JP7238802B2

JP7238802B2 - 太陽光発電装置及び太陽光発電装置の制御方法

Info

Publication number: JP7238802B2
Application number: JP2019570661A
Authority: JP
Inventors: 誠司山本; 塁三上; 聡初川; 研一弘津
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2018-02-09
Filing date: 2019-01-23
Publication date: 2023-03-14
Anticipated expiration: 2039-01-23
Also published as: EP3751730B1; MA51799B1; EP3751730A4; US11736060B2; JPWO2019155877A1; TW201938967A; CN111684713A; AU2019217722A1; US20210028743A1; EP3751730A1; MA51799A; WO2019155877A1

Description

本発明は、太陽光発電装置及び太陽光発電装置の制御方法に関する。本出願は、２０１８年２月９日出願の日本出願第２０１８－０２２２８６号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての内容を援用するものである。

集光型の太陽光発電装置は、集光レンズで太陽光を集光し、発電用の光電変換素子であるセル（太陽電池）に入射させることによって発電する。したがって、高効率に発電するためには、集光レンズとセルとを結ぶ光軸を太陽光の入射方向に合わせる（つまり、集光レンズへの入射角を０度にする）ことが重要である。そこで、従来の太陽光発電装置では、太陽の位置にかかわらず適切な入射角を得るため、自動的に太陽を追尾することが行われている。かかる太陽追尾機能では太陽を正確に追尾することが重要であり、そのため、太陽に対する追尾のずれを検出する装置（特許文献１参照）、太陽光発電装置の設置時における設置誤差を補正して太陽の追尾を行う装置（特許文献２参照）等が提案されている。

特開２００９－１８６０９４号公報特開２０１４－２２６０２７号公報

本開示の一態様に係る太陽光発電装置は、集光型の太陽光発電パネルと、前記太陽光発電パネルの姿勢を変化させる駆動装置と、前記太陽光発電パネルの出力電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部の検出結果に基づき、太陽の追尾中に前記太陽光発電パネルが発電していないと判定される場合に、前記駆動装置に太陽追尾ずらし動作を実行させる制御部と、を備える。

また、本開示の一の態様に係る太陽光発電装置の制御方法は、集光型の太陽光発電パネルの姿勢を変化させる駆動装置が、前記太陽光発電パネルに太陽を追尾させる太陽追尾動作を実行し、前記太陽追尾動作の実行中に、前記太陽光発電パネルの出力電流を検出し、前記出力電流の検出結果に基づき、前記太陽光発電パネルが発電しているか否かを判定し、前記太陽光発電パネルが発電していないと判定される場合に、前記駆動装置が太陽追尾ずらし動作を実行する。

本開示は、このような特徴的な制御部を備える太陽光発電装置、及びかかる特徴的な処理をステップとする太陽光発電装置の制御方法として実現することができるだけでなく、かかるステップをコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現することができる。また、かかるステップの一部又は全部を実行する機能を有する半導体集積回路として実現したり、太陽光発電装置を含む太陽光発電システムとして実現したりすることができる。

１基分の、集光型の太陽光発電装置を、受光面側から見た斜視図である。１基分の、集光型の太陽光発電装置を、背面側から見た斜視図である。モジュールの構成の一例を示す斜視図である。光学系の最小の基本構成を現す断面図の一例であり、集光レンズとセルとを結ぶ光軸が太陽光の入射方向に合致している状態を示している。光学系の最小の基本構成を現す断面図の一例であり、集光レンズとセルとを結ぶ光軸が太陽光の入射方向に合致していない状態を示している。発電系統の電気接続関係の一例を示す接続図である。太陽光発電装置の制御部の概要の一例を示すブロック図である。アレイの姿勢制御処理の一例を示すフローチャートである。太陽光発電パネルの発電状態判定処理の一例を示すフローチャートである。変数リセット処理の一例を示すフローチャートである。変数セット処理の一例を示すフローチャートである。カウント処理の一例を示すフローチャートである。

＜本開示が解決しようとする課題＞
例えばインバータ、パワーコンディショナ等の発電系統の回路に不具合が生じた場合、正常に発電が行われず、集光により生じたエネルギーの一部は熱になる。このため、正常に発電が行えない状況で太陽の追尾を継続すると、集光熱によりセル及びその周辺回路が損傷を受ける可能性がある。

＜本開示の効果＞
本開示によれば、集光熱によるセル及びその周辺回路の損傷を抑制することができる。

＜本発明の実施形態の概要＞
以下、本発明の実施形態の概要を列記して説明する。
（１）本実施形態に係る太陽光発電装置は、集光型の太陽光発電パネルと、前記太陽光発電パネルの姿勢を変化させる駆動装置と、前記太陽光発電パネルの出力電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部の検出結果に基づき、太陽の追尾中に前記太陽光発電パネルが発電していないと判定される場合に、前記駆動装置に太陽追尾ずらし動作を実行させる制御部と、を備える。

