特許 7056851 太陽光発電システム及び検出方法

(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】

(24)【登録日】2022-04-11

(45)【発行日】2022-04-19

(54)【発明の名称】太陽光発電システム及び検出方法

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20220412BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20220412BHJP

   H02S 50/00 20140101ALI20220412BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 E

H02J3/38 130

H02S50/00

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2021031978

(22)【出願日】2021-03-01

(65)【公開番号】P2021177693

(43)【公開日】2021-11-11

【審査請求日】2021-03-01

(31)【優先権主張番号】202010383425.0

(32)【優先日】2020-05-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】596039187

【氏名又は名称】台達電子工業股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＤＥＬＴＡ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ，ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】李雷鳴

(72)【発明者】

【氏名】林信晃

【審査官】麻生 哲朗

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２９４８７７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１７－５２４３２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１７９３９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ７／４８

Ｈ０２Ｊ ３／３８

Ｈ０２Ｓ ５０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

太陽光パネル及び直交変換器を含み、前記直交変換器が発電モードにある場合、前記太陽光パネルによる光電気エネルギーは、前記直交変換器を介して外部グリッドに提供される太陽光発電システムを検出するための検出方法であって、
前記発電モードと異なる検出モードにある前記直交変換器を提供する工程と、
前記直交変換器が前記外部グリッドから電気エネルギーを取得するように制御して、検出電力を生成する工程と、
前記検出電力を前記太陽光パネルに提供して、前記太陽光パネルに前記検出電力が通過する場合に検出機器によって前記太陽光パネルの検出結果を取得する工程と、
を備える検出方法。

【請求項2】

前記太陽光発電システムは、前記太陽光パネルと前記直交変換器との間に結合される直流変換器を更に含み、前記直交変換器が前記発電モードにある場合、前記直流変換器は第１直流電圧を第２直流電圧に変換し、前記第２直流電圧は前記直交変換器を介して、前記外部グリッドに提供されるための出力交流電圧に変換され、
前記検出方法は、
前記太陽光パネルと前記直交変換器との間に結合され、且つ前記直流変換器に並列接続されるバイパススイッチ回路を提供する工程と、
前記検出モードで、前記バイパススイッチ回路をオン制御して、前記検出電力を前記直交変換器によって前記バイパススイッチ回路を介して前記太陽光パネルに伝達する工程と、
を更に備える請求項１に記載の検出方法。

【請求項3】

前記直交変換器は、前記発電モードから前記検出モードへ切り替えることができるように配置され、
前記検出方法は、
前記バイパススイッチ回路をオフ状態からオン状態へ切り替えるように制御して、前記検出電力を前記バイパススイッチ回路によって前記太陽光パネルに提供する工程を更に備える請求項２に記載の検出方法。

【請求項4】

前記直交変換器は、前記検出モードを終了して、前記発電モードに戻すことができるように配置され、
前記検出方法は、
前記検出電力の生成を停止するように前記直交変換器を制御する工程と、
前記直交変換器と前記太陽光パネルとの間の電圧差を検知する工程と、
前記バイパススイッチ回路をオン状態からオフ状態へ切り替えるように制御して、前記検出モードを終了する工程と、
を備える請求項３に記載の検出方法。

【請求項5】

前記検出方法は、
前記検出モードで、前記太陽光パネルに提供される前記検出電力の検出電力値を検知する工程を更に備える請求項１～４の何れか１項に記載の検出方法。

【請求項6】

前記検出方法は、
前記検出電力の検出電力値を検知するための電流センサーを提供する工程と、
前記電流センサーによる検出電流値を基準電流値と比較して、比較結果を生成する工程と、
前記比較結果に基づいて前記直交変換器を制御して、前記検出電力に対応する電圧レベル又は電流の大きさを調整する工程と、
を更に備える請求項１～５の何れか１項に記載の検出方法。

【請求項7】

外部グリッドと太陽光パネルとの間に結合される直交変換器と、
前記直交変換器に結合され、前記直交変換器を発電モードと検出モードとの間で切り替えるように制御するための制御ユニットと、
を含み、
前記直交変換器が前記発電モードにある場合、前記太陽光パネルによる光電気エネルギーは、前記直交変換器を介して外部グリッドに提供され、
前記直交変換器が前記検出モードにある場合、前記制御ユニットは、前記直交変換器が前記外部グリッドから電気エネルギーを取得するように制御して、検出電力を生成し、且つ前記検出電力を前記太陽光パネルに提供して、前記太陽光パネルに前記検出電力が通過する場合に太陽光パネルの検出結果を生成させる太陽光発電システム。

【請求項8】

前記太陽光発電システムは、
前記太陽光パネルと前記直交変換器との間に結合され、前記発電モードで、第１直流電圧を生成し、且つ前記第１直流電圧を第２直流電圧に変換するための直流変換器を更に含み、
前記直交変換器は、前記第２直流電圧を前記外部グリッドに提供される出力交流電圧に変換することに用いられる請求項７に記載の太陽光発電システム。

