WO2014125602A1 - Solar power generation polarization prevention device - Google Patents
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Abstract
In a case in which a PID phenomenon occurs, a solar power generation polarization prevention device (30) is retro-fittably installed so as to be interposed between power line connections of an existing string of power generation modules (11) and a power conditioner (20). A solar power generation polarization prevention device (30) is configured from an input unit (40), an output unit (50), a power source unit (60), and an isolation transformer unit (70). The input unit (40) is connected between the string of power generation modules (11) and the isolation transformer unit (70) via power lines in the order of an input terminal unit (41), a DC/AC conversion unit (42), an AC waveform shaping unit (43), and a leakage cut-off unit (44). An anode-side point (A) of the power lines within the polarization prevention device (30), which is connected to the input terminal unit (41), is grounded.
Description
本発明は、太陽電池によるソーラー発電時に発生するセル表面の電荷蓄積を予防するソーラー発電分極防止装置に関するものである。
The present invention relates to a solar power polarization preventing device that prevents charge accumulation on the cell surface that occurs during solar power generation by a solar cell.
近年、太陽光発電システムの大型化、高電圧化に伴い、従来の小規模太陽光発電システムでは殆ど発生しなかった太陽電池の分極による出力低下の劣化現象が発生することがある。この劣化現象は或る特殊な環境条件において、例えば高温多湿であってソーラーセルから成る発電モジュールのガラス表面が水分で覆われた環境下で、太陽光発電を行うような場合に発生し易いことが分かっており、ＰＩＤ（Potential Induced Degradation）現象と呼ばれている。
In recent years, with the increase in the size and voltage of the photovoltaic power generation system, there is a case where a deterioration phenomenon of output decrease due to the polarization of the solar cell, which hardly occurred in the conventional small scale photovoltaic power generation system, may occur. This deterioration phenomenon is likely to occur when solar power generation is performed under certain special environmental conditions, for example, in an environment where the glass surface of a power generation module composed of solar cells is covered with moisture. This is known as the PID (Potential Induced Degradation) phenomenon.
ＰＩＤ現象の発生の仕組みは、特許文献１に記載されているように、発電モジュールの枠体であるフレームと発電モジュール回路内に大きな電位差が生じ、上記の特殊な環境条件下になると、漏れ電流がガラス表面の水分を介してフレームと発電モジュール回路の間に発生し、発電モジュールの内部で電荷の分極が発生するためである。
As described in Patent Document 1, the mechanism of occurrence of the PID phenomenon is that a large potential difference occurs between the frame that is the frame of the power generation module and the power generation module circuit. This is because the water is generated between the frame and the power generation module circuit through the moisture on the glass surface, and the polarization of the charge is generated inside the power generation module.
発電モジュールがＰ型結晶シリコンセルの場合は、フレームが発電モジュールに対して高電位の状態となり、発電モジュールのガラスの表面が朝露等により覆われると絶縁体であったガラスも高電位状態となる。そして、太陽光によって分離した電子が絶縁状態でなくなったガラスを介して高電位であるフレームに吸い寄せられ、微弱な漏れ電流がフレームから発電モジュールに対して発生する。その結果、ガラス下に形成され、太陽光の反射を防止する反射防止膜の表面で分極が発生し、この分極により反射防止膜の表面に溜まったプラスの電荷を持つナトリウムイオン又は漏れ電流により派生した正孔に、太陽光によって発生した電子が再結合してしまう。
When the power generation module is a P-type crystal silicon cell, the frame is in a high potential state with respect to the power generation module, and when the glass surface of the power generation module is covered with morning dew etc., the insulating glass also becomes in a high potential state. . Then, electrons separated by sunlight are attracted to the high potential frame through the glass that is no longer in an insulating state, and a weak leakage current is generated from the frame to the power generation module. As a result, polarization occurs on the surface of the antireflection film that is formed under the glass and prevents reflection of sunlight, and this polarization is derived from positively accumulated sodium ions or leakage current accumulated on the surface of the antireflection film. Electrons generated by sunlight are recombined with the generated holes.
Ｎ型結晶シリコンセルの場合は、発電モジュールがフレームに対して高電位でかつガラスが上述のような非絶縁体状態になることで、反射防止膜の表面で分極が発生する。反射防止膜の表面にフレームから電子が引き寄せられ、微弱な漏れ電流が発電モジュールからフレームに発生する。そして、太陽光によって分離した正孔が反射防止膜の表面に溜まった電子と再結合してしまうことになる。
In the case of an N-type crystalline silicon cell, polarization occurs on the surface of the antireflection film when the power generation module is at a high potential with respect to the frame and the glass is in a non-insulator state as described above. Electrons are attracted from the frame to the surface of the antireflection film, and a weak leakage current is generated from the power generation module to the frame. And the hole isolate | separated by sunlight will recombine with the electron collected on the surface of the antireflection film.
