特許 6203498 太陽光発電装置、ならびにその電力処理装置および制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6203498

(24)【登録日】2017年9月8日

(45)【発行日】2017年9月27日

(54)【発明の名称】太陽光発電装置、ならびにその電力処理装置および制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20170914BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20170914BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/48 T

   H02M7/48 M

   H02J3/38 130

【請求項の数】8

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-6032(P2013-6032)

(22)【出願日】2013年1月17日

(65)【公開番号】特開2014-138490(P2014-138490A)

(43)【公開日】2014年7月28日

【審査請求日】2016年1月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000217491

【氏名又は名称】田淵電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087941

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本 修司

(74)【代理人】

【識別番号】100086793

【弁理士】

【氏名又は名称】野田 雅士

(74)【代理人】

【識別番号】100112829

【弁理士】

【氏名又は名称】堤 健郎

(74)【代理人】

【識別番号】100144082

【弁理士】

【氏名又は名称】林田 久美子

(74)【代理人】

【識別番号】100167977

【弁理士】

【氏名又は名称】大友 昭男

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 達彦

【審査官】 戸次 一夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−１９９５８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２７９２３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３１９５６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１４７６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５３９８７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３２０１４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３５８３３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０３３９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１５２５０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２７４８４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ３／００−５／００

Ｈ０２Ｍ７／４２−７／９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の太陽電池モジュールを含む太陽光発電装置における電力処理装置であって、
複数のパワーコンディショナからなり、前記複数のパワーコンディショナは、それぞれ、１つまたはいくつかの太陽電池モジュールに接続され、各パワーコンディショナが、接続された太陽電池モジュールからの直流電力をそれぞれ交流電力に変換して出力する、少なくとも１つのパワーコンディショナ群と、
前記パワーコンディショナ群の各パワーコンディショナを電力的に接続し、これら各パワーコンディショナが出力する電力を合計して送出する電力ケーブルとを備え、
当該電力ケーブルには、前記パワーコンディショナ群の１つのパワーコンディショナに関連付けられた接続および遮断が自在な電力接続手段が少なくとも１つ設けられ、当該電力接続手段は、接続状態では、前記関連付けられたパワーコンディショナを前記電力ケーブルに接続し、遮断状態では、前記関連付けられたパワーコンディショナのみを前記電力ケーブルから切り離すものであり、
前記電力接続手段は、前記パワーコンディショ群のパワーコンディショナのうち、前記電力ケーブルが電力を送出する先から最も遠いパワーコンディショナを除いた全てのパワーコンディショナにそれぞれ関連付けられている、太陽光発電装置における電力処理装置。

【請求項2】

請求項１に記載の太陽光発電装置における電力処理装置において、
前記電力接続手段は、前記関連付けられたパワーコンディショナが停止した場合に遮断状態になり、
前記電力ケーブルは、停止したパワーコンディショナを除くパワーコンディショナが出力する電力を合計して送出する、太陽光発電装置における電力処理装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の太陽光発電装置における電力処理装置において、
前記電力接続手段が、電磁接触器、コネクタおよびスイッチのいずれかである、太陽光発電装置における電力処理装置。

【請求項4】

複数の太陽電池モジュールを含む太陽光発電装置において制御を行う装置であって、
複数のパワーコンディショナからなり、前記複数のパワーコンディショナは、それぞれ、１つまたはいくつかの太陽電池モジュールに接続され、各パワーコンディショナが、接続された太陽電池モジュールからの直流電力をそれぞれ交流電力に変換して出力する、少なくとも１つのパワーコンディショナ群と、
前記パワーコンディショナ群の各パワーコンディショナを制御する制御ユニットと、
当該制御ユニットがマスタ装置として機能し、前記パワーコンディショナ群の各パワーコンディショナがスレーブ装置として機能するように、前記制御ユニットと前記各パワーコンディショナを接続する通信機能手段であって、前記制御ユニットから延びた主部および前記各パワーコンディショナをそれぞれ接続する枝部とから構成されて前記パワーコンディショナ群の各パワーコンディショナを通信的に接続する通信ケーブルを有する通信機能手段とを備え、
前記通信ケーブルの前記枝部には、前記パワーコンディショナ群の１つのパワーコンディショナに関連付けられた接続および遮断が自在な通信接続手段が少なくとも１つ設けられ、当該通信接続手段は、接続状態では、前記関連付けられたパワーコンディショナを前記通信ケーブルに接続し、遮断状態では、前記関連付けられたパワーコンディショナのみを前記通信ケーブルから切り離すものであり、
前記通信接続手段は、前記パワーコンディショ群のパワーコンディショナのうち、前記制御ユニットから最も遠いパワーコンディショナを除いた全てのパワーコンディショナにそれぞれ関連付けられている、太陽光発電装置における制御装置。