【請求項9】

前記太陽光発電システムは、
前記直流変換器に並列接続され、且つ前記太陽光パネルと前記直交変換器との間に結合され、更に前記制御ユニットに結合され、前記直交変換器が前記検出モードにある場合、前記制御ユニットによりバイパススイッチ回路をオン制御して、前記検出電力が前記バイパススイッチ回路によって前記直交変換器から前記太陽光パネルに伝達されることを許可するための前記バイパススイッチ回路を更に含む請求項８に記載の太陽光発電システム。

【請求項10】

前記直流変換器は、前記バイパススイッチ回路に並列接続され、且つ前記光電気エネルギーが前記太陽光パネルにより前記直交変換器に伝達されることを許可するためのダイオードを含む請求項９に記載の太陽光発電システム。

【請求項11】

前記直交変換器は、前記発電モードから前記検出モードへ切り替えることができるように配置され、
前記発電モードから前記検出モードへの切り替えは、前記制御ユニットによって前記バイパススイッチ回路をオフ状態からオン状態へ切り替えるように制御すること、及び前記直交変換器が前記外部グリッドから電気エネルギーを取得するように制御して前記検出電力を生成することによって達成される請求項９又は１０に記載の太陽光発電システム。

【請求項12】

前記直交変換器は、更に、前記検出モードを終了して、前記発電モードに戻すことができように配置され、前記制御ユニットは、前記検出電力の生成を停止するように前記直交変換器を制御し、前記直交変換器と前記太陽光パネルとの間の電圧差を検知し、また、前記バイパススイッチ回路をオン状態からオフ状態へ切り替えるように制御する請求項１１に記載の太陽光発電システム。

【請求項13】

前記検出モードで、前記太陽光パネルに提供される検出電流値を検知するための電流センサーを更に含む請求項７～１２の何れか１項に記載の太陽光発電システム。

【請求項14】

前記制御ユニットは、更に、前記検出電流値を基準電流値と比較し、また、比較結果に基づいて前記直交変換器を制御して、前記検出電力に対応する電圧レベル又は電流の大きさを調整することに用いられる請求項１３に記載の太陽光発電システム。

【請求項15】

前記直交変換器は、双方向直交変換器である請求項７～１４の何れか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】

本開示内容は、太陽光発電システム及び検出方法に関し、特に、太陽光パネルが異常であるかを検出するための技術に関する。

【背景技術】

【0002】

太陽光発電システムの動作原理は、電圧又は電流を出力するように、光電半導体製の太陽光パネル（Ｓｏｌａｒ ｐａｎｅｌ）によって太陽光を吸収し、光エネルギーを電気エネルギーに変換することである。しかしながら、太陽光発電システムを長期間動作させた後で、太陽光パネルは、例えば、外部の物体による割れ、内部の素子の損傷等の様々な要因により、性能が低下してしまう。このため、太陽光発電システムの動作の正常を確保するように、定期的に検出する必要がある。例えば、台湾特許第Ｍ３７７５９６号の特許等のような従来の検出方法は、太陽光パネルに故障があるかを検出することに用いられるが、それは便利ではなく、且つ多くの問題が存在する。

【発明の概要】

【0003】

本願の一実施形態は、太陽光パネル及び直交変換器を含み、直交変換器が発電モードにある場合、太陽光パネルによる光電気エネルギーは、直交変換器を介して外部グリッドに提供される太陽光発電システムを検出するための検出方法であって、前記発電モードと異なる検出モードにある直交変換器を提供する工程と、直交変換器が外部グリッドから電気エネルギーを取得するように制御して、検出電力を生成する工程と、検出電力を太陽光パネルに提供して、太陽光パネルに検出電力が通過する場合に検出機器によって太陽光パネルの検出結果を取得する工程と、を備える検出方法である。

【0004】

本願の別の実施形態は、外部グリッドと太陽光パネルとの間に結合される直交変換器と、直交変換器に結合され、直交変換器を発電モードと検出モードとの間で切り替えるように制御するための制御ユニットと、を含み、直交変換器が発電モードにある場合、太陽光パネルによる光電気エネルギーは、直交変換器によって変換されて外部グリッドに提供され、直交変換器が検出モードにある場合、制御ユニットは、直交変換器が外部グリッドから電気エネルギーを取得するように制御して、検出電力を生成し、且つ検出電力を太陽光パネルに提供して、太陽光パネルに検出電力が通過する場合に太陽光パネルの検出結果を生成させる太陽光発電システムである。

【0005】

太陽光発電システムが検出電力を太陽光パネルに提供する場合、検出機器は、太陽光パネルが正常であるか又は損壊しているかを簡単で効果的に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】一部の実施例による太陽光発電システムを示す模式図である。

