特開 2023-165346 太陽光発電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023165346

(43)【公開日】2023-11-15

(54)【発明の名称】太陽光発電システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 1/00 20060101AFI20231108BHJP

   H02S 40/36 20140101ALI20231108BHJP

【ＦＩ】

H02J1/00 309J

H02J1/00 308H

H02S40/36

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022076266

(22)【出願日】2022-05-02

(71)【出願人】

【識別番号】000002945

【氏名又は名称】オムロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121382

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 託嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100206760

【弁理士】

【氏名又は名称】黒川 惇

(72)【発明者】

【氏名】武山 孝博

(72)【発明者】

【氏名】小倉 遼

(72)【発明者】

【氏名】白 釘虎

(72)【発明者】

【氏名】仲市 淳

(72)【発明者】

【氏名】内田 強士

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 智子

(72)【発明者】

【氏名】マーティン エリカ

【テーマコード（参考）】

5F151

5F251

5G165

【Ｆターム（参考）】

5F151BA11

5F151JA07

5F151JA08

5F151JA30

5F251BA11

5F251JA07

5F251JA08

5F251JA30

5G165EA03

5G165EA04

5G165KA04

5G165MA02

5G165NA01

5G165NA05

5G165NA06

5G165NA10

5G165PA05

(57)【要約】

【課題】太陽光発電システムにおいて、遮断装置の設置コストの低減、及び安定性の向上を両立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は、ストリングと、インバータと、複数の遮断装置と、とを備える。ストリングは、複数の太陽電池モジュールグループを含む。複数の遮断装置は、インバータからの制御信号に応じて複数の太陽電池モジュールグループ同士の接続を遮断する。複数の太陽電池モジュールグループは、第１グループと、第１グループに接続される第２グループと、第２グループに接続される第３グループとを含む。複数の遮断装置は、第１遮断装置を含む。第１遮断装置は、第２グループの陽極側の端子に接続される第１開閉部と、第２グループの陰極側の端子に接続される第２開閉部とを含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

１つ又は直列に接続された複数の太陽電池モジュールをそれぞれ含み互いに直列に接続された複数の太陽電池モジュールグループを含むストリングと、
前記ストリングに接続され、前記ストリングから出力される直流電力を交流電力に変換するインバータと、
前記インバータからの制御信号に応じて前記複数の太陽電池モジュールグループ同士の接続を遮断する複数の遮断装置と、
を備え、
前記複数の太陽電池モジュールグループのそれぞれは、開放電圧が所定の開放電圧以下であり、
前記複数の太陽電池モジュールグループは、第１グループと、前記第１グループに接続される第２グループと、前記第２グループに接続される第３グループとを含み、
前記複数の遮断装置は、前記第２グループの陽極側の端子に接続される第１開閉部と、前記第２グループの陰極側の端子に接続される第２開閉部とを含む第１遮断装置を含む、
太陽光発電システム。

【請求項2】

前記第１遮断装置は、前記第２グループに並列接続されるバイパス素子をさらに含む、
請求項１に記載の太陽光発電システム。

【請求項3】

前記第１遮断装置は、前記第１開閉部と前記第２開閉部とを独立して開閉制御可能である、
請求項１に記載の太陽光発電システム。

【請求項4】

前記第１遮断装置は、前記第２グループで発電される電力によって駆動される、
請求項１に記載の太陽光発電システム。

【請求項5】

前記複数の太陽電池モジュールグループの前記第１グループ、前記第２グループ及び前記第３グループの少なくとも１つは、直列に接続された前記複数の太陽電池モジュールを含む、
請求項１に記載の太陽光発電システム。

【請求項6】

前記第１遮断装置は、
前記インバータからの前記制御信号を受信する信号受信部と、
前記複数の太陽電池モジュールグループ同士の接続が遮断された状態において、前記信号受信部が前記インバータからの前記制御信号を受信するためのバイパス回路と、
をさらに含む、
請求項１に記載の太陽光発電システム。

【請求項7】

前記複数の太陽電池モジュールグループは、前記第３グループに接続される第４グループと、前記第４グループに接続される第５グループとをさらに含み、
前記複数の遮断装置は、前記第４グループの陽極側の端子に接続される第３開閉部と、前記第４グループの陰極側の端子に接続される第４開閉部とを含む第２遮断装置をさらに含む、
請求項１に記載の太陽光発電システム。

【請求項8】

前記第２遮断装置は、前記第４グループに並列接続されるバイパス素子をさらに含む、
請求項７に記載の太陽光発電システム。

【請求項9】

前記第２遮断装置は、前記第３開閉部と前記第４開閉部とを独立して開閉制御可能である、
請求項７に記載の太陽光発電システム。

【請求項10】

前記第２遮断装置は、前記第４グループで発電される電力によって駆動される、
請求項７に記載の太陽光発電システム。

【請求項11】

前記複数の太陽電池モジュールグループの前記第３グループ、前記第４グループ及び前記第５グループの少なくとも１つは、直列に接続された前記複数の太陽電池モジュールを含む、
請求項７に記載の太陽光発電システム。

