JP6446900B2 - 太陽光発電システムの検査装置および太陽光発電システムの検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、太陽光発電システムに備えられ、太陽光発電システムの異常の有無を検査する太陽光発電システムの検査装置および太陽光発電システムの検査方法に関する。

従来、太陽光発電システムは、特許文献１および２に示すように、太陽電池により発電された電力が、昇圧器および直流交流変換器等を含むパワーコンディショナを介して、電力送電網に供給されるようになっている。

太陽光発電システムにおいては、図９の（ａ）に示すように、複数の太陽電池セル１０１を直列接続して太陽電池モジュール（ＰＶモジュール）１０２が構成され、さらに複数の太陽電池モジュール１０２を直列接続して太陽電池ストリング１０３が構成されている。

太陽電池モジュール（太陽電池パネル）１０２では、受光面の一部に影が生じると、その部分の太陽電池セル１０１が発電しなくなる。この場合、その部分の太陽電池セル１０１は、他の太陽電池セル１０１との間で電圧差を生じ、電力を消費することにより発熱する。そこで、この事態を防止するため、太陽電池モジュール１０２には、直列接続された太陽電池セル１０１と並列に、それら太陽電池セル１０１を流れる電流をバイパスさせるバイパスダイオードが接続されている。

ここで、図９の（ｂ）に示すように、太陽電池モジュール１０２ａにおいて、一つの太陽電池セル１０１ａが故障した場合を想定する。この場合、太陽電池モジュール１０２ａの上流側の太陽電池モジュール１０２を流れていた電流は、太陽電池モジュール１０２ａ（太陽電池セル１０１ａ，１０１）を迂回し、バイパスダイオード１０４ａを流れる。また、太陽電池モジュール１０２ａの太陽電池セル１０１ａは抵抗成分となり、太陽電池モジュール１０２ａの太陽電池セル１０１および太陽電池セル１０１ａにより発電された電流は当該抵抗成分を流れる。このように、発電電流が抵抗成分を流れる結果、抵抗成分において発熱が生じ、周囲に故障が広がる恐れがある。

そこで、従来の太陽光発電システムには、特許文献１および２に示すように、上記のような太陽電池セル１０１の故障を検知する検査装置が備えられている。これら特許文献１，２に記載の構成では、太陽電池セル１０１の故障の有無を検査する場合において、図１０に示すような太陽電池ストリング１０３のＩＶ曲線（測定ＩＶ曲線（測定ＩＶ特性））を生成し、生成したＩＶ曲線を太陽電池セル１０１が故障していない正常時の太陽電池ストリング１０３のＩＶ曲線（基準ＩＶ曲線）と比較する。これにより、太陽電池ストリング１０３における太陽電池セル１０１の故障の有無（異常の有無）を判定している。

図１０は、太陽電池ストリング１０３が正常である場合のＩＶ曲線（実線）、および太陽電池ストリング１０３に故障した太陽電池セル１０１が含まれている場合のＩＶ曲線（破線）を示すグラフである。図１０において、Ｖは開放電圧を示し、Ｉは短絡電流を示す。

図１０に示すように、太陽電池ストリング１０３が正常である場合のＩＶ曲線は、電流がゼロの位置から垂直に近い状態で所定の電流値まで立ち上がり、その後、電流がほぼ一定の状態で、電圧が０Ｖまで低下していく曲線となる。これに対し、故障した太陽電池セル１０１を含む太陽電池ストリング１０３のＩＶ曲線は、電流がゼロの位置から、電圧が降下しながら電流が増加することにより低い角度に寝た状態で立ち上がり、その後、垂直に近い状態で所定の電流値まで立ち上がった後、電流がほぼ一定の状態で、電圧が０Ｖまで低下していく曲線となる。したがって、太陽電池ストリング１０３における太陽電池セル１０１の故障の有無は、検査時に求めたＩＶ曲線（破線、測定ＩＶ曲線）と太陽電池ストリング１０３が正常である場合のＩＶ曲線（実線、基準ＩＶ曲線）とについて、ＩＶ曲線の立上がり部（電流ゼロ）付近（ＩＶ曲線の裾部分）の傾きや形状を比較することにより、判定することができる。