このように再結合することで、発電モジュールがＰ型結晶シリコンセルの場合は電子が負電極へ集められなくなり、またＮ型結晶シリコンセルの場合は正孔が正電極へ集められなくなるので電流が流れなくなり、発電する電力量が大幅に減少する。
By recombining in this way, when the power generation module is a P-type crystalline silicon cell, electrons are not collected at the negative electrode, and when it is an N-type crystalline silicon cell, holes are not collected at the positive electrode. It will not flow and the amount of power generated will be greatly reduced.
なお、ＰＩＤ現象が発生し発電量が半分以下に低下した場合に、発電モジュール側を上述のように接地することで蓄積された電荷が徐々に減少し、発電量は回復する。回復までに時間を要する接地の対処法に対して、逆向きのバイアスの高電圧を発電モジュールに印加することで、蓄積した電荷が中和され、急速に消滅しセル表面の分極による出力劣化現象が解消することも知られている。
In addition, when the PID phenomenon occurs and the power generation amount is reduced to less than half, the accumulated charge gradually decreases by grounding the power generation module side as described above, and the power generation amount is recovered. In contrast to grounding, which takes time to recover, by applying a reverse bias high voltage to the power generation module, the accumulated charge is neutralized and rapidly disappears, resulting in output degradation due to cell surface polarization. Is also known to resolve.
近年においては、パワーコンディショナは直流から交流への電力交換効率が優れたトランスレス方式が主流となっている。このトランスレス型パワーコンディショナは発電モジュールの直流回路側と系統電力側は遮断されておらず、電気的に繋がっており、系統電力側が接地された状態であって、直流回路側を接地した場合に、系統電力側及び直流回路側間で地絡電流が流れて短絡状態になるため、上述のように接地することができない。
In recent years, transformer-less systems with excellent power exchange efficiency from DC to AC have become mainstream for power conditioners. In this transformerless power conditioner, the DC circuit side and the grid power side of the power generation module are not cut off and are electrically connected, and the grid power side is grounded and the DC circuit side is grounded In addition, since a ground fault current flows between the system power side and the DC circuit side and a short-circuit state occurs, it cannot be grounded as described above.
このように、トランスレス型パワーコンディショナを用いた既設の発電システムにおいて、ＰＩＤ現象を防止するための蓄積電荷を接地によるグランドへ流す処理を施すことができないという問題がある。特に、ＰＩＤ現象は前述のような特殊環境下において発生するため、トランスレス型パワーコンディショナを使用する太陽光発電システムを設置した後にＰＩＤ現象が発生したり、或いは発生し易い場所であることが運用後に判明した場合に、パワーコンディショナの交換やＰＩＤが発生し難い発電モジュールへの交換等、大規模な交換作業が免れ得ない。特に、パワーコンディショナ、発電モジュールは発電設備の保証、認証関係から、交換するとなると、個々の機器に対して十分な試験等を実施する必要がある。
As described above, in the existing power generation system using the transformerless power conditioner, there is a problem that it is impossible to perform a process of flowing the accumulated charge for preventing the PID phenomenon to the ground by grounding. In particular, since the PID phenomenon occurs in the special environment as described above, the PID phenomenon may occur or is likely to occur after the installation of the solar power generation system using the transformerless power conditioner. When it becomes clear after the operation, large-scale replacement work such as replacement of a power conditioner or replacement with a power generation module that hardly generates PID cannot be avoided. In particular, if the power conditioner and the power generation module are replaced due to the guarantee and certification of the power generation equipment, it is necessary to perform sufficient tests on individual devices.
図３は従来の一般的な家庭用のソーラー発電システムの回路構成図であり、単結晶、多結晶の結晶系シリコン、アモルファスシリコン等の非結晶系シリコンの何れかの基材から成る数１０枚のソーラーセルを接続し、両面に電極を設けた発電モジュール１０と、複数の発電モジュール１０を直列に接続した発電モジュールストリング１１と、トランスレス型パワーコンディショナ２０とから構成されている。
FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a conventional general solar power generation system for home use, which is composed of several tens of substrates made of any one of amorphous silicon such as single crystal, polycrystalline crystal silicon, and amorphous silicon. The power generation module 10 is connected to the solar cell, the electrodes are provided on both sides, the power generation module string 11 in which a plurality of power generation modules 10 are connected in series, and the transformerless power conditioner 20.
発電モジュールストリング１１の発電モジュール１０の筐体であるフレームは、セルのガラスによりソーラーセル内回路とは絶縁されており、感電防止等のために隣合うフレームを連結し、一個所で接地している。発電モジュール１０内のセルは故障等を考慮して並列に接続されている。発電モジュールストリング１１は分かり易いように直列の１列を図示したが、実際のソーラー発電システムでは複数の発電モジュール１０を直列に接続したものを並列にし、接続箱に集約して発電を行っている。
The frame that is the housing of the power generation module 10 of the power generation module string 11 is insulated from the circuit in the solar cell by the glass of the cell, and the adjacent frames are connected to prevent electric shock and grounded at one place. Yes. The cells in the power generation module 10 are connected in parallel in consideration of failure and the like. The power generation module string 11 is shown as a series of lines for easy understanding. However, in an actual solar power generation system, a plurality of power generation modules 10 connected in series are arranged in parallel and are collected in a connection box to generate power. .