【請求項5】

請求項４に記載の太陽光発電装置における制御装置において、
前記通信接続手段が、端子台、コネクタおよびスイッチのいずれかである、太陽光発電装置における制御装置。

【請求項6】

請求項１から３のいずれか一項に記載の電力処理装置と、
前記パワーコンディショナ群の各パワーコンディショナを制御する制御ユニットと、
当該制御ユニットがマスタ装置として機能し、前記パワーコンディショナ群の各パワーコンディショナがスレーブ装置として機能するように、前記制御ユニットと前記各パワーコンディショナを接続する通信機能手段であって、前記制御ユニットから延びた主部および前記各パワーコンディショナをそれぞれ接続する枝部とから構成されて前記パワーコンディショナ群の各パワーコンディショナを通信的に接続する通信ケーブルを有する通信機能手段とを備えた太陽光発電装置であって、
前記通信ケーブルの前記枝部には、前記パワーコンディショナ群の１つのパワーコンディショナに関連付けられた接続および遮断が自在な通信接続手段が少なくとも１つ設けられ、当該通信接続手段は、接続状態では、前記関連付けられたパワーコンディショナを前記通信ケーブルに接続し、遮断状態では、前記関連付けられたパワーコンディショナのみを前記通信ケーブルから切り離す、太陽光発電装置。

【請求項7】

請求項６に記載の太陽光発電装置において、
前記電力接続手段は、前記パワーコンディショ群のパワーコンディショナのうち、前記電力ケーブルが電力を送出する先から最も遠いパワーコンディショナを除いた全てのパワーコンディショナにそれぞれ関連付けられ、
前記通信接続手段は、前記パワーコンディショ群のパワーコンディショナのうち、前記制御ユニットから最も遠いパワーコンディショナを除いた全てのパワーコンディショナにそれぞれ関連付けられている、太陽光発電装置。

【請求項8】

請求項６または７に記載の太陽光発電装置において、さらに、
前記複数の太陽電池モジュールを備えた、太陽光発電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

複数のパワーコンディショナが接続された太陽光発電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

大規模な太陽光発電システムにおいて、小規模な太陽電池アレイ（複数の太陽電池モジュールからなるアレイ）ごとにパワーコンディショナを設けた構成が、例えば、特許文献１に記載されている。このシステムでは、小規模な太陽電池アレイとそのパワーコンディショナから構成される小規模アレイユニットがカスケード接続され、システム全体として高発電容量を得る。このようにパワーコンディショナが多数設けられると、１台のパワーコンディショナが停止しても、大規模な太陽光発電システム全体に与える影響は小さい。

【0003】

上記構成のシステムでは、パワーコンディショナの台数が膨大となるため、通常、ある程度の台数のパワーコンディショナが接続される。具体的には、図７に示すように太陽電池モジュール９１にそれぞれ接続された例えば１０台のパワーコンディショナ９５が接続されて、これらパワーコンディショナ９５の合計出力電力が単一の電力信号として集電ユニット９３に入力される。図示の例では、第１〜第１０のパワーコンディショナ９５Ａ〜９５Ｊが、集電ユニット９３の近位側から遠位側に順番に配置されて接続されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−２７９２３４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、パワーコンディショナ９５Ａ〜９５Ｊを接続すると、例えば第２のパワーコンディショナ９５Ｂが何らかの原因で停止した場合に、この第２のパワーコンディショナ９５Ｂの出力電力のみならず、この第２のパワーコンディショナ９５Ｂよりも集電ユニット９３の遠位側に位置する第３〜第１０のパワーコンディショナ９５Ｃ〜９５Ｊからの出力電力も集電ユニット９３に入力されない。すなわち、第２のパワーコンディショナ９５Ｂの停止によって、その先の電力経路が遮断される。そのため、正常に動作できる第３〜第１０のパワーコンディショナ９５Ｃ〜９５Ｊの出力電力が利用されなくなり、１台のパワーコンディショナ９５Ｂの停止が太陽光発電システムに大きな影響を及ぼす。

【0006】

これらパワーコンディショナ９５Ａ〜９５Ｊの通信経路（図示せず）についても、電力経路と同様に、第２のパワーコンディショナ９５Ｂの停止によって、その先の通信経路が遮断される。そのため、正常に動作できる第３〜第１０のパワーコンディショナ９５Ｃ〜９５Ｊとの通信が不可能となり、１台のパワーコンディショナ９５Ｂの停止が太陽光発電システムに大きな影響を及ぼす。

【0007】

そこで、本発明は、複数のパワーコンディショナが接続された太陽光発電装置において、１つまたはいくつかのパワーコンディショナが停止しても、太陽光発電装置に及ぼす影響を最小限に抑えることができる太陽光発電装置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】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明の一構成にかかる、複数の太陽電池モジュールを含む太陽光発電装置における電力処理装置は、複数のパワーコンディショナからなり、前記複数のパワーコンディショナは、それぞれ、１つまたはいくつかの太陽電池モジュールに接続され、各パワーコンディショナが、接続された太陽電池モジュールからの直流電力をそれぞれ交流電力に変換して出力する、少なくとも１つのパワーコンディショナ群と、前記パワーコンディショナ群の各パワーコンディショナを電力的に接続し、これら各パワーコンディショナが出力する電力を合計して送出する電力ケーブルとを備え、当該電力ケーブルには、前記パワーコンディショナ群の１つのパワーコンディショナに関連付けられた、接続および遮断が自在な電力接続手段が少なくとも１つ設けられ、当該電力接続手段は、接続状態では、前記関連付けられたパワーコンディショナを前記電力ケーブルに接続し、遮断状態では、前記関連付けられたパワーコンディショナのみを前記電力ケーブルから切り離す。