【図2A】一部の実施例による太陽光発電システムを示す模式図である。

【図2B】一部の実施例による太陽光発電システムを示す模式図である。

【図3A】一部の実施例による直交変換器を示す模式図である。

【図3B】一部の実施例による直交変換器を示す模式図である。

【図3C】一部の実施例による直交変換器を示す模式図である。

【図3D】一部の実施例による直交変換器を示す模式図である。

【図3E】一部の実施例による直交変換器を示す模式図である。

【図4】一部の実施例による検出方法を示す工程流れ図である。

【図5A】一部の実施例による太陽光発電システムを示す模式図である。

【図5B】一部の実施例による太陽光発電システムを示す模式図である。

【図6A】一部の実施例による太陽光発電システムを示す模式図である。

【図6B】一部の実施例による太陽光発電システムを示す模式図である。

【図7A】一部の実施例による太陽光発電システムを示す模式図である。

【図7B】一部の実施例による太陽光発電システムを示す模式図である。

【図8】一部の実施例による太陽光発電システムを示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、図面で本発明の複数の実施形態を開示し、多くの実際の細部を下記の叙述で合わせて説明するが、これらの実際の細部は本発明を制限するためのものではない。一部の実施例においては、これらの実際の細部は、必要ないものである。図面を簡略化するために、ある従来慣用の構造と素子は、図面において簡単で模式的に示される。本文では、ある素子は、「接続」又は「結合」と呼ばれる場合、「電気的接続」又は「電気的結合」を指してもよいし、２つ又は複数の素子の間に互いに合わせて操作又は協働することを指してもよい。本文で「第１」、「第２」～等の用語で異なる素子を示すが、当該用語は、同じ技術用語で説明される素子又は操作を区別するためのものだけである。文脈が明確に示さない限り、当該用語は、順序又は順位を特に指示又は暗示するものではなく、本発明を限定することに用いられるものでもない。

【0008】

図１に示すように、一実施例において、太陽光発電システム１００は、少なくとも太陽光パネルＳＰ、直交変換器１１０及び制御ユニット１２０を含む。直交変換器１１０は外部グリッドＥと太陽光パネルＳＰとの間に結合され、制御ユニット１２０は直交変換器１１０に結合される。太陽光パネルＳＰは、日光によって照射される場合、光電効果に基づいて電圧又は電流を生成する。開示内容を容易に説明するために、ここで前記発電の状態を太陽光発電システム１００又は直交変換器１１０の「発電モード」と呼ぶ。なお、当業者であれば、太陽光パネルＳＰの構造や原理を理解することができるため、ここで繰り返して説明しない。前記「発電モード」以外、太陽光パネルＳＰが日光によって照射されていなく、又は発電するように動作していない場合、太陽光発電システム１００は、直交変換器１１０を介して外部グリッドＥからの電気エネルギーを受け取って、直交変換器１１０が電気エネルギーを太陽光パネルＳＰに提供するようにすることができる。前記の電気エネルギーを提供する適用により、太陽光パネルＳＰの状態を検出することができる。ここで、前記検出過程を太陽光発電システム１００又は直交変換器１１０の「検出モード」と呼ぶ。

【0009】

一実施例において、制御ユニット１２０は、直交変換器１１０を発電モードと検出モードとの間で切り替えるように制御することに用いられる。つまり、直交変換器１１０が「発電モード」にある場合、太陽光パネルＳＰによる光電気エネルギーは、直交変換器１１０を介して、外部グリッドＥに伝達される。逆に、直交変換器１１０が「検出モード」にある場合、制御ユニット１２０は、検出電力を提供して太陽光パネルＳＰを検出するように、直交変換器１１０が外部グリッドＥから取得された電気エネルギーを使用するように制御することができる。これによって、太陽光パネルＳＰにより検出電力を受け取り、太陽光パネルＳＰの電気的特性（例えば、電圧、電流、インピーダンス）又は物理的状態（温度）は検出機器Ｄによって検知されることができ、更に太陽光パネルＳＰの各部に異常があるかを検出する。一実施例において、制御ユニット１２０は、様々な計算又は判断を実行することに使用され、且つマイクロコントローラ（ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、マイクロプロセッサ（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、デジタルシグナルプロセッサ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、特殊用途の集積回路（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ、ＡＳＩＣ）又は論理回路によって達成されることができる。