特開２０１４−１１４３０号公報（２０１４年１月２０日公開） 特開２０１４−３８９６１号公報（２０１４年２月２７日公開）

ところが、上記従来の構成では、太陽電池（太陽電池ストリング）が発電中であるか否かに関わらず、定電流装置と電圧源装置とが直列に接続された電流源回路から太陽電池（太陽電池ストリング）に対して一定に制御した電流を流し、ＩＶ曲線を求めている。このため、太陽電池の発電時での検査動作中において、定電流装置は常に大電圧に耐えつつ定電流を発生する必要がある。したがって、定電流装置を構成する素子として耐電力値の大きい大型の素子が必要となる。あるいは、耐電力値の大きい大型の素子に代えて耐電力値の小さい素子を使用する場合には、多数の素子を備える必要がある。さらに、場合によってはヒートシンクが必要になる。このため、装置が大型になるという問題点を有している。

具体的には、上記従来の構成において、上記の電流源回路は、定電圧源に対して複数の定電流ダイオードを直列に接続し、かつそれら定電流ダイオードの各々にツェナーダイオードを並列接続した構成としている。

この場合、太陽電池の発電中での検査動作において、定電流ダイオードは、定電圧源と太陽電池の発電電圧との合計電圧値を降圧し、電流を制御する必要がある。一般的に、一つの定電流ダイオードの耐圧は上記合計電圧値よりも小さいため、上記構成では複数の定電流ダイオードを直列に接続して所望の耐圧を確保している。

また、上記従来の構成では、複数の定電流ダイオードを直列接続しているので、それら定電流ダイオードの個体ばらつきにより、耐電流値の最も小さい定電流ダイオードに電圧が集中し、その定電流ダイオードが破壊される可能性がある。このため、各定電流ダイオードのそれぞれに、一定電圧以上になると導通モードになるツナーダイオードを並列に接続し、一つの定電流ダイオードに電圧が集中することを防いでいる。

したがって、本発明は、要求される耐電力値を小さくして、小型の構成とすることができる太陽光発電システムの検査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検査装置は、太陽電池について測定したＩＶ特性である測定ＩＶ特性を基準ＩＶ特性と比較して太陽電池の異常の有無を判定する異常有無判定部を備えている太陽光発電システムの検査装置において、太陽電池の出力電流を検出する電流検出手段と、前記太陽電池の出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記太陽電池の発電量、または前記発電量に応じて変化する値である変化値が前記太陽電池の前記変化値の最大値よりも少ない検査可能値の範囲内であるかどうかを判定する検査可否判定部と、前記変化値が前記検査可能値の範囲内である場合に、前記出力電流および前記出力電圧から前記測定ＩＶ特性を求めるＩＶ特性生成手段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、検査可否判定部は、太陽電池の発電量、または前記発電量に応じて変化する値である変化値、例えば太陽電池電池の発電量または太陽電池電池の発電電流が太陽電池の変化値の最大値よりも少ない検査可能値の範囲内であるかどうかを判定する。ＩＶ特性生成手段は、変化値が検査可能値の範囲内である場合に、太陽電池の出力電流および出力電圧から測定ＩＶ特性を求める。異常有無判定部は、測定ＩＶ特性を基準ＩＶ特性と比較して太陽電池の異常の有無を判定する。

これにより、検査装置は、測定ＩＶ特性を求める構成に要求される耐電力値を小さくして、小型の構成とすることができる。

上記の太陽光発電システムの検査装置において、前記ＩＶ特性生成手段は、前記太陽電池の正極と負極とを短絡させる短絡通電路と、前記短絡通電路に設けられ、前記短絡通電路を開閉する半導体スイッチと、電流ゼロの点から少なくとも所定の電流値まで立ち上がった状態の前記測定ＩＶ特性が得られるように、前記半導体スイッチの駆動を制御する半導体スイッチ制御部と、前記半導体スイッチ制御部の制御による前記半導体スイッチの駆動時に、前記出力電流および前記出力電圧、または前記出力電流から前記測定ＩＶ特性求める生成部とを備えている構成としてもよい。