これにより、太陽光発電パネルが発電していないと判定される場合に、駆動装置により太陽追尾ずらし動作が実行される。このため、太陽光がセル及びその周辺回路に収束されず、集光熱によるセル及びその周辺回路の損傷を抑制することができる。ここで、太陽光発電パネルは、複数のセルが整列されて構成されたモジュールであってもよいし、複数のモジュールが直列接続されて構成されたストリングであってもよいし、複数のモジュールが１枚のパネル状に整列されて構成されたアレイであってもよい。

（２）また、本実施形態に係る太陽光発電装置は、前記太陽光発電パネルの出力電圧を検出する電圧検出部をさらに備え、前記制御部は、前記電圧検出部の検出結果にさらに基づき、前記太陽光発電パネルが発電していないと判定される場合に、前記駆動装置に前記太陽追尾ずらし動作を実行させてもよい。
太陽光発電パネルの出力電流に加えて出力電圧を用いることで、例えば出力電流が０であり、且つ出力電圧が０である場合には、発電系統に異常が発生していると判定できるなど、より一層正確に太陽光発電パネルの発電状況を判定することができる。

（３）また、本実施形態に係る太陽光発電装置は、日射強度を検出する日射強度検出部をさらに備え、前記制御部は、前記日射強度検出部の検出結果にさらに基づき、前記太陽光発電パネルが発電していないと判定される場合に、前記駆動装置に前記太陽追尾ずらし動作を実行させてもよい。
発電が可能な程度に日射強度があるにもかかわらず、太陽光発電パネルが発電していないと判定される場合、発電していないことの理由に日射強度不足が含まれないため、発電系統の回路の不具合等が推定される。よってこの場合、太陽追尾ずらし動作を実行することで、セル及びその周辺回路の損傷を抑制することができる。その一方で、日射強度不足によって発電ができていない場合、そもそも発電に必要な量の光が太陽光発電パネルに当たっていないため、太陽追尾ずらし動作を実行する必要がない。したがって、電流検出部及び電圧検出部それぞれの検出結果に加えて、日射強度検出部の検出結果を考慮することにより、太陽追尾ずらし動作が必要な状況か否かを適切に判定でき、不要な太陽追尾ずらし動作の実行を防止することができる。

（４）また、本実施形態に係る太陽光発電装置は、前記太陽光発電パネルの短絡電流を検出する短絡電流検出部を備え、前記制御部は、前記出力電流が検出されず、且つ、前記短絡電流が検出された場合に、前記駆動装置に前記太陽追尾ずらし動作を実行させてもよい。
短絡電流が検出された場合、太陽光発電パネルによって発電は行われているので、太陽光発電パネル自身には異常がなく、また、発電可能な日射強度も確保されていると判断することができる。この状態において、出力電流が検出されないときには、太陽光発電パネル以外の発電系統の回路に異常がある可能性がある。このような状況下で太陽光発電パネルに太陽を追尾させると、セル及びその周辺回路に高温の集光熱が発生することが考えられるため、駆動装置に太陽追尾ずらし動作を実行させることで、集光熱の発生によるセル及びその周辺回路の損傷を抑制することができる。

（５）また、本実施形態に係る太陽光発電装置は、前記太陽光発電パネルを短絡させるスイッチを備え、前記短絡電流検出部は、前記電流検出部であってもよい。
この場合、スイッチのオンによって容易に太陽光発電パネルを短絡させることができ、また、太陽光発電パネルが短絡した時点で電流検出部によって電流を検出することで、電流検出部を短絡電流検出部として機能させることができる。このため、部品点数及びコストを抑制することができる。

（６）また、本実施形態に係る太陽光発電装置の制御方法は、集光型の太陽光発電パネルの姿勢を変化させる駆動装置が、前記太陽光発電パネルに太陽を追尾させる太陽追尾動作を実行し、前記太陽追尾動作の実行中に、前記太陽光発電パネルの出力電流を検出し、前記出力電流の検出結果に基づき、前記太陽光発電パネルが発電しているか否かを判定し、前記太陽光発電パネルが発電していないと判定される場合に、前記駆動装置が太陽追尾ずらし動作を実行する。

これにより、太陽光発電パネルが発電していないと判定された場合に、駆動装置により太陽追尾ずらし動作が実行される。このため、太陽光がセル及びその周辺回路に収束されず、集光熱によるセル及びその周辺回路の損傷を抑制することができる。

＜本発明の実施形態の詳細＞
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態の詳細を説明する。なお、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

《太陽光発電装置全体の構成例》
図１及び図２はそれぞれ、１基分の、集光型の太陽光発電装置を、受光面側及び背面側から見た斜視図である。図１において、太陽光発電装置１００は、上部側で連続し、下部側で左右に分かれた形状のアレイ１と、その支持装置２とを備えている。アレイ１は、背面側の架台１１（図２）上に集光型太陽光発電モジュール１Ｍを整列させて構成されている。図１の例では、左右のウイングを構成する１９２（９６（＝１２×８）×２）個と、中央の渡り部分の８個との、合計２００個のモジュール１Ｍの集合体として、アレイ１が構成されている。