発電モジュールストリング１１は屋外に設置され、発電モジュール１０が太陽光を受けて発電を開始すると、その出力を集約し、パワーコンディショナ２０に直流電力を出力する。通常では、家庭用であれば１０ｋＷ程度の発電量があり、パワーコンディショナ２０は２００～４００Ｖの電圧を出力する。
The power generation module string 11 is installed outdoors. When the power generation module 10 receives sunlight and starts generating power, the power generation module string 11 collects its output and outputs DC power to the power conditioner 20. Normally, there is a power generation amount of about 10 kW for home use, and the power conditioner 20 outputs a voltage of 200 to 400V.
パワーコンディショナ２０は入力した直流電力を交流電力に変換し、系統電力側に交流出力を行う。交流である系統電力側では、系統電力側に接続する機器保護のために中性点接地を行っている。しかし、この従来例のソーラー発電システムでは、発電モジュールストリング１１の出力側である直流回路側を接地することができないので、ＰＩＤ現象が発生した場合は対応が困難である。
The power conditioner 20 converts the input DC power into AC power and outputs AC power to the system power side. On the system power side that is alternating current, neutral grounding is performed to protect the equipment connected to the system power side. However, in this conventional solar power generation system, since the DC circuit side that is the output side of the power generation module string 11 cannot be grounded, it is difficult to cope with the occurrence of the PID phenomenon.
本発明の目的は、上述の課題を解消し、発電モジュールストリングスとトランスレス型パワーコンディショナの間に絶縁トランス部を介在するソーラー発電分極防止装置を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-described problems and to provide a solar power generation polarization preventing device in which an insulating transformer portion is interposed between a power generation module string and a transformer-less power conditioner.
上記目的を達成するための本発明に係るソーラー発電分極防止装置は、ソーラーセルから成る複数の発電モジュールの出力を接続した発電モジュールストリングと、トランスレス型パワーコンディショナとの電力線接続の間に設置するソーラー発電分極防止装置において、前記発電モジュールストリングからの電力線を接続する入力部と、前記トランスレス型パワーコンディショナへの電力線と接続する出力部と、前記入力部と前記出力部とを絶縁する絶縁トランス部と、入力部に電力を供給する電源部とを備え、前記発電モジュールストリングからの電力線の一極を接地することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a solar power polarization preventing apparatus according to the present invention is installed between a power generation module string in which outputs of a plurality of power generation modules composed of solar cells are connected, and a power line connection between a transformerless power conditioner. In the solar power generation polarization prevention device, the input unit that connects the power line from the power generation module string, the output unit that connects to the power line to the transformerless power conditioner, and the input unit and the output unit are insulated. An insulation transformer section and a power supply section for supplying power to the input section are provided, and one pole of the power line from the power generation module string is grounded.
本発明に係るソーラー発電分極防止装置によれば、既設のトランスレス型パワーコンディショナを使用するソーラー発電システムにおいても、発電モジュールストリングスとパワーコンディショナとの間を電気的に絶縁することができ、発電モジュールストリングス側の接地を可能とし、発電モジュール内への電子又は正孔の蓄積を抑制でき、ＰＩＤ現象の発生を防止することができる。
According to the solar power generation polarization prevention device according to the present invention, even in a solar power generation system that uses an existing transformerless power conditioner, it is possible to electrically insulate between the power generation module strings and the power conditioner, The power generation module strings side can be grounded, the accumulation of electrons or holes in the power generation module can be suppressed, and the occurrence of the PID phenomenon can be prevented.
また、発電モジュール側の電力線を接地することで、電力線に乗畳したノイズ等を除去することもでき、ソーラー発電分極防止装置の入力側と出力側とを電気的に絶縁することで、入力側のノイズが出力側まで伝達することはない。従って、ソーラー発電システムにノイズ等の不具合が発生した場合に、電力会社等が管轄する系統電力側に原因があるのか、ソーラー発電側に原因があるのかの探究が容易になる。
In addition, by grounding the power line on the power generation module side, it is possible to remove noise etc. laid on the power line, and by electrically insulating the input side and output side of the solar power generation polarization prevention device, Noise is not transmitted to the output side. Therefore, when a problem such as noise occurs in the solar power generation system, it becomes easy to investigate whether there is a cause on the grid power side under the jurisdiction of the electric power company or the like, or on the solar power generation side.
本発明を図１、図２に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
The present invention will be described in detail based on the embodiment shown in FIGS.