【0009】

この構成によれば、電力接続手段が、遮断状態では、関連付けられたパワーコンディショナのみを電力ケーブルから切り離すため、電力接続手段が関連付けられたパワーコンディショナが何らかの原因で停止した場合に、その電力接続手段を遮断状態に切り換えれば、残りのパワーコンディショナを電力ケーブルに接続したままにさせて、それら残りのパワーコンディショナが出力する電力を合計して送出することができる。したがって、１つまたはいくつかのパワーコンディショナが停止した場合に、太陽光発電装置に及ぼす影響を最小限に抑えることができる。

【0010】

好ましい実施形態において、前記電力接続手段は、前記パワーコンディショ群のパワーコンディショナのうち、前記電力ケーブルが電力を送出する先から最も遠いパワーコンディショナを除いた全てのパワーコンディショナにそれぞれ関連付けられている。これによれば、前記電力ケーブルが電力を送出する先から最も遠いパワーコンディショナを除いた全てのパワーコンディショナに電力接続手段がそれぞれ関連付けられているので、いずれのパワーコンディショナが停止しても、太陽光発電装置に及ぼす影響を最小限に抑えることができる。なお、電力ケーブルが電力を送出する先から最も遠いパワーコンディショナについては、このパワーコンディショナの停止が他のパワーコンディショナの遮断を引き起こさないため、このパワーコンディショナに電力接続手段が関連付けられる必要がない。

【0011】

前記電力接続手段は、好ましくは、電磁接触器、コネクタおよびスイッチのいずれかである。これにより、簡易な構成で電力接続手段が実現される。

【0012】

本発明の一構成にかかる、複数の太陽電池モジュールを含む太陽光発電装置において制御を行う装置は、複数のパワーコンディショナからなり、前記複数のパワーコンディショナは、それぞれ、１つまたはいくつかの太陽電池モジュールに接続され、各パワーコンディショナが、接続された太陽電池モジュールからの直流電力をそれぞれ交流電力に変換して出力する、少なくとも１つのパワーコンディショナ群と、前記パワーコンディショナ群の各パワーコンディショナを制御する制御ユニットと、当該制御ユニットがマスタ装置として機能し、前記パワーコンディショナ群の各パワーコンディショナがスレーブ装置として機能するように、前記制御ユニットと前記各パワーコンディショナを接続する通信機能手段であって、前記制御ユニットから延びた主部および前記各パワーコンディショナをそれぞれ接続する枝部とから構成されて前記パワーコンディショナ群の各パワーコンディショナを通信的に接続する通信ケーブルを有する通信機能手段とを備え、前記通信ケーブルの前記枝部には、前記パワーコンディショナ群の１つのパワーコンディショナに関連付けられた接続および遮断が自在な通信接続手段が少なくとも１つ設けられ、当該通信接続手段は、接続状態では、前記関連付けられたパワーコンディショナを前記通信ケーブルに接続し、遮断状態では、前記関連付けられたパワーコンディショナのみを前記通信ケーブルから切り離す。

【0013】

この構成によれば、通信ケーブルに通信接続手段が設けられているため、通信接続手段が関連付けられたパワーコンディショナが何らかの原因で停止した場合に、その通信接続手段を遮断状態に切り換えれば、残りのパワーコンディショナを通信ケーブルに接続したままにさせることができる。したがって、１つまたはいくつかのパワーコンディショナが停止した場合に、太陽光発電装置に及ぼす影響を最小限に抑えることができる。

【0014】

好ましい実施形態において、前記通信接続手段は、前記パワーコンディショ群のパワーコンディショナのうち、前記制御ユニットから最も遠いパワーコンディショナを除いた全てのパワーコンディショナにそれぞれ関連付けられている。これによれば、前記制御ユニットから最も遠いパワーコンディショナを除いた全てのパワーコンディショナに通信接続手段がそれぞれ関連付けられているので、いずれのパワーコンディショナが停止しても、太陽光発電装置に及ぼす影響を最小限に抑えることができる。なお、制御ユニットから最も遠いパワーコンディショナについては、このパワーコンディショナの停止が他のパワーコンディショナの遮断を引き起こさないため、このパワーコンディショナに通信接続手段が関連付けられる必要がない。

【0015】

前記通信接続手段は、好ましくは、端子台、コネクタおよびスイッチのいずれかである。これにより、簡易な構成で通信接続手段が実現される。

【0016】

本発明の一構成にかかる太陽光発電装置は、前記電力処理装置と、前記パワーコンディショナ群の各パワーコンディショナを制御する制御ユニットと、当該制御ユニットがマスタ装置として機能し、前記パワーコンディショナ群の各パワーコンディショナがスレーブ装置として機能するように、前記制御ユニットと前記各パワーコンディショナを接続する通信機能手段であって、前記制御ユニットから延びた主部および前記各パワーコンディショナをそれぞれ接続する枝部とから構成されて前記パワーコンディショナ群の各パワーコンディショナを通信的に接続する通信ケーブルを有する通信機能手段とを備えた太陽光発電装置であって、前記通信ケーブルの前記枝部には、前記パワーコンディショナ群の１つのパワーコンディショナに関連付けられた接続および遮断が自在な通信接続手段が少なくとも１つ設けられ、当該通信接続手段は、接続状態では、前記関連付けられたパワーコンディショナを前記通信ケーブルに接続し、遮断状態では、前記関連付けられたパワーコンディショナのみを前記通信ケーブルから切り離す。