支持装置２は、支柱２１と、基礎２２と、２軸駆動部２３と、駆動軸となる水平軸２４（図２）とを備えている。支柱２１は、下端が基礎２２に固定され、上端に２軸駆動部２３を備えている。支柱２１の下端近傍には、電気接続及び電気回路収納のためのボックス１３（図２）が設けられている。

図２において、基礎２２は、上面のみが見える程度に地中に堅固に埋設される。基礎２２を地中に埋設した状態で、支柱２１は鉛直となり、水平軸２４は水平となる。２軸駆動部２３は、水平軸２４を、方位角（支柱２１を中心軸とした角度）及び仰角（水平軸２４を中心軸とした角度）の２方向に回動させることができる。水平軸２４は、架台１１を固定し補強する補強材１２に直交するように、固定されている。従って、水平軸２４が方位角又は仰角の方向に回動すれば、アレイ１もその方向に回動する。

なお、図１，図２では１本の支柱２１でアレイ１を支える支持装置２を示したが、支持装置２の構成は、これに限られるものではない。要するに、アレイ１を、２軸（方位角、仰角）で可動なように支持できる支持装置であればよい。

また、図１に示されるように、太陽光発電装置１００は日射強度検出用の太陽電池を有する日射強度検出モジュール１４を備えている。この日射強度検出モジュール１４は、架台１１（図２）に固定されており、その受光面がモジュール１Ｍの受光面と同一の方向に向けられている。つまり、モジュール１Ｍが太陽の方向を向いているとき、日射強度検出モジュール１４も太陽の方向を向く。日射強度検出モジュール１４は、例えば結晶シリコン太陽光発電モジュールであり、その最大出力電力を例えば５Ｗとすることができる。

《モジュールの構成例》
図３は、モジュール１Ｍの構成の一例を示す斜視図である。図において、モジュール１Ｍは、外観上の物理的な形態としては、例えば金属製で長方形の平底容器状の筐体３１と、その上に蓋のように取り付けられる集光部３２と、を備えている。集光部３２は、例えば１枚の透明なガラス板３２ａの裏面に樹脂製の集光レンズ３２ｆが貼り付けられて構成されている。例えば図示の正方形（１０個×１４個）の区画の１つ１つが、集光レンズ３２ｆとしてのフレネルレンズであり、太陽光を焦点位置に収束させることができる。

筐体３１の底面３１ｂ上には、フレキシブルプリント配線板３３が配置されている。フレキシブルプリント配線板３３上の所定位置にはセル（発電素子）を保持するセルパッケージ３４が搭載されている。図中の、二点鎖線の「○」で囲んでいる部位は、受光部Ｒの拡大図である。受光部Ｒにおいて、セルパッケージ３４上には２次レンズ３５があり、二次レンズの周りには保護板３６がある。２次レンズ３５は例えばボールレンズである。保護板３６は、例えば、円環状の金属体であり、市販のワッシャを用いることができる。保護板３６は２次レンズ１５から太陽光の収束光が外れた場合に、収束光がセル周辺に熱的なダメージを与えることを防止している。また、保護板３６は、収束光が全て２次レンズ３５に入っている場合であっても、筐体３１内での散乱光を受けてこれを反射する。

受光部Ｒは、集光レンズ３２ｆの各々に対応して同数、同一間隔で、設けられている。受光部Ｒと集光部３２との間には、遮蔽板３７が設けられている。遮蔽板３７には、個々の集光レンズ３２ｆに対応した位置に、１つの集光レンズ３２ｆの外形と相似な正方形の開口３７ａが形成されている。集光レンズ３２ｆによって収束する光は、開口３７ａを通過する。太陽光の入射方向と受光部Ｒの光軸とが大きくずれた場合には、ずれた位置に集光しようとする光は遮蔽板３７に当たるようになっている。

図４及び図５は、光学系の最小の基本構成を現す断面図の一例である。図４は、集光レンズとセルとを結ぶ光軸が太陽光の入射方向に合致している状態を示しており、図５は、集光レンズとセルとを結ぶ光軸が太陽光の入射方向に合致していない状態を示している。図４では、太陽光の入射方向が集光部３２の集光レンズ３２ｆに対して垂直であり、入射方向Ａ_Ｓと光軸Ａ_Ｘとが互いに平行である（つまり、入射方向Ａ_Ｓと光軸Ａ_Ｘとが合致している）。このとき、集光レンズ３２ｆによって収束させられた光は、遮蔽板３７の開口３７ａを通り抜け、２次レンズ３５に入射する。２次レンズ３５は、入射した光をセル３８に導く。セル３８は、セルパッケージ３４の中に保持されている。保護板３６は、セルパッケージ３４の上端に乗るように取り付けられている。２次レンズ３５とセル３８との間には、光透過性の樹脂３９が封入されている。図４に示されるように、集光レンズ３２ｆとセル３８とを結ぶ光軸Ａ_Ｘが太陽光の入射方向Ａ_Ｓに合致しているとき、集光レンズ３２ｆによって集められた光の全てがセル３８に導かれる。セル３８は、受けた光の大部分を電気エネルギーに変換して電力を出力する。