図１はソーラーセルから成る発電モジュール１０のセルがＰ型結晶シリコンセルの場合のソーラー発電システムの回路構成図である。トランスレス型パワーコンディショナ２０を含む発電システムにおいて、ＰＩＤ現象が発生した場合に、後付けでソーラー発電分極防止装置３０を既設の発電モジュールストリング１１とパワーコンディショナ２０との電力線接続の間に介在するように設置する。或いは、ＰＩＤ現象が発生し易い場所があることが判明した場合に、分極防止装置３０を予め発電モジュールストリング１１とパワーコンディショナ２０との間に設置するようにしてもよい。発電分極防止装置３０の設置個所は、パワーコンディショナ２０の近傍でもよいし、適宜に設置しやすい場所にしてもよい。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a solar power generation system when a cell of a power generation module 10 composed of solar cells is a P-type crystalline silicon cell. In a power generation system including the transformerless power conditioner 20, when a PID phenomenon occurs, a solar power generation polarization preventing device 30 is retrofitted between power line connections between the existing power generation module string 11 and the power conditioner 20. Install as follows. Alternatively, when it is found that there is a place where the PID phenomenon is likely to occur, the polarization preventing device 30 may be installed between the power generation module string 11 and the power conditioner 20 in advance. The installation location of the power generation polarization preventing device 30 may be in the vicinity of the power conditioner 20 or may be a place where it can be easily installed.
ソーラー発電分極防止装置３０は、入力部４０、出力部５０、電源部６０、絶縁トランス部７０から構成され、各部は小型の筐体内に配置されている。入力部４０は発電モジュールストリング１１からの電力線を接続する入力端子部４１と、発電モジュールストリング１１からの出力が直流を交流に変換するＤＣ／ＡＣ変換部４２と、ＤＣ／ＡＣ変換部４２の出力を出力波形を整形する交流波形整形部４３と、短絡事故や漏電事故が発生した場合に正・負間の電流差を検出することで地絡等を検知し、ブレーカを起動して正負両極を遮断する漏電遮断部４４とから構成されている。この漏電遮断部４４を設けることで、モジュールの近傍での地絡があった場合でも迅速に回路遮断を可能にする。
The solar power generation polarization preventing apparatus 30 includes an input unit 40, an output unit 50, a power supply unit 60, and an insulating transformer unit 70, and each unit is disposed in a small casing. The input unit 40 includes an input terminal unit 41 that connects a power line from the power generation module string 11, a DC / AC conversion unit 42 that converts direct current into alternating current, and an output from the DC / AC conversion unit 42. AC waveform shaping unit 43 that shapes the output waveform, and when a short-circuit accident or leakage accident occurs, a ground fault is detected by detecting the current difference between positive and negative, and the breaker is activated to set the positive and negative poles It is comprised from the earth-leakage interruption | blocking part 44 which interrupts | blocks. By providing this earth leakage breaker 44, even when there is a ground fault in the vicinity of the module, it is possible to quickly break the circuit.
入力部４０は発電モジュールストリング１１と絶縁トランス部７０との間に、入力端子部４１、ＤＣ／ＡＣ変換部４２、交流波形整形部４３、漏電遮断部４４の順に電力線を介して接続され、入力端子部４１に接続された分極防止装置３０内の電力線の負極側の点Ａを接地する。
The input unit 40 is connected between the power generation module string 11 and the insulating transformer unit 70 through a power line in the order of the input terminal unit 41, the DC / AC conversion unit 42, the AC waveform shaping unit 43, and the leakage breaker 44. The point A on the negative electrode side of the power line in the polarization preventing apparatus 30 connected to the terminal portion 41 is grounded.
出力部５０は絶縁トランス部７０からの交流出力を直流に変換するＡＣ／ＤＣ変換部５１と、出力波形を整形する直流波形整形部５２と、パワーコンディショナ２０への電力線を接続する出力端子部５３とから構成されている。出力部５０は絶縁トランス部７０とパワーコンディショナ２０との間に、ＡＣ／ＤＣ変換部５１、直流波形整形部５２、出力端子部５３の順で電力線を介して接続されている。
The output unit 50 includes an AC / DC conversion unit 51 that converts AC output from the insulating transformer unit 70 into DC, a DC waveform shaping unit 52 that shapes an output waveform, and an output terminal unit that connects a power line to the power conditioner 20. 53. The output unit 50 is connected between the insulating transformer unit 70 and the power conditioner 20 through an AC / DC conversion unit 51, a DC waveform shaping unit 52, and an output terminal unit 53 in this order.
電源部６０は入力端子部４１に接続された分極防止装置３０の筐体内の電力線を分岐し、ＤＣ／ＤＣ処理により降圧後に５Ｖ～１２Ｖ程度の直流電源を、ＤＣ／ＡＣ変換部４２、交流波形整形部４３及び漏電遮断部４４に対して供給している。
The power supply unit 60 branches the power line in the casing of the anti-polarization device 30 connected to the input terminal unit 41. After the voltage is stepped down by DC / DC processing, a DC power supply of about 5V to 12V is supplied to the DC / AC conversion unit 42 and an AC waveform. This is supplied to the shaping unit 43 and the leakage breaker 44.