【0017】

この構成によれば、電力接続手段と通信接続手段の両方が設けられているため、電力接続手段および通信接続手段が関連付けられたパワーコンディショナが何らかの原因で停止した場合に、その電力接続手段と通信接続手段の両方を遮断状態に切り換えれば、残りのパワーコンディショナを、電力についても通信についてもそれぞれのケーブルに接続したままにさせることができる。したがって、１つまたはいくつかのパワーコンディショナが停止した場合に、太陽光発電装置に及ぼす影響を最小限に抑えることができる。

【0018】

好ましい実施形態において、前記電力接続手段は、前記パワーコンディショ群のパワーコンディショナのうち、前記電力ケーブルが電力を送出する先から最も遠いパワーコンディショナを除いた全てのパワーコンディショナにそれぞれ関連付けられ、前記通信接続手段は、前記パワーコンディショ群のパワーコンディショナのうち、前記制御ユニットから最も遠いパワーコンディショナを除いた全てのパワーコンディショナにそれぞれ関連付けられている。

【0019】

好ましい実施形態においては、さらに、前記複数の太陽電池モジュールを備える。

【0020】

本発明の一構成にかかる太陽光発電システムは、前記太陽光発電装置を複数備え、前記複数の太陽光発電装置のそれぞれの前記電力ケーブルが送出電力を集電する集電ユニットを備える。この構成によれば、太陽光発電装置の１つまたはいくつかのパワーコンディショナが停止しても、最小限の電力量しか減少しないため、集電ユニットで集電される電力量が大幅に変化することが防止される。

【発明の効果】

【0021】

本発明にかかる太陽光発電装置によれば、パワーコンディショナが何らかの原因で停止した場合に、その電力接続手段を遮断状態に切り換えれば、残りのパワーコンディショナを電力ケーブルに接続したままにさせることができる。これより、１つまたはいくつかのパワーコンディショナが停止した場合に、太陽光発電装置に及ぼす影響を最小限に抑えることができる。したがって、このような太陽光発電装置を複数含む太陽光発電システムは、経年使用時のトータルの稼働率が高く、そのため発電効率も高い。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の第１実施形態にかかる太陽光発電装置を含む太陽光発電システムの概略ブロック図である。

【図2】図１の太陽光発電装置の概略ブロック図である。

【図3】図１の太陽光発電装置の電力接続手段の概略図であって、（ａ）は接続状態、（ｂ）は遮断状態を示す図である。

【図4】図１の太陽光発電装置の通信形態を示す概略ブロック図である。

【図5】本発明の第２実施形態にかかる太陽光発電装置の電力接続手段の概略図であって、（ａ）は接続状態、（ｂ）は遮断状態を示す図である。

【図6】本発明の第３実施形態にかかる太陽光発電装置の概略ブロック図である。

【図7】従来の太陽光発電装置を示す概略ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明の第１の実施形態にかかる太陽光発電装置を含む太陽光発電システムを図面に基づいて説明する。
図１に示す太陽光発電システム１は、本実施形態にかかる太陽光発電装置２を複数備える。本システム１は、例えば数ＭＷの電力を出力するシステムであり、太陽光発電装置２はそれぞれ数ｋＷの電力を出力する。

【0024】

図２に示すように、太陽光発電装置２は、複数の太陽光発電部４０、１つの第１の集電ユニット２３および１つの制御ユニット２４を備える。太陽光発電部４０は、太陽電池モジュール群２１およびパワーコンディショナ群２２からなる。図示の例では、太陽光発電部４０の数は、例えば３である。本発明の一実施形態にかかる電力処理装置は、太陽光発電装置２から、太陽電池モジュール群２１を除いた要素によって構成される。なお、図２では、３つの太陽光発電部４０のうち、紙面の最も上側に示した太陽光発電部４０についてはその構成要素を図示しているが、その他の太陽光発電部４０については図示した構成要素を同一であるため、構成要素の図示を省略する。

【0025】

太陽電池モジュール群２１は、複数の太陽電池モジュール２１ａからなる。ここで、「太陽電池モジュール」とは、いわゆる太陽電池パネルのことである。パワーコンディショナ群２２は、複数のパワーコンディショナ５からなる。各パワーコンディショナ５は、１つまたはいくつかの太陽電池モジュール２１ａに接続される。「いくつかの太陽電池モジュール」の数は、例えば、２〜４であり、その場合、太陽電池モジュールからの直流電圧が一旦集電されてパワーコンディショナ５に入力される。ただし、好ましくは、図示のようにパワーコンディショナ５は１つの太陽電池モジュール２１ａに接続されて、太陽電池モジュール２１ａとパワーコンディショナ５とは、一対一に対応している。太陽電池モジュール群２１の太陽電池モジュール２１ａは、いずれかのパワーコンディショナ５に接続され、これにより、太陽電池モジュール群２１の全ての太陽電池モジュール２１ａの出力が、パワーコンディショナ群２２のいずれかのパワーコンディショナ５に入力される。

【0026】

このように、本システム１（図１）においては、１つまたはいくつかの太陽電池モジュール２１ａごとにパワーコンディショナ５が設けられているため、多数の太陽電池モジュールごとにパワーコンディショナを設けた場合、つまり多数の太陽電池モジュールの出力を集電してパワーコンディショナに入力する場合に比べて、パワーコンディショナが処理する電力が小さくなる。このため、パワーコンディショナの発熱が極めて大きくなることはほとんどなく、自然空冷方式による空冷で十分に対応できる。

