[发明专利]模块固定装置以及发电模块

说明书

本申请是申请日为2012年01月19日、申请号为201280001956.2、发明名称为“发电系统、发电模块、模块固定装置及发电系统的铺设方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及代替电磁感应或电磁波的传播而利用谐振磁场耦合(Resonant magnetic coupling)以无线方式传输电力的谐振磁场耦合型的非接触电力技术。此外，本发明涉及通过谐振磁场耦合型的非接触电力传输使由太阳能电池等发电部生成的电能的电压上升的发电系统。

背景技术

近几年，对太阳能发电的关注逐渐升温。最近，还出现了在大面积区域内铺设了多个太阳能发电元件(太阳能电池：以下，有时简称为“电池单体”)的大功率发电厂。

在一般的太阳能发电系统中，使用在金属性的模块框体内排列多个电池单体并互相连接了电池单体之间的“太阳能电池模块”。在太阳能电池模块(以下，有时简称为“模块”)的前表面设置玻璃板，各电池单体在通过树脂与大气隔离的状态下工作。通过铺设这种太阳能电池模块，从而能够构筑太阳能发电系统。

在导入这种太阳能发电系统的基础上，模块或功率调节器等构成要素的制造成本高成为一种障碍，但是作为导入障碍，也不能无视铺设模块来构成系统的成本高的问题。如果考虑到在高处进行作业，则铺设作业危险且成本高，因此这对于太阳能发电系统的进一步普及造成了深刻的问题。

如后述那样，由于各个电池单体的输出电压低，因此在现有技术中的太阳能发电系统中，为了输出电子设备的动作所需的电压、和用于进行售电的电网电压，需要串联连接多个电池单体。在被串联连接的太阳能电池单体的一部分发生了故障的情况、或部分处于背阴的情况下，会出现系统整体的输出电力降低这样的问题。此外，存在多个连接处成为导致长期可靠性降低的较大的要因。此外，更换在长期工作中已劣化的模块或连接布线时，也需要在高处的作业。因此，还存在导致系统整体的维持成本上升的问题。

为了不在模块表面部分性形成背阴，而在模块背面侧配置模块端子，且模块端子之间的布线连接也必须在模块背面侧进行。另一方面，为了争取发电量，应该无间隙地铺满模块。进而，模块近几年持续趋于大面积化，且在高处连接模块之间的布线作业变得更危险且更困难。

作为现有技术中的太阳能发电装置的一例，提出了以无线方式从屋外经由墙壁材料向屋内供给能量的电力系统(例如，参照专利文献1)。在该电力供给系统中，通过电磁感应方式实现了借助墙壁的RF(高频)能量传输。

此外，作为现有技术中的太阳能发电装置的一例，提出了简易连接模块之间的方案(参照专利文献2)。在该电力供给系统中，应用电磁感应技术，串联、并联连接了模块。

另一方面，专利文献3公开了在2个谐振器之间隔着空间传输能量的新的无线能量传输装置。在该无线能量传输装置中，借助在谐振器的周边空间产生的谐振频率的振动能量的泄漏(evanescent tail)来使2个谐振器耦合，从而以无线(非接触)方式传输振动能量。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-136045号公报(第5实施方式、图16)

专利文献2：日本特开平9-275644号公报(图4、5)

专利文献3：美国专利申请公开第2008/0278264号说明书(图11B、图14)

非专利文献

非专利文献1：P.Tenti，L.Malesani，L.Rossetto，“Optimum Control of N-Input K-Output Matrix.Converters，”IEEE Transactions on Power Electronics，Vol.7，no.4，pp.707-713，October.1992.

发明内容

发明要解决的技术问题

在专利文献1、2所记载的应用了电磁感应技术的太阳能发电系统中，无法解决电池单体输出为低电压这样的太阳能发电设备所固有的问题。在太阳能发电领域中，目前，因能量变换效率高而被广泛使用的晶体硅系的1个太阳能电池(电池单体)的输出电压Vc是0.5V左右，是极低的。例如，在将来自太阳能发电部的直流输出变换为200V左右的交流的情况下，在使一般的变换电路(功率调节器)的动作效率最大化进而要求低失真特性时，最低也需要350Vdc以上的输入电压。结果，为了将太阳能发电部的输出电压提高至350V左右，需要几百个电池单体的串联连接结构。