絶縁トランス部７０は単相複巻トランスであり、容量は５ｋＶＡ程度のものを使用する。この容量はソーラー発電システムの規模に応じて適宜に最適なものを採用する。絶縁トランス部７０は入力部４０の漏電遮断部４４と出力部５０のＡＣ／ＤＣ変換部５１との間に配置され、絶縁トランス部７０は入力部４０と出力部５０とを絶縁状態で交流電力同士を誘導により接続している。なお、絶縁トランス部７０、ＡＣ／ＤＣ変換部５１及び直流波形整形部５２は電源用電力は不要である。
The insulation transformer unit 70 is a single-phase compound winding transformer and has a capacity of about 5 kVA. For this capacity, the optimum capacity is adopted according to the scale of the solar power generation system. The insulation transformer unit 70 is disposed between the leakage blocking unit 44 of the input unit 40 and the AC / DC conversion unit 51 of the output unit 50. The insulation transformer unit 70 isolates the input unit 40 and the output unit 50 from AC power. They are connected by induction. The insulating transformer unit 70, the AC / DC conversion unit 51, and the direct current waveform shaping unit 52 do not require power for power supply.
このように、発電モジュールストリング１１からのソーラー発電分極防止装置３０への直流電力の入力に対しパワーコンディショナ２０への直流電力の出力を行うものであり、絶縁トランス部７０によるＡＣ／ＡＣ変換は変圧を目的とするものではなく、絶縁トランス部７０を用いることで、前述のように分極防止装置３０の入力側において電力線の地絡を可能とするために用いられている。従って、絶縁トランス部７０の１次巻数と２次巻数は基本的に１対１の関係である。しかし、この分極防止装置３０で絶縁トランス部７０を介することによる電力の損失や、曇り等の天候による発電量不足から、トランス機能によりパワーコンディショナ２０の入力電圧の範囲内で昇圧を行うようにしてもよい。この場合は、タップ等を設けて状況に合わせて適宜に切換えるようにすることが考えられる。
As described above, the DC power output from the power generation module string 11 to the solar power generation polarization preventing apparatus 30 is performed to output the DC power to the power conditioner 20, and the AC / AC conversion by the insulating transformer unit 70 is performed. It is not intended for voltage transformation, but is used to enable grounding of the power line on the input side of the polarization preventing device 30 as described above by using the insulating transformer unit 70. Therefore, the primary winding number and the secondary winding number of the insulating transformer 70 are basically in a one-to-one relationship. However, with this anti-polarization device 30, boosting is performed within the input voltage range of the power conditioner 20 by the transformer function due to power loss due to the insulation transformer unit 70 and insufficient power generation due to weather such as cloudy weather. May be. In this case, it is conceivable to provide a tap or the like so as to switch appropriately according to the situation.
ソーラーセルがＰ型結晶シリコンセルの場合には、入力端子部４１に接続されたソーラー発電分極防止装置３０内の電力線の負極側の点Ａを接地させることで電圧はゼロＶ基準となり、発電モジュールストリング１１の電位は、発電モジュール１０の図１の下から上に向かうにつれて高くなり、常にフレームの電位よりも高くなる。
In the case where the solar cell is a P-type crystal silicon cell, the voltage becomes zero V reference by grounding the point A on the negative side of the power line in the solar power polarization preventing device 30 connected to the input terminal 41, and the power generation module The potential of the string 11 increases as it goes from the bottom of FIG. 1 of the power generation module 10 to the top, and is always higher than the potential of the frame.
Ｐ型結晶シリコンセルのＰＩＤ現象は、背景技術で記載したようにフレームがソーラーセルに対して高電位の状態となることが発生原因の１つであるため、電力線の負極側のＡ点を接地させることで、常に発電モジュール１０の電位をフレームの電位よりも高くし、太陽光によって分離した電子がフレーム側に引き寄せられることを防止する。このため、反射防止膜の表面で分極が発生することがなくなり、たとえ高温多湿であって発電モジュール１０のガラス表面が水分で覆われた環境になったとしても、発電する電力量が減少することはない。
As described in the background art, the PID phenomenon of the P-type crystalline silicon cell is one of the causes of the frame being in a high potential state with respect to the solar cell, so the point A on the negative side of the power line is grounded. By doing so, the electric potential of the power generation module 10 is always higher than the electric potential of the frame, and the electrons separated by sunlight are prevented from being drawn toward the frame side. For this reason, polarization does not occur on the surface of the antireflection film, and the amount of power to be generated is reduced even if the glass surface of the power generation module 10 is covered with moisture even when it is hot and humid. There is no.