図５に示されるように、光軸Ａ_Ｘが太陽光の入射方向Ａ_Ｓと合致していないとき、集光レンズ３２ｆによる収束光はセル３８を外れ、保護板３６、遮蔽板３７に当たる。したがって、このような状況ではセル３８による発電は行われない。

《発電系統の電気接続関係の構成例》
図６は、発電系統の電気接続関係の一例を示す接続図である。太陽光発電装置１００は、複数のモジュール１Ｍが直列接続されたストリング（太陽光発電パネル）を有している。図６に示す例では、アレイ１の左半分（左翼）に含まれるモジュール１Ｍが直列接続されてストリングＳ１が構成され、アレイ１の右半分（右翼）に含まれるモジュール１Ｍが直列接続されてストリングＳ２が構成されている。ストリングＳ１，Ｓ２のそれぞれには電流検出部Ａ１，Ａ２が直列接続され、電圧検出部Ｖ１，Ｖ２が並列接続される。また、ストリングＳ１，Ｓ２のそれぞれにはスイッチＳＷ１，ＳＷ２が並列接続され、スイッチＳＷ１，ＳＷ２をオンにすることによってストリングＳ１，Ｓ２をそれぞれ短絡することが可能である。電流検出部Ａ１，Ａ２は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオフのとき、ストリングＳ１，Ｓ２の出力電流を検出し、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオンのとき、ストリングＳ１，Ｓ２の短絡電流を検出することができる。したがって、出力電流検出用の電流検出部と、短絡電流検出用の電流検出部とを別々に設ける必要がなく、部品点数及びコストを抑制することができる。

スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）によって構成される。ただし、これに限定されるものではなく、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）、バイポーラトランジスタ等の他の半導体スイッチであってもよく、また、リレーであってもよい。

各ストリングＳ１，Ｓ２はパワーコンディショナ４に接続されている。各ストリングＳ１，Ｓ２の出力（直流）は、パワーコンディショナ４によって交流電力に変換され、交流電力は、図示しない変電機器へ送られる。パワーコンディショナ４は、太陽光発電装置１００の１基又は複数基毎に設けられる。

また、日射強度検出モジュール１４の短絡回路１４ａが構成されている。この短絡回路１４ａには、日射強度検出モジュール１４の短絡電流を検出するための電流検出部Ａ３が含まれる。短絡回路１４ａは、日射強度検出部の一例であり、これに限定されるものではない。例えば、日射強度検出部として直達日射計を設ける構成とすることもできる。

《太陽光発電装置１００の制御部の構成例》
図７は、太陽光発電装置１００の制御部の概要の一例を示すブロック図である。制御部５は、例えばボックス１３（図２参照）内に設けられている。制御部５は、ＣＰＵ５１及びメモリ５２を備えている。メモリ５２には、後述する姿勢制御処理、発電状態判定処理、及びカウント処理を実行するための制御プログラム５２ａが格納されており、ＣＰＵ５１は、メモリ５２に格納された制御プログラム５２ａを実行することができる。また、例えばボックス１３内には、方位角駆動用のモータ２３ａと、仰角駆動用のモータ２３ｅとのそれぞれを駆動する駆動装置６が設けられており、ＣＰＵ５１は制御プログラム５２ａを実行することにより駆動装置６に制御信号を出力し、モータ２３ａ，２３ｅのそれぞれを制御することができる。これにより、ＣＰＵ５１は、方位角駆動用のモータ２３ａと、仰角駆動用のモータ２３ｅとを駆動して、アレイ１が太陽に正対するように、駆動装置６に太陽追尾動作を行わせる。また、ＣＰＵ５１は、後述するように、ストリングＳ１又はＳ２によって正常に発電が行えていないことが推定された場合、駆動装置６に太陽追尾ずらし動作を実行させる。太陽追尾ずらし動作は、太陽光の入射方向から集光レンズとセルとを結ぶ光軸を異ならせるようアレイ１の姿勢を変化させる動作である。メモリ５２には、太陽追尾ずらし動作の実行可否を示す追尾ずらしフラグと、パワーコンディショナ４の起動を待機するためのパワーコンディショナ動作待ちフラグと、太陽追尾ずらし動作から太陽追尾動作への復帰に必要な時間を計測するための追尾ずらし復帰カウンタと、パワーコンディショナ４の起動に必要な時間を計測するためのパワーコンディショナ動作待ちカウンタとが設けられている（何れも図示せず）。

制御部５にはＡ／Ｄコンバータ５３が設けられており、ＣＰＵ５１には、Ａ／Ｄコンバータ５３が接続されている。また、例えばボックス１３（図２参照）内には、センサ基板５４が設けられており、このセンサ基板５４に電流検出部Ａ１～Ａ３、電圧検出部Ｖ１，Ｖ２、及びスイッチＳＷ１，ＳＷ２のそれぞれが取り付けられている。センサ基板５４上の電流検出部Ａ１～Ａ３、電圧検出部Ｖ１，Ｖ２、及びスイッチＳＷ１，ＳＷ２のそれぞれはＡ／Ｄコンバータ５３に接続されている。これにより、ＣＰＵ５１は、電流検出部Ａ１～Ａ３によって検出された電流値、電圧検出部Ｖ１，Ｖ２によって検出された電圧値を取得することができ、また、スイッチＳＷ１，ＳＷ２をオン／オフすることができる。

