(57)【要約】【課題】直列アーク及び並列アークの双方を抑制することができる太陽光発電システムを提供する。【解決手段】太陽光発電システム１は、複数の太陽電池モジュール１１、太陽電池モジュール１１同士を直列接続するストリング内接続部１２を有する太陽電池ストリング２と、太陽電池ストリング２で発生させた電力が供給される負荷３と、負荷３の一方の端子及び太陽電池ストリング２の一方の端子を互いに接続する第１接続部４と、負荷３の他方の端子及び太陽電池ストリング２の他方の端子を互いに接続する第２接続部５と、太陽光発電システム１内におけるアークの発生を検知するアーク検知部１４と、アーク検知部１４がアークの発生を検知した際、太陽電池ストリング２内におけるストリング内接続部１２を電気的に切断する切断部１５と、を備える。【選択図】図１
2016019390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池モジュール、及び前記太陽電池モジュール同士を直列接続するストリング内接続部を有する太陽電池ストリングと、
前記太陽電池ストリングで発生させた電力が供給される負荷と、
前記負荷の一方の端子及び前記太陽電池ストリングの一方の端子を互いに接続する第１接続部と、
前記負荷の他方の端子及び前記太陽電池ストリングの他方の端子を互いに接続する第２接続部と、
を備える太陽光発電システムであって、
前記太陽光発電システム内におけるアークの発生を検知するアーク検知部と、
前記アーク検知部が前記アークの発生を検知した際、前記太陽電池ストリング内における前記ストリング内接続部を電気的に切断する切断部と、
を備える太陽光発電システム。
【請求項２】
前記ストリング内接続部の長さは、前記第１接続部及び前記第２接続部の長さよりも短い、請求項１に記載の太陽光発電システム。
【請求項３】
前記切断部は、前記太陽電池ストリングの中点又は前記中点近傍に対応する前記ストリング内接続部を少なくとも電気的に切断する、請求項１又は２に記載の太陽光発電システム。
【請求項４】
前記アーク検知部及び前記切断部が同一の前記ストリング内接続部に配置されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽光発電システム。
【請求項５】
前記太陽電池ストリングは、複数のサブストリング、及び前記サブストリング同士を直列接続するサブストリング間接続部を有し、
前記サブストリングの各々は、複数の前記太陽電池モジュール、及び前記太陽電池モジュール同士を直列接続し且つ前記サブストリング間接続部よりも短いサブストリング内接続部を含み、
前記切断部は、前記アーク検知部が前記太陽光発電システム内にアークの発生を検知した際、複数の前記サブストリングのいずれかにおける前記サブストリング内接続部を少なくとも電気的に切断する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽光発電システム。
【請求項６】
複数の前記太陽電池ストリングが互いに並列接続された太陽電池アレイを備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の太陽光発電システム。
【請求項７】
複数の第１太陽電池ストリングが互いに並列接続された第１太陽電池アレイと、
複数の第２太陽電池ストリングが互いに並列接続された第２太陽電池アレイと、
前記第１太陽電池アレイ及び前記第２太陽電池アレイを互いに直列接続するアレイ間接続部と、
前記第１太陽電池アレイ及び前記第２太陽電池アレイで発生させた電力が供給される負荷と、
前記負荷の一方の端子及び前記第１太陽電池アレイを互いに接続する第１接続部と、
前記負荷の他方の端子及び前記第２太陽電池アレイを互いに接続する第２接続部と、
を備える太陽光発電システムであって、
複数の前記第１太陽電池ストリング及び複数の前記第２太陽電池ストリングのそれぞれは、複数の太陽電池モジュール、及び前記太陽電池モジュール同士を直列接続するストリング内接続部を有し、
前記太陽光発電システム内におけるアークの発生を検知するアーク検知部と、
前記アーク検知部が前記アークの発生を検知した際、前記ストリング内接続部及び前記アレイ間接続部の少なくとも一つを電気的に切断する切断部と、
を備える太陽光発電システム。
【請求項８】
複数の太陽電池モジュール、及び前記太陽電池モジュール同士を直列接続するストリング内接続部を有する太陽電池ストリングと、
前記太陽電池ストリングで発生させた電力が供給される負荷と、
前記負荷の一方の端子及び前記太陽電池ストリングの一方の端子を互いに接続する第１接続部と、
前記負荷の他方の端子及び前記太陽電池ストリングの他方の端子を互いに接続する第２接続部と、
を備える太陽光発電システムであって、
前記太陽光発電システム内におけるアークの発生を検知するアーク検知部と、
前記アーク検知部が前記アークの発生を検知した際、前記太陽電池ストリングから前記第１接続部及び前記第２接続部の少なくとも一つを電気的に切断する切断部と、
を備える太陽光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムにおいては、配線、端子部等の接続部の破損等によりアーク（アーク故障）が発生することがあり、このようなアークとして、太陽光発電システム内の導通不良又は接触不良等によって発生する直列アークと、当該システム内の絶縁不良等によって発生する並列アークとが挙げられる。例えば特許文献１に記載された直列アーク検出制御装置では、測定した電流及び電圧を分析することにより直列アークが発生しているか否かが判定され、直列アークが発生している場合に電力コンバータ回路の入力端子が開放されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１３−５００４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、上記従来技術では、前述のように、電力コンバータ回路の入力端子を開放することから、直列アークが発生した場合に当該直列アークを抑制することができるが、並列アークが発生した場合には当該並列アークが強まる可能性があり、好ましくない。また、太陽光発電システムの一部を短絡して、並列アークを抑制することも考えられるが、この場合、直列アークが発生すると当該直列アークが強まってしまうことがある。
【０００５】
そこで、本発明は、直列アーク及び並列アークの双方を抑制することができる太陽光発電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面に係る太陽光発電システムは、複数の太陽電池モジュール、及び太陽電池モジュール同士を直列接続するストリング内接続部と、太陽電池ストリングで発生させた電力が供給される負荷と、負荷の一方の端子及び太陽電池ストリングの一方の端子を互いに接続する第１接続部と、負荷の他方の端子及び太陽電池ストリングの他方の端子を互いに接続する第２接続部と、太陽光発電システム内におけるアークの発生を検知するアーク検知部と、アーク検知部がアークの発生を検知した際に太陽電池ストリング内におけるストリング内接続部を電気的に切断する切断部と、を備える。
【０００７】
この太陽光発電システムでは、アーク検知部によってアークの発生が検知された際に、切断部によって太陽電池ストリング内におけるストリング内接続部が電気的に切断される。これにより、直列アークが発生した場合に当該直列アークを抑制することができる。加えて、ストリング内接続部を電気的に切断することにより、並列アークが発生している回路内の電流が遮断される。これにより、並列アークが発生した場合に当該並列アークを抑制することができる。すなわち、アークの発生を検知した際にストリング内接続部を電気的に切断することによって、太陽光発電システムにおける直列アーク及び並列アークの双方を抑制することができる。
【０００８】
本発明の一側面に係る太陽光発電システムにおいて、ストリング内接続部の長さは、第１接続部及び第２接続部の長さよりも短くてもよい。この場合、太陽光発電システムでは、ストリング内接続部よりも第１及び第２接続部にアークが発生しやすいところ、ストリング内接続部を電気的に切断することにより、当該第１及び第２接続部に発生するアークを好適に抑制することが可能となる。
