JP6547447B2 - 太陽光発電システムの出力回復方法およびその装置 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池ストリングを備える太陽光発電システムの出力の低下を回復させる太陽光発電システムの出力回復方法およびその装置に関する。

太陽光発電システムは、太陽電池ストリングを備え、各太陽電池ストリングは、多数の太陽電池モジュールが直列接続されて構成されている。太陽電池ストリングにて発電された直流の電力は、パワーコンディショナにて交流の電力に変換され、商用電力系統に供給される。

上記のように、多数の太陽電池モジュールを直列接続し、高電圧の電力を出力する太陽電池ストリングでは、ＰＩＤ（Potential Induced Degradation）現象という、発電量が大幅に低下する劣化現象が生じることが知られている。また、このＰＩＤ現象は、特許文献１および２に記載されているように、太陽電池ストリングに電圧を印加することにより解消することが知られている。

特許文献１には、太陽電池をパワーコンディショナから切り離し、太陽電池の正極と負極とを短絡させ、これら正極および負極とアースとの間に、ＰＩＤ現象を解消する電圧を印加することが記載されている。

特許文献２には、夜間に、太陽電池の正極と負極との間に、ＰＩＤ現象を解消する逆バイアスの直流高電圧を印加することが記載されている。

また、特許文献３には、ＰＩＤ現象を回避し、かつ太陽電池の出力電流を用いて、地絡を検知する構成が記載されている。具体的には、特許文献３には、太陽光発電システムの通常運転時に、太陽電池ストリングの所定の点の対地電位が正極の電位となり、各太陽電池ストリングの負極が大地と同電位となるように、切り替えスイッチを切り替えて、ＰＩＤ現象を回避することが記載されている。さらに、太陽光発電システムの通常運転中に、太陽電池ストリングの地絡を検出し、この場合に、定期的に、上記切り替えスイッチを切り替えることにより、太陽電池ストリングの接地する正負の極を切り替えることが記載されている。

また、特許文献４には、パワーコンディショナを雷の被害から保護するパワーコンディショナ保護装置を備えた構成が記載されている。この保護装置は、雷光および雷鳴を検知し、パワーコンディショナと太陽電池アレイとの間の開閉器の開閉動作を制御するようになっている。

特開２０１４−０９９４３８号公報（２０１４年５月２９日公開） 特開２０１４−１９２４４３号公報（２０１４年１０月６日公開） 特開２０１５−０３２６０２号公報（２０１５年２月１６日公開） 特開２０１１−１０１５５７号公報（２０１１年５月１９日公開）

しかしながら、上記従来の構成では、太陽光発電システムの出力の回復に使用する電源装置として、容量の大きい電源装置が必要となり、高コストの構成となっているという問題点を有している。

すなわち、特許文献１に記載の構成では、太陽電池にＰＩＤ現象を解消する電圧を印加する例えば時間帯についての規定がない。このため、例えば上記電圧の印加を太陽電池が発電している昼間に行う場合には、ＰＩＤ現象を解消するために、容量の大きい電源装置が必要となる。この場合には、電源装置が高価となる。また、地絡が発生している場合の対応については考慮されていない。

特許文献２に記載の構成では、太陽電池が発電していない夜間に、ＰＩＤ現象を解消する電圧を太陽電池に印加しており、この点は、上記電圧を出力する電源装置の容量を小さくする上において好ましい。しかしながら、特許文献１の場合と同様、地絡が発生している場合の対応については考慮されていないため、上記電圧を出力する電源装置の容量を確実に小さくすることができない。すなわち、太陽電池に地絡が発生している場合には、漏れ電流が生じるため、容量の大きい電源が必要となる。

特許文献３に記載の構成では、ＰＩＤ現象を回避し、かつ地絡を検知するようになっているものの、ＰＩＤ現象が発生してしまった場合には対応することができない。また、特許文献４に記載の構成では、ＰＩＤ現象については考慮されていない。

したがって、本発明は、太陽光発電システムの出力の回復に使用する電源装置として、容量の小さい小型の電源装置を使用でき、低コストの構成とすることができる太陽光発電システムの出力回復方法およびその装置の提供を目的としている。