【0027】

各パワーコンディショナ５は、太陽電池モジュール２１ａが出力する直流電力を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）、およびこの昇圧された直流電力を交流電力に変換するインバータ（図示せず）を備える。これにより、各パワーコンディショナ５は、交流電力を出力する。ただし、ＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）は省略されてもよい。

【0028】

パワーコンディショナ群２２のパワーコンディショナ５は、電力ケーブル２６によって接続されて、パワーコンディショナ５の電力についての接続を構成し、第１の集電ユニット２３に接続される。このため、パワーコンディショナ群２２を構成するパワーコンディショナ５の合計出力電力が、単一の電力信号として、第１の集電ユニット２３に入力される。このように太陽光発電部４０から単一の電力ケーブル２６で第１の集電ユニット２３に交流電力が入力されるため、図示の例では、３つの太陽光発電部４０から３本の電力ケーブル２６で第１の集電ユニット２３にそれぞれ交流電力が入力されて、第１の集電ユニット２３はこれらを集電する。

【0029】

パワーコンディショナ群２２は、パワーコンディショナ５を図示の例では１０台備える。これらパワーコンディショナ５のうち、集電ユニット２３に対して近位側の（すなわち、電力ケーブル２６が電力を送出する先である集電ユニット２３に最も近い）パワーコンディショナ５を第１のパワーコンディショナ５Ａとし、遠位側の（すなわち、電力ケーブル２６が電力を送出する先である集電ユニット２３から最も遠い）パワーコンディショナ５を第１０のパワーコンディショナ５Ｊとし、その間のパワーコンディショナ５は、集電ユニット２３の近位側から遠位側に向かって順に第１〜第９のパワーコンディショナ５Ｂ〜５Ｉとする。

【0030】

各パワーコンディショナ５が出力する電力は、例えば、４ｋＷ〜１０ｋＷである。各パワーコンディショナ５が４ｋＷの電力を出力する場合、太陽光発電部４０は４０ｋＷの電力を出力するため、図示の例では、第１の集電ユニット２３は最大１２０ｋＷ（４０ｋＷ×３）の電力を電力ケーブル５１から出力する。

【0031】

制御ユニット２４は、１本の通信ケーブル２７を介して、全ての太陽光発電部４０の全てのパワーコンディショナ５に接続される。すなわち、図示の例では、各パワーコンディショナ群２２のパワーコンディショナ５の数が１０で、パワーコンディショナ群２２を含む太陽光発電部４０の数が３であるため、３０台のパワーコンディショナ５が接続されて、パワーコンディショナ５の通信についての接続を構成し、直接制御ユニット２４に接続される。通信ケーブル２７を用いた配線の詳細については、後述する。

【0032】

第１の集電ユニット２３および制御ユニット２４は、例えば、集電箱２５に収納される。集電箱２５が第１の集電ユニット２３だけでなく制御ユニット２４も収納すると、制御ユニット２４を設置する場所を特別に確保せずに済む。ただし、制御ユニット２４は、集電箱２５の外部の適切な場所に設置されてもよい。この場合、制御ユニット２４は、例えば集電箱２５の近傍に設置される。

【0033】

図１に戻って、太陽光発電システム１は、また、このシステム１に設けられた全ての太陽光発電装置２から出力される電力を統合する電力統合手段３を備える。

【0034】

電力統合手段３は、第２の集電ユニット３１を１つ以上有する。太陽光発電システム１の複数の太陽光発電装置２は、１つ以上のグループ（太陽光発電装置群）２０に分けられる。第２の集電ユニット３１は、これら太陽光発電装置群２０ごとに設けられており、対応する太陽光発電装置群２０の各太陽光発電装置２から出力される電力を集電する。本システム１において、例えば、太陽光発電装置群２０の数は２であり、各太陽光発電装置群２０に含まれる太陽光発電装置２の数は１０である。この場合、第２の集電ユニット３１は太陽光発電装置群２０の数に対応して２つ設けられ、各集電ユニット３１への入力を提供する太陽光発電装置２の数は１０である。

【0035】

電力統合手段３は、また、受変電設備３２を有する。この受変電設備３２は、各集電ユニット３１が出力した交流電力を高圧の交流電力に変換して、高圧系統電力線などに供給する。太陽光発電システム１において、例えば、各第１の集電ユニット２３が出力する電力が１２０ｋＷで、太陽光発電装置群２０の数が２で、各太陽光発電装置群２０に含まれる太陽光発電装置２の数が１０であるとすると、受変電設備３２に入力される電力は、２．４ＭＷ（１２０ｋＷ×１０×２）となる。

【0036】

太陽光発電システム１は、さらに、管理ユニット４を備えてもよい。この管理ユニット４は、パーソナルコンピュータのようなコンピュータ内に構築された処理手段であって、各制御ユニット４からの情報を統括して管理する。ただし、各制御ユニット４が管理機能を有するため、この管理ユニット４は必ずしも設けられなくてもよい。なお、一般的な太陽光発電システムには管理ユニットが必ず設けられ、この管理ユニットが、システム全体の太陽光発電情報を管理する。

【0037】

本実施形態では、管理ユニット４は、１本の通信ケーブル５２を介して、各太陽光発電装置２内の制御ユニット２４に接続される。すなわち、複数の制御ユニット２４が、管理ユニット４に対して接続される。