【0010】

一部の実施例において、検出機器Ｄは、太陽光パネルＳＰへ流れる検出電力の大きさ（例えば、検出電流又は電圧）が所望のパラメータと一致しているかを検出し判断することに用いられることができる。検出機器Ｄは、サーマルイメージャー又はスペクトルアナライザーを含んでもよい。検出モードにある場合、サーマルイメージャー又はスペクトルアナライザーは、検出電流の流れた太陽光パネルＳＰの検出画像を撮影することに用いられる。次に、検出機器Ｄ又は他の分析機器により、検出画像を分析して、太陽光パネルの一部又は複数の部分が正常であるか又は損壊しているかを判断する（例えば、画像の色によって温度を判断し、温度の高低は正常又は異常を示すことができる）。本開示内容の太陽光発電システム１００は、太陽光パネルＳＰに逆給電することができる。前記「逆給電」（即ち、直交変換器１１０によって外部グリッドＥの電気エネルギーを取得し、且つ太陽光パネルＳＰに給電する）によれば、１つ又は複数の太陽光パネルＳＰの電気的特性又は物理的状態を変えることができる。複数枚の太陽光パネルＳＰの検出に使用される場合、検出者は、検出機器Ｄによって、複数枚の太陽光パネルＳＰを簡単且つ便利に検出することができ、検出効率を大幅に向上させる。

【0011】

図１に示すように、一部の実施例において、太陽光発電システム１００は、直流変換器１３０を更に含む。直流変換器１３０は、太陽光パネルＳＰと直交変換器１１０との間に結合され（例えば、それぞれバスバーＶｃ及び太陽光パネルＳＰの接続ノードＶｓに接続される）、太陽光パネルＳＰによる電気エネルギーに対して電気エネルギー変換を行うことに用いられる。操作上で、発電モードで動作する場合、太陽光パネルＳＰによる第１直流電圧は、まず、直流変換器１３０を介して第２直流電圧に変換される。第２直流電圧は、次に、直交変換器１１０を介して出力交流電圧に変換され、且つ交流電圧を外部グリッドＥに出力する。注意すべきなのは、本開示内容はこれに制限されなく、他の実施例において、直交変換器１１０は、直流変換器１３０を使用せずに、太陽光パネルＳＰに直接結合されてもよい。

【0012】

一部の実施例において、太陽光発電システム１００は、太陽光パネルＳＰと直交変換器１１０との間に結合されるエネルギー蓄積コンデンサＣを含む（異なる実施例において、エネルギー蓄積コンデンサＣは、直交変換器１１０及び直流変換器１３０に並列に結合されてもよい）。検出モードにおいて、エネルギー蓄積コンデンサＣは、検出電力を提供して太陽光パネルＳＰに伝達するように、直交変換器１１０と協働して動作する。例えば、直交変換器１１０は、外部グリッドＥから取得された電気エネルギーを直流電圧に変換するが、当該直流電圧に対応する電気エネルギーがエネルギー蓄積コンデンサＣに蓄積されることができる。次に、検出電力（全部又は一部）を太陽光パネルＳＰに提供するように、エネルギー蓄積コンデンサＣによって放電する。

【0013】

図２Ａ及び図２Ｂにおいて、図１の実施例に関する類似の素子と原理については、上記で説明されたため、繰り返して説明しない。図２Ａに示すように、一部の実施例において、太陽光発電システム１００は、バイパススイッチ回路１４０を更に含む。バイパススイッチ回路１４０は、直流変換器１３０に並列接続され（例えば、図に示す回路構造例）、且つ太陽光パネルＳＰと直交変換器１１０との間に結合される。制御ユニット１２０は、バイパススイッチ回路１４０に結合される。検出モードで、制御ユニット１２０は、検出電力がバイパススイッチ回路１４０によって太陽光パネルＳＰに提供されるように、バイパススイッチ回路１４０をオン制御する。図２Ｂに示すように、一部の実施例において、バイパススイッチ回路１４０は、バイパススイッチ素子１４１及び単方向伝導素子１４２（例えば、ダイオード）を含む。バイパススイッチ素子１４１は、制御ユニット１２０に結合され、且つ制御ユニット１２０によりオン又はオフを制御し、これにより、バイパススイッチ回路１４０全体のオン又はオフを制御する。単方向伝導素子１４２は、直交変換器１１０が発電モードにある場合、バイパススイッチ回路１４０が誤ってオンにされることを防止することに用いられる。

【0014】

一部の実施例において、直流変換器１３０は、太陽光パネルＳＰによる第１直流電圧を第２直流電圧に変換するための単方向直流変換器であり、第２直流電圧が直交変換器１１０に提供される。図２Ａに示すように、一部の実施例において、直流変換器１３０はダイオード１３１及びインダクタンス１３２を含み、且つバイパススイッチ回路１４０は直流変換器１３０のダイオード１３１及びインダクタンス１３２に並列接続される。光電気エネルギーが太陽光パネルＳＰから直交変換器１１０に伝達されることを可能にするように、ダイオード１３１を通過する電流方向は、太陽光パネルＳＰから直交変換器１１０へである。図２Ｂに示す実施例における直流変換器１３０は、回路構造が図２Ａに示すものと異なるが、単方向コンバーターでもあり、太陽光パネルＳＰから直交変換器１１０までの電流経路を提供することに用いられる。

