功率调节器、太阳能电池系统以及异常判断方法
【专利摘要】本发明涉及功率调节器、太阳能电池系统以及异常判断方法。期望在不增加晶体管等新的电路的情况下就能检测出太阳能电池等电源的短路电流值。控制部通过控制连接部的电压，在使第一升压电路的输出侧电压高于第一升压电路的输入侧电压的状态下，接通第一开关，使第一电源的输出端子之间短路，形成第一电源的第一闭合电路。电流值获取部通过控制部控制连接部的电压，在第一升压电路的输出侧电压高于第一升压电路的输入侧电压的状态下，在接通第一开关期间获取在第一闭合电路中流动的第一短路电流值。电源异常判断部根据对第一短路电流值和基于第一电源的特性预先确定的第一基准电流值的比较来判断第一电源是否异常。
【专利说明】功率调节器、太阳能电池系统以及异常判断方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及功率调节器、太阳能电池系统以及异常判断方法。
【背景技术】
[0002]在判断太阳能电池等电源是否异常的情况下，有时将电源的短路电流值作为参数使用。在专利文献I中公开了这样的太阳能发电系统:经由在串联了多个太阳能电池模块的串(string)中并联的晶体管来形成串的闭合电路，从而检测串的短路电流值。
[0003]专利文献1:特开2001-257377号公报
【发明内容】
[0004]期望在无需增加晶体管等新的电路的情况下检测太阳能电池等电源的短路电流值。
[0005]本发明的一个实施方式涉及的功率调节器是使从第一电源输出的直流电升压并将升压后的直流电转换成交流电后输出到系统电源侧的功率调节器，具备:第一升压电路，具有在第一电源的输出端子之间连接的第一开关，通过接通断开第一开关，使来自第一电源的直流电升压；逆变器，将从第一升压电路输出的直流电转换成交流电；连接部，连接第一升压电路的输出侧和逆变器的输入侧；控制部，通过控制连接部的电压使第一升压电路的输出侧电压高于第一升压电路的输入侧电压的状态下，接通第一开关，使第一电源的输出端子之间短路，形成第一电源的第一闭合电路；短路电流值获取部，通过控制部控制连接部的电压，从而在第一升压电路的输出侧电压高于第一升压电路的输入侧电压的状态下，在接通第一开关期间获取在第一闭合电路中流动的第一短路电流值；电源异常判断部，所述电源异常判断部根据对第一短路电流值和基于第一电源的特性预先确定的第一基准电流值的比较来判断第一电源是否异常。
[0006]在上述功率调节器上，第一升压电路还可以包括防止电流从第一升压电路的输出侧流入的第一逆电流防止电路。
[0007]上述功率调节器还具备第二升压电路，所述第二升压电路具有在第二电源的输出端子之间连接的第二开关，通过接通断开第二开关，使来自第二电源的直流电升压，连接部将第一升压电路的输出侧与第二升压电路的输出侧并联连接，控制部可以通过接通断开上述第二开关，从而控制连接部的电压，使第一升压电路的输出侧电压高于第一升压电路的输入侧电压。
[0008]在上述功率调节器上，控制部通过接通断开第二开关，从而控制连接部的电压，在不能使第一升压电路的输出侧电压高于第一升压电路的输入侧电压的情况下，可以通过控制逆变器，控制连接部的电压，使第一升压电路的输出侧电压高于第一升压电路的输入侧电压。
[0009]在上述功率调节器上，控制部通过接通断开第一开关来控制连接部的电压，从而在使第二升压电路的输出侧电压高于第二升压电路的输入侧电压的状态下，接通第二开关，使第二电源的输出端子间短路，形成第二电源的第二闭合电路，短路电流值获取部通过控制部接通断开第一开关来控制连接部的电压，在第二升压电路的输出侧电压高于第二升压电路的输入侧电压的状态下，在接通第二开关期间获取在第二闭合电路中流动的第二短路电流值，电源异常判断部可以根据比较第二短路电流值和基于第二电源的特性预先确定的第二基准电流值来判断第二电源是否异常。
[0010]在上述功率调节器上，第二升压电路还可以包括防止电流从第二升压电路的输出侧流入的第二逆电流防止电路。
[0011]在上述功率调节器，控制部也可以控制逆变器，通过将系统电源的电力输出到连接部侧来控制连接部的电压，使第一升压电路的输出侧电压高于第一升压电路的输入侧电压。
[0012]本发明的一个实施方式涉及的太阳能电池系统具备:作为第一电源的第一太阳能电池和将第一太阳能电池的直流电转换成交流电后输出到系统电源侧的上述功率调节器。
[0013]本发明的一个实施方式涉及的太阳能电池系统具备:作为第一电源的第一太阳能电池、与第一太阳能电池并联的作为第二电源的第二太阳能电池以及将第一太阳能电池和第二太阳能电池的直流电转换成交流电后输出到系统电源侧的上述功率调节器。
[0014]本发明的一个实施方式涉及的判断方法，所述异常判断方法判断与功率调节器连接的第一电源是否异常，所述功率调节器具备:第一升压电路，具有在第一电源的输出端子之间连接的第一开关，通过接通断开上述第一开关使上述第一电源的直流电升压；逆变器，将从上述第一升压电路输出的直流电转换成交流电；连接部，连接上述第一升压电路的输出侧和上述逆变器的输入侧；功率调节器使从上述第一电源输出的直流电升压，将升压后的直流电转换成交流电后输出到系统电源侧，所述异常判断方法包括以下步骤:通过控制连接部的电压，在使第一升压电路的输出侧电压高于第一升压电路的输入侧电压的状态下，接通第一开关，使第一电源的输出端子之间短路，形成第一电源的第一闭合电路；通过控制连接部的电压，在第一升压电路的输出侧电压高于第一升压电路的输入侧电压的状态下，在接通第一开关期间获取在第一闭合电路中流动的第一短路电流值；根据比较第一短路电流值和基于第一电源的特性预先确定的第一基准电流值来判断第一电源是否异常。