上記の課題を解決するために、本発明の太陽光発電システムの出力回復装置は、太陽電池ストリングと電力変換装置とを備えている太陽光発電システムの出力回復装置において、前記太陽電池ストリングに出力回復動作として出力回復電圧を印加する出力回復部と、前記太陽電池ストリングの地絡検査を行う地絡検出部と、前記太陽電池ストリングの接続を前記電力変換装置側である第１の側と前記出力回復部および前記地絡検出部側である第２の側との間にて切り替える接続切替部と、前記太陽電池ストリングに地絡無しという条件が少なくとも満たされる場合に出力回復動作可能状態と判定する判定する判定部と、前記太陽電池ストリングから前記電力変換装置へ電力を出力する場合に、前記接続切替部が前記第１の側に切り替わるように前記接続切替部を制御し、前記地絡検査の場合に、前記接続切替部が前記第２の側に切り替り前記地絡検査が行われるように、前記接続切替部および前記地絡検出部を制御し、前記出力回復動作を行うときに、前記出力回復動作可能状態である場合の前記地絡検査後の直近の夜間に、前記接続切替部が前記第２の側に切り替り前記出力回復動作が行われるように、前記接続切替部および前記出力回復部を制御する制御部とを備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、太陽電池ストリングから電力変換装置へ電力を出力する場合には、接続切替部が第１の側に切り替わる。地絡検査の場合には、接続切替部が第２の側に切り替り、地絡検出部が太陽電池ストリングの地絡検査を行う。太陽電池ストリングの出力回復動作を行う場合には、出力回復動作可能状態である場合において、地絡検査後の直近の夜間に、出力回復部が太陽電池ストリングに対して出力回復電圧を印加する。

したがって、出力回復部が太陽電池ストリングに対して出力回復動作を行う場合に、太陽電池ストリングが地絡を生じているために大きい容量の電源を有する出力回復部が必要となるといった事態が生じない。これにより、出力回復部は容量の小さい小型の電源装置を備えていればよく、低コストの構成とすることができる。また、出力回復動作可能状態である場合の地絡検査後の直近の夜間に、太陽電池ストリングの出力回復動作を行っているので、地絡が発生している太陽電池ストリングに出力回復電圧を印加する可能性を低減することができる。

上記の太陽光発電システムの出力回復装置は、落雷の恐れを示す第２の情報を取得する第２情報取得部を備え、前記判定部は、さらに、前記第２の情報が存在しないことにより落雷の恐れが無いという条件が満たされる場合に出力回復動作可能状態と判定する構成としてもよい。

落雷が太陽電池ストリングの近傍に発生した場合には、誘導雷の電撃が太陽電池ストリングの電線を通じて出力回復部を破壊する恐れがある。

しかしながら、上記の構成によれば、出力回復動作可能状態は、太陽電池ストリングに地絡が無くかつ落雷の恐れがない状態となり、出力回復動作は、太陽電池ストリングに地絡が無くかつ落雷の恐れがない状態にて行う。これにより、接続切替部および出力回復部を落雷から保護することができる。また、出力回復部の電源を保護する高価な（ＳＰＤ：Serge Protection Device）を省略することができる。また、特に、接続切替部に耐電流が小さい廉価のリレーを使用した場合に、落雷によって接続切替部が破損する事態を防止することができ、低コストの構成であっても信頼性を維持することができる。

上記の太陽光発電システムの出力回復装置は、前記太陽電池ストリングの出力電圧または出力電流が所定の閾値以下となる地絡検査可能状態かどうかを示す第１情報を取得する第１情報取得部を備え、前記制御部は、前記第１の情報が前記地絡検査可能状態であることを示す場合に前記地絡検査が行われるように、前記接続切替部および前記地絡検出部を制御する構成としてもよい。

上記の構成によれば、太陽電池ストリングの出力電圧または出力電流が所定の閾値以下となる地絡検査可能状態である場合（早朝あるいは夕方）に、接続切替部が第２の側に切り替わり、地絡検出部が太陽電池ストリングの地絡検査を行う。

したがって、接続切替部には耐電流が小さい廉価のリレーを使用することができ、コストダウンを図ることができる。

上記の太陽光発電システムの出力回復装置は、前記太陽電池ストリングの出力電圧を検出する電圧検出部と前記太陽電池ストリングの出力電流を検出する電流検出部との少なくとも一方を備え、前記地絡検査可能状態情報取得部は、前記第１の情報を前記電圧検出部と前記電流検出部との少なくとも一方から取得し、前記制御部は、前記夜間であるとの情報を前記電圧検出部と前記電流検出部との少なくとも一方から取得する構成としてもよい。

上記の構成によれば、地絡検査可能状態情報取得部は、第１の情報を電圧検出部と電流検出部との少なくとも一方から取得し、制御部は、夜間であるとの情報を電圧検出部と電流検出部との少なくとも一方から取得する。

したがって、太陽光発電システムが通常備えている電圧検出部と電流検出部との少なくとも一方を利用して、第１の情報および夜間であるとの情報を取得することができる。この場合、時計、および高緯度に特有の変化の激しい昼間時間のテーブルなども不要であり、低コストの構成とすることができる。