【０００９】
本発明の一側面に係る太陽光発電システムにおいて、切断部は、太陽電池ストリングの中点又は中点近傍に対応するストリング内接続部を少なくとも電気的に切断してもよい。この場合、第１接続部及び第２接続部間に生じた並列アークを確実に消弧できるだけでなく、電気的に切断された太陽電池ストリングそれぞれにおける残留電圧を効果的に小さくできる（少なくとも、太陽電池ストリングそれぞれの残留電圧が略半分になる）。したがって、例えば予期しない箇所で絶縁不良等が生じた場合においても、並列アークを生じにくくできる。
【００１０】
本発明の一側面に係る太陽光発電システムは、アーク検知部及び切断部が同一のストリング内接続部に配置されていてもよい。この場合、アーク検知部と切断部とを太陽光発電システム内における別々の場所に設ける場合と比較して、太陽光発電システムが簡易な構成になる。
【００１１】
本発明の一側面に係る太陽光発電システムにおいて、太陽電池ストリングは、複数のサブストリング、及びサブストリング同士を直列接続するサブストリング間接続部を有し、複数のサブストリングの各々は、複数の太陽電池モジュール、及び太陽電池モジュール同士を直列接続し且つサブストリング間接続部よりも短いサブストリング内接続部を含み、切断部は、アーク検知部が太陽光発電システム内にアークの発生を検知した際、複数のサブストリングのいずれかにおけるサブストリング内接続部を電気的に切断してもよい。この場合、太陽電池ストリングでは、サブストリング内接続部よりもサブストリング間接続部にアークが発生しやすいところ、サブストリング内接続部を電気的に切断することにより、当該サブストリング間接続部に発生するアークを好適に抑制することが可能となる。
【００１２】
本発明の一側面に係る太陽光発電システムは、複数の太陽電池ストリングが互いに並列接続された太陽電池アレイを備えていてもよい。
【００１３】
本発明の他の一側面に係る太陽光発電システムは、複数の第１太陽電池ストリングが互いに並列接続された第１太陽電池アレイと、複数の第２太陽電池ストリングが互いに並列接続された第２太陽電池アレイと、第１太陽電池アレイ及び第２太陽電池アレイを互いに直列接続するアレイ間接続部と、第１太陽電池アレイ及び第２太陽電池アレイで発生させた電力が供給される負荷と、負荷の一方の端子及び第１太陽電池アレイを互いに接続する第１接続部と、負荷の他方の端子及び第２太陽電池アレイを互いに接続する第２接続部と、を備え、複数の第１太陽電池ストリング及び複数の第２太陽電池ストリングのそれぞれは、複数の太陽電池モジュール、及び太陽電池モジュール同士を直列接続するストリング内接続部を有し、太陽光発電システム内におけるアークの発生を検知するアーク検知部と、アーク検知部がアークの発生を検知した際、ストリング内接続部及びアレイ間接続部の少なくとも一つを電気的に切断する切断部と、を備える。
【００１４】
この太陽光発電システムでは、アーク検知部によってアークの発生が検知された際に、切断部によってストリング内接続部及びアレイ間接続部の少なくとも一つが電気的に切断される。これにより、直列アークが発生した場合に当該直列アークを抑制することができる。加えて、ストリング内接続部又はアレイ間接続部を電気的に切断することにより、太陽電池アレイにおける並列アーク発生の一因となる残留電圧を小さくでき、並列アークを生じにくくすることが可能となることから、並列アークが発生した場合に当該並列アークを抑制することができる。すなわち、アークの発生を検知した際にストリング内接続部及びアレイ間接続部の少なくとも一つを電気的に切断することによって、太陽光発電システムにおける直列アーク及び並列アークの双方を抑制することができる。
【００１５】
本発明の他の一側面に係る太陽光発電システムは、複数の太陽電池モジュール、及び太陽電池モジュール同士を直列接続するストリング内接続部を有する太陽電池ストリングと、太陽電池ストリングで発生させた電力が供給される負荷と、負荷の一方の端子及び太陽電池ストリングの一方の端子を互いに接続する第１接続部と、負荷の他方の端子及び太陽電池ストリングの他方の端子を互いに接続する第２接続部と、太陽光発電システム内におけるアークの発生を検知するアーク検知部と、アーク検知部がアークの発生を検知した際、太陽電池ストリングから第１接続部及び第２接続部の少なくとも一つを電気的に切断する切断部と、を備える。
【００１６】
この太陽光発電システムでは、アーク検知部によってアークの発生が検知された際に、切断部によって太陽電池ストリングから第１接続部及び第２接続部の少なくとも一つが電気的に切断される。ここで、第１接続部及び第２接続部は、負荷と太陽電池ストリングとを互いに接続するために用いられ、天候等の外部環境の影響を直接受ける可能性が高いため、アークが発生しやすい接続部である。例えば、第１接続部にアークが発生した場合、当該第１接続部を太陽電池ストリングから電気的に切断することにより、アーク発生箇所から発電部である太陽電池ストリングを電気的に切り離すことができる。したがって、太陽光発電システムにアークが発生したことを検知した際に、太陽電池ストリングから第１接続部及び第２接続部の少なくとも一つを電気的に切断することによって、太陽光発電システムにおける直列アーク及び並列アークの双方を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、直列アーク及び並列アークの双方を抑制することができる太陽光発電システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態に係る太陽光発電システムを示す概略構成図である。
【図２】図１の破線部を拡大した図である。
【図３】第１実施形態に係る太陽光発電システムによるアーク解消方法を説明するフローチャートである。
【図４】比較例に係る太陽光発電システムによるアーク解消方法の一例を説明するための図である。
【図５】比較例に係る太陽光発電システムによるアーク解消方法の他の一例を説明するための図である。
【図６】（ａ）は、第１実施形態の第１変形例に係る太陽光発電システムを示す概略構成図であり、（ｂ）は、第１実施形態の第２変形例に係る太陽光発電システムを示す概略構成図であり、（ｃ）は、第１実施形態の第３変形例に係る太陽光発電システムを示す概略構成図である。
【図７】第１実施形態の第４変形例に係る太陽光発電システムを示す概略構成図である。
【図８】第１実施形態の第５変形例に係る太陽光発電システムを示す概略構成図である。
【図９】第１実施形態の第６変形例に係る太陽光発電システムを示す概略構成図である。
【図１０】第１実施形態の第７変形例に係る太陽光発電システムを示す概略構成図である。
【図１１】第１実施形態の第８変形例に係る太陽光発電システムを示す概略構成図である。
【図１２】第１実施形態の第９変形例に係る太陽光発電システムを示す概略構成図である。
【図１３】第１実施形態の第１０変形例に係る太陽光発電システムを示す概略構成図である。
【図１４】第２実施形態に係る太陽光発電システムを示す概略構成図である。
【図１５】第２実施形態の変形例に係る太陽光発電システムを示す概略構成図である。
【図１６】第３実施形態に係る太陽光発電システムを示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る太陽光発電システムを示す概略構成図である。図１に示されるように、太陽光発電システム１は、太陽光エネルギを利用して発電を行う発電システムである。太陽光発電システム１は、太陽電池ストリング２と、負荷３と、負荷３の一方の端子及び太陽電池ストリング２の一方の端子を互いに接続する第１接続部４と、負荷３の他方の端子及び太陽電池ストリング２の他方の端子を互いに接続する第２接続部５とを備える。
【００２１】
太陽電池ストリング２は、太陽光エネルギを電気エネルギへ変換し、この電気エネルギを直流出力として負荷３へ供給する直流回路として機能する。太陽電池ストリング２は、複数の太陽電池モジュール１１と、太陽電池モジュール１１同士を直列接続する複数のストリング内接続部１２と、アーク検知切断部１３とを有している。ストリング内接続部１２は、ケーブル等の配線であり、逆流防止ダイオード又はヒューズ素子等を含んでもよい。太陽電池ストリング２は、第１接続部４及び第２接続部５を含んでいない。太陽電池モジュール１１は、例えばパネル状に構成されており、互いに直列接続された複数の太陽電池セル（不図示）を備えている。太陽電池ストリング２は、例えば架台又は屋根等に設置されている。