【請求項12】

前記ストリングの前記複数の太陽電池モジュールグループのそれぞれは、前記開放電圧が１６５Ｖ以下である、
請求項１から１１のいずれか１項に記載の太陽光発電システム。

【請求項13】

前記インバータは、電力線通信によって前記複数の遮断装置に前記制御信号を出力する、
請求項１から１１のいずれか１項に記載の太陽光発電システム。

【請求項14】

前記インバータは、無線通信によって前記複数の遮断装置に前記制御信号を出力する、
請求項１から１１のいずれか１項に記載の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】

米国では、火災時等の緊急時に消防士を感電等から保護することを目的として、太陽光発電システムに対して、緊急時に太陽光発電システムによる発電を即座に停止するいわゆるラピッドシャットダウン機能の導入がＮＥＣ（米国電気工事規定）によって義務付けられている。例えば、特許文献１では、インバータの動作状態に応じて、太陽電池モジュールからインバータへの電力の出力を停止させる太陽光発電システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２０１２－５１１２９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

太陽光発電システムにおいて、火災時等における消防士のさらなる安全性の向上を図るには、例えば、ラピッドシャットダウン機能を備える遮断装置を太陽電池モジュール毎に設置することが好ましい。しかしながら、太陽電池モジュール毎に遮断装置を設置した場合、遮断装置の設置コストが高くなる。

【0005】

本発明の課題は、太陽光発電システムにおいて、遮断装置の設置コストの低減、及び安定性の向上を両立できる太陽光発電システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様に係る太陽光発電システムは、ストリングと、インバータと、複数の遮断装置とを備える。ストリングは、互いに直列に接続された複数の太陽電池モジュールグループを含む。複数の太陽電池モジュールグループは、１つ又は直列に接続された複数の太陽電池モジュールをそれぞれ含む。インバータは、ストリングに接続され、ストリングから出力される直流電力を交流電力に変換する。複数の遮断装置は、インバータからの制御信号に応じて複数の太陽電池モジュールグループ同士の接続を遮断する。複数の太陽電池モジュールグループのそれぞれは、開放電圧が所定の開放電圧以下である。複数の太陽電池モジュールグループは、第１グループと、第１グループに接続される第２グループと、第２グループに接続される第３グループとを含む。複数の遮断装置は、第１遮断装置を含む。第１遮断装置は、第２グループの陽極側の端子に接続される第１開閉部と、第２グループの陰極側の端子に接続される第２開閉部とを含む。

【0007】

この太陽光発電システムでは、第１遮断装置の第１開閉部と第２開閉部とによって第１グループと第２グループとの接続、並びに第２グループと第３グループとの接続を遮断できる。すなわち、１個の遮断装置で複数のグループの接続を遮断できるので、太陽電池モジュール毎に遮断装置を設置する場合に比べて、複数の遮断装置の設置コストの低減を図ることができる。また、ストリング単位で太陽電池モジュールとインバータとを遮断する場合に比べて、より安全性の高い太陽光発電システムを提供することができる。

【0008】

第１遮断装置は、第２グループに並列接続される第１バイパス素子をさらに含んでもよい。この場合は、第２グループでの発電量が小さくなっても、他の太陽電池モジュールグループが発電した電力を、第１バイパス素子を介してインバータへ伝搬させることができる。

【0009】

第１遮断装置は、第１開閉部と第２開閉部とを独立して開閉制御可能であってもよい。この場合は、例えば、第１開閉部に接点不良などの不具合が生じた場合において、正常に動作している第２開閉部は、そのまま利用することができる。

【0010】

第１遮断装置は、第２グループで発電される電力によって駆動されてもよい。この場合は、例えば、既存の太陽光発電システムに第１遮断装置を設置するときにおいて、インバータと第１遮断装置とを接続する追加配線を省略することができる。これにより、第１遮断装置の設置コストの低減を図ることができる。また、第１遮断装置の駆動電圧範囲を小さく抑えることができるので、第１遮断装置の製造コストを抑えることができる。

【0011】

複数の太陽電池モジュールグループの第１グループ、第２グループ及び第３グループの少なくとも１つは、直列に接続された複数の太陽電池モジュールを含んでもよい。この場合は、第１遮断装置によって、複数の太陽電池モジュールをまとめて遮断することができる。

【0012】

第１遮断装置は、インバータからの制御信号を受信する信号受信部と、複数の太陽電池モジュールグループ同士の接続が遮断された状態において、信号受信部がインバータからの制御信号を受信するためのバイパス回路とをさらに含んでもよい。この場合は、複数の太陽電池モジュールグループ同士の接続が遮断された状態において、第１遮断装置は、バイパス回路を介して、インバータからの制御信号を受信することができる。