[0015]在上述异常判断方法中，功率调节器还具备第二升压电路，所述第二升压电路具有在第二电源的输出端子间连接的第二开关，通过接通断开第二开关，使第二电源的直流电升压，连接部将第一升压电路的输出侧和上述第二升压电路的输出侧进行并联连接；形成第一闭合电路的步骤可以是通过接通断开第二开关来控制连接部的电压，使第一升压电路的输出侧电压高于第一升压电路的输入侧电压。
[0016]在上述异常判断方法中，形成第一闭合电路的步骤可以是通过接通断开第二开关来控制连接部的电压，在不能使第一升压电路的输出侧电压高于第一升压电路的输入侧电压的情况下，通过控制逆变器来控制连接部的电压，使第一升压电路的输出侧电压高于第一升压电路的输入侧电压。
[0017]在上述异常判断方法中，还可以包括以下步骤:通过接通断开第一开关来控制连接部的电压，从而在使第二升压电路的输出侧电压闻于第二升压电路的输入侧电压的状态下，接通第二开关，使第二电源的输出端子间短路，形成第二电源的第二闭合电路；通过接通断开第一开关来控制连接部的电压，在第二升压电路的输出侧电压高于第二升压电路的输入侧电压的状态下，在接通第二开关期间获取在第二闭合电路中流动的第二短路电流值；根据比较第二短路电流值和基于第二电源的特性预先确定的第二基准电流值来判断第二电源是否异常。
[0018]另外，上述的发明概要并没有列举本发明的全部特征。另外这些特征群的子组合也能成为发明。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是示出本实施方式的太阳能电池系统的整体构成的一个例子的系统构成图。
[0020]图2是示出本实施方式的控制装置的功能块的一个例子的图。
[0021]图3是示出控制装置判断太阳能电池串是否异常的顺序的一个例子的流程图。
[0022]图4是示出开关控制部将连接部的电压控制到大于等于与作为判断对象的太阳能电池串连接的对象的升压电路的输入侧电压的顺序的一个例子的流程图。
[0023]图5是示出本实施方式的变形例的太阳能电池系统的整体构成的一个例子的系统构成图。
[0024]图6是示出本实施方式的变形例的控制装置判断太阳能电池串是否异常的顺序的一个例子的流程图。
【具体实施方式】
[0025]以下通过发明的实施方式就本发明进行说明，但以下的实施方式并不是对权利要求范围涉及的发明的限制。另外，在实施方式中说明的特征的全部组合并不是发明的解决方案所必须的。
[0026]图1是示出本实施方式的太阳能电池系统的整体构成的一个例子的系统构成图。太阳能电池系统具有多个太阳能电池串200a和200b以及功率调节器10。多个太阳能电池串200a和200b具有串联的多个太阳能电池模块。多个太阳能电池串200a和200b是输出直流电压的第一电源和第二电源的一个例子。第一电源和第二电源可以是串联或并联太阳能电池的太阳能电池模块，也可以是燃料电池等太阳能电池以外的其他电源。
[0027]功率调节器10使从多个太阳能电池串200a和200b输出的直流电压升压，将升压后的直流电压转换成交流电压后输出到系统电源300侦U。
[0028]功率调节器10具备电容器Cla和Clb、升压电路20a和20b、连接部30、电容器C2、逆变器40、线圈L2、电容器C3、互联继电器50、供给电源60以及控制装置100。
[0029]电容器Cla的一端和另一端与太阳能电池串200a的正极端子和负极端子电连接，将从太阳能电池串200a输出的直流电压平滑化。升压电路20a具有线圈Lla、开关Tra和二极管Da。升压电路20a可以是斩波型开关调节器。
[0030]开关Tra是与太阳能电池串200a的正极端子和负极端子间连接的第一开关的一个例子，例如可以是绝缘栅双极晶体管(IGBT)。线圈Lla的一端与电容器Cla的一端连接，线圈Lla的另一端与开关Tra的集电极连接。开关Tra的集电极与二极管Da的阳极连接，开关Tra的发射极与电容器Cla的另一端连接。线圈Lla在开关Tra接通期间积蓄基于来自太阳能电池串200a的电力的能量，在开关Tra断开期间释放所积蓄的能量。由此，升压电路20a将太阳能电池串200a的直流电压进行升压。二极管Da被设置在开关Tra与连接部30之间，防止被升压的直流电压从升压电路20a的输出侧流入输入侧。二极管Da是第一逆电流防止元件的一个例子。
[0031]电容器Clb的一端和另一端与太阳能电池串200b的正极端子和负极端子电连接，将从太阳能电池串200b输出的直流电压平滑化。升压电路20b具有线圈Lib、开关Trb和二极管Db。升压电路20a可以是斩波型开关调节器。
[0032]开关Trb是在太阳能电池串200b的正极端子和负极端子之间连接的第二开关的一个例子，例如可以是绝缘栅双极晶体管(IGBT)。线圈Llb的一端与电容器Clb的一端连接，线圈Llb的另一端与开关Trb的集电极连接。开关Trb的集电极与二极管Db的阳极连接，开关Trb的发射极与电容器Clb的另一端连接。线圈Llb在开关Trb接通期间积蓄基于来自太阳能电池串200b的电力的能量，在开关Trb断开期间释放所积蓄的能量。由此，升压电路20b将太阳能电池串200b的直流电压进行升压。二极管Db被设置在开关Trb与连接部30之间，防止被升压的直流电压从升压电路20b的输出侧流入输入侧。二极管Db是第二逆电流防止元件的一个例子。