【００２２】
負荷３は、太陽電池ストリング２で発生させた電力が供給される機器である。負荷３は、例えばパワーコンディショナ、インバーター、コンバータ、又は蓄電池等を有している。負荷３がパワーコンディショナを有している場合、負荷３は、太陽電池ストリング２から供給された直流出力を交流出力に変換し、この交流出力を例えば蓄電池システム、家電等の電子機器又は電力系統（例えば商用電力系統）へ供給する。
【００２３】
第１接続部４及び第２接続部５は、太陽電池ストリング２を負荷３に接続するために用いられるケーブル等の配線であり、逆流防止ダイオード、ヒューズ素子、延長ケーブル又は断路器等を含んでもよい。一般の太陽光発電システムでは、複数の太陽電池モジュールは、太陽光が照射される屋外の平地又は屋根の上等に互いに隣接して設置され、負荷は、屋内又は軒下等の上記太陽電池モジュールから離れた場所に設置される場合が多い。したがって、第１接続部４及び第２接続部５は、太陽電池モジュール１１同士を結ぶストリング内接続部１２よりも長くなっている。すなわち、ストリング内接続部１２の長さは、第１接続部４及び第２接続部５の長さよりも短い。
【００２４】
第１接続部４及び第２接続部５は、例えば架台もしくは屋根面等を跨ぐケーブル、又は地上配線等を含み、太陽光、雨、もしくは風等の天候の影響、人もしくは動物の接触等の影響、又はその他外部環境の影響を直接受ける可能性が高い。このため、第１接続部４及び第２接続部５のケーブルを覆う絶縁体の劣化もしくは剥離、又は上記ケーブルの一部に断線等が生じる可能性は、ストリング内接続部１２よりも高くなる。したがって、第１接続部４及び第２接続部５では、ストリング内接続部１２よりもアーク（直列アーク及び並列アーク）が発生しやすくなっている。つまり、本実施形態では、第１接続部４及び第２接続部５は、太陽光発電システム１内においてアークが発生しやすいアーク発生対象接続部（以下、単にアーク発生対象接続部とする）である。
【００２５】
図２は、図１の破線部付近を拡大した図である。図２に示されるように、アーク検知切断部１３は、太陽電池ストリング２内のストリング内接続部１２に設置されており、太陽光発電システム１内（すなわち、太陽光発電システム１を構成する直流回路内）においてアークの発生を検知すると、ストリング内接続部１２を電気的に切断する。例えば、アーク検知切断部１３内のスイッチを制御することによって、ストリング内接続部１２を電気的に切断する。図１に示されるように、アーク検知切断部１３は、太陽電池ストリング２の中点に対応するストリング内接続部１２を電気的に切断する。アーク検知切断部１３は、アーク故障回路遮断器（ＡＦＣＩ：Arc  Fault  circuit  interrupter）とも呼称される。ここで、太陽電池ストリング２の中点とは、太陽電池ストリング２の両端部の間の中間電位部分である。例えば、太陽電池ストリング２内に奇数個の太陽電池モジュール１０が直列接続されている場合、又は太陽電池ストリング２の両端部の中間電位部分が太陽電池モジュール１０内にある場合、上記中点近傍に対応するストリング内接続部１２を電気的に切断してもよい。中点近傍に対応するストリング内接続部１２とは、太陽電池ストリング２の中点に最も近いストリング内接続部１２である。
【００２６】
アーク検知切断部１３がアークを検知する手法の一例を説明する。このアーク検知方法は、例えば“Differentiating series and parallel photovoltaic arc-faults”,  J. Johnson, M. Montoya, S. McCalmont, G. , F. Fuks, J. Earle, A. Fresquez, S. Gonzalez, J. Granata,Photovoltaic Specialists Conference (PVSC), 38thIEEE(2012)に述べられているが、以下簡単に説明する。アーク検知切断部１３は、太陽光発電システム１を流れる直流電流波形を測定することによってアークの検知を行う。例えば、所定時間毎に太陽光発電システム１（特にアーク検知切断部１３）を流れる直流電流波形とアーク検知切断部１３に記憶された基準電流波形とを比較することによって、アーク発生の検知が行われる。ここでは、所定時間経過後の直流電流波形における、所定周波数の変動成分が、所定の閾値を超えて大きい場合、太陽光発電システム１内にアークが発生したと検知される。アーク検知切断部１３は、例えば電流波形を測定する測定器と、基準電流波形を記憶する記憶部と、直流電流波形及び基準電流波形を比較し、アーク発生の検知を行う比較検知部（アーク検知部）と、ストリング内接続部１２を電気的に切断する切断部とを含んでおり、これらが一体的に構成され、同一のストリング内接続部１２に配置されている。切断部としては、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ、Field Effect Transistor）等の半導体スイッチ、又はリレースイッチ等の機械式スイッチを用いることができる。切断部は、ストリング内接続部１２の途中にて直列接続され、当該切断部が開放される（又はＯＦＦになる）ことによって太陽電池ストリング２の電路が遮断される。
【００２７】
図３は、第１実施形態に係る太陽光発電システムによるアーク解消方法を説明するフローチャートである。まず、図３に示されるように、アーク検知切断部１３は、太陽光発電システム１を流れる電流を観測する（Ｓ１）。例えば、アーク検知切断部１３は、所定期間内のアーク検知切断部１３を流れる直流電流値の推移（直流電流波形）を測定する。アーク検知切断部１３が太陽光発電システム１にアークが発生していると検知した場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、アーク検知切断部１３は、太陽電池ストリング２のストリング内接続部１２を電気的に切断する（Ｓ３）。アーク検知切断部１３が太陽光発電システム１にアークが発生していると検知しなかった場合（Ｓ２：ＮＯ）、アーク検知切断部１３は、引き続き太陽光発電システム１を流れる電流を観測する。
【００２８】
次に、第１実施形態に係る太陽光発電システム１の効果について説明する。まず、比較例に係る太陽光発電システム１００に発生したアークの解消方法について図４及び図５を用いながら説明する。図４及び図５は、比較例に係る太陽光発電システム１００によるアーク解消方法の一例を説明するための図である。図４及び図５に示されるように、太陽光発電システム１００は、太陽電池ストリング１０２がアーク検知切断部を有していないこと以外は、太陽光発電システム１と同等の構成を備えるものとする。このような太陽光発電システム１００のアークの一般的な解消方法としては、例えば太陽電池ストリング１０２を負荷３から開放する方法（具体的には、第１接続部４及び／又は第２接続部５を負荷３から電気的に切断する方法）と、太陽電池ストリング１０２を短絡する方法（具体的には、第１接続部４の負荷３側の端部と、第２接続部５の負荷３側の端部とを接続する方法）とが挙げられる。上述したアーク解消方法は、パワーコンディショナ等の負荷３内、又は負荷３等が収容され得る接続箱内にてスイッチの接続状態を切り替えることによって行われるのが一般的である。したがって、上述したアーク解消方法を採用した場合には、第１接続部４及び第２接続部５が太陽電池ストリング１０２に接続された状態になる。
【００２９】
図４（ａ）は、太陽光発電システム１００に直列アークが発生した際の図を示し、図４（ｂ）は、直列アークが発生した際に太陽電池ストリングから負荷を開放した図を示し、図４（ｃ）は、直列アークが発生した際に太陽電池ストリングを負荷から電気的に切断した上で短絡した図を示す。図４（ａ）に示されるように、例えば太陽光発電システム１００の第１接続部４の一部が導通不良又は接触不良になると、第１接続部４に直列アークが発生する。直列アークが検知された場合、比較例では、図４（ｂ）に示されるように太陽電池ストリング１０２から負荷３を開放する、又は図４（ｃ）に示されるように負荷３を短絡することによって、直列アークの抑制又は解消が図られる。