【0015】

図３Ａ～図３Ｅは本開示内容の一部の実施例による直交変換器１１０Ａ～１１０Ｅを示す模式図であり、直交変換器１１０は双方向直交変換器であってもよい。図３Ａにおける直交変換器１１０Ａは、２つのトランジスタスイッチＴ１、Ｔ２を少なくとも含む。前記の制御ユニット１２０は、直交変換器１１０の入出力方向を切り替えるように、それぞれトランジスタスイッチＴ１、Ｔ２のオンとオフを制御することができる。図３Ｂ～図３Ｅに示す実施例における直交変換器１１０Ｂ～１１０Ｅは、回路構造が図３Ａに示すものと異なり、双方向直交変換器であり、直交変換器の他の実施例に属する。

【0016】

以下、図４で前記図２Ａ及び図２Ｂに示す太陽光発電システム１００に組み合わせて太陽光発電システム１００が異なる動作モード（発電モード及び検出モードを含む）にある場合の工程流れを説明する。図４に示すように、工程Ｓ４０１において、制御ユニット１２０は、直交変換器１１０を「発電モード」又は「検出モード」に選択可能に制御する。制御ユニット１２０が直交変換器１１０を「発電モード」に制御する場合、工程Ｓ４０２を行なう。工程Ｓ４０２において、制御ユニット１２０は、バイパススイッチ回路１４０をオフにする。次に、工程Ｓ４０３において、直流変換器１３０は、太陽光パネルＳＰによる第１直流電圧を第２直流電圧に変換する。工程Ｓ４０４において、直交変換器１１０は、第２直流電圧を交流電圧に変換し、当該交流電圧が外部グリッドＥに提供される。

【0017】

制御ユニット１２０が直交変換器１１０を「検出モード」に制御する場合、工程Ｓ４０５を行なう。工程Ｓ４０５において、制御ユニット１２０は、バイパススイッチ回路１４０をオンにする。次に、工程Ｓ４０６において、制御ユニット１２０は、直交変換器１１０が外部グリッドＥによる電気エネルギーを使用して検出電力を提供するように制御する。工程Ｓ４０７において、直交変換器１１０は、バイパススイッチ回路１４０によって検出電力を太陽光パネルＳＰに提供する。工程Ｓ４０８において、検出機器Ｄは、太陽光パネルＳＰが検出電力により影響された電気的特性又は物理的状態（例えば、損傷した場所又は異常な場所によって形成された熱領域）をテスト／検知して、検出結果（例えば、検出画像）を取得し、且つ太陽光パネルＳＰが正常であるか又は損壊しているかを分析する。

【0018】

一部の実施例において、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、制御ユニット１２０は、直交変換器１１０と太陽光パネルＳＰとの間の電圧差を検出し、また電圧差に基づいて、バイパススイッチ回路１４０のオン又はオフ状態を制御する。一実施例において、制御ユニット１２０は、残留電圧が太陽光発電システム１００の内部回路を損壊しないように、直交変換器１１０と直流変換器１３０との間のバスバー電圧Ｖｃがセロに戻ったかを検出する（即ち、エネルギー蓄積コンデンサＣのクロス電圧がゼロに戻ったか検出する）ことに使用される。別の実施例において、制御ユニット１２０は、バスバー電圧Ｖｃと太陽光パネルＳＰの接続ノードＶｓの電圧がゼロであるか又はゼロに近づくかを検出し（即ち、エネルギー蓄積コンデンサＣのクロス電圧がゼロであるか又はゼロに近づくかを検知する）、太陽光発電システム１００の内部回路の残留電圧による損壊を避ける。他の実施例において、制御ユニット１２０は、太陽光発電システム１００の内部回路に残留電圧があるかを判断するように、バスバー電圧Ｖｃが太陽光パネルＳＰの接続ノードＶｓの電圧と等しいか（又は等しく近づく）を検知する。

【0019】

例としては、直交変換器１１０が検出モードを終了して発電モードに戻る場合、制御ユニット１２０は、直交変換器１１０による検出電力の生成を停止するように制御する。制御ユニット１２０は、直交変換器１１０と直流変換器１３０との間のバスバー電圧Ｖｃがセロに戻っているかを検出し、又はバスバー電圧Ｖｃと太陽光パネルＳＰの接続ノードＶｓの電圧が等電位であるかを検知する。バスバー電圧Ｖｃがゼロ（又はゼロに近づく）であり、又はバスバー電圧Ｖｃと接続ノードＶｓの電圧が等電位（又は等しく近づく）であると、制御ユニット１２０は、バイパススイッチ回路１４０をオン状態からオフ状態へ切り替える制御する。同様に、発電モードで一定時間経過した後で、使用者が直交変換器１１０を検出モードへ切り替える場合、制御ユニット１２０は、バイパススイッチ回路１４０をオフ状態からオン状態へ切り替えるように制御する。これによって、制御ユニット１２０は、直交変換器１１０が外部グリッドＥから電気エネルギーを取得するように制御して、検出電力を生成して直交変換器１１０からバイパススイッチ回路１４０を介して当該太陽光パネルＳＰに伝達するようにする。