[0033]此外，升压电路20a和20b不局限于上述的构成，例如也可以由半桥升压电路、全桥升压电路等具有包含初级绕组和次级绕组的变压器绕组的绝缘型升压电路构成。绝缘型升压电路具有多个在太阳能电池串200a或太阳能电池串200b等电源的输出端子之间连接的开关。多个开关与初级绕组串联连接，通过接通断开多个开关，在初级绕组上流动励磁电流，在次级绕组上流动感应电流。太阳能电池系统具有的升压电路如果是全桥升压电路等的具有变压器绕组的绝缘型升压电路，则与初级绕组串联连接且在电源的输出端子之间连接的多个开关用作第一开关或第二开关。
[0034]连接部30将升压电路20a的输出侧和升压电路20b的输出侧并联连接。电容器C2将从连接部30输出的直流电压平滑化。逆变器40包含开关，通过接通开关，将从升压电路20a和20b输出的直流电压转换成交流电压。逆变器40例如可以由包含桥接的四个半导体开关的单相全桥PWM逆变器构成。在四个半导体开关中，一方的一对半导体开关被串联连接。在四个半导体开关中，另一方的一对半导体开关被串联且与所述一方的一对半导体开关并联连接。
[0035]在逆变器40与系统电源300之间设置线圈L2和电容器C3。线圈L2和电容器C3从逆变器40输出的交流电压中去除噪声。在电容器C3与系统电源300之间设置互联继电器50。通过接通互联继电器50，功率调节器10与系统电源300被电连接，通过断开互联继电器50，功率调节器10与系统电源300被电隔断。
[0036]供给电源60例如由电源IC芯片构成。供给电源60连接到连接部30的两端，由从连接部30取出的直流电压生成表示向控制装置100提供的预先确定的电压值的电力，将所生成的电力向控制装置100提供。
[0037]控制装置100为了从太阳能电池串200a和200b得到最大电力，控制升压电路20a和20b、逆变器40的开关动作，使从太阳能电池串200a和200b输出的直流电压升压，将升压后的直流电压转换成交流电压，然后输出到系统电源300侦U。
[0038]功率调节器10还具有电压传感器12a和12b、电流传感器14a和14b以及电压传感器16。电压传感器12a检测与太阳能电池串200a两端的电位差对应的电压值Vain。电压传感器12b检测与太阳能电池串200b两端的电位差对应的电压值Vbin。电流传感器14a检测与从太阳能电池串200a输出的电流对应的电流值Iain。电流传感器14b检测与从太阳能电池串200b输出的电流对应的电流值Ibin。电压传感器16检测与连接部30的两端的电位差对应的电压值Vout。
[0039]在如上所述构成的太阳能电池系统上，检测太阳能电池串200a和200b的短路电流值，根据所检测的短路电流值判断太阳能电池串200a和200b是否异常。
[0040]图2是示出控制装置100的功能块的一个例子的图。控制装置100具有开关控制部102、短路电流值获取部104、电源异常判断部106、气象信息获取部108、发送接收部110、时间(timing)决定部112以及存储部114。开关控制部102、短路电流值获取部104、电源异常判断部106、气象信息获取部108、时间决定部112以及存储部114可以通过微型计算机构成。发送接收部110可以通过无线天线构成。
[0041]开关控制部102是控制部的一个例子，通过接通断开升压电路20a中的开关Tra，在接通开关Tra期间将基于来自太阳能电池串200a的电力的能量积蓄在线圈Lla中，在断开开关Tra期间从线圈Lla中释放能量，从而通过升压电路20a使太阳能电池串200a的电压升压。开关控制部102通过接通断开升压电路20b中的开关Trb，在接通开关Trb期间将基于来自太阳能电池串200b的电力的能量积蓄在线圈Llb中，在断开开关Trb期间从线圈Llb中释放能量，从而通过升压电路20b使太阳能电池串200b的电压升压。
[0042]另外，开关控制部102在获取作为太阳能电池串200a的短路电流值的第一短路电流值的情况下，通过停止升压电路20a的升压动作，接通开关Tra，从而形成太阳能电池串200a的第一闭合电路。开关控制部102在获取作为太阳能电池串200b的短路电流值的第二短路电流值的情况下，通过停止升压电路20b的升压动作，接通开关Trb，从而形成太阳能电池串200b的第二闭合电路。
[0043]短路电流值获取部104在升压电路20a的升压动作停止时，获取在接通开关Tra期间在第一闭合电路中流动的第一短路电流值。短路电流值获取部104在升压电路20b的升压动作停止时，获取在接通开关Trb期间在第二闭合电路中流动的第二短路电流值。
[0044]在此，供给电源60也可以从连接部30获取用于驱动本身的电力的驱动电力。升压电路20a的输出侧电压低于输入侧电压的情况下，太阳能电池串200a的一部分电流经二极管Da流入逆变器40侧。由此，电容器C2两端的电压发生波动。即，连接部30两端的电压发生波动。一旦连接部30两端的电压发生波动，向供给电源60供应的电力就不稳定，有可能不能从供给电源60稳定地向控制装置100供电。因此，优选使升压电路20a的输出侧电压的大小大于输入侧电压的大小。由此可以防止太阳能电池串200a的一部分电流经二极管Da流入逆变器40侧。因此，连接部30两端的电压稳定，从而向供给电源60供应的电力稳定，可以从供给电源60稳定地向控制装置100供电。此外，供给电源60也可以直接采用来自系统电源300的电力，基于来自系统电源300的电力生成向控制装置100供应的电力。