《太陽光発電装置１００の動作例》
図８は、アレイ１の姿勢制御処理の一例を示すフローチャートである。ＣＰＵ５１は、太陽光発電装置１００による発電を行うべき状況か否かを判定する（ステップＳ１０１）。この処理では、例えば、日中であり、且つメンテナンス作業が行われていない場合等に、発電を行うべき状況であると判定され、夜間である場合、又はメンテナンス作業中である場合等に、発電を行うべき状況でないと判定される。

発電を行うべき状況でないと判定された場合（ステップＳ１０１においてＮＯ）、ＣＰＵ５１は、アレイ１を待避姿勢（例えば、受光面を下方に向けた水平姿勢）とし（ステップＳ１０２）、処理を終了する。他方、発電を行うべき状況であると判定された場合（ステップＳ１０１においてＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、追尾ずらしフラグが立っているか（つまり、オンにセットされているか）否かを判定する（ステップＳ１０３）。

追尾ずらしフラグが倒れている（つまり、オフにセットされている）場合（ステップＳ１０３においてＮＯ）、ＣＰＵ５１は、駆動装置６に太陽追尾動作を実行させる（ステップＳ１０４）。この太陽追尾動作により、アレイ１が太陽に正対する姿勢をとり、集光レンズ３２ｆとセル３８とを結ぶ光軸Ａ_Ｘが太陽光の入射方向Ａ_Ｓに一致する（図４参照）。この結果、集光レンズ３２ｆによる収束光がセル３８に導かれ、発電が行われる。太陽追尾動作を実行した後、ＣＰＵ５１は処理を終了する。

追尾ずらしフラグが立っている場合（ステップＳ１０３においてＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、駆動装置６に太陽追尾ずらし動作を実行させる（ステップＳ１０５）。この太陽追尾ずらし動作により、アレイ１が太陽に正対しない姿勢をとる。例えば、太陽追尾を行っていた場合に、追尾ずらしフラグが立つと、太陽追尾ずらし動作が実行され、アレイ１が仰角及び方位角の少なくとも何れかの方向に姿勢を変化させる。この結果、アレイ１が太陽に正対しない姿勢をとり、集光レンズ３２ｆとセル３８とを結ぶ光軸ＡＸが太陽光の入射方向ＡＳと一致しない状態となる（図５参照）。この結果、集光レンズ３２ｆによる収束光がセル３８に導かれず、発電が行われなくなる。太陽追尾ずらし動作を実行した後、ＣＰＵ５１は処理を終了する。

ＣＰＵ５１は、上記のような姿勢制御処理を所定時間間隔（例えば、１秒間隔）で繰り返し実行する。これにより、状況に応じてアレイ１が適切な姿勢をとることができる。

図９は、発電状態判定処理の一例を示すフローチャートである。ＣＰＵ５１は、以下のような発電状態判定処理を所定時間間隔（例えば、１秒間隔）で繰り返し実行する。

ＣＰＵ５１は、駆動装置６による太陽追尾動作を実行中であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。太陽追尾動作を実行している場合（ステップＳ２０１においてＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は電流検出部Ａ３の検出結果である日射強度検出モジュール１４の短絡電流値を参照し、発電可能な日射強度が検出されたか否かを判定する（ステップＳ２０２）。図１に示されるように、日射強度検出モジュール１４の受光面は、他のモジュール１Ｍの受光面と平行とされる。したがって、太陽追尾動作が実行中であれば、日射強度検出モジュール１４の受光面が太陽に正対しているはずであり、晴れていれば一定以上の出力電流（短絡電流）が得られるはずである。ステップＳ２０２の処理では、例えばモジュール１Ｍが発電可能な日射強度に対応する電流レベルを閾値として予め設定しておき、日射強度検出モジュール１４の短絡電流値がこの閾値以上であった場合に発電可能な日射強度が検出されたと判定し、閾値未満であった場合に発電可能な日射強度が検出されなかったと判定することができる。なお、日射強度検出部として直達日射計を設けた場合、ステップＳ２０２の処理では直達日射計の出力値が一定以上か否かによって、発電可能な日射強度が検出されたか否かを判定することができる。

発電可能な日射強度が検出されなかった場合（ステップＳ２０２においてＮＯ）、そもそも発電に必要な量の光がアレイ１に当たっていないため、太陽追尾ずらし動作を実行する必要がない。そこで、ＣＰＵ５１は、太陽追尾動作を継続させるための変数リセット処理を実行する（ステップＳ２０３）。図１０は、変数リセット処理の一例を示すフローチャートである。変数リセット処理では、ＣＰＵ５１が、追尾ずらしフラグを倒し（ステップＳ３０１）、パワーコンディショナ動作待ちフラグを倒す（ステップＳ３０２）。また、ＣＰＵ５１は追尾ずらし復帰カウンタ及びパワーコンディショナ動作待ちカウンタのそれぞれを初期値の０にセットする（ステップＳ３０３，Ｓ３０４）。以上で変数リセット処理が終了する。変数リセット処理の後、ＣＰＵ５１は、発電状態判定処理を終了する（図９参照）。これにより、不要な太陽追尾ずらし動作の実行を防止することができる。