【0038】

次に、図２のパワーコンディショナ群２２におけるパワーコンディショナ５の電力ケーブル２６による、電力についての接続について以下に詳述する。

【0039】

電力ケーブル２６は、例えば、２芯または３芯の撚り線を含む。この電力ケーブル２６によって、第１〜第１０のパワーコンディショナ５Ａ〜３０Ｊは接続される。この電力ケーブル２６と、第１０のパワーコンディショナ５Ｊつまり遠位端のパワーコンディショナ５Ｊを除く、第１〜第９のパワーコンディショナ５〜２２Ｉとの間には、接続および遮断が自在な電力接続手段７１がそれぞれ設けられている。

【0040】

電力接続手段７１は、例えば、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、パワーコンディショナ５からの交流電力を出力するパワーコンディショナ端子７５ａと、電力ケーブル２６の途中点７５ｂから分岐したケーブル部分２６ａの電力ケーブル端子７５ｃとの間に設けられた電磁接触器からなる。この電磁接触器７１は、接続状態と遮断状態との間で切り換えられる。

【0041】

具体的には、図３（ａ）に示すように、電磁接触器７１がオンにされると、パワーコンディショナ端子７５ａと電力ケーブル端子７５ｃが接続されるため、電力ケーブル２６の途中点７５ｂから分岐した電力ケーブル部分２６ａが、パワーコンディショナ５から延びる電力ケーブル２９に接続される。これにより、当該パワーコンディショナ５が電力ケーブル２６に接続されて、パワーコンディショナ群２２における、電力についての接続に当該パワーコンディショナ５が含まれる。

【0042】

一方、図３（ｂ）に示すように、電磁接触器７１がオフにされると、パワーコンディショナ端子７５ａと電力ケーブル端子７５ｃとが切り離されるため、当該パワーコンディショナ５は電力ケーブル２６から遮断されて（切り離されて）、パワーコンディショナ群２２における、電力についての接続から当該パワーコンディショナ５が除外される。

【0043】

次に、図２の太陽光発電装置２の全てのパワーコンディショナ５（例えば３０台のパワーコンディショナ５）の通信ケーブル２７による、通信についての接続について以下に詳述する。

【0044】

図４に、通信形態に関連する要素のみを示す。制御ユニット２４は、各パワーコンディショナ５と通信するための第１の通信手段６１を有し、各パワーコンディショナ５は、この第１の通信手段に対応したパワーコンディショナ通信手段６８を有する。ここで、本発明の一実施形態にかかる制御装置は、この制御ユニット２４および各パワーコンディショナ５からなるパワーコンディショナ群２２（図２）によって構成される。第１の通信手段６１、各パワーコンディショナ５内のパワーコンディショナ通信手段６８および通信ケーブル２７は、所定の第１の通信プロトコルを実装する。これら通信手段６１，６８および通信ケーブル２７によって、通信機能手段が構成され、制御ユニット２４がマスタ装置として機能し、各パワーコンディショナ５がスレーブ装置として機能する。第１の通信プロトコルは、例えば、ＲＳ４８５プロトコルであり、これにより、複数のパワーコンディショナ５と制御ユニット２４との間の半二重シリアル接続が実現される。ただし、第１の通信プロトコルはＲＳ４８５に限定されず、いかなる通信プロトコルであってもよい。

【0045】

第１の通信プロトコルがＲＳ４８５プロトコルの場合、通信ケーブル２７は、ＲＳ４８５ケーブルである。この通信ケーブル２７は、制御ユニット２４から延びた主部２７ａと、この主部２７ａと各パワーコンディショナ通信手段６８とをそれぞれ接続する枝部２７ｂとから構成される。そして、この通信ケーブル２７によって、太陽光発電装置２の全てのパワーコンディショナ５の通信手段６８が接続される。各枝部２７ｂには、通信接続手段６５がそれぞれ設けられている。ただし、制御ユニット２４に対して遠位端に位置する（すなわち、通信ケーブル２７を介して、マスタ装置である制御ユニット２４から最も遠い）パワーコンディショナ５ＺＺにおける枝部２７ｂと主部２７ａとの間には、通信接続手段６５は設けられておらず、このパワーコンディショナ５ＺＺは通信ケーブル２７の主部２７ａから遮断されない（切り離されない）。通信接続手段６５は、例えば、ねじ式端子台のような端子台からなる。この端子台６５を操作することにより、その端子台６５に接続されたパワーコンディショナ５を、通信についての接続に含めたり除外したりできる。

【0046】

制御ユニット２４は、また、第２の通信手段６２を有する。第２の通信手段６２は、制御ユニット２４が、通信ケーブル５２を介して、管理ユニット４（図１）内の通信手段（図示せず）と通信するための手段である。この第２の通信手段６２、管理ユニット４内の通信手段（図示せず）および通信ケーブル５２は、所定の第２の通信プロトコルを実装する。これにより、管理ユニット４（図１）がマスタ装置として機能し、各制御ユニット２４がスレーブ装置として機能する。この第２の通信プロトコルは、上記第１の通信プロトコルと同一であっても異なるものであってもよい。この第２の通信プロトコルも、いかなる通信プロトコルであってもよい。

【0047】

制御ユニット２４は、さらに、操作パネル６３およびパワーコンディショナ制御手段６７を有する。

【0048】

操作パネル６３は、作業者が、制御ユニット２４に対する指示やこの指示に関連した情報を入力したり、制御ユニット４が作業者に対して情報を知らせたりするためのインタフェースである。操作パネル６３は、例えば、ボタンおよび／またはキーボードや、ランプ、ＬＥＤ数字ディスプレイおよび／または液晶ディスプレイなどからなる。