[0045]开关控制部102在短路电流值获取部104获取第一短路电流值的情况下，为了从供给电源60向控制装置100稳定地供电，也可以通过控制连接部30的电压，使升压电路20a的输出侧电压高于升压电路20a的输入侧电压。开关控制部102也可以通过接通断开升压电路20b中的开关Trb，将连接部30的电压控制到大于等于升压电路20a的输入侧电压。开关控制部102在短路电流值获取部104获取第一短路电流值的情况下，也可以在使升压电路20a的输出侧电压高于升压电路20a的输入侧电压的状态下，接通开关Tra，使太阳能电池串200a的输出端子间短路，形成太阳能电池串200a的第一闭合电路。开关控制部102在短路电流值获取部104获取第二短路电流值的情况下，为了从供给电源60向控制装置100稳定地供电，也可以通过控制连接部30的电压，使升压电路20b的输出侧电压高于升压电路20b的输入侧电压。开关控制部102也可以通过控制升压电路20a中的开关Tra，将连接部30的电压控制到大于等于升压电路20b的输入侧电压。开关控制部102在短路电流值获取部104获取第二短路电流值的情况下，也可以在使升压电路20b的输出侧电压高于升压电路20b的输入侧电压的状态下，接通开关Trb，使太阳能电池串200b的输出端子间短路，形成太阳能电池串200b的第二闭合电路。
[0046]在此，由于气象条件等，从太阳能电池串200a或太阳能电池串200b犾得的电力少，有可能通过升压电路20a或20b的升压动作不能使连接部30的电压大于等于升压电路20b的输入侧电压或升压电路20a的输入侧电压。这种情况下，开关控制部102也可以通过控制逆变器40中的开关，基于来自系统电源300的电力使连接部30的电压大于等于升压电路20b的输入侧电压或升压电路20a的输入侧电压。
[0047]开关控制部102在通过控制升压电路20b中的开关Trb不能将连接部30的电压控制到大于等于升压电路20a的输入侧电压的情况下，也可以通过接通断开逆变器40中的各开关，向连接部30侧输出来自系统电源300的电力，从而将连接部30的电压控制到大于等于升压电路20a的输入侧电压。并且，开关控制部102在通过控制升压电路20a中的开关Tra不能将连接部30的电压控制到大于等于升压电路20a的输入侧电压的情况下，也可以通过接通断开逆变器40中的各开关，向连接部30侧输出来自系统电源300的电力，从而将连接部30的电压控制到大于等于升压电路20b的输入侧电压。另外，开关控制部102为了使从逆变器40输出的电流的相位与系统电源300的电压的相位形成逆相位，通过对逆变器40中包含的各开关进行PWM控制，从而可以将逆变器40中来自系统电源300的电力向连接部30侧输出。
[0048]电源异常判断部106根据对第一短路电流值与基于太阳能电池串200a的特性预先确定的第一基准电流值的比较，判断太阳能电池串200a是否异常。另外，电源异常判断部106根据对第二短路电流值与基于太阳能电池串200b的特性预先确定的第二基准电流值的比较，判断太阳能电池串200b是否异常。太阳能电池串200a和太阳能电池串200b的发电量有可能因劣化等降低。如果发电量降低，所检测出的短路电流也变小。因此，如果第一短路电流值或第二短路电流值小于根据第一基准电流值或第二基准电流值预先确定的值，电源异常判断部106就可以判断太阳能电池串200a或200b异常。
[0049]电源异常判断部106也可以将在预先确定的气象条件下通过短路电流值获取部104最初获取的第一短路电流值或第二短路电流值定为第一基准电流值或第二基准电流值。电源异常判断部106也可以将在太阳能电池串200a和太阳能电池串200b的发电量是预先确定的发电量时通过短路电流值获取部104最初获取的第一短路电流值或第二短路电流值定为第一基准电流值或第二基准电流值。电源异常判断部106也可以将在功率调节器10的输出电力是预先确定的输出电力时通过短路电流值获取部104最初获取的第一短路电流值或第二短路电流值定为第一基准电流值或第二基准电流值。电源异常判断部106在功率调节器10的内部温度是预先确定的温度时，也可以将首先通过短路电流值获取部104获取的第一短路电流值或第二短路电流值定为第一基准电流值或第二基准电流值。
[0050]电源异常判断部106对所决定的第一基准电流值或第二电流值与目前通过短路电流值获取部104获取的第一短路电流值或第二短路电流值进行比较。如果第一基准电压值或第二基准电流值与第一短路电流值或第二短路电流值之差大于预先确定的基准差，则电源异常判断部106可以判断太阳能电池串200a或太阳能电池串200b异常。
[0051]气象信息获取部108获取作为对太阳能电池串200a和太阳能电池串200b的发电量有影响的参数的太阳能电池串200a和太阳能电池串200b的设置地点附近的气象信息。气象信息包括气温、照度等。发送接收部110通过无线或有线与外部进行通讯。发送接收部110也可以从外部的管理装置接收判断太阳能电池串200a和200b异常的指令。另外，发送接收部110也可以将电源异常判断部106的判断结果发送到外部的管理装置等。发送接收部110也可以将短路电流值获取部104获取的第一短路电流值和第二短路电流值发送到外部管理装置等。
[0052]时间决定部112决定判断时间，所述判断时间表示电源异常判断部106进行太阳能电池串200a和太阳能电池串200b的异常判断的时间(timing)。时间决定部112例如可以根据气象信息获取部108获取的气象信息来决定判断时间。时间决定部112也可以在目前的气象条件与决定第一基准电流值和第二基准电流值时的气象条件一致的情况下，决定当时为判断时间。
[0053]另外，时间决定部112也可以在太阳能电池串200a和太阳能电池串200b的每一个的当时的发电量在基于获取第一基准电流值和第二基准电流值时的发电量所决定的基准范围内的情况下，决定当时为判断时间。时间决定部112可以在功率调节器10的当时的输出电力在基于获取第一基准电流值和第二基准电流值时的输出电力所决定的基准范围内的情况下，决定当时为判断时间。时间决定部112可以在功率调节器10的当时的内部温度在基于获取第一基准电流值和第二基准电流值时的内部温度所决定的基准范围内的情况下，决定当时为判断时间。