上記の構成によれば、前記ＩＶ特性生成手段において、半導体スイッチ制御部は、電流ゼロの点から少なくとも所定の電流値まで立ち上がった状態の測定ＩＶ特性が得られるように、半導体スイッチの駆動を制御する。

これにより、測定ＩＶ特性を求める場合に、半導体スイッチに要求される耐電力値を確実に低減することができる。

上記の太陽光発電システムの検査装置において、前記半導体スイッチは、前記半導体スイッチ制御部からの駆動信号を入力する入力部と前記短絡通電路を開閉する開閉動作部とが絶縁されているソリッドステートリレーであり、前記駆動信号はＰＷＭ信号である構成としてもよい。

上記の構成によれば、ソリッドステートリレーにて短絡通電路を開閉するので、短絡通電路を開状態とした場合に短絡通電路を流れる電流をゼロもしくは略ゼロにすることができる。これにより、ＩＶ特性生成手段は、Ｖ軸との交点が厳密にゼロとなる正確な測定ＩＶ特性を求めることができ、異常有無判定部は、測定ＩＶ特性線に基づいて、太陽電池の異常の有無を正確に判定することができる。

上記の太陽光発電システムの検査装置において、前記短絡通電路は、前記太陽電池の出力線を短絡するように設けられ、前記ＩＶ特性生成手段は、前記出力線における前記短絡通電路の接続位置よりも出力側に設けられた、前記出力線を開閉する開閉スイッチを備え、前記生成部は、開閉スイッチを開状態にさせた後、前記測定ＩＶ特性を求める構成としてもよい。

上記の構成によれば、生成部は、出力線を開閉する開閉スイッチを開状態にさせた後、測定ＩＶ特性を求めるので、測定ＩＶ特性を適切に求めることができる。

また、検査装置を太陽電池からの電力の出力経路に設けることができるので、開閉スイッチ、電流検出手段および電圧検出手段は、太陽電池からの電力の出力経路に設けられた既存のものを利用することができる。

上記の太陽光発電システムの検査装置において、前記ＩＶ特性生成手段は、前記変化値が前記検査可能値の範囲内であり、かつ前記変化値が相対的に小さい時間帯として設定された検査動作可能時間帯である場合に、前記測定ＩＶ特性を求める構成としてもよい。

上記の構成によれば、ＩＶ特性生成手段は、変化値が検査可能値の範囲内であり、かつ変化値が相対的に小さい時間帯である検査動作可能時間帯である場合に測定ＩＶ特性を求める。

したがって、例えば太陽電池の発電量または発電電流値の多い時間帯において、急激に天候が悪化して太陽電池の発電量または発電電流値が低下することにより、検査装置の検査動作が開始され、その後、急激に天候が回復して太陽電池の発電量または発電電流値が増加することにより、検査装置の動作に支障を来すような事態を防止することができる。これにより、検査装置の信頼性を高めることができる。

上記の太陽光発電システムの検査装置において、前記ＩＶ特性生成手段は、前記太陽電池の位置の日照量を検出する日照量検出手段を備え、前記変化値が前記検査可能値の範囲内であり、かつ前記日照量が所定量以下である場合に、前記測定ＩＶ特性を求める構成としてもよい。

上記の構成によれば、ＩＶ特性生成手段は、変化値が検査可能値の範囲内であり、かつ太陽電池の位置の日照量が所定量以下である場合に測定ＩＶ特性を求める。

したがって、太陽電池の発電量または発電電流値の多い時間帯（日照量の多い状態）において、太陽電池の例えば一部が何等かの被覆物によって覆われてしまい、そのために太陽電池の発電量または発電電流値が低下することにより、検査装置の検査動作が行われ、不適正な検査結果が得られる事態を防止することができる。

また、検査装置の検査動作中に上記被覆物が除去されて太陽電池の発電量または発電電流値が増加することにより、検査装置の動作に支障を来すような事態を防止することができる。これにより、検査装置の信頼性を高めることができる。