【0049】

パワーコンディショナ制御手段６７は、操作パネル６３を介して作業者が入力した指示に応じて、通信ケーブル２７を介して接続された全てのパワーコンディショナ５またはそのうちの特定のパワーコンディショナ５に指令を発行する。

【0050】

次に、図１の太陽光発電システム１の動作について説明する。
太陽光発電システム１を敷設する際に、各太陽光発電装置２における図２のパワーコンディショナ５は、接続される太陽電池モジュール２１ａの設置場所に応じて、適切な場所に設置される。太陽光発電装置２の全てのパワーコンディショナ５が設置された後、電力ケーブル２６および通信ケーブル２７によって各パワーコンディショナ５が集電ユニット２３および制御ユニット２４に接続される。

【0051】

ここで、各電力接続手段７１は、パワーコンディショナ５を電力ケーブル２６に接続させるように接続状態に設定されている。具体的には、自動または作業者による手動で、図３（ａ）に示すように、各パワーコンディショナ５に対応する電力接続手段である電磁接触器７１がオンにされており、パワーコンディショナ端子７５ａと電力ケーブル端子７５ｃとが接続されている。これにより、各パワーコンディショナ５が電力ケーブル２６に接続されて、電力についての接続に含まれている。

【0052】

図４の通信接続手段６５も、パワーコンディショナ５を通信ケーブル２７に接続させるように接続状態に設定されている。具体的には、各端子台６５を作業者が手動で操作して、通信ケーブル２７の各枝部ｂを介して各パワーコンディショナ５が通信ケーブル２７に接続されて通信についての接続に含まれるようにされる。

【0053】

そして、制御ユニット２４の操作パネル６３から作業者が所定の操作を行い、図２の太陽光発電装置２のパワーコンディショナ５が起動されて、太陽光発電システム１が稼動する。

【0054】

太陽光発電システム１の稼働中に、太陽光発電装置２の例えば第２のパワーコンディショナ５Ｂが、何らかの原因によって停止したとする。この場合、その停止した第２のパワーコンディショナ５Ｂと電力ケーブル２６との間の電力接続手段７１を操作して、電力ケーブル２６から第２のパワーコンディショナ５Ｂを切り離す。具体的には、自動または作業者による手動で、図３（ｂ）に示すように、第２のパワーコンディショナ５Ｂに対応する電力接続手段である電磁接触器７１がオフにされて、第２のパワーコンディショナ５Ｂが電力ケーブル２６から切り離される。一方、図２の第２のパワーコンディショナ５Ｂよりも、集電ユニット２３に対して遠位側に位置する第３〜第１０のパワーコンディショナ５Ｃ〜３０Ｊは、電力ケーブル２６を介して、制御ユニット２４に対する、電力についての接続に含まれたままである。

【0055】

したがって、第２のパワーコンディショナ５Ｂの停止に伴って、これよりも集電ユニット２３に対して遠位側に位置する第３〜第１０のパワーコンディショナ５Ｃ〜５Ｊまでもが電力ケーブル２６を介した制御ユニット２４との接続から切り離されるわけではない。このため、第２のパワーコンディショナ５Ｂが停止した場合に、集電ユニットが集電する電力の減少を最小限に抑えることができる。

【0056】

第２のパワーコンディショナ５Ｂの停止に伴って、図４の通信接続手段６５も操作して、通信ケーブル２７から第２のパワーコンディショナ５Ｂを切り離す。具体的には、作業者が当該パワーコンディショナ５Ｂに関連付けられた端子台６５を操作して、この第２のパワーコンディショナ５Ｂを通信ケーブル２７による通信についての接続から除外する。これにより、通信ケーブル２７が例えばＲＳ４８５ケーブルのようなシリアルケーブルの場合には、第２のパワーコンディショナ５Ｂの停止が、この第２のパワーコンディショナ５Ｂよりも制御ユニット２４に対して遠位側に位置するパワーコンディショナ５の各パワーコンディショナ通信手段６８と制御ユニット２４の第１の通信手段６１との通信に影響を与えることはない。

【0057】

なお、通信接続手段６５としては、パワーコンディショナ群２２の制御ユニット２４に対して接続されたパワーコンディショナ５のうちの任意のパワーコンディショナ５をその接続から切り離し、他のパワーコンディショナ５の制御ユニット２４に対する接続を維持できるものであれば、いかなるものであってもよい。例えば、通信接続手段６５は、第１の実施形態において例示した端子台以外に、コネクタまたはスイッチから構成されてもよい。

【0058】

次に、本発明の第２の実施形態にかかる太陽光発電システムについて説明する。この実施形態にかかる太陽光発電システムが第１の実施形態にかかる太陽光発電システムと異なる点は、接続および遮断が自在な電力接続手段７１の構成である。図５（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施形態においては、電力接続手段７１はコネクタによって構成される。コネクタ７１は、例えば、隣接するパワーコンディショナ５から延びる電力ケーブル部分２６ａ，２６ａの先端に設けられたプラグ部７２と、パワーコンディショナ５から延びる電力ケーブル２９の先端に設けられたソケット部７３とからなる。