[0054]另外，时间决定部112也可以在当前的日期是预先确定的日期的情况下，决定当时为判断时间。或者，时间决定部112也可以在每当功率调节器10的启动次数达到预先确定的次数时，决定为判断时间。进一步地，时间决定部112也可以在当前的日期变成预先确定的日期后或者功率调节器10的启动次数达到预先确定的次数后，决定在气象条件、太阳能电池串200a和太阳能电池串200b的发电量、功率调节器10的输出电力、功率调节器10的内部温度中的至少一个参数在最初预先确定的基准范围内时为判断时间。
[0055]时间决定部112也可以在发送接收部110从外部管理装置接收到命令执行异常判断的信息的情况下，决定当时为判断时间。另外，时间决定部112也可以在发送接收部110从外部管理装置接收到命令执行异常判断的信息之后，决定在气象条件、太阳能电池串200a和太阳能电池串200b的发电量、功率调节器10的输出电力、功率调节器10的内部温度中的至少一个参数在最初预先确定的基准范围内时为判断时间。
[0056]存储部114存储第一基准电流值和第二基准电流值、用于决定进行异常判断的时间的气象条件、太阳能电池串200a和太阳能电池串200b的发电量、功率调节器10的输出电力以及内部温度等。
[0057]图3是示出控制装置100判断太阳能电池串200a和200b是否异常的顺序的一个例子的流程图。
[0058]在满足上述任意一个条件的情况下，时间决定部112决定当时为判断太阳能电池串200a和200b是否异常的判断时间(S100)。控制装置100为了抑制不必要的耗电，断开互联继电器50，电隔断功率调节器10和系统电源300 (S102)。
[0059]然后，开关控制部102断开与作为判断对象的太阳能电池串连接的目标升压电路的开关，停止目标升压电路的升压动作(S104)。例如，开关控制部102断开与作为判断对象的太阳能电池串200a连接的升压电路20a的开关Tra，停止升压电路20a的升压动作。
[0060]开关控制部102通过电压传感器12a和电压传感器16，获取目标升压电路的输入侧电压值和输出侧电压值。开关控制部102将目标升压电路的输出侧电压(即连接部30的电压)控制到大于等于目标升压电路的输入侧电压(S106)。
[0061]然后，开关控制部102接通目标升压电路的开关，形成包含作为判断对象的太阳能电池串的闭合电路。短路电流值获取部104在接通目标升压电路的开关期间，获取在通过接通目标升压电路的开关形成的闭合电路中流动的电流值作为短路电流值(S108)。短路电流值获取部104例如在升压电路20a的开关Tra接通期间，通过电流传感器14a获取在第一闭合电路中流动的电流值作为第一短路电流值。
[0062]电源异常判断部106对所获取的短路电流值和与作为判断对象的太阳能电池串对应的基准电流值进行比较，从而判断判断对象的太阳能电池串是否异常(S112)。然后，控制装置100判断是否对所有的太阳能电池串都进行了是否异常的判断(S114)。如果未对所有的太阳能电池串都进行了是否异常的判断，则控制装置100就重复进行步骤S102到步骤S112的处理。控制装置100例如在判断太阳能电池串200a是否异常之后，判断太阳能电池串200b是否异常。
[0063]电源异常判断部106也可以根据每次短路电流值获取部104获取的存储在存储部114的多个短路电流值和基准电流值来对作为判断对象的太阳能电池串是否异常进行判断。电源异常判断部106也可以计算该多个短路电流值的平均值，根据平均值与基准电流值的比较来判断太阳能电池串是否异常。另外，电源异常判断部106也可以在所获取的短路电流值与基准电流值的差大于等于所定的基准差的情况下，且在获取短路电流值时的照度等气象信息相关条件与对应于基准电流值的照度等气象信息相关条件一致的情况下，判断作为判断对象的太阳能电池串异常。例如电源异常判断部106也可以在所获取的短路电流值与基准电流值的差大于所定的基准差的情况下，且在获取短路电流值时的照度在根据决定基准电流值时的照度所定的基准照度的范围内的情况下，判断作为判断对象的太阳能电池串异常。
[0064]图4是示出开关控制部102将连接部30的电压控制到大于等于与作为判断对象的太阳能电池串连接的目标升压电路的输入侧电压的顺序的一个例子的流程图。
[0065]开关控制部102获取与作为判断对象的太阳能电池串连接的升压电路的输入侧电压Vin (S200)。开关控制部102使目标升压电路以外的其他升压电路进行升压动作，将连接部30的电压Vbus控制到大于等于电压Vin (S202)。然后，开关控制部102判断通过其他升压电路的升压动作，电压Vbus是否已大于等于电压Vin (S204)。
[0066]例如，对于与其他升压电路连接的太阳能电池串的照度低，该太阳能电池串的发电量低，有可能通过其他升压电路的升压动作不能将连接部30的电压Vbus控制到大于等于电压Vin。这种情况下，开关控制部102就接通互联继电器50，使功率调节器10与系统电源300进行电连接(S206)。而且，开关控制部102控制逆变器40，通过系统电源300的电力将电压Vbus控制到大于等于电压Vin(S208)。例如，开关控制部102为了与系统电源300的交流电压的相位成为逆相位而控制逆变器40的输出电流的相位，为此对逆变器40中的各开关进行PWM控制。通过以上的处理，开关控制部102可以将电压Vbus控制到大于等于电压Vin。