【００３０】
図４（ｂ）に示されるように、太陽電池ストリング１０２から負荷３を開放する場合、直流回路である太陽光発電システム１００が開回路となり、直列アークが解消される。一方、図４（ｃ）に示されるように、太陽電池ストリング１０２を短絡する場合、発電部である太陽電池ストリング１０２と直列アーク箇所とを含む閉回路が維持されるので、直列アークが解消又は抑制されない。さらに、太陽電池ストリング１０２を短絡する場合、上記閉回路内に負荷３の抵抗が存在しない分太陽電池ストリング１０２を流れる電流が大きくなり、直列アークが強まる（拡大する）可能性がある。
【００３１】
図５（ａ）は、太陽光発電システムに並列アークが発生した際の図を示し、図５（ｂ）は、並列アークが発生した際に太陽電池ストリングを負荷から電気的に切断した上で短絡した図を示し、図５（ｃ）は、並列アークが発生した際に太陽電池ストリングから負荷を開放した図を示す。図５（ａ）に示されるように、例えば太陽光発電システム１００の第１接続部４及び第２接続部５の一部が絶縁不良になると、第１接続部４と第２接続部５との間に並列アークが発生する。並列アークが検知された場合、比較例では、図５（ｂ）に示されるように負荷３を短絡する、又は図５（ｃ）に示されるように太陽電池ストリング１０２から負荷３を開放することによって、並列アークの抑制又は解消が図られる。
【００３２】
図５（ｂ）に示されるように、太陽電池ストリング１０２を短絡する場合、第１接続部４及び第２接続部５における並列アークの発生位置よりも太陽電池ストリング１０２が短絡された位置を介して電流が多く流れるため、並列アークが解消される。一方、図５（ｃ）に示されるように、太陽電池ストリング１０２から負荷３を開放する場合、太陽光発電システム１内の並列アークが解消又は抑制されない。さらに、太陽電池ストリング１０２から負荷３を開放する場合、太陽電池ストリング１０２の残留電圧を起因とした電流が、並列アークが発生している箇所に集中して流れるため、並列アークが強まる可能性がある。
【００３３】
以上より、比較例に係る太陽光発電システム１００に発生するアークの解消方法では、発生したアークの種類に応じた適切な対策を行わなければ、アークが拡大することがある。ここで、太陽光発電システム１００に発生するアークが直列アークか並列アークかのいずれかを正確に判定することは困難である。このため、上述の方法では、アークの発生を解消又は抑制できない可能性及びアークが拡大する可能性がある。また、例えば太陽電池モジュール毎にスイッチを設け、当該スイッチを個別に制御することにより、直列アーク及び並列アークのいずれにも理論上は対応可能である。しかしながら、この場合、スイッチを個別に制御する回路等の構成が複雑になってしまう。
【００３４】
これに対して、第１実施形態に係る太陽光発電システム１では、アーク検知切断部１３によって太陽光発電システム１中のアークの発生が検知された際に、太陽電池ストリング２内における複数のストリング内接続部１２の少なくとも一つがアーク検知切断部１３によって電気的に切断される。これにより、直列アークが発生した場合に当該直列アークを抑制又は解消することができる。
【００３５】
加えて、並列アークが発生した場合であっても、ストリング内接続部１２を電気的に切断することによって、発電源である太陽電池ストリング２から並列アーク箇所を含む回路を電気的に切断し、並列アークを生じている回路内の電流を遮断することができる。これにより、並列アークを消弧することが可能となることから、並列アークが発生した場合に当該並列アークを抑制又は解消することができる。したがって、アークの発生を検知した際にストリング内接続部１２を電気的に切断するという簡易な構成によって、太陽光発電システム１における直列アーク及び並列アークの双方を抑制又は解消することができる。
【００３６】
また、第１実施形態に係る太陽光発電システム１では、ストリング内接続部１２の長さが第１及び第２接続部４，５の長さよりも短くなっている。この場合、第１及び第２接続部４，５はストリング内接続部１２よりもアークが発生しやすい接続部であるところ、ストリング内接続部１２を電気的に切断することにより、第１及び第２接続部４，５に発生するアークを好適に抑制することが可能となる。すなわち、この太陽光発電システム１は、第１及び第２接続部４，５がアーク発生対象接続部の場合に対応させた構成といえる。
【００３７】
また、第１実施形態に係る太陽光発電システム１では、アーク検知切断部１３は、太陽電池ストリング２の中点に対応するストリング内接続部１２を電気的に切断している。この場合、第１接続部４と第２接続部５との間に発生した並列アークを確実に消弧できるだけでなく、電気的に切断された太陽電池ストリング２それぞれにおける残留電圧が半分になり、当該太陽電池ストリング２それぞれにおける残留電圧を効果的に小さくできる。例えば、太陽光発電システム１内の任意のストリング内接続部１２が、第１接続部４、第２接続部５、又は他のストリング内接続部１２との間で、予期しない並列アークを生じた場合であっても、並列アーク箇所に供給される電圧を、太陽電池ストリング２の起電圧の半分以下に下げることが可能である。したがって、太陽光発電システム１内の予期しない箇所で絶縁不良等が生じた場合においても、並列アークを生じにくくできる。
【００３８】
また、第１実施形態に係る太陽光発電システム１では、当該太陽光発電システム１内のアークの発生を検知するアーク検知部と、当該アーク検知部がアークの発生を検知した際にストリング内接続部１２を電気的に切断する切断部とを一体としたアーク検知切断部１３が同一のストリング内接続部１２に設置されている。この場合、アーク検知部と切断部とを太陽光発電システム内における別々の場所に設ける場合と比較して、太陽光発電システム１が簡易な構成になる。
【００３９】
次に、第１実施形態の第１〜第１０変形例を説明する。第１〜第１０変形例の説明では、上記第１実施形態と異なる点について主に説明する。
【００４０】
図６（ａ）は、第１変形例に係る太陽光発電システムを示す概略構成図である。図６（ａ）に示されるように、太陽光発電システム１Ａは、アーク検知部１４と切断部１５とを別個に有している。アーク検知部１４は、太陽光発電システム１内におけるアークの発生を検知する。アーク検知部１４は、第１接続部４に設置されているが、太陽電池ストリング２Ａ内に設置されていてもよいし、第２接続部５に設置されていてもよい。アーク検知部１４は、太陽光発電システム１Ａ（特に負荷３の端子間）を流れる直流電流波形を観測することによってアークの検知を行う。アーク検知部１４によるアーク検知は、アーク検知切断部１３によるアーク検知と同様である。したがって、アーク検知部１４は、例えば電流波形を測定する測定器と、基準電流波形を記憶する記憶部と、直流電流波形及び基準電流波形を比較し、アーク発生の検知を行う比較検知部とを含んでいる。なお、負荷３の端子は、第１接続部４が接続される端子と、第２接続部５が接続される端子とを有する。
【００４１】
切断部１５は、ストリング内接続部１２に設置されており、アーク検知部１４によってアークの発生が検知された際に、太陽電池ストリング２Ａのストリング内接続部１２を電気的に切断する。切断部１５は、太陽電池ストリング２Ａに含まれている。切断部１５は、アーク検知部１４によって制御される。切断部１５は、太陽電池ストリング２Ａの中点に対応するストリング内接続部１２を切断することが好ましい。切断部１５は、例えばストリング内接続部１２を電気的に切断するスイッチである。切断部１５は、配線（例えば信号線）等を介してアーク検知部１４に接続されている。
【００４２】
以上の第１変形例においても、アークの発生を検知した際にストリング内接続部１２を電気的に切断するという簡易な構成によって、太陽光発電システム１Ａにおける直列アーク及び並列アークの双方を抑制又は解消することができるという作用効果を奏する。
【００４３】