発電可能な日射強度が検出された場合（ステップＳ２０２においてＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、電流検出部Ａ１，Ａ２の検出結果であるストリングＳ１，Ｓ２の出力電流値を参照し、出力電流が流れているか否かを判定する（ステップＳ２０４）。この処理において、例えば、出力電流値が０を超えていれば、出力電流が流れていると判定することができる。また、ストリングＳ１，Ｓ２の両方の出力電流値が０を超えている場合に、出力電流が流れていると判定され、何れか一方又は両方の出力電流値が０である場合に、出力電流が流れていないと判定される。なお、出力電流が流れているか否かの判定対象である太陽光発電パネル（モジュール、ストリング、又はアレイ）が１つの場合、ステップＳ２０４において、当該太陽光発電パネルの出力電流値が０を超えていれば、出力電流が流れていると判定し、出力電流値が０であれば、出力電流が流れていないと判定すればよい。また、判定対象である太陽光発電パネルが３以上の場合、全ての太陽光発電パネルの出力電流値が０を超えていれば、出力電流が流れていると判定し、少なくとも１つの太陽光発電パネルの出力電流値が０であれば、出力電流が流れていないと判定すればよい。

出力電流が流れていると判定された場合（ステップＳ２０４においてＹＥＳ）、ストリングＳ１，Ｓ２（すなわち、アレイ１全体）によって正常に発電が行われている。したがって、太陽追尾動作を継続し、そのまま発電を行えばよい。したがって、ＣＰＵ５１は変数リセット処理を実行し（ステップＳ２０３）、発電状態判定処理を終了する。

他方、出力電流が流れていないと判定された場合（ステップＳ２０４においてＮＯ）、次の何れかの状態が推定される。
（１）パワーコンディショナ４の不具合（パワーコンディショナ４及びセンサ基板５４間の断線を含む）。
（２）パワーコンディショナ４の停止。
（３）ストリングＳ１，Ｓ２の不具合（ストリングＳ１，Ｓ２及びセンサ基板５４間の断線を含む）。
（４）太陽追尾ずれ状態。
そこで、ＣＰＵ５１は、このうちの（３）であるか否かを特定するために、電圧検出部Ｖ１，Ｖ２の検出結果であるストリングＳ１，Ｓ２の出力電圧値を参照し、出力電圧が発生しているか否かを判定する（ステップＳ２０５）。この処理において、例えば、ストリングＳ１，Ｓ２のうち、ステップＳ２０４において出力電流が流れていないと判定されたものを判定対象とし、この判定対象の出力電圧値が０を超えている場合に、出力電圧が発生していると判定され、当該判定対象の出力電圧値が０である場合に、出力電圧が発生していないと判定される。なお、太陽光発電パネルが３以上の場合も同様に、出力電流が流れていないと判定されたものを判定対象とすればよい。また、太陽光発電パネルが１つの場合は、当該太陽光発電パネルを判定対象とすればよい。

出力電圧が発生していない場合（ステップＳ２０５においてＮＯ）、（３）のケースであると推定できる。ストリングＳ１，Ｓ２に不具合が生じていることによって発電を行えていない状態において、太陽追尾動作を継続すれば、集光熱が発生しセル３８及びその周辺回路が損傷を受ける可能性がある。このため、ＣＰＵ５１は、太陽追尾ずらし動作のための変数セット処理を実行する（ステップＳ２０６）。図１１は、変数セット処理の一例を示すフローチャートである。変数セット処理では、ＣＰＵ５１が、追尾ずらしフラグを立て（ステップＳ４０１）、パワーコンディショナ動作待ちフラグを倒す（ステップＳ４０２）。また、ＣＰＵ５１は追尾ずらし復帰カウンタ及びパワーコンディショナ動作待ちカウンタのそれぞれを初期値の０にセットする（ステップＳ４０３，Ｓ４０４）。以上で変数セット処理が終了する。変数セット処理の後、ＣＰＵ５１は、発電状態判定処理を終了する（図９参照）。これにより、太陽追尾ずらし動作が実行され、セル３８及びその周辺回路における集光熱による損傷を防止することができる。

出力電圧が発生している場合（ステップＳ２０５においてＹＥＳ）、上記の（１）、（２）、又は（４）のケースが考えられる。このうち（２）のケースの例として、昼間に天候が悪化して暗くなり、これによってパワーコンディショナ４が停止することがある。この場合、天候の回復により急速に日射強度が増大する可能性がある。しかし、日射強度が回復し発電が可能な状態となったとしても、パワーコンディショナ４が再起動しなければ出力電流は流れない。そこでＣＰＵ５１は、パワーコンディショナ４の起動に必要な時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ２０７）。この処理では、具体的には、ＣＰＵ５１がパワーコンディショナ動作待ちカウンタの値を参照し、これが所定の基準値を超えているか否かを判定する。パワーコンディショナ４の起動に必要な時間は、機種によるが３０秒～３分程度である。このため、３分に相当する値を上記の基準値に設定しておけば、多くの機種のパワーコンディショナに対応することができる。