[0067]在上述的实施方式中，就功率调节器10具有两个升压电路的例子进行了说明。然而，功率调节器10也可以具有三个升压电路。功率调节器10具有三个升压电路的情况下，开关控制部102也可以在三个升压电路中的与作为判断对象的太阳能电池串连接的目标升压电路中的开关接通的状态下，使三个升压电路中的任意一个其他升压电路进行升压动作，将连接部30的电压Vbus控制到大于等于电压Vin。
[0068]图5是示出本实施方式的变形例的太阳能电池系统的整体构成的一个例子的系统构成图。与图1所示的太阳能电池系统不同的是本变形例的太阳能电池系统在功率调节器10的外部设置升压电路20b。另外，本变形例的太阳能电池系统具有获取太阳能电池串200b的短路电流值的控制装置IOOb和向控制装置IOOb提供驱动电力的供给电源60b，这点与图1所示的太阳能电池系统不同。
[0069]使从太阳能电池串200b输出的直流电压进行升压的升压电路20b的输出侧与设置在功率调节器10上的升压电路20a的输入侧连接。在升压电路20b的输出侧的两端连接供给电源60b。供给电源60b通过从升压电路20b的输出侧取出的直流电压生成表示提供给控制装置IOOb的预先确定的电压值的电力，然后将所生成的电力提供给控制装置100b。
[0070]控制装置IOOb例如通过无线或有线与控制装置100进行通讯。另外，控制装置IOOb也可以与控制装置100 —样构成为包含微型计算机和无线天线。控制装置IOOb根据控制装置100的要求，在停止了升压电路20b的升压动作之后，接通开关Trb，形成太阳能电池串200b的第二闭合电路。并且，控制装置IOOb在接通开关Trb期间，通过电流传感器14b获取太阳能电池串200的第二短路电流值，然后将所获取的第二短路电流值发送到控制装置100。另外，控制装置IOOb也可以根据对所获取的第二短路电流值与预先存储的第二基准电流值的比较，判断太阳能电池串200b是否异常，将判断结果发送到控制装置100。[0071 ] 在此，太阳能电池串200b的发电量可以少于太阳能电池串200a的发电量。构成太阳能电池串200a和太阳能电池串200b的太阳能电池模块可以是不同规格的模块。另一方面，如果构成太阳能电池串200a和太阳能电池串200b的太阳能电池模块是相同规格的模块，则构成太阳能电池串200b的太阳能电池模块的数量可以少于构成太阳能电池串200a的太阳能电池模块的数量。
[0072]太阳能电池串200a和200b被如上所述地构成的情况下，从太阳能电池串200a输出的电压高于从太阳能电池串200b输出的电压。因此，在停止了升压电路20b的升压动作的状态下，升压电路20b的输出侧电压高于升压电路20b的输入侧电压。这种情况下，为了获取太阳能电池串200b的第二短路电流值，在停止了升压电路20b的升压动作的状态下，在接通开关Trb的情况下，升压电路20b的输出侧电压不发生变化。
[0073]图6是示出通过本实施方式的变形例涉及的控制装置100判断太阳能电池串异常的顺序的一个例子的流程图。[0074]时间决定部112基于来自外部管理装置等的表示要求判断异常的消息的接收、气象条件、太阳能电池串200a和200b的发电量、功率调节器10的输出电力或内部温度等，决定进行异常判断的判断时间(S300)。开关控制部102断开与作为判断对象的各太阳能电池串200a和200b连接的各升压电路20a和20b的开关，使各升压电路20a和20b停止升压动作。例如，开关控制部102可以通过发送接收部110向控制装置IOOb发送用于使升压电路20a停止升压动作的消息，通过控制装置IOOb使升压电路20b停止升压动作。
[0075]然后，开关控制部102控制逆变器40，为了与系统电源300的输出电压的相位形成逆相位而控制逆变器40的输出电流的相位，利用来自系统电源300的电力将连接部30的电压Vbus控制到大于等于升压电路20a的输入侧电压Vin (S304)。
[0076]开关控制部102接通升压电路20a的开关Tra(S306)。短路电流值获取部104在接通升压电路20a期间，通过电流传感器14a获取在含有太阳能电池串200a的第一闭合电路中流动的第一短路电流值和在含有太阳能电池串200b的第二闭合电路中流动的第二短路电流值的总电流值。
[0077]然后，开关控制部102断开升压电路20a的开关Tra，接通升压电路20b的开关Trb (S310)。在此，通过断开升压电路20a的开关Tra，供给电源60b可以利用来自太阳能电池串200a的电力，将驱动电力供应到控制装置100b。一旦驱动控制装置100b，控制装置IOOb的开关控制部就根据来自控制装置100的消息，接通升压电路20b的开关Trb。控制装置IOOb通过电流传感器14b获取太阳能电池串200b的第二短路电流值后发送到控制装置100 (S312)。控制装置IOOb在发送第二短路电流值之后，断开升压电路20b的开关Trb(S314)。
[0078]然后，电源异常判断部106根据所获取的总电流值和第二短路电流值获取第一短路电流值(S316)。电源异常判断部106可以通过从总电流值减去第二短路电流值，从而得到第一短路电流值。电源异常判断部106通过比较所获取的第一短路电流值和第二短路电流值与对应于第一短路电流值和第二短路电流值的各基准电流值，判断各太阳能电池串200a和200b是否异常(S318)。
[0079]如上所述，根据本变形例的太阳能电池系统，即使在功率调节器10的内部和外部设置了升压电路的情况下，也可以获取与各个升压电路连接的各太阳能电池串的短路电流值，从而判断各太阳能电池串是否异常。