本発明の太陽光発電システムの出力回復方法は、太陽電池ストリングと前記太陽電池ストリングに接続される電力変換装置とを備えている太陽光発電システムの出力回復方法において、前記太陽電池ストリングを前記電力変換装置から解列し、前記太陽電池ストリングの地絡検査を行う地絡検出工程と、前記太陽電池ストリングに地絡無しという条件が少なくとも満たされる場合に出力回復動作可能状態と判定する判定工程と、前記出力回復動作可能状態である場合の前記地絡検査工程後の直近の夜間に、前記電力変換装置から解列した状態の前記太陽電池ストリングに出力回復動作として出力回復電圧を印加する出力回復工程とを備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、上記の太陽光発電システムの出力回復装置と同様の作用効果を奏する。

本発明の構成によれば、出力回復部は容量の小さい小型の電源装置を備えていればよく、低コストの構成とすることができる。また、出力回復動作可能状態である場合の地絡検査後の直近の夜間に、太陽電池ストリングの出力回復動作を行っているので、地絡が発生している太陽電池ストリングに出力回復電圧を印加する可能性を低減することができる。

本発明の実施の形態の出力回復装置を備えた太陽光発電システムの構成を示す回路図である。 図１に示したＰＩＤ回復電源部の構成を示す概略の回路図である。 図１に示した出力回復装置の地絡検出の動作を示すフローチャートである。 図１に示した太陽電池ストリングにおける開放電圧および発電量の一日の変化の一例を示すグラフである。 図１に示した太陽光発電システムにおける検査対象の太陽電池ストリングについての地絡検査状態を示す回路図である。 図１に示した出力回復装置のＰＩＤ回復の動作を示すフローチャートである。 図１に示した出力回復装置における処理対象の太陽電池ストリングについてのＰＩＤ回復動作状態を示す回路図である。 本発明の他の実施の形態の出力回復装置が備えるＰＩＤ回復電源部の構成をす概略の回路図である。

[実施の形態１]
〔太陽光発電システムの構成〕
本発明の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。図１は、本実施の形態の出力回復装置を備えた太陽光発電システムの構成を示す回路図である。

図１に示すように、太陽光発電システム１は、複数の太陽電池ストリング１１、出力回復装置１２、電力変換装置としてのパワーコンディショニングシステム（電力変換装置、以下、ＰＣＳと称する）１３を備えている。なお、図１は、太陽電池ストリング１１が発電した電力をＰＣＳ１３に供給している状態であって、出力回復装置１２が動作していない状態（電力出力状態）を示している。

（太陽電池ストリング１１）
太陽電池ストリング１１は、例えば１０〜２０枚といった複数の太陽電池モジュール２１が直列接続されて構成されている。各太陽電池モジュール２１は、直列接続された複数の太陽電池セル（図示せず）を備え、パネル状に形成されている。各太陽電池ストリング１１は、電力通電路２３ａ，２３ｂによりＰＣＳ１３と接続されている。電力通電路２３ａ，２３ｂは、太陽電池ストリング１１毎に設けられている。

（出力回復装置１２）
出力回復装置１２は、太陽電池ストリング１１に対してＰＩＤ回復電圧（出力回復電圧）を印加して、ＰＩＤ現象により出力が低下した太陽電池ストリング１１の出力を回復させる。このために、出力回復装置１２は、電力通電路切替スイッチ（接続切替部）３１、地絡検出切替スイッチ（地絡検出部）３２、ＰＩＤ回復切替スイッチ（出力回復部）３３、地絡検出装置（地絡検出部）３４、ＰＩＤ回復電源部（出力回復部）３５、雷センサ（第２情報取得部）３６、ＰＶ電流検出部（電流検出部、地絡検査可能状態情報取得部）３７、ＰＶ電圧検出部（電圧検出部、地絡検査可能状態情報取得部）３８、制御部（判定部）３９および処理通電路４１ａ，４１ｂを備えている。

電力通電路切替スイッチ３１は、各太陽電池ストリング１１に対応した電力通電路２３ａ，２３ｂに設けられ、太陽電池ストリング１１の接続をＰＣＳ１３側と処理通電路４１ａ，４１ｂ側との間で切り替える。なお、電力通電路２３ａ，２３ｂは太陽電池ストリング１１毎に設けられているのに対し、処理通電路４１ａ，４１ｂは各太陽電池ストリング１１により共用されるようになっている。

地絡検出切替スイッチ３２は、処理通電路４１ａ，４１ｂと地絡検出装置３４との接続をオンオフする。ＰＩＤ回復切替スイッチ３３は、処理通電路４１ａ，４１ｂとＰＩＤ回復電源部３５との接続をオンオフする。

これら電力通電路切替スイッチ３１、地絡検出切替スイッチ３２およびＰＩＤ回復切替スイッチ３３は、例えばリレーからなり、切り替え動作あるいはオンオフ動作が制御部３９によって制御される。

地絡検出装置３４は、太陽電池ストリング１１の地絡の有無を検出し、地絡が発生している場合には、太陽電池ストリング１１の地絡の位置を検出する。地絡の有無の検出では、太陽電池ストリング１１と接地点との間の地絡抵抗値（絶縁抵抗値）を求め、求めた地絡抵抗値が基準抵抗値より小さい場合に、地絡が発生していると判定する。地絡検出装置３４は、従来周知の構成のものを使用することができる。