【0020】

検出モードにある場合、制御ユニット１２０は、検出電力の電圧レベル又は電流の大きさを調整することができる。図２Ａを参照されたく、一部の実施例において、太陽光発電システム１００は、電流センサー１２１を更に含む。電流センサー１２１は、制御ユニット１２０に結合され、太陽光パネルＳＰへ流れる電流の大きさを検知し、且つ検知された電流値を制御ユニット１２０に提供し、検知された電流値に基づいて太陽光パネルＳＰへ流れる電流を調整することに用いられる。

【0021】

一部の実施例において、太陽光発電システム１００は、基準電流値を含む。当該基準電流値を設定することで、太陽光パネルＳＰへ流れる電流が高過ぎて太陽光パネルＳＰを損壊するのを防ぐことができる。基準電流値は、予め設定されてもよいし、使用者により自分で入力して設定し又はいつでも調整してもよい。電流センサー１２１は検知された検出電流値を制御ユニット１２０に提供し、制御ユニット１２０は検出電流値を基準電流値と比較し、且つ比較結果に基づいて直交変換器１１０を制御して、直交変換器１１０によって出力された検出電力の大きさを変える。例えば、検出電流値が基準電流値より大きい場合、検出電力の電圧レベル又は電流の大きさを低下させるが、検出電流値が基準電流値より小さい場合、検出電力の電圧レベル又は電流の大きさを向上させる。一部の実施例において、基準電流値は、直交変換器１１０が「検出モード」にある場合の理想的な電流範囲である。基準電流値の数値又は範囲は、使用者により設定されてもよいし、タイムリに調整されてもよい。

【0022】

検出モード／検出方法は、複数組の太陽光パネルの同時検出に適用されることもできる。図５Ａ及び図５Ｂにおいて、図１の実施例に関する類似の素子と原理を以上に説明したため、繰り返して説明しない。図５Ａに示すように、太陽光発電システム５００は、複数のスイッチ素子Ｗ５１～Ｗ５５を含む。バイパススイッチ回路１４０は、スイッチ素子Ｗ５１、Ｗ５２、Ｗ５３によって太陽光パネルＳＰ１に結合され、且つスイッチ素子Ｗ５１、Ｗ５４、Ｗ５５によって別の太陽光パネルＳＰ２に結合される。２つの太陽光パネルＳＰ１、ＳＰ２は、互いに並列に結合される。検出モードで、スイッチ素子Ｗ５１～Ｗ５５が何れもオンにされると、太陽光発電システム５００は、検出電力を太陽光パネルＳＰ１、ＳＰ２に同時に提供することができる。検出機器Ｄ（例えば、サーマルイメージャー又はスペクトルアナライザー）は、太陽光パネルＳＰ１、ＳＰ２の電気的特性又は物理的状態を同時に検出することができる。

【0023】

スイッチ素子Ｗ５１、Ｗ５２、Ｗ５３がオンにされ、且つスイッチ素子Ｗ５４、Ｗ５５がオフにされると、太陽光発電システム５００は、検出電力を太陽光パネルＳＰ１のみに提供する。同様に、スイッチ素子Ｗ５１、Ｗ５４、Ｗ５５がオンにされ、且つスイッチ素子Ｗ５２、Ｗ５３がオフにされると、太陽光発電システム５００は、検出電力を太陽光パネルＳＰ２のみに提供する。制御ユニット１２０は、直交変換器１１０と太陽光パネルＳＰとの間の電圧差がゼロである場合、またバイパススイッチ回路１４０を制御して、モードの切り替えを行なってよい。他の実施例において、図５Ｂに示すように、太陽光発電システム５００は、スイッチ素子Ｗ５１、Ｗ５２、Ｗ５４によって太陽光パネルＳＰ１、ＳＰ２に結合されることができ（即ち、スイッチ素子Ｗ５３、Ｗ５５を設ける必要はない）、異なる太陽光パネルＳＰ１、ＳＰ２を選択可能に検出することもできる。スイッチ素子Ｗ５１、Ｗ５２、Ｗ５４の操作は、以上の通りである。一部の実施例において、図５Ａ及び図５Ｂに示すバイパススイッチ回路１４０は、双方向スイッチ素子、例えば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ切替スイッチ５４１（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＩＧＢＴ）又はリレー５４２を含んでもよいが、それらに制限されない。

【0024】

一実施例において、図５Ａに示すように、太陽光発電システム５００は、電流センサー５２１ａ、５２１ｂによって、スイッチ素子Ｗ５２、Ｗ５４に流れる電流の大きさをそれぞれ検出し、且つスイッチ素子Ｗ５１に流れる電流の大きさを算出することができる。電流センサー５２１ａ、５２１ｂの動作方法は、図２Ａに記載の実施例と同じであり、検出されたデータを制御ユニット１２０に送り返すことができるように、制御ユニット１２０に電気的に接続される。一実施例において、図５Ｂに示すように、太陽光発電システム５００は、電流センサー５２１ｃ、５２１ｄによって、スイッチ素子Ｗ５１、Ｗ５４に流れる電流の大きさをそれぞれ検出し、またそれに基づいてスイッチ素子Ｗ５２に流れる電流の大きさを算出する。