図６（ｂ）は、第２変形例に係る太陽光発電システムを示す概略構成図である。図６（ｂ）に示されるように、太陽光発電システム１Ｂは、アーク検知部１６と切断部１５とを有している。アーク検知部１６は、太陽光発電システム１Ｂ内におけるアークの発生を検知する。アーク検知部１６は、負荷３の端子間の直流電圧波形を観測することによってアークの検知を行う。
【００４４】
アーク検知部１６がアークを検知する手法の一例を説明する。アーク検知部１６は、所定時間毎に負荷３の端子間の直流電圧波形とアーク検知部１６に記憶された基準値とを比較することによって、アーク発生の検知が行われる。ここでは、所定時間経過後の直流電圧波形における特定周波数の成分が、基準値を越えた場合、太陽光発電システム１内にアークが発生したと検知される。したがって、アーク検知部１６は、例えば電圧波形を測定する測定器と、基準値を記憶する記憶部と、直流電圧波形における特定周波数の成分に基づきアーク発生の検知を行う比較検知部とを含んでいる。
【００４５】
以上の第２変形例においても、アークの発生を検知した際にストリング内接続部１２を電気的に切断するという簡易な構成によって、太陽光発電システム１Ｂにおける直列アーク及び並列アークの双方を抑制又は解消することができるという作用効果を奏する。
【００４６】
図６（ｃ）は、第３変形例に係る太陽光発電システムを示す概略構成図である。図６（ｃ）に示されるように、太陽光発電システム１Ｃは、アーク検知部１７と切断部１５とを有している。アーク検知部１７は、アーク検知部１４及びアーク検知部１６を有している。切断部１５は、アーク検知部１４，１６のいずれかがアークの発生を検知した際に、太陽電池ストリング２Ａのストリング内接続部１２を電気的に切断する。以上の第３変形例においても、アークの発生を検知した際にストリング内接続部１２を電気的に切断するという簡易な構成によって、太陽光発電システム１Ｃにおける直列アーク及び並列アークの双方を抑制又は解消することができるという作用効果を奏する。また、アーク検知部１４，１６のいずれか一方がアークの発生を検知した際に、切断部１５が太陽電池ストリング２Ａのストリング内接続部１２を電気的に切断するため、効果的な太陽光発電システム１Ｃにおけるアークの抑制が可能になる。
【００４７】
図７は、第４変形例に係る太陽光発電システムを示す概略構成図である。図７に示されるように、太陽光発電システム１Ｄにおける太陽電池ストリング２Ｂは、複数のサブストリング２１と、当該サブストリング２１同士を直列接続する複数のサブストリング間接続部２２とを有している。また、複数のサブストリング２１の各々は、複数の太陽電池モジュール１１、太陽電池モジュール１１同士を直列接続する複数のサブストリング内接続部２３、及びアーク検知切断部１３を含んでいる。複数のサブストリング２１の各々は、第１接続部４、第２接続部５、又はサブストリング間接続部２２によって区切られた直列モジュール群である。ただし、サブストリング２１の一端が第１接続部４に接続されており、他端が第２接続部５に接続されている場合、当該サブストリング２１はサブストリングではなく、太陽電池ストリングとなる。
【００４８】
サブストリング間接続部２２は、例えば延長ケーブル、埋設されたケーブル、架台もしくは屋根面を跨ぐケーブル、地上配線、又は架空線等を含む配線であり、逆流防止ダイオード又はヒューズ素子等を含んでもよい。太陽電池ストリング２Ｂを屋根面等に配置する際、屋根の形状、構造、又は面積によって、太陽電池モジュール１１同士が棟や下がり棟等を跨いで互いに接続される場合がある。サブストリング間接続部２２は、このように太陽電池モジュール１１同士が離れる場合に用いられる配線であり、上記外部環境の影響を直接受ける可能性が高い。このため、サブストリング間接続部２２のケーブルを覆う絶縁体の劣化もしくは剥離、又は上記ケーブルの一部に断線等が生じる可能性は、サブストリング内接続部２３よりも高くなる。したがって、サブストリング間接続部２２では、サブストリング内接続部２３よりもアークが発生しやすくなっている。つまり、サブストリング間接続部２２は、太陽電池ストリング２Ｂ内におけるアーク発生対象接続部である。また、サブストリング内接続部２３の長さは、サブストリング間接続部２２の長さよりも短い。なお、サブストリング間接続部２２及びサブストリング内接続部２３は、ストリング内接続部１２に相当する。
【００４９】
太陽光発電システム１Ｄにアークが発生したことをアーク検知切断部１３が検知した場合、複数のサブストリング２１内のアーク検知切断部１３は、サブストリング内接続部２３を電気的に切断する。以上の第４変形例では、アーク発生が検知された場合、太陽電池ストリング２Ｂ内の接続部であるサブストリング内接続部２３を電気的に切断する。これにより、第４変形例においても、簡易な構成によって太陽光発電システム１Ｄにおける直列アーク及び並列アークの双方を抑制又は解消することができるという作用効果を奏する。さらに、第４変形例における太陽電池ストリング２Ｂでは、サブストリング内接続部２３よりもサブストリング間接続部２２にアークが発生しやすいところ、サブストリング内接続部２３を電気的に切断することにより、当該サブストリング間接続部２２に発生するアークを好適に抑制することが可能となる。
【００５０】
ここで、太陽光発電システム１Ｄにおいて、一又は複数のアーク検知切断部１３がアーク発生を検知した場合、当該太陽光発電システム１Ｄ内の全てのアーク検知切断部１３がサブストリング内接続部２３を電気的に切断する。アーク発生を検知した際に全てのアーク検知切断部１３がサブストリング内接続部２３を電気的に切断する場合、それぞれの電気的に切断されたサブストリング２１内の太陽電池モジュール１１の直列数が減少し、太陽電池ストリング２Ｃにおいての並列アーク発生の一因となる残留電圧を小さくできる。また、太陽光発電システム１Ｄにおいて、一又は複数のアーク検知切断部１３がアーク発生を検知した場合、当該アークを検知したアーク検知切断部１３のみがサブストリング内接続部２３を電気的に切断してもよい。
【００５１】
図８は、第５変形例に係る太陽光発電システムを示す概略構成図である。図８に示されるように、太陽光発電システム１Ｅは、複数の太陽電池ストリング２Ｃが互いに並列接続された太陽電池アレイ３１と、負荷３と、負荷３の一方の端子及び太陽電池アレイ３１を互いに接続する配線３４Ａと、負荷３の他方の端子及び太陽電池アレイ３１を互いに接続する配線３４Ｂと、を備えている。太陽電池アレイ３１において、複数の太陽電池ストリング２Ｃは配線３２Ａ，３２Ｂを介して互いに並列接続されている。各配線３２Ａは、対応する太陽電池ストリング２Ｃの一方の端子に接続されると共に、配線３４Ａに接続される。各配線３２Ｂは、対応する太陽電池ストリング２Ｃの他方の端子に接続されると共に、配線３４Ｂに接続される。本変形例では、各配線３２Ａと、配線３４Ａとによって第１接続部４Ａが構成されており、各配線３２Ｂと、配線３４Ｂとによって第２接続部５Ａが構成されている。したがって、各太陽電池ストリング２Ｃの一方の端子と、負荷３の一方の端子とは、第１接続部４Ａを介して接続されており、各太陽電池ストリング２Ｃの他方の端子と、負荷３の他方の端子とは、第２接続部５Ａを介して接続されている。なお、第１接続部４Ａ及び第２接続部５Ａは、逆流防止ダイオード、ヒューズ素子、又は断路器等を含んでもよい。図８においては、第１接続部４Ａ内の各配線３２Ａに逆流防止ダイオード３３が直列接続された例が示されている。
【００５２】
複数の太陽電池ストリング２Ｃのそれぞれは、複数の太陽電池モジュール１１と、複数のストリング内接続部１２と、アーク検知切断部１３とを備えている。太陽光発電システム１Ｅにアークが発生したことをアーク検知切断部１３が検知した場合、複数の太陽電池ストリング２Ｃの少なくとも何れかのストリング内接続部１２がアーク検知切断部１３によって電気的に切断される。以上の第５変形例においても、アークの発生を検知した際にストリング内接続部１２を電気的に切断するという簡易な構成によって、太陽光発電システム１Ｅにおける直列アーク及び並列アークの双方を抑制又は解消することができるという作用効果を奏する。
【００５３】