特許文献１のソーラー発電システムでは、太陽電池モジュールから分極により表面に蓄積した電荷を取り除くための処理を夜間においてスイッチ動作制御装置により行うため、処理をするために太陽光発電とは別に電源を確保する必要がある。これに対し、本実施例はソーラー発電システムが発電している間に、作動する装置であるため、電源供給源を別途に用意する必要はない。
In the solar power generation system disclosed in Patent Document 1, since a process for removing charges accumulated on the surface due to polarization from the solar cell module is performed at night by the switch operation control device, a power source is secured separately from the solar power generation for the process. There is a need to. On the other hand, since the present embodiment is a device that operates while the solar power generation system is generating power, it is not necessary to prepare a separate power supply source.
また、特許文献１のソーラー発電システムでは、本実施例のように昼間の発電時に接地することができないため、昼間に急激なＰＩＤ現象が発生し、発電モジュールのガラス表面に電荷が蓄積した場合には夜間まで待つ必要があり、また、夜間のグランド接地だけでは電荷の蓄積が解消できない場合も生ずる。これに対し、本実施例のようにソーラー発電分極防止装置３０を介在することにより、入力部４０側を接地することでセル表面の電荷の蓄積自体を未然に防ぐことができ、ＰＩＤ現象が発生しなくなる。
In addition, in the solar power generation system of Patent Document 1, since it cannot be grounded during daytime power generation as in this embodiment, a sudden PID phenomenon occurs in the daytime, and charges accumulate on the glass surface of the power generation module. It is necessary to wait until night, and there are cases where charge accumulation cannot be eliminated only by grounding at night. On the other hand, by interposing the solar power generation polarization preventing device 30 as in this embodiment, it is possible to prevent charge accumulation on the cell surface itself by grounding the input unit 40 side, and a PID phenomenon occurs. No longer.
また、ソーラー発電分極防止装置３０は既設のパワーコンディショナ２０の入力側に接続可能となり、パワーコンディショナ２０を交換することなく、分極防止装置３０の設置による他の機器に関する調整作業も発生することはない。
Further, the solar power generation polarization preventing device 30 can be connected to the input side of the existing power conditioner 20, and adjustment work related to other devices due to the installation of the polarization preventing device 30 occurs without replacing the power conditioner 20. There is no.
図２は実施例２の発電モジュール１０のセルがＮ型結晶シリコンセルの場合の回路構成図である。セルがＰ型結晶シリコンセルの場合には、ソーラー発電分極防止装置３０において、発電モジュールストリング１１の電力線の正極側の点Ｂを接地することで、ＰＩＤ現象の発生を防止することができる。この実施例２の分極防止装置３０の構成は、実施例１とほぼ同様であるが、接地点が異なっている。
FIG. 2 is a circuit configuration diagram when the cell of the power generation module 10 of Example 2 is an N-type crystalline silicon cell. When the cell is a P-type crystal silicon cell, the solar power generation polarization preventing apparatus 30 can prevent the occurrence of the PID phenomenon by grounding the positive point B of the power line of the power generation module string 11. The configuration of the polarization preventing device 30 of the second embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, but the ground point is different.
Ｎ型結晶シリコンセルのＰＩＤ現象は、背景技術で記載したように発電モジュール１０がフレームに対して高電位の状態となることが発生原因の１つであるため、電力線の正極側のＢ点を接地することで、常に発電モジュール１０の電位をフレームの電位より低くし、フレームからの電子の移動によるセル表面の電荷蓄積を防止することができる。
As described in the background art, the PID phenomenon of the N-type crystalline silicon cell is one of the causes of the power generation module 10 being in a high potential state with respect to the frame. By grounding, the potential of the power generation module 10 is always lower than the potential of the frame, and charge accumulation on the cell surface due to movement of electrons from the frame can be prevented.
なお、接地点であるＡ点、Ｂ点の接続の切換えは設定スイッチ等の切換手段により、Ｐ型、Ｎ型結晶シリコンセルに合わせて適宜に選択できるようにしてもよい。
It should be noted that the connection between the points A and B, which are the ground points, may be appropriately selected according to the P-type and N-type crystal silicon cells by switching means such as a setting switch.
本願発明の実施例１、２では、家庭用のソーラー発電システムにソーラー発電分極防止装置３０を適用したが、家庭用に限定されるものではなく、小規模、中規模の商業用ソーラ発電システムに分極防止装置３０を用いてもよいことは勿論である。
In Embodiments 1 and 2 of the present invention, the solar power generation polarization preventing device 30 is applied to a solar power generation system for home use. However, the present invention is not limited to home use, and is applicable to small-scale and medium-scale commercial solar power generation systems. Of course, the anti-polarization device 30 may be used.