【0025】

一部の実施例において、制御ユニット１２０は、全ての電流センサー５２１ａ、５２１ｂによって取得された検出電流値を使用することができる。制御ユニット１２０は、全ての検出電流値を基準電流値と比較して、比較結果に基づいて直交変換器１１０を制御し、且つ検出電力に対応する電圧レベル又は電流の大きさを変化することができる。一部の実施例において、検出電流値の１つが基準電流値より大きい（又は最大の検出電流値が基準電流値より大きい）限り、制御ユニット１２０は、検出電力を低減させる直交変換器１１０を制御する。この制御方法は、検出される太陽光パネルを損壊することを避けることができる。

【0026】

膨大な数の太陽光パネルを検出する場合、太陽光発電システムの直交変換器は、複数の直流変換器に並列接続され、更に、複数の直流変換器を複数の太陽光パネルに並列接続させることで、直交変換器の発電モードでの効率を向上させることができる。図６Ａ及び図６Ｂにおいて、図１の実施例に関する類似の素子と原理を以上に説明したため、繰り返して説明しない。

【0027】

図６Ａに示すように、直交変換器１１０は、２つの直流変換器１３０Ａ、１３０Ｂに結合される。バイパススイッチ回路１４０は、それぞれ２つの経路を介してスイッチ素子ＷＡ１、ＷＢ１に接続される。スイッチ素子ＷＡ１は、またスイッチ素子ＷＡ２、ＷＡ４によってそれぞれ太陽光パネルＳＰ１、ＳＰ２に接続され、且つスイッチ素子ＷＡ３、ＷＡ５に接続される。スイッチ素子ＷＢ１は、スイッチ素子ＷＢ２、ＷＡ４によって太陽光パネルＳＰ３、ＳＰ４にそれぞれ接続され、且つスイッチ素子ＷＢ３、ＷＢ５に接続される。バイパススイッチ回路１４０は、バイパススイッチ素子６４１（例えば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ切替スイッチ）及び２つの単方向伝導素子１４２を含む。バイパススイッチ素子６４１は、制御ユニット１２０によってオン制御される場合、前記のように太陽光パネルＳＰ１～ＳＰ４を検出することができる。同様に、図６Ｂのバイパススイッチ回路１４０は、互いに結合される２つのバイパススイッチ素子６４１、６４２（例えば、ＩＧＢＴ）及び単方向伝導素子１４２を含む。バイパススイッチ素子６４１及び対応するスイッチ素子ＷＡ１～ＷＡ５がオンにされる場合、太陽光発電システム６００は、太陽光パネルＳＰ１～ＳＰ２を検出する。逆に、バイパススイッチ素子６４２及び対応するスイッチ素子ＷＢ１～ＷＢ５がオンにされる場合、太陽光発電システム６００は、太陽光パネルＳＰ３～ＳＰ４を検出する。他の一部の実施例において、太陽光発電システム６００は、太陽光パネルＳＰ１、ＳＰ２を検出モード又は発電モードに個別へ切り替えるように、各太陽光パネルＳＰ１、ＳＰ２のそれぞれに対して、独立した１組のバイパススイッチ素子６４１、６４２をそれぞれ設けてよい。

【0028】

一実施例において、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、太陽光発電システム１００は、電流センサー６２１ａ、６２１ｂによって、太陽光パネルＳＰ２に接続されるスイッチ素子ＷＡ２、ＷＡ４に流れる電流の大きさをそれぞれ検出し、且つそれに基づいてスイッチ素子ＷＡ１に流れる電流の大きさを算出することができる。同様に、太陽光発電システム１００は、電流センサー６２１ｃ、６２１ｄによって、太陽光パネルＳＰ４に接続されるスイッチ素子ＷＢ２、ＷＢ４に流れる電流の大きさをそれぞれ検出し、それに基づいてスイッチ素子ＷＢ１に流れる電流の大きさを算出することができる。なお、電流センサーは、スイッチ素子ＷＡ１、ＷＡ４の間に装着され、それに基づいてスイッチ素子ＷＡ２に流れる電流を計算してもよい。

