面積の太陽光発電素子の受光面に太陽光を集光して発電を行う集光型太陽光発電装置が知られている。この種の太陽光発電装置においては、太陽光を小面積の太陽光発電素子の受光面に確実に集光する必要があるが、集光位置及び集光度は集光レンズへの太陽光の入射角度に大きく依存する。このため、集光型太陽光発電装置においては、集光レンズを用いずに太陽光発電素子の受光面に直接太陽光を入射させる平板型の太陽光発電装置の場合に比べ、太陽の移動を太陽追尾装置によって追尾し、常に発電モジュールの受光面が太陽光の入射方向と垂直になるように調整することが、安定して高い発電効率を達成するために極めて重要である。
【０００４】
ところで、電力供給装置としての性格上、太陽光発電装置は常時安定的に稼働することが期待されており、故障や異常の発生は最小限に抑えられるべきである。しかし、太陽光発電装置は屋外に設置されるものであり、過酷な環境に晒されるため、構成部品の故障や異常の発生を完全に防止することは極めて困難である。万一、故障や異常が発生した際には、故障や異常がそれ以上拡大しないようにするとともに、管理者が迅速に対処し、修理及び復旧を行う必要がある。
【０００５】
そこで、太陽追尾装置に備えられたモータを駆動するインバータには、異常の発生を外部に通知する電気信号（異常信号）を発する機能が備えられていることが多い。この電気信号によって太陽光発電装置の管理者がインバータの異常を認知し、修理等を行うことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１７６８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
モータ駆動用のインバータが異常信号を発して外部に通知できる異常としては、せいぜいモータの過負荷等、モータの異常及びインバータ自体の異常のみである。太陽光発電装置の太陽追尾装置には、発電モジュールの配置角度を計測するためのエンコーダや、モータの回転を発電モジュールの配置角度の変化に変換するための駆動機構などのモータ及びインバータ以外の構成部品が組み込まれている。しかし、それらの構成部品の異常は、インバータが検知することができず、インバータからの異常信号によって管理者等が認識することができない。また、インバータ自体が異常信号を発せられないほど深刻な故障を起こした場合にも、インバータからの故障信号の出力をもって、管理者等が異常の発生を認識することができない。しかしながら、上記のように太陽光発電装置には安定した動作が求められており、インバータが検知して異常信号を発することができない各部の故障や異常に対しても、迅速に対策が講じられる必要がある。
【０００８】
また、一部の構成部品に異常や故障が発生したとしても、それが連鎖的に他の構成部品の故障を引き起こすことは回避されるべきである。例えば、エンコーダの故障やインバータの深刻な故障により、発電モジュールの方位角方向の回転及び／又は傾斜角方向の回転が正常に制御されなくなり、停止されるべき位置に達しても回転が停止されない状態になる場合がある。すると、発電モジュールが機械的な限度を超えて回転することにより、太陽追尾装置の可動部が物理的に破壊され、最悪の場合には発電モジュールの落下や太陽光発電装置全体の倒壊にまで至る。発電で得た電流を出力するケーブルの断線が起こり、漏電などに至る可能性もある。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、太陽光発電を行う発電モジュールを太陽の追尾が可能なように支持する太陽追尾装置において、発電モジュールの配置角度を検出するエンコーダ、発電モジュールの配置角度を転換させるためのモータを駆動するインバータ、及びモータの回転を発電モジュールの配置角度の変化に変換する駆動手段のいずれかに異常が発生した際に、発電モジュールの配置角度の変化が停止されることなく継続されることによって、その異常箇所以外の異常や故障が連鎖的に発生することが防止された太陽追尾装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明にかかる太陽追尾装置は、太陽光発電を行う発電モジュールを支持し、前記発電モジュールの受光面が太陽の位置を追尾可能なように前記発電モジュールを支持する太陽追尾装置であって、前記発電モジュールの配置角度を検出するエンコーダと、前記発電モジュールの配置角度を転換させるためのモータと、前記モータの回転を制御するインバータと、前記モータの回転を前記発電モジュールの配置角度の変化に変換する駆動手段と、前記エンコーダによって検出された前記発電モジュールの配置角度に基づいて前記モータ及びインバータを制御する制御部と、を備え、前記エンコーダが前記発電モジュールの配置角度を正しく検出しないエンコーダ異常、前記インバータが前記制御部から前記モータの回転を停止させる指令を受けた後に前記モータを回転させ続けるインバータ異常、及び前記発電モジュールが基準時間内に目標の配置角度に到達しなくなる駆動異常の少なくとも１つが発生した時に、前記インバータへの電力供給を遮断することにより、前記駆動手段による前記発電モジュールの配置角度の変化を停止することを要旨とする。