ＰＩＤ回復電源部３５は、ＰＩＤ現象により出力が低下した太陽電池ストリング１１の出力を回復させるＰＩＤ回復電圧（出力回復電圧）を供給する電源装置である。本実施の形態において、ＰＩＤ回復電源部３５は、図２に示すように、処理通電路４１ａ，４１ｂを短絡させ、すなわち太陽電池ストリング１１のＰＮ端子を短絡させ、短絡されたＰＮ端子とグランドとの間にＰＩＤ回復電圧を印加する構成となっている。図２は、ＰＩＤ回復電源部３５の構成を示す概略の回路図である。

雷センサ３６は、例えば太陽電池ストリング１１の近辺における雷の発生の有無（落雷の可能性の有無）を検出する。雷センサ３６は、従来周知の構成のものを使用することができる。

ＰＶ電流検出部３７は、各太陽電池ストリング１１に対応した例えば電力通電路２３ａに設けられ、電力通電路２３ａを流れる電流量、すなわち太陽電池ストリング１１からＰＣＳ１３へ流れる電流量を検出し、検出結果を制御部３９へ出力する。ＰＶ電圧検出部３５は、太陽電池ストリング１１の極間電圧（ＰＮ端子間の電圧）を検出し、検出結果を制御部３９へ出力する。

（制御部３９）
制御部３９は、ＰＶ電流検出部３４にて検出される太陽電池ストリング１１の発電電流、およびＰＶ電圧検出部３５にて検出される太陽電池ストリング１１の発電電圧（極間電圧）を監視し、太陽電池ストリング１１の発電状態に関する情報を取得する。

また、制御部３９は、地絡検出装置３４によって検出される各太陽電池ストリング１１についての地絡の有無に関する情報を取得する。また、制御部３９は、雷センサ３６から太陽電池ストリング１１の付近における雷発生の有無の情報（第２の情報）を取得する。

制御部３９は、地絡検出装置３４から各太陽電池ストリング１１についての地絡の有無の情報を取得する場合、早朝または夕方に、各太陽電池ストリング１１について、順次、地絡検出装置３４による地絡の検査が行われるように、電力通電路切替スイッチ３１および地絡検出切替スイッチ３２の動作を制御する。制御部３９は、早朝および夕方の判断をＰＶ電流検出部３７にて検出される、太陽電池ストリング１１からＰＣＳ１３へ流れる電流量とＰＶ電圧検出部３８にて検出される太陽電池ストリング１１の極間電圧との少なくとも一方に基づいて行う。

制御部３９は、地絡検出装置３４による検査の結果、地絡の発生無しであった太陽電池ストリング１１に対し、地絡検査後の直近の夜間に、かつ雷センサ３６により雷の発生が検出されない場合に、ＰＩＤ回復電源部３５からＰＩＤ回復電圧が印加されるように、電力通電路切替スイッチ３１、地絡検出切替スイッチ３２およびＰＩＤ回復電源部３５を制御する。

制御部３９は、記憶部４０を備え、太陽電池ストリング１１についての地絡の有無の検査結果の情報等、各種情報を記憶部４０に記憶させる。

〔出力回復装置１２の動作〕
（地絡検査の動作）
上記の構成において、出力回復装置１２の動作について以下に説明する。図３は、出力回復装置１２の地絡検出の動作を示すフローチャートである。図４は、太陽電池ストリング１１における開放電圧および発電量の一日の変化の一例を示すグラフである。図５は、検査対象の太陽電池ストリング１１についての地絡検査状態を示す回路図である。

地絡検出装置３４は、太陽電池ストリング１１の発電状態が地絡検査可能状態であり、かつ太陽電池ストリング１１の付近に雷が発生していないときに、太陽電池ストリング１１の地絡の有無を検査する。地絡検査可能状態は、具体的には、図４に示すように、太陽電池ストリング１１の発電量（出力電流）が十分に小さい状態（例えばＰＣＳ１３の待機電流以下、もしくは同程度に小さい状態）である（Ｐ部）。あるいは、太陽電池ストリング１１の出力電圧（開放電圧）が降下途中の状態である一方、発電量（出力電流）が十分に小さい状態（例えばＰＣＳ１３の待機電流以下、もしくは同程度に小さい状態）である（Ｑ部）。Ｐ部は早朝に生じ、Ｑ部は夕方に生じる。範囲Ａは、ＰＣＳ１３の運転時間を示している。

また、地絡検査可能状態に太陽電池ストリング１１の出力電圧（開放電圧）がゼロよりも大きいという条件を加えてもよい。こうすることにより、太陽電池ストリング１１の発電電流を用いた検査を行うことが可能となる。