パワーコンディショナ４の起動に必要な時間が経過していない場合（ステップＳ２０７においてＮＯ）、ＣＰＵ５１は、パワーコンディショナ動作待ちフラグを立て（ステップＳ２０８）、発電状態判定処理を終了する。

ところで、ＣＰＵ５１は次のようなカウント処理を所定時間間隔（例えば、２０ミリ秒間隔）で繰り返し実行する。図１２は、カウント処理の一例を示すフローチャートである。ＣＰＵ５１は、まずパワーコンディショナ動作待ちフラグが立っているか否かを判定する（ステップＳ５０１）。パワーコンディショナ動作待ちフラグが立っている場合（ステップＳ５０１においてＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、パワーコンディショナ動作待ちカウンタの値を１つインクリメントし（ステップＳ５０２）、ステップＳ５０３へ処理を進める。他方、パワーコンディショナ動作待ちフラグが倒れている場合（ステップＳ５０１においてＮＯ）、ＣＰＵ５１はそのままステップＳ５０３へ処理を進める。

ステップＳ５０３において、ＣＰＵ５１は追尾ずらしフラグが立っているか否かを判定する。追尾ずらしフラグが立っている場合（ステップＳ５０３においてＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は追尾ずらし復帰カウンタの値を１つインクリメントし（ステップＳ５０４）、カウント処理を終了する。他方、追尾ずらしフラグが倒れている場合（ステップＳ５０３においてＮＯ）、ＣＰＵ５１はそのままカウント処理を終了する。

図９を参照し、発電状態判定処理の説明に戻る。パワーコンディショナ動作待ちフラグが立っている場合において、上記のようなカウント処理を所定時間間隔で繰り返し実行することで、パワーコンディショナ動作待ちカウンタの値が時間経過に応じて増加していく。したがって、発電状態判定処理をくり返し実行すると、パワーコンディショナ動作待ちフラグが立ってから基準値に相当する時間が経過した時点で、図９に示されるステップＳ２０７において「ＹＥＳ」へと処理が進む。この時点では、パワーコンディショナ４に不具合がなければ、パワーコンディショナ４の起動が完了している。

ＣＰＵ５１は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２をオンにし、ストリングＳ１，Ｓ２の短絡を実行する（ステップＳ２０９）。さらにＣＰＵ５１は、電流検出部Ａ１，Ａ２の検出結果であるストリングＳ１，Ｓ２の短絡電流値を読み取る（ステップＳ２１０）。その後、ＣＰＵ５１はスイッチＳＷ１，ＳＷ２をオフにし、短絡を解除する（ステップＳ２１１）。一定時間以上短絡させていると回路にダメージを与えてしまうので、短絡時間は例えば数十ミリ秒以上数百ミリ秒以下とされる。

ＣＰＵ５１は、短絡電流が流れていたか否かを判定する（ステップＳ２１２）。この処理において、例えば、ストリングＳ１，Ｓ２の両方の短絡電流値が０を超えている場合に、短絡電流が流れていると判定され、何れか一方又は両方の短絡電流値が０である場合に、短絡電流が流れていないと判定される。なお、短絡電流が流れているか否かの判定対象である太陽光発電パネル（モジュール、ストリング、又はアレイ）が１つの場合、当該太陽光発電パネルの短絡電流値が０を超えていれば、短絡電流が流れていると判定し、短絡電流値が０であれば、短絡電流が流れていないと判定すればよい。また、判定対象である太陽光発電パネルが３以上の場合、全ての太陽光発電パネルの短絡電流値が０を超えていれば、短絡電流が流れていると判定し、少なくとも１つの太陽光発電パネルの短絡電流値が０であれば、短絡電流が流れていないと判定すればよい。

ステップＳ２１２の時点では、ステップＳ２０５で「ＹＥＳ」に進んでいるため（３）のケースは除外される。したがって、ストリングＳ１，Ｓ２には不具合が生じていない状態であり、各セル３８に収束光が当たっていれば発電が行われるため短絡電流が流れる。よって、ステップＳ２１２において「ＹＥＳ」であれば（１）又は（２）のケースであると推定され、「ＮＯ」であれば（４）のケースであると推定される。

（１）又は（２）のケースでは、パワーコンディショナ４が動作していないため発電を行えていない状態である。この状態で太陽追尾動作を継続すれば、集光熱が発生しセル３８及びその周辺回路が損傷を受ける可能性がある。そこでＣＰＵ５１は、ステップＳ２１２において「ＹＥＳ」の場合、変数セット処理を実行する（ステップＳ２０６）。この結果、追尾ずらしフラグが立ち、駆動装置６によって太陽追尾ずらし動作が実行される。したがって、セル３８及びその周辺回路における集光熱による損傷を防止することができる。ＣＰＵ５１は、変数セット処理の後、発電状態判定処理を終了する。