【００１１】
ここで、前記制御部は、前記エンコーダ異常、インバータ異常及び駆動異常の発生をそれぞれ区別して外部に通知する異常通知手段を備えることが好ましい。
【００１２】
また、前記エンコーダ異常の発生は、前記エンコーダが前記発電モジュールの配置角度として検出する角度が、前記制御部から前記インバータに前記モータを回転させる指令信号が発せられた直後と、その後一定時間が経過した後とで変化しない状態の発生によって検知されるものであると良い。
【００１３】
さらに、前記インバータ異常の発生は、前記制御部から前記インバータに前記モータを回転させる指令信号が発せられた後、前記エンコーダで検出される前記発電モジュールの配置角度が停止せずに変化し続ける状態の発生によって検知されるものであると好適である。
【００１４】
加えて、前記駆動異常の発生は、前記制御部から前記インバータに前記モータを回転させる指令信号が発せられた時から、前記エンコーダで検出される前記発電モジュールの配置角度が所定の角度に達するまでに、所定の時間よりも長い時間を要する状態の発生によって検知されるものであると良い。
【発明の効果】
【００１５】
上記発明にかかる太陽追尾装置によると、エンコーダ異常、インバータ異常、及び駆動異常の少なくとも１つが発生した際に、インバータへの電力供給が遮断され、発電モジュールの配置角度の変化が停止される。従って、これらの異常のうちどれが発生した場合にも、発電モジュールの配置角度が限界を超えて変化させられることにより、太陽追尾装置の可動部が物理的に破壊されたり、電流出力用のケーブルが断線されたりというように、連鎖的にさらに深刻な故障が引き起こされることが防止される。異常及び故障の発生箇所の数が最小限に留められるので、修理等による対応を迅速に行うことができ、電力の安定供給が可能となる。
【００１６】
ここで、制御部が、エンコーダ異常、インバータ異常及び駆動異常の発生をそれぞれ区別して外部に通知する異常通知手段を備えていると、それらの異常が発生した際に、エンコーダ、インバータ、駆動手段をそれぞれ検査することなく、異常の発生箇所を特定することができるので、修理等の対応を迅速に行うことが可能となる。特に、太陽追尾装置を有する太陽光発電装置が管理者の滞在場所から離れた場所に設置されている場合にも、管理者が修理に必要な部材や器具を予め準備してから太陽光発電装置の設置場所に赴くことができるので、制御部がこのような異常通知手段を備えない場合に比べ、太陽光発電装置の修理及び復旧を迅速かつ効率的に行うことができる。
【００１７】
また、エンコーダ異常、インバータ異常、駆動異常の発生が、それぞれ上記のような機構で検知されるものであると、専用のセンサ等を使用することなく、簡便かつ高精度に、それぞれの異常を区別して検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態にかかる太陽追尾装置を備える太陽追尾装置の概略図である。
【図２】上記実施形態にかかる太陽追尾装置の制御方法を示すブロック図である。
【図３】上記実施形態にかかる太陽追尾装置の制御方法を示すフローチャートである。
【図４】エンコーダ異常の検出方法を示すフローチャートである。
【図５】インバータ異常の検出方法を示すフローチャートである。
【図６】駆動異常の検出方法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】
【００１９】
以下、本発明一実施形態にかかる太陽追尾装置の詳細について、図面を参照しながら説明する。図１に概略を示すように、本実施形態にかかる太陽追尾装置２は、発電モジュール１とともに、太陽光発電装置を構成する。
【００２０】
発電モジュール１は、入射された太陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換することで発電を行うものである。発電モジュール１の受光面が、太陽光の入射方向に垂直に配置されている場合に、発電モジュール１での発電効率が最も高くなる。このため、発電モジュール１は方位角（水平方向の回転角）及び傾斜角が変化可能に太陽追尾装置２に支持されており、受光面が太陽光の入射方向に垂直な方向を向くように制御されている。これにより、太陽の天球上での位置が変化しても高効率での発電が持続される。
【００２１】