[0080]上文中，根据上述各太阳能电池系统，可以利用设置在太阳能电池系统中的现有的升压电路，形成太阳能电池串的闭合电路。因此，为了获取太阳能电池串的短路电流值，无需新设置晶体管等电路。另外，通过远程控制升压电路，检察员不用亲临太阳能电池串的设置地点，就可以通过远程操作根据太阳能电池串的短路电流值检查太阳能电池串是否异
堂
巾O
[0081]另外，在太阳能电池串与大地之间存在杂散电容。因此，一旦太阳能电池串短路，有可能在通过短路形成的闭合电路中有因杂散电容引起的相对较大的电流流动。因此，为了使太阳能电池串短路，简单地设置晶体管的情况下，为了防止因杂散电容产生的电流导致晶体管故障，需要设置大型晶体管。但是，根据本实施方式的太阳能电池系统，作为使太阳能电池串短路的晶体管，使用设置在升压电路上的晶体管。在升压电路上设置了使所输入的电压升压的线圈或变压器绕组。可以通过线圈或变压器绕组吸收因杂散电容产生的电流。因此，没有必要为了防止因杂散电容产生的电流导致晶体管故障而新添加用于获取短路电流值的大型晶体管。
[0082]而且，也可以通过使用了来自作为判断对象的太阳能电池串以外的太阳能电池串的电力的另外的升压电路的升压动作，实现将连接部30的电压控制到大于等于与作为判断对象的太阳能电池串连接的目标升压电路的输入侧电压的电压控制动作。由此，可以尽量抑制伴随电压控制动作的系统电源300的耗电。
[0083]另外，也可以这样构成控制装置100具有的各部分，将进行与获取太阳能电池串的短路电流值和判断是否异常相关的各种处理的、存储在计算机可读取的记录介质上的程序安装在计算机上，使计算机执行该程序。即，也可以这样构成控制装置100，通过在计算机上执行用于进行与获取太阳能电池串的短路电流值和判断是否异常相关的各种处理的程序，使计算机发挥控制装置100具有的各部分的功能。
[0084]计算机具有CPU、ROM、RAM、EEPROM (注册商标)等各种存储器、通信总线和接口，(PU通过读出事先作为固件存储在ROM中的处理程序并依次执行，从而发挥控制装置100的功能。
[0085]以上利用实施方式对本发明进行了说明，但本发明的技术范围不受上述实施方式所述的范围的限制。对于本领域的技术人员来说，明显地可以对上述的实施方式进行各种修改或改进。由专利要求的范围的记载可以知道这样的修改或改进的方式也可以包含在本发明的技术范围内。
[0086]应该注意的是，权利要求的范围、说明书以及附图中所示的装置、系统、程序以及方法中的动作、顺序、步骤以及阶段等的各处理的执行顺序，只要没有特别明确表示“在...之前”、“事先”等并且不将前面处理的输出用于后面的处理，就可以用任意的顺序来实施。关于权利要求的范围、说明书以及附图中的动作流程，为了方便起见使用了“首先”、“然后”等进行说明，但并不意味着必须以该顺序实施。
[0087]符号说明
[0088]10 功率调节器20a、20b 升压电路
[0089]30 连接部40逆变器
[0090]50 互联继电器60供给电源
[0091]100 控制装置102开关控制部
[0092]104 短路电流值获取部106电源异常判断部
[0093]108 气象信息获取部110发送接收部
[0094]112 时间决定部114存储部 [0095]200a、200b太阳能电池串 300系统电源
[0096]Da、Db 二极管Lla、Llb 线圈
[0097]Tra> Trb 开关。
【权利要求】
1.一种功率调节器，使从第一电源输出的直流电升压并且将升压后的直流电转换成交流电后输出到系统电源侧，所述功率调节器具备: 第一升压电路，具有在所述第一电源的输出端子之间连接的第一开关，并且通过接通断开所述第一开关使来自所述第一电源的直流电升压； 逆变器，将从所述第一升压电路输出的直流电转换成交流电； 连接部，连接所述第一升压电路的输出侧和所述逆变器的输入侧； 控制部，通过控制所述连接部的电压，从而在使所述第一升压电路的输出侧的电压高于所述第一升压电路的输入侧的电压的状态下，接通所述第一开关以使所述第一电源的所述输出端子之间短路，形成所述第一电源的第一闭合电路； 短路电流值获取部，在通过所述控制部控制所述连接部的电压而使所述第一升压电路的输出侧的电压高于所述第一升压电路的输入侧的电压的状态下，在接通所述第一开关的期间获取在所述第一闭合电路中流动的第一短路电流值；以及 电源异常判断部，根据对所述第一短路电流值与基于所述第一电源的特性预先确定的第一基准电流值的比较来判断所述第一电源是否异常。
2.根据权利要求1所述的功率调节器，其中，所述第一升压电路还包括防止电流从所述第一升压电路的输出侧流入的第一逆电流防止电路。
3.根据权利要求1或2所述的功率调节器，其中，还具备第二升压电路，所述第二升压电路具有在第二电源的输出端子之间连接的第二开关，并且通过接通断开所述第二开关来使来自所述第二电源的直流电升压， 其中，所述连接部将所述第一升压电路的输出侧与所述第二升压电路的输出侧并联连接， 所述控制部通过接通断开所述第二开关来控制所述连接部的电压，从而使所述第一升压电路的输出侧的电压高于所述第一升压电路的输入侧的电压。
4.根据权利要求3所述的功率调节器，其中，所述控制部在通过接通断开所述第二开关来控制所述连接部的电压而不能使所述第一升压电路的输出侧的电压高于所述第一升压电路的输入侧的电压的情况下，通过控制所述逆变器来控制所述连接部的电压，从而使所述第一升压电路的输出侧的电压高于所述第一升压电路的输入侧的电压。