１０ 発電モジュール
２０ パワーコンディショナ
３０ ソーラー発電分極防止装置
４０ 入力部
４１ 入力端子部
４２ ＤＣ／ＡＣ変換部
４３ 交流波形整形部
４４ 漏電遮断部
５０ 出力部
５１ ＡＣ／ＤＣ変換部
５２ 直流波形整形部
５３ 出力端子部
６０ 電源部
７０ 絶縁トランス部 DESCRIPTION OFSYMBOLS 10 Power generation module 20 Power conditioner 30 Solar power generation polarization prevention apparatus 40 Input part 41 Input terminal part 42 DC / AC conversion part 43 AC waveform shaping part 44 Leakage interruption part 50 Output part 51 AC / DC conversion part 52 DC waveform shaping part 53 Output terminal 60 Power supply 70 Isolation transformer
２０ パワーコンディショナ
３０ ソーラー発電分極防止装置
４０ 入力部
４１ 入力端子部
４２ ＤＣ／ＡＣ変換部
４３ 交流波形整形部
４４ 漏電遮断部
５０ 出力部
５１ ＡＣ／ＤＣ変換部
５２ 直流波形整形部
５３ 出力端子部
６０ 電源部
７０ 絶縁トランス部 DESCRIPTION OF
Claims (7)
- ソーラーセルから成る複数の発電モジュールの出力を接続した発電モジュールストリングと、トランスレス型パワーコンディショナとの電力線接続の間に設置するソーラー発電分極防止装置において、前記発電モジュールストリングからの電力線を接続する入力部と、前記トランスレス型パワーコンディショナへの電力線と接続する出力部と、前記入力部と前記出力部とを絶縁する絶縁トランス部と、入力部に電力を供給する電源部とを備え、前記発電モジュールストリングからの電力線の一極を接地することを特徴とするソーラー発電分極防止装置。 In a solar power generation polarization preventing device installed between a power generation module string connected to the outputs of a plurality of power generation modules composed of solar cells and a power line connection between a transformerless power conditioner, the power line from the power generation module string is connected An input unit, an output unit connected to a power line to the transformerless power conditioner, an insulating transformer unit that insulates the input unit and the output unit, and a power supply unit that supplies power to the input unit, A solar power polarization preventing apparatus, wherein one pole of a power line from the power generation module string is grounded.
- 前記入力部は前記発電モジュールストリングからの電力線を接続する入力端子部と、前記発電モジュールストリングからの出力が直流を交流に変換するＤＣ／ＡＣ変換部と、該ＤＣ／ＡＣ変換部の出力を出力波形を整形する交流波形整形部とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のソーラー発電分極防止装置。 The input unit outputs an input terminal unit for connecting a power line from the power generation module string, a DC / AC conversion unit in which an output from the power generation module string converts direct current to alternating current, and an output of the DC / AC conversion unit The solar power polarization preventing apparatus according to claim 1, further comprising an AC waveform shaping unit that shapes the waveform.
- 前記入力部は地絡、漏電を検知し、ブレーカを起動して正負両極を遮断する漏電遮断部を備え、該漏電遮断部は前記交流波形整形部と前記絶縁トランス部との間に配置したことを特徴とする請求項２に記載のソーラー発電分極防止装置。 The input unit includes a leakage breaker that detects a ground fault and leakage, activates a breaker to cut off both positive and negative poles, and the leakage breaker is disposed between the AC waveform shaping unit and the insulating transformer unit. The solar power polarization preventing apparatus according to claim 2, wherein:
- 前記出力部は前記絶縁トランス部からの交流出力を直流に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、出力波形を整形する直流波形整形部と、前記トランスレス型パワーコンディショナへの電力線を接続する出力端子部とを備えたことを特徴とする請求項１～３の何れか１つの請求項に記載のソーラー発電分極防止装置。 The output unit is an AC / DC conversion unit that converts AC output from the isolation transformer unit into DC, a DC waveform shaping unit that shapes an output waveform, and an output terminal that connects a power line to the transformerless power conditioner The solar power polarization preventing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the solar power generation polarization preventing apparatus is provided.
- 前記電源部は前記入力端子部に接続された筐体内の電力線を分岐し、ＤＣ／ＤＣ処理により降圧後に前記入力部に電力を供給することを特徴とする請求項２～４の何れか１つの請求項に記載のソーラー発電分極防止装置。 5. The power supply unit according to claim 2, wherein the power supply unit branches a power line in a housing connected to the input terminal unit, and supplies power to the input unit after stepping down by DC / DC processing. The solar power polarization preventing device according to claim.
- 前記電力線の接地は、前記発電モジュールのソーラーセルがＰ型結晶シリコンセルの場合は前記発電モジュールストリングからの電力線の負極を接地し、前記発電モジュールのソーラーセルがＮ型結晶シリコンセルの場合は前記発電モジュールストリングからの電力線の正極を接地することを特徴とする請求項１～５の何れか１つの請求項に記載のソーラー発電分極防止装置。 When the solar cell of the power generation module is a P-type crystalline silicon cell, the power line is grounded by grounding the negative electrode of the power line from the power generation module string, and when the solar cell of the power generation module is an N-type crystalline silicon cell, The solar power polarization preventing device according to any one of claims 1 to 5, wherein a positive electrode of a power line from the power generation module string is grounded.