発電モジュール１としては、集光レンズを用いて太陽光を集光して発電に使用する集光型発電モジュールが適用できる。集光型発電モジュールの詳細はここでは図示しないが、太陽光を集光するためのフレネルレンズに代表される集光レンズ（一次光学系とも称する）と、半導体よりなる太陽光発電素子を備え、さらに、集光された太陽光を空間的に均一にして太陽光発電素子の表面に導く光学部材（二次光学系、ホモジナイザとも称する）とを備える。太陽光発電素子は、受光面（半導体表面）の中心が集光レンズの焦点位置となるように、かつ受光面が集光レンズの光軸に垂直になるように配置される。
【００２２】
複数の発電モジュール１が、マトリクス状に平面上に配置され、それらは地盤に固定された太陽追尾装置２の支柱２１によって支持されている。複数の発電モジュール１で得られた電流は、集約されて、インバータ装置（パワーコンディショナ）に送られ、直流電流から交流電流に変換される。
【００２３】
マトリクス状に配置された発電モジュール１を支持する太陽追尾装置２は、発電モジュール１を水平方向面内で旋回させる（方位角方向に回転させる）旋回駆動部２２と、発電モジュール１を傾斜角方向に回転させる（傾斜させる）傾斜駆動部２３とを備える。
【００２４】
旋回駆動部２２は、支柱２１の略先端（上端）に配設される。旋回駆動部２２の内部構造は図１には示されないが、旋回駆動部２２は、モータ２２ａと、モータ２２ａを駆動するインバータ２２ｂと、モータ２２ａの回転によって発電モジュール１の旋回運動を駆動する（モータ２２ａの回転を発電モジュール１の旋回運動に変換する）駆動手段２２ｃとを有する。駆動手段２２ｃは、モータ２２ａの回転軸に嵌合されるウォームと、このウォームに噛合するウォームギアとを備える。モータ２２ａは支柱２１に固定されており、モータ２２ａおよびウォームの回転軸は、水平方向を向くように配設される。そして、ウォームギアは、水平方向面内を回転できるように、すなわちウォームギアの回転軸が鉛直方向を向くように支持される。また、このウォームギアは、発電モジュール１に結合されており、発電モジュール１は、ウォームギアの回転と一体的に回転する。したがって、モータ２２ａの回転動力によりウォームギアが回転すると、発電モジュール１は、ウォームギアの回転に応じて、水平方向面内を旋回する（図１中のＲの方向に回転する）。
【００２５】
傾斜駆動部２３は、旋回駆動部２２の上部に配設される。傾斜駆動部２３も、旋回駆動部２２と同様に、モータ２３ａと、モータ２３ａを駆動するインバータ２３ｂと、モータ２３ａの回転によって発電モジュール１の傾斜運動を駆動する（モータ２３ａの回転を発電モジュール１の傾斜運動に変換する）駆動手段２３ｃとを有する。駆動手段２３ｃは、モータ２３ａの回転軸に嵌合されるウォームと、このウォームに噛合するウォームギアとを備える。傾斜駆動部２３においては、旋回駆動部２２とは異なり、発電モジュール１に結合されたウォームギアが鉛直方向面内を回転する。これにより、モータ２３ａの回転動力によってウォームギアが回転すると、ウォームギアの回転に応じて、発電モジュール１の鉛直方向の傾斜角が変化する（図１中のＴの方向に回転する）。
【００２６】
旋回駆動部２２及び傾斜駆動部２３には、それぞれエンコーダ２２ｄ、２３ｄが取り付けられ、発電モジュール１の旋回角及び傾斜角をそれぞれ測定することができる。測定された値は、制御部２５に送られる。
【００２７】
支柱２１に取り付けられた制御部（制御盤）２５は、旋回駆動部２２と傾斜駆動部２３を制御することにより、発電モジュール１の旋回角と傾斜角を制御する。図２に制御部２５による傾斜駆動部２３の制御方法をブロック図によって示す。図２では例として傾斜駆動部２３についての説明がなされているが、旋回駆動部２２も、同様の構成及び方法で制御部２５によって制御される。
【００２８】
制御部２５は、エンコーダ２３ｄで検出された角度値の出力を受け、それら及び天文学的知見から算出される太陽の位置の情報に基づいて、太陽の位置が変化した時に発電モジュール１の傾斜角を何度変化させるべきかを算出する。制御部２５は、さらに算出された角度の変化量を達成するために、モータ２３ａをどちらの方向にどれだけ回転させればよいかを計算する。
【００２９】
そして、制御部２５は、まずインバータ２３ｂにモータ２３ａを回転させる指令（駆動指令）を発し、算出した角度の変化方向及び変化量に対応した角度を移動した後に、モータ２３ａを停止させる指令（停止指令）を発する。これらの指令を受けたモータ２３ａが所定量回転し、停止する。このモータ２３ａの回転が、駆動手段２３ｃに伝達され、発電モジュール１の傾斜運動に変換されることにより、発電モジュール１が所定の角度だけ傾斜し、停止される。
【００３０】