したがって、上記の地絡検査可能状態は、太陽電池ストリング１１の出力電圧の値が、ゼロよりも大きく、ＰＣＳ１３の運転時間における出力電圧の平均値よりも小さい値に設定された第１閾値以下であるという条件を満たしている。また、上記の地絡検査可能状態は、太陽電池ストリング１１の出力電流の値がＰＣＳ１３の運転時間における出力電流の平均値よりも小さい値に設定された第２閾値以下であるという条件を満たしている。

第１閾値は、例えばＰＣＳ１３の運転時間における太陽電池ストリング１１の出力電圧の平均値の１／２としてもよい。第２閾値は、例えばＰＣＳ１３の運転時間における太陽電池ストリング１１の出力電流の平均値の１／２としてもよい。

なお、制御部３９は、太陽電池ストリング１１の発電状態が地絡検査可能状態であるかどうか、すなわち早朝または夕方であるかどうかは、ＰＶ電流検出部３７およびＰＶ電圧検出部３８によらず、日照計、時計、あるいは外部装置との通信によって得られる時刻情報に基づいて判断してもよい。

図１に示すように、太陽光発電システム１の通常の動作状態では、各太陽電池ストリング１１に対応する電力通電路切替スイッチ３１はＰＣＳ１３側へ切り替えられ、地絡検出切替スイッチ３２およびＰＩＤ回復切替スイッチ３３はオフとなっている(Ｓ１１)。

出力回復装置１２の制御部３９は、ＰＶ電流検出部３４およびＰＶ電圧検出部３５による検出結果に基づいて、太陽電池ストリング１１の出力電圧（第１の情報）および出力電流（第１の情報）を監視することにより(Ｓ１２)、太陽電池ストリング１１の発電状態が地絡検査可能状態かどうかを判定する(Ｓ１３)。

Ｓ１３での判定の結果、太陽電池ストリング１１の発電状態が地絡検査可能状態であれば、制御部３９は、雷センサ３６の検出結果（雷情報（第２の情報））を取得し（Ｓ１４）、太陽電池ストリング１１付近での雷の発生の有無を判定する（Ｓ１５）。なお、雷情報は、雷センサ３６によらず、例えば地域の気象情報から取得してもよい。

Ｓ１５での判定の結果、雷が発生していれば、制御部３９は、処理を終了する。一方、雷が発生していなければ、制御部３９は、図５に示すように、検査対象の太陽電池ストリング１１に対応する電力通電路切替スイッチ３１を処理通電路４１ａ，４１ｂ側へ切り替える（Ｓ１６）。なお、検査対象となる太陽電池ストリング１１の順序は、太陽電池ストリング１１の並びの順序、あるいは発電状態が地絡検査可能状態となった順序など、どのような順序であってもよい。

次に、制御部３９は、地絡検出切替スイッチ３２をオンにする（Ｓ１７、図５参照）。これにより、検査対象の太陽電池ストリング１１は、処理通電路４１ａ，４１ｂを介して地絡検出装置３４と接続される。

次に、地絡検出装置３４は、検査対象の太陽電池ストリング１１に対して地絡発生の有無を検査し、地絡が発生している場合にはさらに地絡位置を検出する(Ｓ１８)。

Ｓ１８での検査の結果、検査対象の太陽電池ストリング１１に地絡が発生していれば(Ｓ１９)、制御部３９は、太陽光発電システム１の管理装置（図示せず）に対して、検査対象の太陽電池ストリング１１について地絡が発生していること、および地絡の位置を報知する。さらに、検査対象の太陽電池ストリング１１についての地絡発生の有無および地絡位置等の情報を記憶部４０に記憶させる(Ｓ２０)。

その後、地絡検出切替スイッチ３２をオフにして（Ｓ２１）、Ｓ２４へ進む。Ｓ２４では、制御部３９は、全ての太陽電池ストリング１１についての検査が完了しているかどうかを判定し、検査が完了していれば処理を終了する一方、検査が完了していなければ、Ｓ１２に戻り、Ｓ１２以降の動作を繰り返す。

一方、Ｓ１８での検査の結果、検査対象の太陽電池ストリング１１に地絡が発生していなければ(Ｓ１９)、制御部３９は、地絡検出切替スイッチ３２をオフにする(Ｓ２２)。

次に、制御部３９は、検査対象の太陽電池ストリング１１に対応する電力通電路切替スイッチ３１をＰＣＳ１３側へ切り替える(Ｓ２３)。これにより、地絡検査において地絡無しとの検査結果が得られた太陽電池ストリング１１はＰＣＳ１３と接続される。

その後、Ｓ２４において、全ての太陽電池ストリング１１についての検査が完了しているかどうかを判定し、検査が完了していれば処理を終了する。一方、検査が完了していなければ、Ｓ１２に戻り、Ｓ１２以降の動作を繰り返す。すなわち、制御部３９は、次の検査対象の太陽電池ストリング１１に対応する電力通電路切替スイッチ３１を処理通電路４１ａ，４１ｂ側へ切り替え、地絡検出切替スイッチ３２をオンにする。以下、同様にして、太陽電池ストリング１１の地絡の有無を検査する。