【0013】

複数の太陽電池モジュールグループは、第３グループに接続される第４グループと、第４グループに接続される第５グループとをさらに含んでもよい。複数の遮断装置は、第２遮断装置をさらに含んでもよい。第２遮断装置は、第４グループの陽極側の端子に接続される第３開閉部と、第４グループの陰極側の端子に接続される第４開閉部とを含んでもよい。この場合は、第２遮断装置の第３開閉部と第４開閉部とによって第３グループと第４グループとの接続、並びに第４グループと第５グループとの接続を遮断できる。

【0014】

第２遮断装置は、第４グループに並列接続される第２バイパス素子をさらに含んでもよい。この場合は、第４グループでの発電量が小さくなっても、他の太陽電池モジュールグループが発電した電力を、第２バイパス素子を介してインバータへ伝搬させることができる。

【0015】

第２遮断装置は、第３開閉部と第４開閉部とを独立して開閉制御可能であってもよい。この場合は、例えば、第３開閉部に接点不良などの不具合が生じた場合において、正常に動作している第４開閉部は、そのまま利用することができる。

【0016】

第２遮断装置は、第４グループで発電される電力によって駆動されてもよい。この場合は、例えば、既存の太陽光発電システムに第２遮断装置を設置するときにおいて、インバータと第２遮断装置とを接続する追加配線を省略することができる。これにより、第２遮断装置の設置コストの低減を図ることができる。また、第２遮断装置の駆動電圧範囲を小さく抑えることができるので、第２遮断装置の製造コストを抑えることができる。

【0017】

複数の太陽電池モジュールグループの第４グループ、第５グループ及び第６グループの少なくとも１つは、直列に接続された複数の太陽電池モジュールを含んでもよい。この場合は、第２遮断装置によって、複数の太陽電池モジュールをまとめて遮断することができる。

【0018】

ストリングの複数の太陽電池モジュールグループのそれぞれは、開放電圧が１６５Ｖ以下であってもよい。この場合は、より安全性の高い太陽光発電システムを提供することができる。

【0019】

インバータは、電力線通信によって複数の遮断装置に制御信号を出力してもよい。この場合は、既存の太陽光発電システムに複数の遮断装置を設置するときに、インバータと複数の遮断装置との通信を確保するための追加配線を省略することができるので、複数の遮断装置の設置コストを抑えることができる。

【0020】

インバータは、無線通信によって複数の遮断装置に制御信号を出力してもよい。この場合は、遠隔操作によって複数の遮断装置に制御信号を出力することが可能になる。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、太陽光発電システムにおいて、遮断装置の設置コストの低減、及び安定性の向上を両立できる太陽光発電システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】図１は、本発明の一態様に係る太陽光発電システムの構成を模式的に示すブロック図である。

【図2】図２は、遮断装置の構成を模式的に示すブロック図である。

【図3】図３は、レギュレータの構成を模式的に示す回路図である。

【図4】図４は、遮断装置の構成を模式的に示すブロック図である。

【図5】図５は、遮断装置の動作モードの一例を説明する図である。

【図6】図６は、他の実施形態に係る太陽光発電システムの構成を模式的に示すブロック図である。

【図7】図７は、他の実施形態に係る太陽光発電システムの構成を模式的に示すブロック図である。

【図8】図８は、他の実施形態に係る太陽光発電システムの構成を模式的に示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

図１は、本発明の一態様に係る太陽光発電システム１の構成を模式的に示すブロック図である。太陽光発電システム１は、ストリング２と、インバータ３と、複数の遮断装置４と、を備える。

【0024】

ストリング２は、互いに直列に接続された複数の太陽電池モジュールグループを含む。複数の太陽電池モジュールグループのそれぞれは、１つ又は直列に接続された複数の太陽電池モジュール６を含む。すなわち、ストリング２は、互いに直列に接続された複数（本実施形態では１８個）の太陽電池モジュール６を含む。本実施形態における複数の太陽電池モジュールグループは、６つの太陽電池モジュールグループ６Ａ～６Ｆで構成されている。なお、太陽光発電システム１は、ストリング２が並列に複数連結された太陽電池アレイを含んでもよい。

【0025】

複数の太陽電池モジュールグループ６Ａ～６Ｆのそれぞれは、開放電圧が所定の開放電圧以下である。所定の開放電圧は、例えば１６５Ｖである。すなわち、ストリング２は、グループ毎の開放電圧が１６５Ｖ以下になるようにグループ分けされている。太陽電池モジュール６のそれぞれの開放電圧は、例えば５０Ｖである。以下では、太陽電池モジュールグループ６Ａ～６Ｆをグループ６Ａ～６Ｆとして記すことがある。なお、本実施形態におけるグループ６Ａ～６Ｅは、第１グループ～第５グループの一例である。