（４）のケースでは、太陽追尾動作において、例えばアレイ１が太陽追尾ずらしの姿勢又は待避姿勢から太陽に正対する姿勢へと移行する途中の状態等が考えられる。そこでＣＰＵ５１は、ステップＳ２１２において「ＮＯ」の場合、変数リセット処理を実行する（ステップＳ２０３）。この結果、追尾ずらしフラグが倒れ、駆動装置６によって太陽追尾動作が継続して実行される。ＣＰＵ５１は、変数リセット処理の後、発電状態判定処理を終了する。

ステップＳ２０１において太陽追尾動作を実行していない場合（ステップＳ２０１においてＮＯ）、ＣＰＵ５１は太陽追尾ずらし動作を実行中であるか否かを判定する（ステップＳ２１３）。太陽追尾ずらし動作を実行していない場合（ステップＳ２１３においてＮＯ）、夜間又はメンテナンス作業中であると判断できるため、ＣＰＵ５１は発電状態判定処理を終了する。

太陽追尾ずらし動作を実行中である場合（ステップＳ２１３においてＹＥＳ）、上記の（２）のケースで説明したように、昼間の天候の悪化によりパワーコンディショナ４が停止した結果、太陽追尾ずらし動作が実行されることがある。この場合、日射が回復して発電可能な状態に復帰する可能性がある。そこで、太陽追尾ずらし動作が始まってから所定時間（例えば１時間）が経過した場合に、発電可能な状態に復帰したと推定し、ＣＰＵ５１が太陽追尾ずらし動作から太陽追尾動作へと切り替える。即ち、ステップＳ２１３において「ＹＥＳ」の場合に、ＣＰＵ５１は変数リセット処理を実行する（ステップＳ２０３）。この結果、追尾ずらしフラグが倒れ、太陽追尾ずらし動作が停止し、太陽追尾動作が実行される。ＣＰＵ５１は、変数リセット処理の後、発電状態判定処理を終了する。

《他の実施例》
太陽光発電パネルの出力電圧を検出することなく、出力電流の検出結果を用いて、太陽光発電パネルが発電しているか否かを判定することも可能である。例えばストリングＳ１，Ｓ２の何れか一方では出力電流が流れており、他方では流れていない場合、出力電流が流れているストリングでは発電が行われており、出力電流が流れていないストリングでは発電が行われていないと判定することができる。このように発電していないストリングが存在する場合には、太陽追尾ずらし動作を実行することで、セル３８及びその周辺回路における集光熱による損傷を防止することができる。

《補記》
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１アレイ
１Ｍモジュール
２支持装置
４パワーコンディショナ
５制御部
６駆動装置
１１架台
１２補強材
１３ボックス
１４日射強度検出モジュール
１４ａ短絡回路
２１支柱
２２基礎
２３２軸駆動部
２３ａ，２３ｅモータ
２４水平軸
３１筐体
３２集光部
３２ａガラス板
３２ｆ集光レンズ
３３フレキシブルプリント配線板
３４セルパッケージ
３５２次レンズ
３６保護板
３７遮蔽板
３７ａ開口
３８セル
３９樹脂
５１ＣＰＵ
５２メモリ
５２ａ制御プログラム
５３Ａ／Ｄコンバータ
５４センサ基板
１００太陽光発電装置
Ａ１～Ａ３電流検出部
Ｓ１，Ｓ２ストリング
ＳＷ１，ＳＷ２スイッチ
Ｖ１，Ｖ２電圧検出部

Claims

集光型の太陽光発電パネルと、
前記太陽光発電パネルの姿勢を変化させる駆動装置と、
前記太陽光発電パネルの出力電流を検出する電流検出部と、
前記太陽光発電パネルの短絡電流を検出する短絡電流検出部と、
前記出力電流が検出されず、且つ、前記短絡電流が検出された場合に、前記駆動装置に太陽追尾ずらし動作を実行させる制御部と、
を備える太陽光発電装置。
前記太陽光発電パネルの出力電圧を検出する電圧検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記電圧検出部の検出結果にさらに基づき、前記太陽光発電パネルが発電していないと判定される場合に、前記駆動装置に前記太陽追尾ずらし動作を実行させる、
請求項１に記載の太陽光発電装置。
日射強度を検出する日射強度検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記日射強度検出部の検出結果にさらに基づき、前記太陽光発電パネルが発電していないと判定される場合に、前記駆動装置に前記太陽追尾ずらし動作を実行させる、
請求項１又は請求項２に記載の太陽光発電装置。
集光型の太陽光発電パネルの姿勢を変化させる駆動装置が、前記太陽光発電パネルに太陽を追尾させる太陽追尾動作を実行し、
前記太陽追尾動作の実行中に、前記太陽光発電パネルの出力電流を検出し、
前記太陽追尾動作の実行中に、前記太陽光発電パネルの短絡電流を検出し、
前記出力電流が検出されず、且つ、前記短絡電流が検出された場合に、前記駆動装置が太陽追尾ずらし動作を実行する、
太陽光発電装置の制御方法。