本発明の太陽光発電システムの検査方法は、太陽電池について測定したＩＶ特性である測定ＩＶ特性を基準ＩＶ特性と比較して太陽電池の異常の有無を判定する異常有無判定工程を備えている太陽光発電システムの検査方法において、前記太陽電池の発電量、または前記発電量に応じて変化する値である変化値が前記太陽電池の前記変化値の最大値よりも少ない検査可能値の範囲内であるかどうかを判定する検査可否判定工程と、前記変化値が前記検査可能値の範囲内である場合に、前記太陽電池の出力電流および出力電圧から前記測定ＩＶ特性を求めるＩＶ特性生成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、測定ＩＶ特性を求める構成に要求される耐電力値を小さくして、小型の構成により検査を行うことができる。

本発明の構成によれば、要求される耐電力値を小さくして、小型の構成とすることができる。

本発明の実施の形態の太陽光発電システムの構成を示す概略の回路図である。 図１に示した検査装置の動作を示すフローチャートである。 図１に示した検査装置により太陽光発電システムの検査が行われた日の太陽電池ストリングにおける開放電圧および発電量の変化を示すグラフである。 図１に示した太陽電池ストリングが正常である場合のＩＶ曲線を示すグラフである。 図１に示した太陽電池ストリングに故障した太陽電池セルが含まれている場合のＩＶ曲線を示すグラフである。 本発明の他の実施の形態の太陽光発電システムにおける検査装置の動作を示すフローチャートである。 本発明のさらに他の実施の形態の太陽光発電システムの構成を示す概略の回路図である。 図７に示した太陽光発電システムにおける検査装置の動作を示すフローチャートである。 図９の（ａ）は、複数の太陽電池モジュールを直列接続して構成された太陽電池ストリングを示す回路図である。図９の（ｂ）は、図９の（ａ）に示した太陽電池ストリングの太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セルが故障して非導通状態となった状態を示す回路図である。 従来の検査装置にて生成された、太陽電池ストリングが正常である場合のＩＶ曲線（実線）、および太陽電池ストリングに故障した太陽電池セルが含まれている場合のＩＶ曲線（破線）を示すグラフである。

〔実施の形態１〕
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、本発明の実施の形態の太陽光発電システム１の構成を示す概略の回路図である。

図１に示すように、太陽光発電システム１は、太陽電池ストリング１１、検査装置１２およびパワーコンディショナ１３を備えている。太陽光発電システム１において、太陽電池ストリング１１にて発電された電力は、検査装置１２およびパワーコンディショナ１３を介して、電力送電網１４に供給される。

太陽電池ストリング１１は、直列接続された複数の太陽電池モジュール２１を備え、各太陽電池モジュール２１には、それぞれ、バイパスダイオード２２が並列に接続されている。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を備え、パネル状に形成されている。太陽電池ストリング１１にて発電された電力は、電力線路である通電路（電力線）１５ａおよび通電路（電力線）１５ｂによりパワーコンディショナ１３に供給される。

検査装置１２は、電圧センサ（電圧検出手段）３１、電流センサ（電流検出手段）３２、制御部（異常有無判定部、検査可否判定部、生成部、半導体スイッチ制御部、ＩＶ特性生成手段）３３、駆動電圧出力部３４、ＳＳＲ（Solid State Relay：ソリッドステートリレー、半導体スイッチ、ＩＶ特性生成手段）３５、平滑回路３６、開閉スイッチ３７ａおよび３７ｂ、ヒューズ３８ならびに通電路（短絡通電路、ＩＶ特性生成手段）３９を備えている。

電圧センサ３１は、太陽電池ストリング１１と並列に接続され、太陽電池ストリング１１の出力電圧を検出する。電圧センサ３１は、通電路１５ａ，１５ｂ間の回路に設けられる、例えば１ＭΩ以上の抵抗素子を有する。電流センサ３２は、例えば通電路１５ａに設けられ、通電路１５ａを流れる電流、すなわち太陽電池ストリング１１の出力電流を検出する。電流センサ３２は、通電路１５ａに設けられる例えば低抵抗のシャント抵抗を利用したものである。あるいは非接触の電流センサであってもよい。