インバータ２３ｂには、電源２３ｅから電力が供給されるが、電源２３ｅとインバータ２３ｂとの間には、マグネットスイッチ（電磁開閉器）２３ｆが配設される。マグネットスイッチ２３ｆは、制御部２５からの電気信号に基づいて開閉される。マグネットスイッチ２３ｆがＯＮ状態の時は、電源２３ｅからインバータ２３ｂに電力が供給され、モータ２３ａの回転が可能となる。一方、マグネットスイッチ２３ｆがＯＦＦ状態の時は、電源２３ｅからインバータ２３ｂに電力が供給されず、モータ２３ａは回転不可能となる。発電モジュール１の傾斜角が変更されている最中に、太陽追尾装置２が想定外の動作を行い、太陽追尾装置２の電源を落とす必要が生じた時などは、制御部２５によってマグネットスイッチ２３ｆをＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替えることにより、発電モジュール１の傾斜角の変更を即座に停止することが可能である。
【００３１】
太陽追尾装置２はさらに異常通知手段２６を備える。下記に詳述するエンコーダ異常、インバータ異常、駆動異常のいずれかが発生した際に、異常通知手段２６は、太陽追尾装置２に異常が発生したこと、さらに、その異常が上記３種の異常のうちいずれであるかを太陽追尾装置２の外部に通知する。つまり、異常通知手段２６は、異常の種類によって異なる電気信号を発する。異常通知手段２６はさらに、異常の発生及び種類を表示する液晶表示装置や、ＬＥＤ等の点灯装置などよりなる表示手段を備えていてもよい。なお、図２には表示していないが、旋回駆動部２２に、上記３種の異常のいずれかが発生する場合もあり、異常通知手段２６は、異常の種類に加えて、旋回駆動部２２、傾斜駆動部２３のいずれにその異常が発生したのかも区別して出力することができる。
【００３２】
異常通知手段２６から発せられた異常の発生とその種類を示す電気信号又は上記表示手段に表示された情報は、遠隔監視手段２７へと出力される。遠隔監視手段２７は、これらの情報を太陽光発電装置が設置された場所から離れた場所へ伝達する。遠隔監視手段２７は、例えばインターネット又は無線発信機によって具現化される。
【００３３】
次に、エンコーダ異常、インバータ異常、及び駆動異常の内容についてそれぞれ説明する。以下の説明は、傾斜駆動部２３の構成要素に対して行うが、旋回駆動部２２の構成要素に対しても同様の内容が適用される。
【００３４】
エンコーダ異常とは、エンコーダ２３ｄが発電モジュール１の正しい傾斜角を読み取ることができなくなっている状態を指す。つまり、モータ２３ａが回転して、発電モジュール１の実際の傾斜角が変化されても、エンコーダ２３ｄが発電モジュール１の傾斜角として読み取って制御部２５に出力する角度の値が変化しなくなる状態のことである。
【００３５】
モータ２３ａを回転させて発電モジュール１の傾斜角を変化させる際に、制御部２５は、エンコーダ２３ｄによって読み取られた傾斜角がある目標値に到達したことを認識すると、インバータ２３ｂにモータ停止指令を発し、モータ２３ａの回転を停止させる。エンコーダ異常が発生していなければ、このようにモータ２３ａの停止が実行される。しかしながら、エンコーダ異常が発生していると、実際の発電モジュール１の傾斜角は目標値を超えているにもかかわらず、エンコーダ２３ｄから送られる傾斜角の値が目標値に到達しない状態が継続されるので、制御部２５はいまだ傾斜角が目標値に達していないと判断し、インバータ２３ｂにモータ停止指令を発しない。これにより、モータ２３ａが停止することなく回転し続け、発電モジュール１の傾斜角が、機械的な限界に達するまで、又は機械的な限界を超えて変化され続ける。極端な場合には、発電モジュール１を支持する部材が物理的に破損し、発電モジュール１が太陽追尾装置２上から落下したり、電気配線が断線したりする可能性もある。
【００３６】
次に、インバータ異常とは、制御部２５が発するモータ停止指令をインバータ２３ｂが受けても、インバータ２３ｂがモータ２３ａを停止させることができなくなった状態を指す。つまり、インバータ２３ｂがひとたび制御部２５からモータ駆動指令を受けてモータ２３ａを回転させ始めると、目標の傾斜角が達成されたことを認識した制御部２５がインバータ２３ｂにモータ停止指令を発しても、インバータ２３ｂがモータ２３ａを停止させず、回転させ続ける。
【００３７】
インバータ異常が発生すると、モータ２３ａが停止することなく回転し続けるので、発電モジュール１の傾斜角が、機械的な限界に達するまで、又は機械的な限界を超えて変化され続ける。やはり、極端な場合には、発電モジュール１を支持する部材が物理的に破損し、発電モジュール１が太陽追尾装置２上から落下したり、電気配線が断線したりする可能性もある。
【００３８】
駆動異常とは、駆動手段２３ｃがモータ２３ａの回転を所定量の発電モジュール１の傾斜角の変化に変換できなくなっている状態を指す。つまり、制御部２５が発電モジュール１の傾斜角を目標値まで変化させるのに必要なモータ２３ａの回転量を算出してインバータ２３ｂに駆動指令及び停止指令を送り、モータ２３ａがその回転量だけ回転しても、駆動手段２３ｃがその回転を所定の傾斜角の変化に変換できない状態となってしまう。あるいは、基準時間内に、発電モジュール１が所定の傾斜角に到達しない状態となってしまう。具体的には、例えば駆動手段２３ｃを構成するウォーム及び／又はウォームギアが破損している状態が該当する。