なお、Ｓ１４での雷情報を取得する動作、およびＳ１５での雷発生の有無に応じてＰＩＤ回復動作（出力回復動作）を続行するか中止するかを判定する動作は、地絡検出切替スイッチ３２およびＰＩＤ回復切替スイッチ３３を保護する上において、行うことが好ましいものの、ＰＩＤ回復動作を行う前提としては、必須の動作ではない。

また、Ｓ１９での地絡発生の有無の判定は、ＰＩＤ回復動作を行うかどうかを決定する（地絡発生無しの場合にＰＩＤ回復動作を実行する）ためのものである。したがって、ＰＩＤ回復電源部３５の低容量化、すなわち出力回復装置１２の低コスト化の観点から、Ｓ１９において地絡発生の有無を判定する場合の閾値（地絡抵抗値、第２の閾値）は、通常の地絡発生の有無を判定する場合の閾値（地絡抵抗値、第１の閾値）よりも高く設定してもよい。例えば、第１の閾値は４００ｋΩであるのに対し、第２の閾値は８００ｋΩ〜１ＭΩとする。

また、上記の処理では、Ｓ１９およびＳ２３により、地絡が発生していない太陽電池ストリング１１のみをＰＣＳ１３に接続するようにしている。しかしながら、上記のように、第１および第２の閾値によって地絡の有無を判定する構成とした場合には、地絡抵抗が第１の閾値以上、かつ第２の閾値未満であった太陽電池ストリング１１も地絡検査後にＰＣＳ１３と接続するようにしてもよい。ただし、この太陽電池ストリング１１については、ＰＩＤ回復動作の対象外（処理対象ではない）とする。

（ＰＩＤ回復の動作）
次に、出力回復装置１２による太陽電池ストリング１１に対してのＰＩＤ回復の動作について説明する。この動作は、太陽電池ストリング１１に対しての地絡検出の動作を行った早朝または夕方の後の直近の夜間に行う。

図６は、出力回復装置１２のＰＩＤ回復の動作を示すフローチャートである。図７は、処理対象の太陽電池ストリング１１についてのＰＩＤ回復動作状態を示す回路図である。

出力回復装置１２は、太陽電池ストリング１１の発電状態がＰＩＤ回復動作可能状態（出力回復動作可能状態）であり、かつ太陽電池ストリング１１の付近に雷が発生していないときに、先の地絡検査の結果、地絡が発生していないと判定された太陽電池ストリング１１である処理対象の太陽電池ストリング１１に対して、ＰＩＤ回復動作を行う。

ＰＩＤ回復動作は、地絡が発生していない太陽電池ストリング１１のうち、出力が低下した太陽電池ストリング１１に対して行ってもよい。あるいは出力の低下の有無に関わらず、地絡が発生していない全ての太陽電池ストリング１１に対して定期的に行ってもよい。

本実施の形態において、出力回復装置１２は、ＰＩＤ回復動作を夜間に行う。したがって、太陽電池ストリング１１の発電状態がＰＩＤ回復動作可能状態であるとは、ＰＶ電流検出部３７にて検出される太陽電池ストリング１１の出力電流、およびＰＶ電圧検出部３８にて検出される太陽電池ストリング１１の極間電圧が、ゼロ、もしくは略ゼロの状態である。

したがって、制御部３９は、太陽電池ストリング１１がＰＩＤ回復動作可能状態であるかどうかを、ＰＶ電流検出部３７およびＰＶ電圧検出部３８の出力に基づいて判断することができる。なお、制御部３９は、太陽電池ストリング１１がＰＩＤ回復動作可能状態であるかどうか、すなわち夜間であるかどうかを、ＰＶ電流検出部３７およびＰＶ電圧検出部３８によらず、日照計、時計、あるいは外部装置との通信によって得られる時刻情報に基づいて判断してもよい。

図１に示すように、太陽光発電システム１の通常の動作状態では、各太陽電池ストリング１１に対応する電力通電路切替スイッチ３１はＰＣＳ１３側へ切り替えられ、地絡検出切替スイッチ３２およびＰＩＤ回復切替スイッチ３３はオフとなっている(Ｓ３１)。

出力回復装置１２の制御部３９は、ＰＶ電流検出部３４およびＰＶ電圧検出部３５による検出結果に基づいて、太陽電池ストリング１１の出力電圧および出力電流を監視することにより(Ｓ３２)、太陽電池ストリング１１の発電状態がＰＩＤ回復動作可能状態かどうかを判定する(Ｓ３３)。