太陽光発電システム１Ｅにおけるアーク検知切断部１３は、切断部１５であってもよい。この場合、切断部１５を制御するアーク検知部が太陽電池アレイ３１とは独立して設置されていてもよい。例えば、第６変形例における太陽光発電システム１Ｆ（図９を参照）のように、負荷３を流れる直流電流を観測するアーク検知部１４Ａを有してもよい。この場合、アーク検知部１４Ａは、各太陽電池ストリング２Ｃに設置された切断部１５を制御する。アーク検知部１４Ａは、アーク発生を検知した場合、全ての切断部１５を同時に制御することができる。また、アーク検知部１４Ａは、アーク発生を検知した場合、全ての切断部１５を同時に制御せず、個別に制御してもよい。アーク検知部１４Ａがアーク発生を検知した際に全ての切断部１５がストリング内接続部１２を電気的に切断する場合、第１接続部４Ａ及び第２接続部５Ａの間における並列アークと、第１接続部４Ａ又は第２接続部５Ａにおける直列アークとの両方を効果的に抑制することが可能である。
【００５４】
第７変形例における太陽光発電システム１Ｇ（図１０を参照）のように、負荷３に印加される直流電圧を観測するアーク検知部１６Ａを有してもよい。この場合、アーク検知部１６Ａは、各太陽電池ストリング２Ｃに設置された切断部１５を制御する。アーク検知部１６Ａは、各切断部１５を同時に制御するが、個別に制御してもよい。また、第８変形例における太陽光発電システム１Ｈ（図１１を参照）のように、アーク検知部１４Ａ，１６Ａを含むアーク検知部１７Ａを有してもよい。
【００５５】
図１２は、第９変形例に係る太陽光発電システムを示す概略構成図である。図１２に示されるように、太陽光発電システム１Ｉは、太陽電池ストリング２Ｄ，２Ｅ，２Ｆが互いに並列接続された太陽電池アレイ３１Ａを備えている。太陽電池ストリング２Ｄは、複数の太陽電池モジュール１１、複数のストリング内接続部１２、及びアーク検知切断部１３を有している。太陽電池ストリング２Ｅは、サブストリング４１Ａ，４１Ｂ及びサブストリング間接続部２２を有している。太陽電池ストリング２Ｆは、複数のサブストリング４２及び複数のサブストリング間接続部２２を有している。
【００５６】
サブストリング４１Ａ，４１Ｂ，４２の各々は、複数の太陽電池モジュール１１、複数のサブストリング内接続部２３、及びアーク検知切断部１３を有している。また、サブストリング４１Ａの複数の太陽電池モジュール１１の数と、サブストリング４１Ｂの複数の太陽電池モジュール１１の数とは、互いに異なっている。このように、太陽電池アレイ３１Ａが備える太陽電池ストリング２Ｄ〜２Ｆの構成が互いに異なっていた場合であっても、アークの発生を検知した際にサブストリング内接続部２３を電気的に切断するという簡易な構成によって、太陽光発電システム１Ｅにおける直列アーク及び並列アークの双方を抑制又は解消することができるという作用効果を奏する。太陽電池ストリング２Ｄ，２Ｅ，２Ｆは、各々逆流防止用のダイオード又は過電流防止用の直流ヒューズ素子を有していてもよい。
【００５７】
太陽光発電システム１Ｉにおけるアーク検知切断部１３は、切断部１５であってもよい。この場合、切断部１５を制御するアーク検知部は、太陽電池アレイ３１Ａと独立して設置されていてもよい。例えば、第１０変形例における太陽光発電システム１Ｊ（図１３を参照）のように、負荷３を流れる直流電流波形を観測するアーク検知部１４Ｂと、負荷３に印加される直流電圧波形を観測するアーク検知部１６Ｂとを含むアーク検知部１７Ｂを有してもよい。この場合、アーク検知部１７Ｂは、太陽電池ストリング２Ｄ及びサブストリング４１Ａ，４１Ｂ，４２に設置された切断部１５を制御する。アーク検知部１７Ｂは、アーク発生を検知した場合、全ての切断部１５を同時に制御することができる。また、アーク検知部１７Ｂは、アーク発生を検知した場合、全ての切断部１５を同時に制御せず、個別に制御してもよい。アーク検知部１７Ｂがアーク発生を検知した際に、全ての切断部１５がストリング内接続部１２又はサブストリング内接続部２３を電気的に切断する場合、第１接続部４Ａ及び第２接続部５Ａの間における並列アークと、第１接続部４Ａ又は第２接続部５Ａにおける直列アークとの両方を効果的に抑制することが可能である。
【００５８】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態の説明では、上記第１実施形態と異なる点について主に説明する。
【００５９】
図１４は、第２実施形態に係る太陽光発電システムを示す概略構成図である。図１４に示されるように、太陽光発電システム１Ｋは、複数の第１太陽電池ストリング６１が互いに並列接続された第１太陽電池アレイ５１と、複数の第２太陽電池ストリング６２が互いに並列接続された第２太陽電池アレイ５２と、第１太陽電池アレイ５１及び第２太陽電池アレイ５２を互いに直列接続する配線６６と、負荷３と、負荷３の一方の端子及び第１太陽電池アレイ５１を互いに接続する配線６５Ａと、負荷３の他方の端子及び第２太陽電池アレイ５２を互いに接続する配線６５Ｂと、を備える。
【００６０】
第１太陽電池アレイ５１は、配線６３Ａ，６３Ｂを有しており、複数の第１太陽電池ストリング６１は配線６３Ａ，６３Ｂを介して互いに並列接続されている。各配線６３Ａは、対応する第１太陽電池ストリング６１の一方の端子に接続されると共に、配線６５Ａに接続される。各配線６３Ｂは、対応する第１太陽電池ストリング６１の他方の端子に接続されると共に、配線６６に接続される。
【００６１】
第２太陽電池アレイ５２は、配線６３Ｃ，６３Ｄを有しており、複数の第２太陽電池ストリング６２は配線６３Ｃ，６３Ｄを介して互いに並列接続されている。各配線６３Ｃは、対応する第２太陽電池ストリング６２の一方の端子に接続されると共に、配線６６に接続される。各配線６３Ｄは、対応する第２太陽電池ストリング６２の他方の端子に接続されると共に、配線６５Ｂに接続される。
【００６２】
第１太陽電池ストリング６１及び第２太陽電池ストリング６２の各々は、複数の太陽電池モジュール１１と、太陽電池モジュール１１同士を直列接続するストリング内接続部１２とを有している。
【００６３】
本実施形態では、各配線６３Ａと配線６５Ａとによって第１接続部４Ｂが構成されており、各配線６３Ｄと配線６５Ｂとによって第２接続部５Ｂが構成されている。また、各配線６３Ｂと各配線６３Ｃと配線６６によってアレイ間接続部５３が構成されている。なお、第１接続部４Ｂ及び第２接続部５Ｂは、逆流防止ダイオード、ヒューズ素子、又は断路器等を含んでもよい。図１４においては、第１接続部４Ｂ内の各配線６３Ａにヒューズ素子６４が接続された例が示されている。ヒューズ素子６４は、例えば対応する第１太陽電池ストリング６１又は第２太陽電池ストリング６２に過大な電流が流れると自己を電気的に切断する素子である。
【００６４】
アレイ間接続部５３は、逆流防止ダイオード又はヒューズ素子等を含んでもよい。図１４においては、各配線６３Ｃにヒューズ素子６４が接続された例が示されている。また、アレイ間接続部５３は、第１接続部４Ｂ及び第２接続部５Ｂよりも短くてもよい。また、アレイ間接続部５３の配線６６には、アーク検知切断部１３が設けられている。このような第２実施形態においても、アークの発生を検知した際にアレイ間接続部５３を電気的に切断するという簡易な構成によって、太陽光発電システム１Ｋにおける直列アーク及び並列アークの双方を抑制又は解消することができるという第１実施形態と同等の作用効果を奏する。また、太陽光発電システム１Ｋでは、アレイ間接続部５３よりも第１及び第２接続部４Ｂ，５Ｂに並列アークが発生しやすいところ、アレイ間接続部５３を電気的に切断することにより、第１及び第２接続部４Ｂ，５Ｂに発生する並列アークを抑制することが可能となる。
【００６５】
図１５は、第２実施形態の変形例に係る太陽光発電システムを示す概略構成図である。図１５に示されるように、太陽光発電システム１Ｌにおいて、複数の第１太陽電池ストリング６１Ａ及び複数の第２太陽電池ストリング６２Ａは、アーク検知切断部１３を有している。また、ストリング内接続部１２の長さは、アレイ間接続部５３の長さよりも短い。この場合、第１接続部４Ｂ、第２接続部５Ｂに加えて、アレイ間接続部５３をアーク発生対象接続部とする。
【００６６】