【００３９】
駆動異常が発生した状態で、モータ２３ａを回転させると、駆動手段２３ｃに無理な負荷を与えてしまう可能性がある。すると、例えばウォームギア及び／又はウォームの歯の磨耗程度の比較的軽微な駆動異常が、より深刻な機械的故障につながる可能性がある。
【００４０】
上記のように、エンコーダ異常、インバータ異常、駆動異常のいずれかが発生した状態で、モータ２３ａが回転され続け、発電モジュールの傾斜角が変化され続けてしまうと、太陽追尾装置２及び／又は発電モジュール１の更に深刻な故障を誘発してしまう。そこで、これらの異常が発生した際には、できるだけ遅延なくモータ２３ａの回転を停止させることが必要となる。すると、これらの異常が発生した状態で、太陽追尾装置２の機械的限界を超えて傾斜角を変化させるような事態の発生が防止され、異常箇所及び故障箇所が最小限に食い止められる。
【００４１】
さらに、モータ２３ａを停止させると同時に、異常の発生と異常の種類を異常通知手段２６及び遠隔監視手段２７によって外部に通知することにより、太陽光発電装置の管理者が迅速に異常の発生に対処できるようになる。つまり、どの箇所に異常が発生しているのかを検査する過程を経ることなく、修理等、異常解消のための対策を施すことができる。また、太陽光発電装置が、管理者の滞在場所から離れた場所に設置されている場合にも、管理者が太陽光発電装置の設置場所に実際に行く前に、異常の種類が特定されているので、その異常の解消に必要な部材や器具を確実に持参することができ、早期の異常解消を図ることができる。
【００４２】
次に、上記のように異常発生を検知し、対処するための太陽追尾装置２の制御方法について、図３のフローチャートを用いて説明する。
【００４３】
まず、制御部２５が、ステップＳ−Ｅ１、ステップＳ−Ｉ１及びステップＳ−Ｄ１によってエンコーダ異常、インバータ異常、駆動異常の発生をそれぞれ監視する。ステップＳ−Ｅ１において、制御部２５はエンコーダ異常が発生しているかどうかを判定する。また、ステップＳ−Ｉ１において、制御部２５はインバータ異常が発生しているかどうかを判定する。さらに、ステップＳ−Ｄ１において、制御部２５は駆動異常が発生しているかどうかを判定する。ここで、ステップＳ−Ｅ１、ステップＳ−Ｉ１及びステップＳ−Ｄ１は並列的に実行されるものでも、順次実施されるものでもよい。
【００４４】
もしステップＳ−Ｅ１でエンコーダ異常の発生が検出されなければ（ステップＳ−Ｅ１においてＮｏならば）、制御部２５がステップＳ−Ｅ１、ステップＳ−Ｉ１及びステップＳ−Ｄ１で異常の発生を監視する状態に回帰する。
【００４５】
一方、もしステップＳ−Ｅ１でエンコーダ異常の発生が検出されれば（ステップＳ−Ｅ１においてＹｅｓならば）、ステップＳ−Ｅ２で、制御部２５はインバータ２３ｂに対して発している駆動指令、つまりモータ２３ａを回転させる指令を停止する。ここで、後述するように、エンコーダ異常が検出されるのは、モータ２３ａが回転している状態においてであるので、ステップＳ−Ｅ１でＹｅｓと判定される直前には制御部２５はインバータ２３ｂに対して駆動指令を発している状態にある。
【００４６】
次に、ステップＳ−Ｅ３において、制御部２５はマグネットスイッチ２３ｆをＯＦＦ状態に切り替える。これにより、電源２３ｅからインバータ２３ｂへの電力供給が遮断される。つまりモータ２３ａの回転が強制的に停止される。よって、傾斜駆動部２３による発電モジュール１の傾斜角の変更が停止される。ここで、既にステップＳ−Ｅ２でインバータ２３ｂへの駆動指令を停止してはいるが、駆動指令が停止されてから、実際に発電モジュール１の傾斜角の変更が停止されるまでには、時間遅延が発生する可能性もあるので、即座にかつ確実に発電モジュール１の傾斜角の変更を停止するために、マグネットスイッチ２３ｆがＯＦＦ状態とされる。
【００４７】
次に、ステップＳ−Ｅ４において、制御部２５は、異常通知手段２６にエンコーダ異常の発生を出力する。
【００４８】
ステップＳ−Ｉ１でインバータ異常が検出され、又はステップＳ−Ｄ１で駆動異常が検出された際にも、制御部２５は同様の動作をすることにより、傾斜角の変更を緊急停止するとともに、異常通知手段２６にインバータ異常又は駆動異常の発生を示す信号をそれぞれ出力する。
【００４９】
つまり、ステップＳ−Ｉ２又はステップＳ−Ｄ２で制御部２５はインバータ駆動指令を停止する。ここで、インバータ異常及び駆動異常も、後述するように、モータ２３ａが回転している状態で検出されるものであるので、これらが検出される際には、制御部２５はインバータ駆動指令を発している状態にある。
【００５０】