5.根据权利要求3所述的功率调节器，其中， 所述控制部通过接通断开所述第一开关来控制所述连接部的电压，从而在使所述第二升压电路的输出侧的电压高于所述第二升压电路的输入侧的电压的状态下，接通所述第二开关以使所述第二电源的所述输出端子之间短路，从而形成所述第二电源的第二闭合电路， 所述短路电流值获取部在通过所述控制部接通断开所述第一开关来控制所述连接部的电压而使所述第二升压电路的输出侧的电压高于所述第二升压电路的输入侧的电压的状态下，在接通所述第二开关的期间获取在所述第二闭合电路中流动的第二短路电流值， 所述电源异常判断部根据对所述第二短路电流值与基于所述第二电源的特性预先确定的第二基准电流值的比较来判断所述第二电源是否异常。
6.根据权利要求4所述的功率调节器，其中， 所述控制部通过接通断开所述第一开关来控制所述连接部的电压，从而在使所述第二升压电路的输出侧的电压高于所述第二升压电路的输入侧的电压的状态下，接通所述第二开关以使所述第二电源的所述输出端子之间短路，从而形成所述第二电源的第二闭合电路， 所述短路电流值获取部在通过所述控制部接通断开所述第一开关来控制所述连接部的电压而使所述第二升压电路的输出侧的电压高于所述第二升压电路的输入侧的电压的状态下，在接通所述第二开关的期间获取在所述第二闭合电路中流动的第二短路电流值， 所述电源异常判断部根据对所述第二短路电流值与基于所述第二电源的特性预先确定的第二基准电流值的比较来判断所述第二电源是否异常。
7.根据权利要求3所述的功率调节器，其中，所述第二升压电路还包括防止电流从所述第二升压电路的输出侧流入的第二逆电流防止电路。
8.根据权利要求4至6中任一项所述的功率调节器，其中，所述第二升压电路还包括防止电流从所述第二升压电路的输出侧流入的第二逆电流防止电路。
9.根据权利要求1或2所述的功率调节器，其中，所述控制部通过控制所述逆变器以将所述系统电源的电力输出至所述连接部侧来控制所述连接部的电压，从而使所述第一升压电路的输出侧的电压高于所述第一升压电路的输入侧的电压。
10.一种太阳能电池系统,具备作为所述第一电源的第一太阳能电池和将所述第一太阳能电池的直流电转换成交流电后输出到系统电源侧的权利要求1至9中任一项所述的功率调节器。
11.一种太阳能电池系统,具备作为所述第一电源的第一太阳能电池、与所述第一太阳能电池并联连接的作为所述第二电源的第二太阳能电池、以及将所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池的直流电转换成交流电后输出到系统电源侧的权利要求3至8中任一项所述的功率调节器。
12.—种异常判断方法，所述异常判断方法判断与功率调节器连接的第一电源是否异常，所述功率调节器具备:第一升压电路，具有在所述第一电源的输出端子之间连接的第一开关并且通过接通断开所述第一开关使所述第一电源的直流电升压；逆变器，将从所述第一升压电路输出的直流电转换成交流电；以及连接部，连接所述第一升压电路的输出侧和所述逆变器的输入侧；其中，所述功率调节器使从所述第一电源输出的直流电升压并且将升压后的直流电转换成交流电后输出到系统电源侧，所述异常判断方法包括以下步骤: 在通过控制所述连接部的电压而使所述第一升压电路的输出侧的电压高于所述第一升压电路的输入侧的电压的状态下，接通所述第一开关以使所述第一电源的所述输出端子之间短路，从而形成所述第一电源的第一闭合电路； 通过控制所述连接部的电压而在所述第一升压电路的输出侧的电压高于所述第一升压电路的输入侧的电压的状态下，在接通所述第一开关的期间获取在所述第一闭合电路中流动的第一短路电流值； 根据对所述第一短路电流值与基于所述第一电源的特性预先确定的第一基准电流值的比较来判断所述第一电源是否异常。
13.根据权利要求12所述的异常判断方法，其中，所述功率调节器还具备第二升压电路，所述第二升压电路具有在第二电源的输出端子间连接的第二开关并且通过接通断开所述第二开关来使所述第二电源的直流电升压，所述连接部并联连接所述第一升压电路的输出侧和所述第二升压电路的输出侦牝 形成所述第一闭合电路的步骤通过接通断开所述第二开关来控制所述连接部的电压，从而使所述第一升压电路的输出侧的电压高于所述第一升压电路的输入侧的电压。
14.根据权利要求13所述的异常判断方法，其中，形成所述第一闭合电路的步骤在通过接通断开所述第二开关来控制所述连接部的电压而不能使所述第一升压电路的输出侧的电压高于所述第一升压电路的输入侧的电压的情况下，通过控制所述逆变器来控制所述连接部的电压，从而使所述第一升压电路的输出侧的电压高于所述第一升压电路的输入侧的电压。
15.根据权利要求13或14所述的异常判断方法，其中，还包括以下步骤: 在通过接通断开所述第一开关来控制所述连接部的电压而使所述第二升压电路的输出侧电压高于所述第二升压电路的输入侧电压的状态下，接通所述第二开关以使所述第二电源的所述输出端子之间短路，从而形成所述第二电源的第二闭合电路； 通过接通断开所述第一开关来控制所述连接部的电压，从而在所述第二升压电路的输出侧的电压高于所述第二升压电路的输入侧的电压的状态下，在接通所述第二开关的期间获取在所述第二闭合电路中流动的第二短路电流值； 根据对所述第二短路电流值与基于所述第二电源的特性预先确定的第二基准电流值的比较来判断所 述第二电源是否异常。
【文档编号】H02M7/537GK103973149SQ201410035238
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年1月24日 优先权日:2013年1月24日
【发明者】坪田康弘, 马渕雅夫, 中村耕太郎, 中井琢也 申请人:欧姆龙株式会社