【0029】

本開示内容における「バイパススイッチ回路」及びその「バイパススイッチ素子」の特徴は、図１～図６Ｂに示すものに制限されなく、検出モードで直交変換器と太陽光パネルとの間に検出電力経路を伝達する回路を形成することができれば、何れも「バイパススイッチ回路」及びその「バイパススイッチ素子」として使用されることができる。図７Ａでは、図５Ａの実施例に関する類似の素子と原理を以上に説明したため、繰り返して説明しない。図に示すように、一部の実施例において、バイパススイッチ回路７４０は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ切替スイッチを含み、又は絶縁ゲート型バイポーラトランジスタによってスイッチを切り替えることができる。検出モードで、制御ユニット１２０は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ切替スイッチをオン制御して、検出電力をバイパススイッチ回路７４０を介して太陽光パネルＳＰ１又はＳＰ２に伝達する。一部の実施例において、太陽光発電システム７００における直流変換器１３０は、ダイオード１３１を含む。この場合、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ切替スイッチ内の寄生ダイオードは、ダイオードとして使用されることができる。例としては、直流変換器１３０は、バイパススイッチ回路７４０における絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ切替スイッチの寄生ダイオードによって達成されることのできるダイオード１３１を含む。ダイオード１３１は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ切替スイッチに並列に結合される（図５Ａの回路と類似する）。図７Ｂは本開示内容の異なる実施例による太陽光発電システム７００の模式図であり、図６Ｂの実施例に関する類似の素子と原理を以上に説明したため、繰り返して説明しない。図におけるバイパススイッチ回路は、バイパススイッチ素子７４１、７４２を含み、素子における寄生ダイオードは、それぞれ直流変換器１３０Ａ、１３０Ｂにおけるダイオード１３１Ａ、１３１Ｂとして使用されることができる。

【0030】

図８に示すように、この実施例において、太陽能発電系８００のバイパススイッチ回路８４０及び直流変換器１３０は、被制御スイッチ８５０、スイッチ素子ＷＡ、ＷＢ、ＷＣに結合される。なお、直流変換器１３０は、２つの切替スイッチＴａ、Ｔｂを更に含む。切替スイッチＴａ、Ｔｂの制御側は、制御ユニット１２０に結合され、オン又はオフになるように制御ユニット１２０によって制御される。発電モードで、スイッチ素子ＷＡ、ＷＢ、ＷＣ、切替スイッチＴａ、Ｔｂは、オン制御され、バイパススイッチ回路８４０及び被制御スイッチ８５０はオフにされる。この場合、バイパススイッチ回路８４０における寄生ダイオードは、直流変換器１３０内のダイオード１３１として使用される。太陽光パネルＳＰ１、ＳＰ２による光電気エネルギーは、被制御スイッチ８５０の寄生ダイオードによって、直流変換器１３０及び直交変換器１１０で処理されて、外部グリッドＥに出力されることができる。つまり、ダイオード１３１は、光電気エネルギーを太陽光パネルＳＰ１、ＳＰ２から直交変換器１１０に伝達することに用いられる。

【0031】

検知モードで、バイパススイッチ回路８４０、被制御スイッチ８５０、スイッチ素子ＷＡ、ＷＢ、ＷＣがオンにされ、切替スイッチＴａ、Ｔｂがオフにされることで、直流変換器１３０はオフにされる。直交変換器１１０は、外部グリッドＥから電気エネルギーを取得して、バイパススイッチ回路８４０及びオンにされた被制御スイッチ８５０によって、検出電力を太陽光パネルＳＰ１、ＳＰ２に提供する。

【0032】

前記の実施例と同様に、一実施例において、図８に示すように、太陽光発電システム１００は、電流センサー８２１ａ、８２１ｂによって、太陽光パネルＳＰ２に接続されるスイッチ素子ＷＡ、ＷＢに流れる電流の大きさをそれぞれ検出し、またそれに基づいて、スイッチ素子ＷＣに流れる電流の大きさを算出する。

【符号の説明】

【0033】

１００ 太陽光発電システム
１１０、１１０Ａ－１１０Ｅ 直交変換器
１２０ 制御ユニット
１２１ 電流センサー
１３０、１３０Ａ、１３０Ｂ 直流変換器
１３１、１３１Ａ、１３１Ｂ ダイオード
１３２ インダクタンス
１４０、７４０ バイパススイッチ回路
１４１、６４１、７４１、７４２ バイパススイッチ素子
１４２ 単方向伝導素子
５２１ａ－５２１ｄ 電流センサー
５４１ 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ切替スイッチ
５４２ リレー
６２１ａ－６２１ｄ 電流センサー
８２１ａ、８２１ｂ 電流センサー
８４０ バイパススイッチ回路
Ｖｓ 接続ノード
Ｖｃ バスバー電圧
Ｃ エネルギー蓄積コンデンサ
Ｄ 検出機器
Ｅ 外部グリッド
ＳＰ、ＳＰ１－ＳＰ４ 太陽光パネル
Ｔ１、Ｔ２ トランジスタスイッチ
Ｔａ、Ｔａ 切替スイッチ
Ｗ５１－Ｗ５５、ＷＡ１－ＷＡ５、ＷＢ１－ＷＢ５ スイッチ素子
Ｓ４０１－Ｓ４０８ 工程

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図3E】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8】