開閉スイッチ３７ａは、通電路１５ａに設けられ、通電路１５ａを開閉する。開閉スイッチ３７ｂは、通電路１５ｂに設けられ、通電路１５ｂを開閉する。なお、これら開閉スイッチ３７ａ，３７ｂは、例えばｂ接点のリレーからなる。ｂ接点のリレーは、非通電時に閉動作し、通電時に開動作するものである。

通電路３９は、通電路１５ａにおける電流センサ３２と開閉スイッチ３７ａとの間、および通電路１５ｂにおける太陽電池ストリング１１と開閉スイッチ３７ｂとの間を接続する。

制御部３３は、例えばＣＰＵを有するマイクロコンピュータからなり、電圧センサ３１にて検出される太陽電池ストリング１１の出力電圧、および電流センサ３２にて検出される太陽電池ストリング１１の出力電流、すなわち太陽電池ストリング１１の発電量（変化値）を監視し、駆動電圧出力部３４の動作および開閉スイッチ３７ａ，３７ｂの開閉動作を制御する。

制御部３３は、具体的には、太陽電池ストリング１１の出力電圧および太陽電池ストリング１１の出力電流に基づき、太陽電池ストリング１１の発電量が少ない適当なタイミング（例えば朝あるいは夕の時間帯）にて、検査装置１２による太陽電池ストリング１１の検査が行われるように、駆動電圧出力部３４および開閉スイッチ３７ａ，３７ｂを制御する。この場合、制御部３３は、開閉スイッチ３７ａ，３７ｂを開動作させて通電路１５ａ，１５ｂを遮断し、駆動電圧出力部３４を動作させる。

また、制御部３３は、検査装置１２による検査動作の際に、電圧センサ３１にて検出される太陽電池ストリング１１の出力電圧、および電流センサ３２にて検出される太陽電池ストリング１１の出力電流に基づいて、太陽電池ストリング１１のＩＶ曲線を生成する。さらに、制御部３３は、生成したＩＶ曲線（測定ＩＶ曲線（測定ＩＶ特性））に基づいて、太陽電池ストリング１１が正常であるか異常であるか（太陽電池ストリング１１に故障した太陽電池セルが含まれている）を判定する。この場合、制御部３３は、太陽電池ストリング１１が正常である場合のＩＶ曲線を基準ＩＶ曲線（基準ＩＶ特性）として内部に有するメモリに記憶しており、上記判定を、生成したＩＶ曲線を基準のＩＶ曲線と比較することにより行う。

なお、ＩＶ曲線の比較はＩＶ曲線全体を比較する必要はなく、特許文献２に記載されているように、開放電圧付近の曲線の傾きを比較する方法により行ってもよい。また、基準のＩＶ曲線をメモリに記憶する場合にも、基準のＩＶ曲線全体を記憶する必要はなく、開放電圧付近の曲線の傾きのみを記憶する方法であってもよい。

一方、制御部３３は、検査装置１２の検査動作が行われないとき、すなわち太陽光発電システム１の通常動作時には、太陽電池ストリング１１が発電した電力がパワーコンディショナ１３へ供給されるように、開閉スイッチ３７ａ，３７ｂを閉動作させる。

駆動電圧出力部３４は、制御部３３に制御されて、ＳＳＲ３５を駆動するための駆動信号（ＰＷＭ信号）を生成する。ＳＳＲ３５は、通電路３９に設けられ、駆動電圧出力部３４からの駆動信号を受けて、通電路３９を開閉する。平滑回路３６は、抵抗ＲおよびコンデンサＣからなり、通電路３９に設けられている。ヒューズ３８は、過電流に対して回路を遮断するものであり、通電路３９に設けられている。なお、本実施の形態において、平滑回路３６は、抵抗ＲおよびコンデンサＣからなるものとしたが、これ以外のものであってもよい。同様に、過電流防止素子は、ヒューズ３８を使用しているが、これに限定されるものではない。