【0059】

図５（ａ）に示すように、ソケット部７３にプラグ部７２が嵌合されると、パワーコンディショナ５から延びる電力ケーブル２９と、隣接するパワーコンディショナ５から延びる電力ケーブル部分２６ａ，２６ａとが接続される。そのため、当該パワーコンディショナ５は、電力ケーブル２６に接続され、パワーコンディショナ群２２（図２）における、通信についてのパワーコンディショナ５の接続に含まれる。

【0060】

一方、図４（ｂ）に示すようにソケット部７３からプラグ部７２が離脱されると、パワーコンディショナ５から延びる電力ケーブル２９と、隣接するパワーコンディショナ５から延びる電力ケーブル部分２６ａ，２６ａが切離される。これにより、当該パワーコンディショナ５は電力ケーブル２６から遮断されて（切り離されて）、パワーコンディショナ群２２における、電力についての接続から当該パワーコンディショナ５が除外される。

【0061】

次に、第２の実施形態にかかる太陽光発電装置を含む太陽光発電システムの動作について、第１の実施形態と異なる点について説明する。
まず、図２の太陽光発電装置２の全てのパワーコンディショナ５が設置された後、電力ケーブル２６および通信ケーブル２７によって各パワーコンディショナ５が集電ユニット２３および制御ユニット２４に接続される。

【0062】

この際に、各電力接続手段７１は、接続状態にされてパワーコンディショナ５を電力ケーブル２６に接続させるように設定されている。具体的には、作業者によって、図５（ａ）に示すように、プラグ部７２がソケット部７３に嵌合される。

【0063】

太陽光発電システム１の稼働中に、図２の太陽光発電装置２の例えば第２のパワーコンディショナ５Ｂが、何らかの原因によって停止した場合、その停止した第２のパワーコンディショナ５Ｂと電力ケーブル２６との間の電力接続手段７１が遮断状態に切り換えられて、電力ケーブル２６から第２のパワーコンディショナ５Ｂが切り離される。具体的には、作業者による手動で、図５（ｂ）に示すように、ソケット部７３からプラグ部７２が離脱される。これにより、図２の第２のパワーコンディショナ５Ｂが電力ケーブル２６から切り離されるが、第２のパワーコンディショナ５Ｂよりも、集電ユニット２３に対して遠位側に位置する第３〜第１０のパワーコンディショナ５Ｃ〜５Ｊまでもが、電力ケーブル２６を介した制御ユニット２４に対する接続から除外されるわけではない。このため、第２のパワーコンディショナ５Ｂの停止に伴う集電ユニット２３が集電する電力量の減少を最小限に抑えることができる。

【0064】

第２のパワーコンディショナ５Ｂの停止に伴って、第１の実施形態と同様に、本実施形態においても、通信接続手段６５（図４）を操作して、図２の通信ケーブル２７から第２のパワーコンディショナ５Ｂを切り離す。これにより、通信ケーブル２７が例えばＲＳ４８５ケーブルのようなシリアルケーブルの場合には、第２のパワーコンディショナ５Ｂの停止が、この第２のパワーコンディショナ５Ｂよりも制御ユニット２４に対して遠位側に位置するパワーコンディショナ５の各パワーコンディショナ通信手段６８（図４）と制御ユニット２４の第１の通信手段６１（図４）との通信に影響を与えることはない。

【0065】

図５（ａ）および（ｂ）に示した電力接続手段７１は、パワーコンディショナ群２２の集電ユニット２３に対して接続されたパワーコンディショナ５のうちの任意のパワーコンディショナ５をその接続から切り離し、他のパワーコンディショナ５の集電ユニット２３に対する接続を維持できるものであれば、いかなるものであってもよい。例えば、電力接続手段７１は、第１および第２の実施形態においてそれぞれ例示した電磁接触器およびコネクタ以外に、スイッチから構成されてもよい。

【0066】

次に、第３の実施形態にかかる太陽光発電装置について説明する。この実施形態にかかる太陽光発電装置が第１の実施形態にかかる太陽光発電装置と異なる点は、図６に示すように、太陽光発電装置２が、複数の制御ユニット２４を備えている点である。各制御ユニット２４は、太陽光発電部４０ごとに設けられている。本実施形態において、太陽光発電部４０の数が例えば３であれば、制御ユニット２４の数も３である。これら制御ユニット２４は、第２の通信手段６２および電力ケーブル５２を介して、管理ユニット４（図１）に接続される。

【0067】

本実施形態によれば、第１の実施形態の太陽光発電装置に比べて小規模なパワーコンディショナ５の集合に対して制御ユニット２４が設けられるので、パワーコンディショナ５の柔軟な制御および管理が可能となる。

【0068】

上記各実施形態において、図２の各パワーコンディショナ５には、電力接続手段７１および通信接続手段６５（図４）の両方が関連付けられるものとしたが、電力接続手段７１と通信接続手段６５（図４）の一方のみが関連付けられてもよい。

【0069】

以上、本発明にかかる太陽光発電システムによれば、あるパワーコンディショナが何らかの原因で停止した場合に、このパワーコンディショナのみを切り離して残りのパワーコンディショナの接続を維持させることで、太陽光発電装置に及ぼす影響を最小限に抑えることができる。したがって、このような太陽光発電装置を複数含む太陽光発電システムは、経年使用時のトータルの稼働率が高く、そのため発電効率も高い。

【符号の説明】

【0070】

２ 太陽光発電装置
５ パワーコンディショナ
２１ａ 太陽電池モジュール
２２ パワーコンディショナ群
２６ 電力ケーブル
７１ 電力接続手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】