【0026】

グループ６Ａ～６Ｆのそれぞれは、互いに直列に接続された３つの太陽電池モジュール６を含む。したがって、グループ６Ａ～６Ｆのそれぞれの開放電圧は、１５０Ｖである。

【0027】

グループ６Ａ～６Ｆは、グループ６Ａからグループ６Ｆまでアルファベット順に並んで互いに直列に接続されている。グループ６Ａ～６Ｆのそれぞれは、陽極側の端子と陰極側の端子とを含む。各グループ６Ａ～６Ｆの陽極側端子は、各グループ６Ａ～６Ｆに属する太陽電池モジュール６の中で、インバータ３の陽極に最も近い太陽電池モジュール６の陽極側の端子によって構成される。各グループ６Ａ～６Ｆの陰極側端子は、各グループ６Ａ～６Ｆに属する太陽電池モジュール６の中でインバータ３の陽極から最も離れた太陽電池モジュール６の陰極側の端子によって構成される。

【0028】

グループ６Ａの陽極側の端子は、グループ６Ａに属する太陽電池モジュール６の中で、グループ６Ｂに最も近い太陽電池モジュール６の陽極側の端子によって構成され、グループ６Ｂの陰極側の端子に接続されている。グループ６Ａの陰極側の端子は、グループ６Ａに属する太陽電池モジュール６の中で、グループ６Ｂから最も離れたグループ６Ａの太陽電池モジュール６の陰極側の端子によって構成され、インバータ３の陰極側の端子に接続されている。

【0029】

グループ６Ｂの陽極側の端子は、グループ６Ｂに属する太陽電池モジュール６の中で、グループ６Ｃに最も近い太陽電池モジュール６の陽極側の端子によって構成され、グループ６Ｃの陰極側の端子に接続されている。グループ６Ｂの陰極側の端子は、グループ６Ｂに属する太陽電池モジュール６の中で、グループ６Ａに最も近い太陽電池モジュール６の陰極側の端子によって構成され、グループ６Ａの陽極側の端子に接続されている。

【0030】

グループ６Ｃの陽極側の端子は、グループ６Ｄの陰極側の端子に接続されている。グループ６Ｃの陰極側の端子は、グループ６Ｂの陽極側の端子に接続されている。グループ６Ｄの陽極側の端子は、グループ６Ｅの陰極側の端子に接続されている。グループ６Ｄの陰極側の端子は、グループ６Ｃの陽極側の端子に接続されている。グループ６Ｅの陽極側の端子は、グループ６Ｆの陰極側の端子に接続されている。グループ６Ｅの陰極側の端子は、グループ６Ｄの陽極側の端子に接続されている。グループ６Ｆの陽極側の端子は、インバータ３の陽極側の端子に接続されている。グループ６Ｆの陰極側の端子は、グループ６Ｅの陽極側の端子に接続されている。

【0031】

太陽電池モジュール６は、太陽光を受けて電力を発電し、発電した電力をインバータ３に出力する。インバータ３は、電力線を介してストリング２に接続される。インバータ３は、ストリング２の太陽電池モジュール６から出力される直流電力を交流電力に変換する。インバータ３は、電力系統７に接続されており、交流電力を商用電力系統や負荷装置に供給する。

【0032】

詳細には、インバータ３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３ａと、ＤＣ／ＡＣインバータ３ｂと、制御部３ｃと、を含む。ＤＣ／ＤＣコンバータ３ａは、太陽電池モジュール６から出力される電力の電圧を所定の電圧に変換して、ＤＣ／ＡＣインバータ３ｂに入力する。ＤＣ／ＡＣインバータ３ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３ａを介して、太陽電池モジュール６から出力される直流電力を交流電力に変換する。制御部３ｃは、ＣＰＵやメモリ等を含み、ＤＣ／ＤＣコンバータ３ａ及びＤＣ／ＡＣインバータ３ｂを制御する。また、制御部３ｃは、電力線通信によって複数の遮断装置４に制御信号を出力する。

【0033】

複数の遮断装置４は、グループ６Ａ～６Ｆ同士を接続する電路に接続されている。複数の遮断装置４は、インバータ３からの制御信号に応じてグループ６Ａ～６Ｆ同士の接続を遮断する。複数の遮断装置４は、遮断装置４ａ～４ｃを含む。本実施形態では、複数の遮断装置４は、３つの遮断装置４ａ～４ｃによって構成される。本実施形態における遮断装置４ａは、第１遮断装置の一例であり、遮断装置４ｂは、第２遮断装置の一例である。