次に、ステップＳ−Ｉ３又はステップＳ−Ｄ３でマグネットスイッチ２３ｆをＯＦＦ状態とし、インバータ２３ｂへの電力供給を遮断することで、モータ２３ａの回転を強制的に停止し、即座に発電モジュール１の傾斜角の変更を停止させる。さらに、制御部２５はステップＳ−Ｉ４又はＳ−Ｄ４において、異常通知手段２６にインバータ異常の発生又は駆動異常の発生に対応する信号をそれぞれ出力する。
【００５１】
以上のような方法で太陽追尾装置２が制御されることで、エンコーダ異常、インバータ異常、駆動異常の少なくとも１つが発生した際に、迅速にそれを検出してモータ２３ａの回転及び発電モジュール１の傾斜角の変更を停止することができるので、太陽追尾装置２及び／又は発電モジュール１において連鎖的に深刻な故障が発生することを効果的に防止することができる。また、３種の異常の発生を区別して外部に出力することができるので、それぞれに対して管理者等が的確に対処することが可能となる。
【００５２】
ここで、ステップＳ−Ｅ１におけるエンコーダ異常の判定、ステップＳ−Ｉ１におけるインバータ異常の判定、及びステップＳ−Ｄ１における駆動異常の判定の具体的な方法を説明する。
【００５３】
図３のステップＳ−Ｅ１においてエンコーダ異常の発生の有無を判定する具体的な方法を、図４のフローチャートに示す。エンコーダ異常の発生は、発電モジュール１の実際の傾斜角が変化しているにもかかわらず、エンコーダ２３ｄによって読み取られる傾斜角が変化していないことをもって検出する。
【００５４】
まず、ステップＳ−Ｅ１−１において、制御部２５がインバータ２３ｂに駆動指令つまりモータ２３ａを回転させるための指令を発する。これは、エンコーダ異常を判定することのみを目的としてインバータ２３ｂに駆動指令を送るものではなく、太陽の追尾を目的として発電モジュール１の傾斜角を変化させるためにインバータ２３ｂに駆動指令を送るステップを兼ねるものである。
【００５５】
ステップＳ−Ｅ１−１でインバータ２３ｂに駆動指令が発せられた直後に、ステップＳ−Ｅ１−２において、制御部２５はエンコーダ２３ｄに発電モジュール１の傾斜角を読み取らせる。制御部２５は記憶手段を有し、エンコーダ２３ｄによって読み取られたその傾斜角の値を、θ１として記憶する。
【００５６】
制御部２５は計時手段を有し、ステップＳ−Ｅ１−２が実行された直後に、ステップＳ−Ｅ１−３において計時を開始する。
【００５７】
次に、制御部２５は、ステップＳ−Ｅ１−４において、ある時間Ｔ１が経過したかどうかを判定する。
【００５８】
時間Ｔ１が経過していれば（ステップＳ−Ｅ１−４においてＹｅｓならば）、制御部２５はステップＳ−Ｅ１−５において計時を終了する。時間Ｔ１が経過していなければ（ステップＳ−Ｅ１−４においてＮｏならば）、再びステップＳ−Ｅ１−４で時間Ｔ１の経過の有無を判定する。
【００５９】
ステップＳ−Ｅ１−５で計時を終了すると、直後にステップＳ−Ｅ１−６において、制御部２５はエンコーダ２３ｄに発電モジュール１の傾斜角を読み取らせ、その値をθ２として記憶する。
【００６０】
次にステップＳ−Ｅ１−７において、制御部２５は、計時開始前にステップＳ−Ｅ１−２でエンコーダ２３ｄが読み取った傾斜角θ１と、計時終了後にステップＳ−Ｅ１−６でエンコーダ２３ｄが読み取った傾斜角θ２とを比較する。
【００６１】
θ１とθ２が等しければ（ステップＳ−Ｅ１−７においてＹｅｓならば）、つまり時間Ｔ１経過の前後でエンコーダ２３ｄに計測された傾斜角が変化していなければ、ステップＳ−Ｅ１−８において、エンコーダ異常が発生していると判断し、図３のステップＳ−Ｅ２に移動し、インバータ駆動指令の停止とマグネットスイッチ２３ｆの切り替えを行う。ここで、θ１とθ２が等しいことをもって、時間Ｔ１の経過の前後で実際の発電モジュールの傾斜角は変化しているにもかかわらず、エンコーダ２３ｄの異常により、その変化した傾斜角を正確に読み取ることができない状態にあると判断している。
【００６２】
一方、θ１とθ２が等しくなければ（ステップＳ−Ｅ１−７においてＮｏならば）、ステップＳ−Ｅ１−９において、エンコーダ２３ｄは正常に動作していると判断する。つまり、図３において、ステップＳ−Ｅ１、ステップＳ−Ｉ１及びステップＳ−Ｄ１で各異常の発生を監視している状態に戻る。θ１とθ２が等しくないということは、実際の発電モジュールの傾斜角の変化に伴って、エンコーダ２３ｄがその変化した傾斜角を読み取っていると認識される。
【００６３】
ここで、時間Ｔ１は、インバータ２３ｂに駆動指令が発せられた後、発電モジュール１の傾斜角の変化が完了するまでに要する時間以下にしておくことが望ましい。時間Ｔ１が長すぎると、エンコーダ異常が発生した状態で、傾斜角を長い時間にわたって変化させ続けることになり、傾斜駆動部２３に不要な負荷を与えてしまう可能性がある。
【００６４】
図３のステップＳ−Ｉ１においてインバータ異常の発生の有無を判定する具体的な方法を、図５のフローチャートに示す。インバータ異常の発生は、発電モジュール１の傾斜角が、移動の目標値に達してもなお変化し続ける状態の発生をもって検出される。