太陽光発電システム１Ｌでは、ストリング内接続部１２よりも第１及び第２接続部４Ｂ，５Ｂとアレイ間接続部５３とに並列アークが発生しやすいところ、ストリング内接続部１２を電気的に切断することにより、第１及び第２接続部４Ｂ，５Ｂとアレイ間接続部５３とに発生する並列アークを抑制することが可能となる。したがって、上記変形例においても、アークの発生を検知した際にストリング内接続部１２を電気的に切断するという簡易な構成によって、太陽光発電システム１Ｌにおける直列アーク及び並列アークの双方を抑制又は解消することができるという第２実施形態と同等の作用効果を奏する。
【００６７】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。本実施形態の説明では、上記第１実施形態及び第２実施形態と異なる点について主に説明する。
【００６８】
図１６は、第３実施形態に係る太陽光発電システムを示す概略構成図である。図１６に示されるように、太陽光発電システム１Ｍは、複数の太陽電池ストリング２Ｇ，２Ｈ，２Ｉが互いに並列接続された太陽電池アレイ３１Ｂと、負荷３と、負荷３の一方の端子及び太陽電池アレイ３１Ｂを互いに接続する配線３４Ａと、負荷３の他方の端子及び太陽電池アレイ３１を互いに接続する配線３４Ｂと、を備えている。太陽電池アレイ３１において、複数の太陽電池ストリング２Ｇ，２Ｈ，２Ｉは、第１実施形態の第５変形例と同様に、配線３２Ａ，３２Ｂを介して互いに並列接続されている。また、上記第５変形例と同様に、各配線３２Ａと、配線３４Ａとによって第１接続部４Ａが構成されており、各配線３２Ｂと、配線３４Ｂとによって第２接続部５Ａが構成されている。
【００６９】
複数の太陽電池ストリング２Ｇ，２Ｈ，２Ｉのそれぞれは、複数の太陽電池モジュール１１と、複数のストリング内接続部１２と、を備えている。太陽電池アレイ３１Ｂにおいて、太陽電池ストリング２Ｇの近傍における配線３２Ａ、及び太陽電池ストリング２Ｈの近傍における配線３２Ｂには、アーク検知切断部１３が設置されている。すなわち、一方のアーク検知切断部１３は、配線３２Ａの太陽電池ストリング２Ｇ側の端部に設置され、他方のアーク検知切断部１３は、配線３２Ｂの太陽電池ストリング２Ｈ側の端部に設置されている。太陽光発電システム１Ｍにアークが発生したことを一方のアーク検知切断部１３が検知した場合、太陽電池ストリング２Ｇから配線３２Ａのごく一部を除いた第１接続部４Ａが電気的に切断される。また、太陽光発電システム１Ｍにアークが発生したことを他方のアーク検知切断部１３が検知した場合、太陽電池ストリング２Ｈから配線３２Ｂのごく一部を除いた第２接続部５Ａが電気的に切断される。
【００７０】
また、太陽電池アレイ３１Ｂにおいて、太陽電池ストリング２Ｉの近傍における配線３２Ａには切断部１５が設置されている。すなわち、切断部１５は、配線３２Ａの太陽電池ストリング２Ｉ側の端部に設置されている。この切断部１５は、配線３４Ａに設置されたアーク検知部１４Ｃに接続されている。太陽光発電システム１Ｍにアークが発生したことをアーク検知部１４Ｃが検知した場合、切断部１５によって太陽電池ストリング２Ｉから配線３２Ａのごく一部を除いた第１接続部４Ａが電気的に切断される。
【００７１】
上述のような太陽光発電システム１Ｍがアーク検知切断部１３及び切断部１５を有していない場合における一般的なアークの解消方法としては、例えば太陽電池ストリング２Ｇ〜２Ｉを負荷３から開放する方法（具体的には、第１接続部４Ａ及び／又は第２接続部５Ａを負荷３から電気的に切断する方法）と、太陽電池ストリング２Ｇ〜２Ｉを短絡する方法（具体的には、第１接続部４Ａの負荷３側の端部と、第２接続部５Ａの負荷３側の端部とを接続する方法）とが挙げられる。上述したアーク解消方法は、パワーコンディショナ等の負荷３内、又は負荷３等が収容され得る接続箱内にてスイッチの接続状態を切り替えることによって行われるのが一般的である。したがって、上述したアーク解消方法を採用した場合には、第１接続部４Ａ及び第２接続部５Ａが太陽電池ストリング２Ｇ〜２Ｉに接続された状態になる。
【００７２】
ここで、第１接続部４Ａ及び第２接続部５Ａは、天候等の外部環境の影響を直接受ける可能性が高い、すなわち、太陽光発電システム１Ｍ内においてアークが発生しやすいアーク発生対象接続部である。したがって、上述のアーク解消方法を実行した後、太陽電池ストリング２Ｇ〜２Ｉとアーク発生箇所との接続が維持される可能性が高い。この場合、発生したアークの種類に応じた適切な対策を行わなければ当該アークが拡大することがあり、太陽光発電システム１Ｍにおける直列アーク及び並列アークの双方を抑制又は解消することができないおそれがある。
【００７３】
これに対して、第３実施形態に係る太陽光発電システム１Ｍでは、アークが発生したことが検知された後、第１接続部４Ａ及び第２接続部５Ａが太陽電池アレイ３１Ｂ内の太陽電池ストリング２Ｇ〜２Ｉに接続されなくなる。このため、アーク発生箇所を有する第１接続部４Ａ又は第２接続部５Ａから発電部である太陽電池ストリング２Ｇ〜２Ｉを電気的に切断することができる。したがって、太陽光発電システム１Ｍにアークが発生したことを検知した際に、太陽電池アレイ３１Ｂから第１接続部４Ａ及び第２接続部５Ｂを電気的に切断することによって、太陽光発電システム１Ｍにおける直列アーク及び並列アークの双方を抑制又は解消することができる。すなわち、本実施形態においても、第１及び第２実施形態と同等の作用効果を奏する。
【００７４】
本実施形態においては、太陽電池アレイ３１Ｂの代わりに第１実施形態の太陽電池ストリング２（図１を参照）を適用してもよい。この場合、太陽電池ストリング２の近傍における第１接続部４及び第２接続部５には、アーク検知切断部１３又は切断部１５が設置されていることが好ましい。
【００７５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態及び変形例に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。例えば、太陽光発電システム１Ｄ（図７を参照）のアーク検知切断部１３の代わりに太陽光発電システム１Ａ（図６（ａ）を参照）のアーク検知部１４及び切断部１５を適用してもよい。また、例えば太陽光発電システム１Ｌ（図１５を参照）のアーク検知切断部１３の代わりに、太陽光発電システム１Ｊ（図１３を参照）のアーク検知部１４Ｂ及び切断部１５を適用してもよい。また、太陽光発電システム１内にアーク検知切断部１３とアーク検知部１４及び切断部１５とを併用してもよい。
【００７６】
上記実施形態及び変形例において、太陽光発電システムが備える太陽電池ストリングの数、太陽電池ストリングが有する太陽電池モジュールの数、太陽電池モジュールが含む太陽電池セルの数、及び太陽電池アレイの数については限定されるものではなく、１つとしてもよいし複数としてもよい。例えば、太陽光発電システム１Ｋ（図１４を参照）において、第１太陽電池アレイ５１及び第２太陽電池アレイ５２に加えて、他の複数の太陽電池アレイが直列接続されていてもよい。
【００７７】
上記実施形態及び変形例において、太陽電池ストリング及びサブストリング内には、複数のアーク検知切断部又は複数の切断部が含まれていてもよい。また、上記実施形態及び変形例におけるアーク検知切断部１３の比較検知部（アーク検知部）と、切断部とは、必ずしも一体に構成されていなくてもよい。
【００７８】
なお、上記アーク解消方法は、アーク発生を検知した際にストリング内接続部を解列することから、アーク発生を抑制するために太陽電池ストリングを解列する太陽光発電システムの解列方法と捉えることもできる。また、太陽光発電システムの運転中においてアークの検知及びストリング内接続部の解列を実施できることから、太陽光発電システムの運転方法が上記アーク解消方法を含むと捉えることもできる。
【符号の説明】
【００７９】
１，１Ａ〜１Ｍ…太陽光発電システム、２，２Ａ〜２Ｉ…太陽電池ストリング、３…負荷、４，４Ａ，４Ｂ…第１接続部、５，５Ａ，５Ｂ…第２接続部、１１…太陽電池モジュール、１２…ストリング内接続部、１３…アーク検知切断部、１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１６，１６Ａ，１６Ｂ，１７，１７Ａ，１７Ｂ…アーク検知部、１５…切断部、２１，４１Ａ，４１Ｂ，４２…サブストリング、２２…サブストリング間接続部、２３…サブストリング内接続部、３１，３１Ａ，３１Ｂ…太陽電池アレイ、５１…第１太陽電池アレイ、５２…第２太陽電池アレイ。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年10月15日(2014.10.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池モジュール、及び前記太陽電池モジュール同士を直列接続するストリング内接続部を有し、発生した電力を負荷に供給する太陽電池ストリングと、