【0034】

遮断装置４ａは、グループ６Ａとグループ６Ｂとを接続する電路８ａと、グループ６Ｂとグループ６Ｃとを接続する電路８ｂとに接続されている。遮断装置４ａは、インバータ３からの制御信号に応じてグループ６Ａとグループ６Ｂとの接続、並びにグループ６Ｂとグループ６Ｃとの接続を遮断する。詳細には、遮断装置４ａは、インバータ３からの制御信号に応じてグループ６Ｂの太陽電池モジュール６から出力される電圧を遮断することで、電路８ａ，８ｂを遮断する。これにより、グループ６Ａとグループ６Ｂとの接続、並びにグループ６Ｂとグループ６Ｃとの接続が遮断される。

【0035】

遮断装置４ａは、グループ６Ｂの太陽電池モジュール６で発電される電力によって駆動される。遮断装置４ａは、例えば、グループ６Ｂの太陽電池モジュール６に外付けされている。

【0036】

図２は、遮断装置４ａの構成を模式的に示すブロック図である。遮断装置４ａは、電力供給部４１と、信号受信部４２と、制御部４３と、リレー４４と、バイパス回路４５と、バイパス素子４６と、信号検出部４７とを含む。

【0037】

電力供給部４１は、グループ６Ｂに並列接続されたレギュレータである。具体的には、電力供給部４１の陽極側の端子は、グループ６Ｂの陽極側の端子に接続され、陰極側の端子は、グループ６Ｂの陰極側の端子に接続される。

【0038】

図３は、電力供給部４１の構成を模式的に示す回路図である。電力供給部４１は、入力端子２１ａ，２１ｂ、出力端子２２ａ，２２ｂ、ラインフィルタ２３、コンデンサ２４，２５、昇圧回路２６、スイッチング素子２７、制御回路２８、トランス２９、ダイオード３０、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、フィードバック回路３２等を含む。

【0039】

電力供給部４１は、太陽電池モジュール６で発電された電力を電源として遮断装置４ａを駆動させる駆動電力を発生する。ここでは、グループ６Ｂの太陽電池モジュール６で発電された電力のみを利用して遮断装置４ａの駆動電力を生成する。

【0040】

信号受信部４２は、インバータ３の制御部３ｃからの制御信号を受信して、受信した制御信号を制御部４３に出力する。詳細には、インバータ３の制御部３ｃからの制御信号を検出する信号検出部４７を介して、信号受信部４２はインバータ３の制御部３ｃからの制御信号を受信する。

【0041】

制御部４３は、ＣＰＵやメモリ等を含む。制御部４３は、信号受信部４２から出力された信号に基づいて、リレー４４のコイルに流れる電流値を制御して、リレー４４の接点を開閉制御する。リレー４４は、例えばメカニカルリレーであり、高電圧の直流電流を開閉可能である。

【0042】

リレー４４は、第１開閉部４４ａと、第２開閉部４４ｂとを含む。第１開閉部４４ａは、グループ６Ｂの陽極側の端子に接続される。第１開閉部４４ａは、電路８ａに配置され、グループ６Ｂとグループ６Ｃとの接続を開閉する。第２開閉部４４ｂは、グループ６Ｂの陰極側の端子に接続される。第２開閉部４４ｂは、電路８ａに配置され、グループ６Ａとグループ６Ｂとの接続を開閉する。以下では、第１開閉部４４ａ及び第２開閉部４４ｂを開閉部４４ａ，４４ｂと記すことがある。

【0043】

電力供給部４１から駆動電源が供給されていないとき、開閉部４４ａ，４４ｂは、常に開状態にある。したがって、遮断装置４ａが駆動していないときは、グループ６Ａとグループ６Ｂとの接続、グループ６Ｂとグループ６Ｃとの接続が遮断された状態にある。

【0044】

バイパス回路４５は、グループ６Ａ～６Ｆ同士の接続が遮断された状態において、信号受信部４２が制御部３ｃからの制御信号を受信するための回路である。グループ６Ａとグループ６Ｂとの接続、並びにグループ６Ｂとグループ６Ｃとの接続が遮断された状態において、信号受信部４２は、バイパス回路４５を介して、制御部３ｃからの制御信号を受信することができる。

【0045】

バイパス素子４６は、グループ６Ｂに並列接続される。具体的には、バイパス素子４６の一端は、グループ６Ｂの陰極側の端子と第２開閉部４４ｂとの間に接続される。一方、バイパス素子４６の他端は、グループ６Ｂの陽極側の端子と第１開閉部４４ａとの間に接続される。バイパス素子４６は、例えば、グループ６Ｂの陰極側の端子と第２開閉部４４ｂとの間に接続されるアノードと、グループ６Ｂの陽極側の端子と第１開閉部４４ａとの間に接続されるカソードと、を有するダイオードである。