【００６５】
まず、ステップＳ−Ｉ１−１において、制御部２５がインバータ２３ｂに駆動指令つまりモータ２３ａを回転させるための指令を発する。これは、インバータ異常を判定することのみを目的としてインバータ２３ｂに駆動指令を送るものではなく、太陽の追尾を目的として発電モジュール１の傾斜角を目標傾斜角θ３まで変化させるために、インバータ２３ｂに駆動指令を送るステップを兼ねるものである。ここで、説明を簡単にするため、目標傾斜角θ３が初期つまりインバータ駆動指令が発せられる前の発電モジュール１の傾斜角よりも大きいものとする。
【００６６】
直後に、ステップＳＩ１−２において、制御部２５はエンコーダ２３ｄに発電モジュール１の傾斜角を読み取らせ、それをθ４として記憶する。
【００６７】
ステップＳ−Ｉ１−３において、制御部２５は、測定されたθ４が目標傾斜角θ３と等しいかどうか、つまり発電モジュール１の傾斜角が目標値に到達したかどうかを判定する。もしθ４がθ３と等しくなっていなければ（ステップＳ−Ｉ１−３においてＮｏならば）、再びステップＳ−Ｉ１−２に戻る。
【００６８】
一方、θ４がθ３と等しければ（ステップＳ−Ｉ１−３においてＹｅｓならば）、既に発電モジュール１の傾斜角が目標値に到達したと判断し、ステップＳ−Ｉ１−４に移動する。
【００６９】
制御部２５は、ステップＳ−Ｉ１−４において、インバータ２３ｂに停止指令を発する。つまり、モータ２３ａの回転が停止され、発電モジュール１の傾斜角の変更が停止される。
【００７０】
次いで、ステップＳ−Ｉ１−５において、制御部２５は計時手段によって計時を開始する。
【００７１】
次に、制御部２５は、ステップＳ−Ｉ１−６において、ある時間Ｔ２が経過したかどうかを判定する。
【００７２】
時間Ｔ２が経過していれば（ステップＳ−Ｉ１−６においてＹｅｓならば）、ステップＳ−Ｉ１−７において計時を終了する。時間Ｔ２が経過していなければ（ステップＳ−Ｉ１−６においてＮｏならば）、再びステップＳ−Ｉ１−６で時間Ｔ２の経過の有無を判定する。
【００７３】
ステップＳ−Ｉ１−７で計時を終了すると、直後にステップＳ−Ｉ１−８で、制御部２５はエンコーダ２３ｄに発電モジュール１の傾斜角を読み取らせ、その値をθ５として記憶する。
【００７４】
次にステップＳ−Ｉ１−９において、制御部２５は、計時開始前にステップＳ−Ｉ１−２で最後に読み取られた傾斜角θ４と、計時終了後にステップＳ−Ｉ１−８で読み取られた傾斜角θ５とを比較する。
【００７５】
ここで、θ５がθ４よりも大きければ（ステップＳ−Ｉ１−９においてＹｅｓならば）、ステップＳ−Ｉ１−１０において、インバータ異常が発生していると判断し、図３のステップＳ−Ｉ２に移動し、インバータ駆動指令の停止とマグネットスイッチ２３ｆの切り替えを行う。ここで、θ５がθ４より大きくなっているということは、発電モジュール１の傾斜角が当初の目標値θ３に到達し、インバータ停止指令が発せられた後もなお、傾斜角が大きくなる方向に変化し続けているということを意味し、インバータ２３ｂがモータ２３ａの回転を停止できないインバータ異常の状態が発生していると判断される。
【００７６】
一方、θ５がθ４よりも大きくなければ（ステップＳ−Ｉ１−９においてＮｏならば）、ステップＳ−Ｉ１−１１で、エンコーダ２３ｄは正常に動作していると判断する。つまり、図１において、ステップＳ−Ｅ１、ステップＳ−Ｉ１及びステップＳ−Ｄ１で各異常の発生を監視している状態に戻る。ここで、目標傾斜角θ３が初期の傾斜角よりも大きく、発電モジュールは傾斜角が大きくなる方向に移動していたので、θ５がθ４よりも小さくなっている（θ５＜θ４）状態は想定されず、θ５＞θ４でない状態は、必然的にθ５＝θ４の状態に対応する。
【００７７】
なお、本フローチャートの説明は、目標傾斜角θ３が初期の傾斜角よりも大きい場合に限って行ったが、目標傾斜角θ３が初期の傾斜角よりも小さい場合にも、ステップＳ−Ｉ１−９において、判定条件がθ５＞θ４の代わりに、θ５＜θ４である点以外は、上記と同じ方法により、インバータ異常の発生が判定される。
【００７８】
ここで、時間Ｔ２は、傾斜角の変化の有無が十分に判定できるように適宜選択すればよい。時間Ｔ２が短すぎると、時間Ｔ２の経過前後での発電モジュール１の傾斜角の変化量が小さすぎ、θ４とθ５の値の差が小さくなり、インバータ２３ｂの正常状態と異常状態を高い精度で区別することが困難となる。一方、時間Ｔ２が長すぎると、インバータ異常が発生した状態で、傾斜角を長い時間にわたって変化させ続けることになり、傾斜駆動部２３に不要な負荷を与えてしまう可能性がある。
【００７９】
図３のステップＳ−Ｄ１においてインバータ異常の発生の有無を判定する具体的な方法を、図６のフローチャートに示す。駆動異常の発生は、発電モジュール１の傾斜角の変更に要する時間が、ある基準時間よりも長くなっていることをもって検出される。