- 前記電力線の負極の接地及び正極の接地は切換手段によって切換え可能としたことを特徴とする請求項６に記載のソーラー発電分極防止装置。 The solar power polarization preventing apparatus according to claim 6, wherein the grounding of the negative electrode and the grounding of the positive electrode of the power line can be switched by switching means.
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104201983A (en) * | 2014-09-23 | 2014-12-10 | 阳光电源股份有限公司 | Device for lowering potential induction decay |
| JP2018102110A (en) * | 2016-12-21 | 2018-06-28 | サングロー パワー サプライ カンパニー リミテッド | Solar power generation inverter system, voltage induced output reduction effect compensation method, and apparatus for the same |
| JP6380623B1 (en) * | 2017-07-11 | 2018-08-29 | オムロン株式会社 | DC / DC converter, power conditioner, and power supply system |
| WO2019065550A1 (en) * | 2017-09-29 | 2019-04-04 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | System interconnection system |
| TWI675535B (en) * | 2018-03-13 | 2019-10-21 | 日商歐姆龍股份有限公司 | Conversion device and hybrid power supply system |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2016084681A1 (en) * | 2014-11-28 | 2017-05-25 | 三井化学東セロ株式会社 | Solar cell module |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09322555A (en) * | 1996-05-29 | 1997-12-12 | Sanyo Electric Co Ltd | System cooperation system |
| JP2002359386A (en) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Canon Inc | Solar battery string, solar battery array, and solar power generation system |
| WO2010051812A1 (en) * | 2008-11-07 | 2010-05-14 | Danfoss Solar Inverters A/S | Photovoltaic power plant having an offset voltage source controlling the dc potential at the inverter output |
| EP2234237A1 (en) * | 2009-03-26 | 2010-09-29 | ABB Research Ltd. | Method for controlling single-phase DC/AC converters and converter arrangement |
| JP2010220321A (en) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Omron Corp | Power conditioner and solar photovoltaic power generation system |
| JP2010225776A (en) * | 2009-03-23 | 2010-10-07 | Toshiba Corp | Photovoltaic power generation system |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5802076B2 (en) * | 2011-08-01 | 2015-10-28 | Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 | Ground fault detection device, ground fault detection method, solar power generation system, and ground fault detection program |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09322555A (en) * | 1996-05-29 | 1997-12-12 | Sanyo Electric Co Ltd | System cooperation system |
| JP2002359386A (en) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Canon Inc | Solar battery string, solar battery array, and solar power generation system |
| WO2010051812A1 (en) * | 2008-11-07 | 2010-05-14 | Danfoss Solar Inverters A/S | Photovoltaic power plant having an offset voltage source controlling the dc potential at the inverter output |
| JP2010220321A (en) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Omron Corp | Power conditioner and solar photovoltaic power generation system |
| JP2010225776A (en) * | 2009-03-23 | 2010-10-07 | Toshiba Corp | Photovoltaic power generation system |
| EP2234237A1 (en) * | 2009-03-26 | 2010-09-29 | ABB Research Ltd. | Method for controlling single-phase DC/AC converters and converter arrangement |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104201983A (en) * | 2014-09-23 | 2014-12-10 | 阳光电源股份有限公司 | Device for lowering potential induction decay |
| JP2018102110A (en) * | 2016-12-21 | 2018-06-28 | サングロー パワー サプライ カンパニー リミテッド | Solar power generation inverter system, voltage induced output reduction effect compensation method, and apparatus for the same |
| JP6380623B1 (en) * | 2017-07-11 | 2018-08-29 | オムロン株式会社 | DC / DC converter, power conditioner, and power supply system |
| WO2019012731A1 (en) * | 2017-07-11 | 2019-01-17 | オムロン株式会社 | Dc-dc converter, power conditioner, and power supply system |
| JP2019022246A (en) * | 2017-07-11 | 2019-02-07 | オムロン株式会社 | Dc/dc converter, power conditioner, and electrical power system |
| US10819231B2 (en) | 2017-07-11 | 2020-10-27 | Omron Corporation | DC-DC converter, power conditioner, and power system |
| WO2019065550A1 (en) * | 2017-09-29 | 2019-04-04 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | System interconnection system |
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| JP7117493B2 (en) | 2017-09-29 | 2022-08-15 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Grid-connected system |
| TWI675535B (en) * | 2018-03-13 | 2019-10-21 | 日商歐姆龍股份有限公司 | Conversion device and hybrid power supply system |
| US10965211B2 (en) | 2018-03-13 | 2021-03-30 | Omron Corporation | Conversion device and hybrid power supply system |
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