【0046】

日の出又は日没時、グループ６Ａの太陽電池モジュールに影が入った場合、グループ６Ｂにおける急激な電力低下又は異常発熱などの異常により、グループ６Ｂから十分な電力を出力できなくなったときに、バイパス素子４６は、他の太陽電池モジュールグループが発生させた電力を、グループ６Ｂを「バイパス」して伝搬させる電路を形成する。具体的には、バイパス素子４６は、開閉部４４ａ，４４ｂが閉状態となったときに、他の太陽電池モジュールグループにて発生した電力を、インバータ３へと伝送させる経路を形成する。

【0047】

バイパス素子４６は、外部からの信号による指令がなくとも、グループ６Ｂから十分な電力を出力できなくなったときに、その電気的特性に基づいて、異常が生じたグループ６Ｂをバイパスする電路を直ちに形成できる。

【0048】

なお、遮断装置４ａが接続されたグループ６Ｂをバイパスでき、かつ、バイパス素子４６の端子の少なくとも一方が第１開閉部４４ａ又は第２開閉部４４ｂを介さずにグループ６Ｂに接続されていれば、バイパス素子４６の２つの端子の接続位置は任意に設定できる。例えば、バイパス素子４６のアノードをグループ６Ａの陽極側の端子と第２開閉部４４ｂとを接続する電路に接続し、カソードをグループ６Ｂの陽極側の端子と第１開閉部４４ａとを接続する電路に接続してもよい。

【0049】

遮断装置４ｂは、接続される電路が遮断装置４ａと異なる点を除いて遮断装置４ａと同様の構成である。遮断装置４ｂは、グループ６Ｃとグループ６Ｄとを接続する電路８ｃと、グループ６Ｄとグループ６Ｅとを接続する電路８ｄとに接続されている。遮断装置４ｂは、インバータ３からの制御信号に応じてグループ６Ｃとグループ６Ｄとの接続、並びにグループ６Ｃとグループ６Ｅとの接続を遮断する。

【0050】

遮断装置４ｂは、グループ６Ｄの太陽電池モジュール６で発電される電力によって駆動される。遮断装置４ｂは、例えば、グループ６Ｄの太陽電池モジュール６に外付けされている。

【0051】

図４に示すように、遮断装置４ｂは、電力供給部５１と、信号受信部５２と、制御部５３と、リレー５４と、バイパス回路５５と、バイパス素子５６と、信号検出部５７とを含む。リレー５４は、第１開閉部５４ａ（第３開閉部の一例）と、第２開閉部５４ｂ（第４開閉部の一例）とを含む。遮断装置４ｂの各構成は、遮断装置４ａの各構成と同様であるため、簡略に説明する。

【0052】

電力供給部５１は、太陽電池モジュール６で発電された電力を電源として遮断装置４ｂを駆動させる駆動電力を発生する。ここでは、グループ６Ｄの太陽電池モジュール６で発電された電力のみを利用して遮断装置４ｂの駆動電力を生成する。

【0053】

信号受信部５２は、インバータ３の制御部３ｃからの制御信号を受信して、受信した制御信号を制御部５３に出力する。

【0054】

制御部５３は、リレー５４の接点を開閉制御する。リレー５４の第１開閉部５４ａは、グループ６Ｄの陽極側の端子に接続される。第１開閉部５４ａは、電路８ｄに配置され、グループ６Ｄとグループ６Ｅとの接続を開閉する。第２開閉部５４ｂは、グループ６Ｄの陰極側の端子に接続される。第２開閉部５４ｂは、電路８ｃに配置され、グループ６Ｃとグループ６Ｄとの接続を開閉する。

【0055】

バイパス素子５６は、グループ６Ｄに並列接続される。バイパス素子５６の一端は、グループ６Ｄの陰極側の端子と第２開閉部５４ｂとの間に接続される。バイパス素子５６の他端は、グループ６Ｄの陽極側の端子と第１開閉部５４ａとの間に接続される。バイパス素子５８は、例えば、グループ６Ｄの陰極側の端子と第２開閉部５４ｂとの間に接続されるアノードと、グループ６Ｄの陽極側の端子と第１開閉部５４ａとの間に接続されるカソードと、を有するダイオードである。

【0056】

遮断装置４ｃは、接続される電路が遮断装置４ａ及び遮断装置４ｂと異なる点を除いて遮断装置４ａと同様の構成である。すなわち、遮断装置４ｃは、電力供給部と、信号受信部と、制御部と、第１開閉部６４ａと第２開閉部６４ｂとを含むリレー６４と、バイパス回路と、バイパス素子６６と、信号検出部とを含む。遮断装置４ｃの各構成は、遮断装置４ａの各構成と同様であるため、説明を省略する。

【0057】

遮断装置４ｃは、グループ６Ｅとグループ６Ｆとを接続する電路８ｅと、グループ６Ｆとインバータ３とを接続する電路８ｆとに接続されている。遮断装置４ｃは、インバータ３からの制御信号に応じてグループ６Ｅとグループ６Ｆとの接続、並びにグループ６Ｆとインバータ３との接続を遮断する。