【００８０】
まず、ステップＳ−Ｄ１−１において、制御部２５がインバータ２３ｂに駆動指令つまりモータ２３ａを回転させるための指令を発する。これは、駆動異常を判定することのみを目的としてインバータ２３ｂに駆動指令を送るものではなく、太陽の追尾を目的として発電モジュール１の傾斜角を変化させるために、インバータ２３ｂに駆動指令を送るステップを兼ねるものである。
【００８１】
次に、ステップＳ−Ｄ１−２において、基準傾斜角θ６と基準時間Ｔ４を設定する。基準時間Ｔ４は、太陽追尾装置２が正常な状態において、発電モジュール１の傾斜角が初期の角度から基準傾斜角θ６に達するまでに要する標準的な時間である。ここで、基準傾斜角θ６は、太陽追尾のために必要な発電モジュール１の傾斜角の目標値そのものであっても、その目標値よりも小さい別の角度であってもよい。また、基準時間Ｔ４の値は、制御部２５にあらかじめ記憶させておいてもよいし、その都度、基準傾斜角θ６の値をもとに算出してもよい。
【００８２】
次いで、ステップＳ−Ｄ１−３において、制御部２５は計時手段によって計時を開始する。
【００８３】
次に、制御部２５は、ステップＳ−Ｄ１−４において、計時開始からの経過時間Ｔ３が、基準時間Ｔ４よりも長いかどうかを判定する。
【００８４】
もし、経過時間Ｔ３が基準時間Ｔ４よりも長ければ（ステップＳ−Ｄ１−４においてＹｅｓならば）、ステップＳ−Ｄ１−８において、駆動異常が発生していると判断する。これにより、図３のステップＳ−Ｄ２に移動し、インバータ駆動指令の停止とマグネットスイッチ２３ｆの切り替えを行う。ここで、経過時間Ｔ３が基準時間Ｔ４よりも長いということは、基準傾斜角θ６まで発電モジュール１の傾斜角を変化させるのに、太陽追尾装置２が正常な状態にあるときよりも長い時間を要してしまっているということを意味している。つまり、駆動異常の状態が発生していると判断される。
【００８５】
一方、Ｔ３がＴ４よりも長くなければ（ステップＳ−Ｄ１−４においてＮｏならば）、ステップＳ−Ｄ１−５において、制御部２５はエンコーダ２３ｄに発電モジュール１の傾斜角を読み取らせ、その値をθ７として記憶する。
【００８６】
ステップＳ−Ｄ１−６において、制御部２５は、測定された傾斜角θ７が基準傾斜角θ６と等しいかどうか、つまり発電モジュール１の傾斜角が基準値に到達したかどうかを判定する。もしθ７がθ６と等しくなっていなければ（ステップＳ−Ｄ１−６においてＮｏならば）、再びステップＳ−Ｄ１−４に戻る。
【００８７】
一方、θ７がθ６と等しければ（ステップＳ−Ｄ１−６においてＹｅｓならば）、既に発電モジュール１の傾斜角が目標値θ６に到達したと判断し、ステップＳ−Ｄ１−７において、駆動手段２３ｃは正常に動作していると判断する。つまり、図３において、ステップＳ−Ｅ１、ステップＳ−Ｉ１及びステップＳ−Ｄ１で各異常の発生を監視している状態に戻る。
【００８８】
太陽追尾装置２が、以上のような方法でエンコーダ異常、インバータ異常、駆動異常をそれぞれ検出するものであることにより、これらの異常が発生した際には早期に高い精度で異常の発生を検知し、発電モジュール１の配置角度変更の停止と、異常の通知を行うことが可能となっている。
【００８９】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。例えば、上記では、発電モジュールとして、集光レンズを使用する集光型の発電モジュールが使用されているが、集光レンズを有さず、直接太陽光発電素子の受光面に太陽光を照射する平板型の発電モジュールに対しても、同様の制御機構を有する太陽追尾装置を適用することができる。また、太陽追尾装置は、エンコーダ異常、インバータ異常、駆動異常以外の、太陽追尾装置及び／又は発電モジュールの異常や故障が発生した際にも、上記と同様に発電モジュールの配置角度の変化を停止させ、それらの異常の発生を外部に通知する機構をさらに備えていてもよい。
【符号の説明】
【００９０】
１              発電モジュール
２              太陽追尾装置
２２            旋回駆動部
２３            傾斜駆動部
２３ａ          モータ
２３ｂ          インバータ
２３ｃ          駆動手段
２３ｄ          エンコーダ
２３ｅ          電源
２３ｆ          マグネットスイッチ
２５            制御部
２６            異常通知手段
２７            遠隔監視手段
【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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