Ｓ３３での判定の結果、太陽電池ストリング１１の発電状態がＰＩＤ回復動作可能状態であれば、制御部３９は、雷センサ３６の検出結果（雷情報）を取得し（Ｓ３４）、太陽電池ストリング１１付近での雷の発生の有無を判定する（Ｓ３５）。

Ｓ３５での判定の結果、雷が発生していれば、制御部３９は、処理を終了する。一方、雷が発生していなければ、制御部３９は、図７に示すように、いずれかの処理対象の太陽電池ストリング１１に対応する電力通電路切替スイッチ３１を処理通電路４１ａ，４１ｂ側へ切り替える（Ｓ３６）。

次に、制御部３９は、ＰＩＤ回復切替スイッチ３３をオンにする（Ｓ３７、図７参照）。これにより、処理対象の太陽電池ストリング１１は、処理通電路４１ａ，４１ｂを介してＰＩＤ回復電源部３５と接続される。

次に、ＰＩＤ回復電源部３５は、処理対象の太陽電池ストリング１１に対して、ＰＩＤ回復電圧（出力回復電圧）を所定時間印加する(Ｓ３８)。ＰＩＤ回復電圧を印加する所定時間は、太陽電池ストリング１１のＰＩＤ現象が解消するように設定された時間である。

次に、制御部３９は、ＰＩＤ回復切替スイッチ３３をオフにし（Ｓ３９）、ＰＩＤ回復動作済みの太陽電池ストリング１１に対応する電力通電路切替スイッチ３１をＰＣＳ１３側へ切り替える（Ｓ４０）。その後、処理対象の全ての太陽電池ストリング１１に対するＰＩＤ回復動作が完了したかどうか判定する（Ｓ４１）。Ｓ４１での判定の結果、処理対象の全ての太陽電池ストリング１１に対するＰＩＤ回復動作が完了していればＰＩＤ回復の動作を終了する一方、ＰＩＤ回復動作が未完了であれば、Ｓ３２へ戻って、それ以降の処理を繰り返す。

なお、本実施の形態では、ＰＩＤ回復動作は、処理対象の太陽電池ストリング１１に対して順次行っている。しかしながら、ＰＩＤ回復動作は、処理対象の全ての太陽電池ストリング１１に対して同時に行ってもよい。この場合、各太陽電池ストリング１１に対応する電力通電路切替スイッチ３１は、処理通電路４１ａ，４１ｂ側へ切り替えた状態とする。

また、ＰＩＤ回復動作によってもＰＩＤ回復できなかった太陽電池ストリング１１については、ＰＩＤ回復動作後にＰＣＳ１３に接続せず、ＰＣＳ１３から解列した状態のままとしてもよい。

（出力回復装置１２の利点）
上記のように、出力回復装置１２は、太陽光発電システムの各太陽電池ストリング１１に対してＰＩＤ回復動作を行う場合に、各太陽電池ストリング１１について地絡の発生の有無を検査し、地絡が発生している太陽電池ストリング１１についてはＰＩＤ回復動作を行わない（地絡が発生していない太陽電池ストリング１１のみをＰＩＤ回復動作の対象とする）ようにしている。

したがって、太陽電池ストリング１１に対してＰＩＤ回復電源部３５からＰＩＤ回復電圧を印加してＰＩＤ回復動作を行う場合に、太陽電池ストリング１１が地絡を生じているために大きい容量のＰＩＤ回復電源部３５が必要となるといった事態が生じない。これにより、出力回復装置１２は、ＰＩＤ回復電源部３５として容量の小さい小型の電源装置を使用でき、低コストの構成とすることができる。

また、各太陽電池ストリング１１に対する地絡の検査は、太陽電池ストリング１１の発電状態が地絡検査可能状態であるとき、すなわち早朝あるいは夕方に行っている。したがって、太陽電池ストリング１１をＰＣＳ１３から処理通電路４１ａ，４１ｂへ切り替える電力通電路切替スイッチ３１には、耐電流が小さい廉価のリレーを使用することができる。

その上で、太陽電池ストリング１１の付近に雷が発生しているとき（落雷の可能性があるとき）には、太陽電池ストリング１１をＰＣＳ１３側から処理通電路４１ａ，４１ｂへ切り替えることが必要な、すなわち電力通電路切替スイッチ３１の切り替え動作が必要な地絡検査およびＰＩＤ回復動作を行わないようにしている。これにより、落雷が太陽電池ストリング１１の近傍に発生した場合に、ＰＣＳ１３を含む従来の太陽光発電システムで備えているＳＰＤ（Surge Protection Device）へ電撃を逃がすことで、誘導雷の電撃が太陽電池ストリング１１の電線を通じて、地絡検出装置３４、ＰＩＤ回復電源部３５および電力通電路切替スイッチ３１等に伝わり、これら各部が破壊される事態を回避すること、および出力回復装置１２の電撃への対策コストを低減することができる。特に、電力通電路切替スイッチ３１として耐電流が小さい廉価のリレーを使用している場合であっても、落雷から電力通電路切替スイッチ３１を保護することができる。