【0058】

次に、図５を参照して、複数の遮断装置４の動作モードについて主に遮断装置４ａの動作を例にして説明する。複数の遮断装置４の動作モードは、スタートモード、アクティブモード、安全モードの３つの動作モードを含む。安全モードは、通常遮断モードと、緊急安全遮断モードと、を含む。したがって、複数の遮断装置４は、スタートモード、アクティブモード、通常遮断モード、及び緊急安全遮断モードの４つの動作モードで動作する。

【0059】

スタートモードとは、太陽電池モジュール６に太陽光が当たり始めたときのモードである。このとき、太陽電池モジュール６は、太陽光を受けて電力を発電する。そして、太陽電池モジュール６で発電された電力から電力供給部４１が生成した駆動電力によって遮断装置４ａが駆動される。遮断装置４ａが駆動されて制御部４３が信号受信部４２を介してインバータ３の制御部３ｃからの制御信号を受信すると、制御部４３はリレー４４の開閉部４４ａ，４４ｂを閉状態とする。

【0060】

同様に、太陽電池モジュール６で発電された電力から遮断装置４ｂの電力供給部５１が生成した駆動電力によって遮断装置４ｂが駆動される。遮断装置４ｂが駆動されて制御部５３が信号受信部５２を介してインバータ３の制御部３ｃからの制御信号を受信すると、制御部５３はリレー５４の開閉部５４ａ，５４ｂを閉状態とする。遮断装置４ｃにおいても、遮断装置４ａと同様の動きをする。これにより、グループ６Ａ～６Ｆが複数の遮断装置４（遮断装置４ａ～４ｃ）を介してストリング２接続され、太陽電池モジュール６で発電された電力がインバータ３に出力される。

【0061】

アクティブモードは、太陽電池モジュール６が日中に太陽光を受けて発電している状態であり、実質的にスタートモードと同じである。したがって、アクティブモードでは、グループ６Ａ～６Ｆが複数の遮断装置４（遮断装置４ａ～４ｃ）を介して接続された状態にあり、太陽電池モジュール６が発電された電力がインバータ３に出力される。

【0062】

通常遮断モードは、夜間、或いは雨などの天候の影響で、太陽電池モジュール６が太陽光を受けていないときのモード、又は太陽電池モジュール６の発電が不安定なときのモードである。通常遮断モードにおいて、太陽電池モジュール６の発電がないときは、インバータ３の制御部３ｃから制御信号は出力されておらず、遮断装置４ａ～４ｃの第１開閉部及び第２開閉部が全て開状態にある。

【0063】

通常遮断モードにおいて、天候の不安定等の理由により、太陽電池モジュール６の発電が不安定なときは、インバータ３の制御部３ｃから制御信号が出力されている。例えば、グループ６Ｂの発電量が不安定な場合は、グループ６Ｂの太陽電池モジュール６から供給される電力に応じてリレー４４の開閉部４４ａ，４４ｂがＯＮ状態又はＯＦＦ状態となる。なお、グループ６Ｂの発電量が小さい場合でも、リレー４４の開閉部４４ａ，４４ｂがＯＮ状態であれば、他の太陽電池モジュールグループが発電した電力を、バイパス素子４６を介してインバータ３へ伝搬させることができる。

【0064】

緊急安全遮断モードは、スタートモード、或いはアクティブモード中に、電路８ａ～８ｆを遮断して、太陽電池モジュール６からインバータ３への電力の出力を停止させるモードである。本実施形態では、図１に示すように、操作スイッチ３５がインバータ３に接続されており、複数の遮断装置４がスタートモード、或いはアクティブモード中のときに操作スイッチ３５が操作されると、複数の遮断装置４の動作モードが緊急安全遮断モードに切り替わる。

【0065】

詳細には、操作スイッチ３５が操作されると、制御部３ｃは、制御信号の出力を停止する。信号検出部４７が制御信号の一定周期停止を検出すると、信号受信部４２及び制御部４３を介して、リレー４４の開閉部４４ａ，４４ｂが開状態となる。これにより、グループ６Ａとグループ６Ｂとの接続、並びにグループ６Ｂとグループ６Ｃとの接続が遮断される。

【0066】

同様に、遮断装置４ｂは、制御信号の一定周期停止を検出すると、リレー５４の開閉部５４ａ，５４ｂを開状態に制御する。これにより、グループ６Ｃとグループ６Ｄとの接続、並びにグループ６Ｄとグループ６Ｅとの接続が遮断される。同様に、遮断装置４ｃは、制御信号の一定周期停止を検出すると、リレー６４の開閉部６４ａ，６４ｂを開状態に制御する。これにより、グループ６Ｅとグループ６Ｆとの接続、並びにグループ６Ｆとインバータ３との接続が遮断される。これにより、全てのグループ６Ａ～６Ｆが互いに分断されることで、ストリング２の開放電圧が１６５Ｖ以下に分断される。