前記負荷の一方の端子及び前記太陽電池ストリングの一方の端子を互いに接続する第１接続部と、
前記負荷の他方の端子及び前記太陽電池ストリングの他方の端子を互いに接続する第２接続部と、
を備える太陽光発電システムであって、
前記太陽光発電システム内におけるアークの発生を検知するアーク検知部と、
前記アーク検知部が前記アークの発生を検知した際、前記太陽電池ストリング内における前記ストリング内接続部を電気的に切断することにより、前記太陽電池ストリングと前記第１接続部と前記第２接続部と前記負荷とによって構成される回路を切断する切断部と、
を備える太陽光発電システム。
【請求項２】
前記ストリング内接続部の長さは、前記第１接続部及び前記第２接続部の長さよりも短い、請求項１に記載の太陽光発電システム。
【請求項３】
前記切断部は、前記太陽電池ストリングの中点又は前記中点近傍に対応する前記ストリング内接続部を少なくとも電気的に切断する、請求項１又は２に記載の太陽光発電システム。
【請求項４】
前記アーク検知部及び前記切断部が同一の前記ストリング内接続部に配置されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽光発電システム。
【請求項５】
前記太陽電池ストリングは、複数のサブストリング、及び前記サブストリング同士を直列接続するサブストリング間接続部を有し、
前記サブストリングの各々は、複数の前記太陽電池モジュール、及び前記太陽電池モジュール同士を直列接続し且つ前記サブストリング間接続部よりも短いサブストリング内接続部を含み、
前記切断部は、前記アーク検知部が前記太陽光発電システム内にアークの発生を検知した際、複数の前記サブストリングのいずれかにおける前記サブストリング内接続部を少なくとも電気的に切断する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽光発電システム。
【請求項６】
前記サブストリング内接続部の長さは、前記サブストリング間接続部の長さよりも短い、請求項５に記載の太陽光発電システム。
【請求項７】
複数の前記太陽電池ストリングが互いに並列接続された太陽電池アレイを備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の太陽光発電システム。
【請求項８】
複数の第１太陽電池ストリングが互いに並列接続され、発生した電力を負荷に供給する第１太陽電池アレイと、
複数の第２太陽電池ストリングが互いに並列接続され、発生した電力を前記負荷に供給する第２太陽電池アレイと、
前記第１太陽電池アレイ及び前記第２太陽電池アレイを互いに直列接続するアレイ間接続部と、
前記負荷の一方の端子及び前記第１太陽電池アレイを互いに接続する第１接続部と、
前記負荷の他方の端子及び前記第２太陽電池アレイを互いに接続する第２接続部と、
を備える太陽光発電システムであって、
複数の前記第１太陽電池ストリング及び複数の前記第２太陽電池ストリングのそれぞれは、複数の太陽電池モジュール、及び前記太陽電池モジュール同士を直列接続するストリング内接続部を有し、
前記太陽光発電システム内におけるアークの発生を検知するアーク検知部と、
前記アーク検知部が前記アークの発生を検知した際、前記ストリング内接続部及び前記アレイ間接続部の少なくとも一つを電気的に切断することにより、前記第１太陽電池アレイと前記アレイ間接続部と前記第２太陽電池アレイと前記第１接続部と前記第２接続部と前記負荷とによって構成される回路を切断する切断部と、
を備える太陽光発電システム。
【手続補正書】
【提出日】平成27年2月4日(2015.2.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池モジュール、及び前記太陽電池モジュール同士を直列接続するストリング内接続部を有し、発生した電力を負荷に供給する太陽電池ストリングと、
前記負荷の一方の端子及び前記太陽電池ストリングの一方の端子を互いに接続する第１接続部と、
前記負荷の他方の端子及び前記太陽電池ストリングの他方の端子を互いに接続する第２接続部と、
を備える太陽光発電システムであって、
前記太陽光発電システム内におけるアークの発生を検知するアーク検知部と、
前記アーク検知部が前記アークの発生を検知した際、前記太陽電池ストリング内における前記ストリング内接続部を電気的に切断することにより、前記太陽電池ストリングと前記第１接続部と前記第２接続部と前記負荷とによって構成される回路を、前記第１接続部及び前記第２接続部を含むアーク発生対象接続部に発生する直列アーク及び並列アークを消弧するために切断する、１つ以上であって前記複数の太陽電池モジュール毎に設けられていない、前記複数の太陽電池モジュールから前記負荷への電力の供給を止める切断部と、
を備える太陽光発電システム。
【請求項２】
前記ストリング内接続部の長さは、前記第１接続部及び前記第２接続部の長さよりも短い、請求項１に記載の太陽光発電システム。
【請求項３】
前記切断部は、前記太陽電池ストリングの中点又は前記中点近傍に対応する前記ストリング内接続部を少なくとも電気的に切断する、請求項１又は２に記載の太陽光発電システム。
【請求項４】
前記アーク検知部及び前記切断部が同一の前記ストリング内接続部に配置されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽光発電システム。
【請求項５】
前記太陽電池ストリングは、複数のサブストリング、及び前記サブストリング同士を直列接続するサブストリング間接続部を有し、
前記サブストリングの各々は、複数の前記太陽電池モジュール、及び前記太陽電池モジュール同士を直列接続し且つ前記サブストリング間接続部よりも短く、前記アーク発生対象接続部に含まれるサブストリング内接続部を含み、
前記切断部は、前記アーク検知部が前記太陽光発電システム内にアークの発生を検知した際、複数の前記サブストリングのいずれかにおける前記サブストリング内接続部を少なくとも電気的に切断する、請求項１又は２に記載の太陽光発電システム。
【請求項６】
複数の前記太陽電池ストリングが互いに並列接続された太陽電池アレイを備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の太陽光発電システム。
【請求項７】
複数の第１太陽電池ストリングが互いに並列接続され、発生した電力を負荷に供給する第１太陽電池アレイと、
複数の第２太陽電池ストリングが互いに並列接続され、発生した電力を前記負荷に供給する第２太陽電池アレイと、
前記第１太陽電池アレイ及び前記第２太陽電池アレイを互いに直列接続するアレイ間接続部と、
前記負荷の一方の端子及び前記第１太陽電池アレイを互いに接続する第１接続部と、
前記負荷の他方の端子及び前記第２太陽電池アレイを互いに接続する第２接続部と、
を備える太陽光発電システムであって、
複数の前記第１太陽電池ストリング及び複数の前記第２太陽電池ストリングのそれぞれは、複数の太陽電池モジュール、及び前記太陽電池モジュール同士を直列接続するストリング内接続部を有し、
前記太陽光発電システム内におけるアークの発生を検知するアーク検知部と、
前記アーク検知部が前記アークの発生を検知した際、前記ストリング内接続部及び前記アレイ間接続部の少なくとも一つを電気的に切断することにより、前記第１太陽電池アレイと前記アレイ間接続部と前記第２太陽電池アレイと前記第１接続部と前記第２接続部と前記負荷とによって構成される回路を、前記第１接続部及び前記第２接続部を含むアーク発生対象接続部に発生する直列アーク及び並列アークを消弧するために切断する、１つ以上であって前記複数の太陽電池モジュール毎に設けられていない、前記複数の太陽電池モジュールから前記負荷への電力の供給を止める切断部と、
を備える太陽光発電システム。