[実施の形態２]
本発明の他の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。図８は、本実施の形態の出力回復装置１２が備えるＰＩＤ回復電源部３５の構成を示す概略の回路図である。

本実施の形態の出力回復装置１２では、ＰＩＤ回復電源部３５は、図８に示すように、太陽電池ストリング１１のＰ端子とＮ端子との間にＰＩＤ回復電圧を印加する構成となっている。この出力回復装置１２の動作および他の構成は、先に示した出力回復装置１２と同様である。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、複数の太陽電池モジュールを直列接続して形成された太陽電池ストリングを備える太陽光発電システムのＰＩＤ現象により低下した出力を回復する装置に利用することができる。

１ 太陽光発電システム
１１ 太陽電池ストリング
１２ 出力回復装置
１３ パワーコンディショニングシステム（電力変換装置）
２１ 太陽電池モジュール
２３ａ，２３ｂ 電力通電路
３１ 電力通電路切替スイッチ（接続切替部）
３２ 地絡検出切替スイッチ（地絡検出部）
３３ ＰＩＤ回復切替スイッチ（出力回復部）
３４ 地絡検出装置（地絡検出部）
３５ ＰＩＤ回復電源部（出力回復部）
３６ 雷センサ（第２情報取得部）
３７ ＰＶ電流検出部（電流検出部、地絡検査可能状態情報取得部）
３８ ＰＶ電圧検出部（電圧検出部、地絡検査可能状態情報取得部）
３９ 制御部（判定部）
４１ａ，４１ｂ 処理通電路

Claims (5)

1. 太陽電池ストリングと電力変換装置とを備えている太陽光発電システムの出力回復装置において、
   前記太陽電池ストリングに出力回復動作として出力回復電圧を印加する出力回復部と、
   前記太陽電池ストリングの地絡検査を行う地絡検出部と、
   前記太陽電池ストリングの接続を前記電力変換装置側である第１の側と前記出力回復部および前記地絡検出部側である第２の側との間にて切り替える接続切替部と、
   前記太陽電池ストリングに地絡無しという条件が少なくとも満たされる場合に出力回復動作可能状態と判定する判定部と、
   前記太陽電池ストリングから前記電力変換装置へ電力を出力する場合に、前記接続切替部が前記第１の側に切り替わるように前記接続切替部を制御し、前記地絡検査の場合に、前記接続切替部が前記第２の側に切り替り前記地絡検査が行われるように、前記接続切替部および前記地絡検出部を制御し、前記出力回復動作を行うときに、前記出力回復動作可能状態である場合の前記地絡検査後の直近の夜間に、前記接続切替部が前記第２の側に切り替り前記出力回復動作が行われるように、前記接続切替部および前記出力回復部を制御する制御部とを備えていることを特徴とする太陽光発電システムの出力回復装置。
2. 落雷の恐れを示す第２の情報を取得する第２情報取得部を備え、
   前記判定部は、さらに、前記第２の情報が存在しないことにより落雷の恐れが無いという条件が満たされる場合に出力回復動作可能状態と判定することを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電システムの出力回復装置。
3. 前記太陽電池ストリングの出力電圧または出力電流が所定の閾値以下となる地絡検査可能状態かどうかを示す第１の情報を取得する地絡検査可能状態情報取得部を備え、
   前記制御部は、前記第１の情報が前記地絡検査可能状態であることを示す場合に前記地絡検査が行われるように、前記接続切替部および前記地絡検出部を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の太陽光発電システムの出力回復装置。
4. 前記太陽電池ストリングの出力電圧を検出する電圧検出部と前記太陽電池ストリングの出力電流を検出する電流検出部とを備え、
   前記地絡検査可能状態情報取得部は、前記第１の情報を前記電圧検出部と前記電流検出部との少なくとも一方から取得し、前記制御部は、前記夜間であるとの情報を前記電圧検出部と前記電流検出部との少なくとも一方から取得することを特徴とする請求項３に記載の太陽光発電システムの出力回復装置。
5. 太陽電池ストリングと前記太陽電池ストリングに接続される電力変換装置とを備えている太陽光発電システムの出力回復方法において、
   前記太陽電池ストリングを前記電力変換装置から解列し、前記太陽電池ストリングの地絡検査を行う地絡検出工程と、
   前記太陽電池ストリングに地絡無しという条件が少なくとも満たされる場合に出力回復動作可能状態と判定する判定工程と、
   前記出力回復動作可能状態である場合の前記地絡検査工程後の直近の夜間に、前記電力変換装置から解列した状態の前記太陽電池ストリングに出力回復動作として出力回復電圧を印加する出力回復工程とを備えていることを特徴とする太陽光発電システムの出力回復方法。
   

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