【0067】

上記構成の太陽光発電システム１では、複数の太陽電池モジュールグループ６Ａ～６Ｆのそれぞれは、開放電圧が１６５Ｖであるため、安全性の高い太陽光発電システムを提供することができる。また、１個の遮断装置４ａで複数のグループの接続を遮断できるので、太陽電池モジュール６毎に遮断装置を設置する場合に比べて、複数の遮断装置４の設置コストの低減を図ることができる。また、ストリング２単位で太陽電池モジュール６とインバータ３とを遮断する場合に比べて、より安全性の高い太陽光発電システムを提供することができる。さらに、グループ６Ｂでの発電量が小さくなっても、他の太陽電池モジュールグループが発電した電力を、バイパス素子４６を介してインバータ３へ伝搬させることができる。なお、遮断装置４ｂ及び遮断装置４ｃによって遮断装置４ａと同様の作用効果を得ることができる。

【0068】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0069】

複数の太陽電池モジュールグループのグループ数や、それぞれのグループが含む太陽電池モジュールの数は、前記実施形態に限定されるものではない。ストリング２は、グループ毎の開放電圧が１６５Ｖ以下になるように複数の太陽電池モジュールグループにグループ分けされていればよい。同様に、前記実施形態では、複数の遮断装置４は、３つの遮断装置４ａ～４ｃを含んでいたが、複数の遮断装置４の数は、前記実施形態に限定されない。

【0070】

図６に簡略に示すように、複数の遮断装置４は、遮断時において、ストリング２の開放電圧が１６５Ｖ以下に分断されるように配置されていればよい。図６では、複数の遮断装置４は、４つの遮断装置４ａ～４ｄを含む。また、グループ６Ａ，６Ｃ，６Ｅ，６Ｇのそれぞれは、互いに直列に接続された３つの太陽電池モジュール６を含み、グループ６Ｂ，６Ｄ，６Ｆ，６Ｈのそれぞれは、１つの太陽電池モジュール６を含む。したがって、グループ６Ａ，６Ｃ，６Ｅ，６Ｇの開放電圧は、１５０Ｖであり、グループ６Ｂ，６Ｄ，６Ｆ，６Ｈの開放電圧は、５０Ｖである。或いは、複数のモジュールグループのうち、少なくとも１つのグループが２つの太陽電池モジュール６を含んでもよい。

【0071】

図７に簡略して示すように、複数の遮断装置４は、複数の太陽電池モジュールグループのそれぞれに配置されてもよい。この場合、複数の太陽電池モジュールグループのそれぞれは、複数の太陽電池モジュール６を含むことが好ましい。

【0072】

前記実施形態では、遮断装置４ａのリレー４４が第１開閉部４４ａと第２開閉部４４ｂの２つの接点を備えていたが、図８に簡略に示すように、リレー４４は、単一の接点を備える２つのリレーで構成してもよい。すなわち、遮断装置４ａは、第１開閉部４４ａと第２開閉部４４ｂとを独立して開閉制御可能な構成であってもよい。同様に、遮断装置４ｂは、第１開閉部５４ａと第２開閉部５４ｂとを独立して制御可能な構成であってもよい。同様に、遮断装置４ｃは、第１開閉部６４ａと第２開閉部６４ｂとを独立して制御可能な構成であってもよい。

【0073】

前記実施形態では、電力線通信によって複数の遮断装置４に制御信号を出力していたが、Ｗｉｆｉ（登録商標）等の無線通信によって複数の遮断装置４に制御信号を出力してもよい。或いは、インバータ３と複数の遮断装置４は、無線通信によって相互通信可能な構成であってもよい。

【0074】

緊急安全遮断モード及び通常遮断モードの一部（図５の「発電なし」のとき）以外のモードにおいてインバータ３からの制御信号が停止され、緊急安全遮断モード及び通常遮断モードの一部の時に、インバータ３からの制御信号が出力されてもよい。この場合、複数の遮断装置４は、インバータ３からの制御信号の受信時にリレーの第１開閉部及び第２開閉部を開状態とし、制御信号が受信されないときにリレーの第１開閉部及び第２開閉部を閉状態としてもよい。

【符号の説明】

【0075】

１ 太陽光発電システム
２ ストリング
３ インバータ
４ 複数の遮断装置
４ａ 遮断装置（第１遮断装置の一例）
４ｂ 遮断装置（第２遮断装置の一例）
６ 太陽電池モジュール
４４ａ 第１開閉部
４４ｂ 第２開閉部
４５ バイパス回路
４６ 第１バイパス素子（バイパス素子の一例）
４７ 信号受信部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】