上記の構成において、検査装置１２の動作について以下に説明する。ここでは、太陽電池ストリング１１の発電量が少ない早朝に、検査装置１２が太陽電池ストリング１１を検査する場合について説明する。

図２は、検査装置１２の動作を示すフローチャートである。図３は、検査装置１２により太陽光発電システム１の検査が行われた日の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変化を示すグラフである。図４は、太陽電池ストリング１１が正常である場合のＩＶ曲線を示すグラフである。図５は、太陽電池ストリング１１に故障した太陽電池セルが含まれている場合のＩＶ曲線を示すグラフである。

図２に示すように、制御部３３は、電圧センサ３１にて検出される太陽電池ストリング１１の出力電圧、および電流センサ３２にて検出される太陽電池ストリング１１の出力電流を監視し（Ｓ１１）、太陽電池ストリング１１の発電量が検査装置１２の検査動作が可能な範囲内であるかどうかを判定する（Ｓ１２）。なお、この判定は、発電量に代えて、電流値（発電電流値）に基づいて行ってもよい。すなわち、太陽電池では、特性上、発電電圧はほとんど変化せず電流値（発電電流）が変化する。したがって、発電量の変化≒発電電流の変化となり、検査装置１２の検査動作が可能な範囲内（検査可能値の範囲内）であるかどうかの判定は、発電量（変化値）または電流値（発電電流値、（変化値））のいずれによっても行うことができる。

検査装置１２の検査動作が可能な範囲は、ＳＳＲ３５の耐圧等に基づいて、ＩＶ曲線を生成可能であり、かつ発電量の少ない範囲があらかじめ設定されている。太陽電池ストリング１１が設置されている場所の日の出から日没までの間において、太陽電池ストリング１１の開放電圧および発電量は、例えば図３のように変化する。図３において、範囲Ａは、パワーコンディショナ１３の運転範囲を示している。また、領域Ｂは、検査装置１２の検査動作可能範囲に含まれる領域であり、太陽電池ストリング１１の発電量が少ない発電量（検査可能値）である早朝の時間帯に存在する。領域Ｂでは、太陽電池ストリング１１の開放電圧は所定の最高電圧付近まで達している。一方、早朝のために日照量が少なく、太陽電池ストリング１１の出力電流は小さい値となっている。

Ｓ１２での判定の結果、太陽電池ストリング１１の発電量が検査装置１２の検査動作が可能な範囲内であれば、制御部３３は、開閉スイッチ３７ａ，３７ｂを開放させて、電力線である通電路１５ａ，１５ｂを遮断する（Ｓ１３）。

次に、制御部３３は、駆動電圧出力部３４からＰＷＭ信号を出力させてＳＳＲ３５を駆動する（Ｓ１４）。これにより、ＳＳＲ３５のオン時に、太陽電池ストリング１１、通電路１５ａ、通電路３９、通電路１５ｂおよび太陽電池ストリング１１の経路にて、短絡電流が流れる。

なお、ＰＷＭ信号によってＳＳＲ３５が駆動されることにより流れる短絡電流は、平滑回路３６によって平滑にされる。また、太陽電池ストリング１１の発電量が急激に多くなって検査装置１２に大きな電流が流れた場合には、ヒューズ３８が作動し、通電路３９が遮断される。これにより、検査装置１２が保護される。

次に、制御部３３は、電圧センサ３１にて検出される太陽電池ストリング１１の開放電圧、および電流センサ３２にて検出される太陽電池ストリング１１の短絡電流に基づいて、太陽電池ストリング１１のＩＶ曲線を生成する（Ｓ１５）。この場合、制御部３３は、短絡電流が一定かつ小さい値となるように、ＰＷＭ信号を出力する駆動電圧出力部３４を制御する。

なお、通電路１５ａ，１５ｂを遮断した時点において、太陽電池ストリング１１の発電量がＩＶ曲線を生成できる発電量に対して少ない場合には、所定の発電量が得られるまで、待機していてもよい。

制御部３３にて生成されるＩＶ曲線は、太陽電池ストリング１１が正常である場合には図４に実線にて示すものとなり、太陽電池ストリング１１に故障した太陽電池セルが含まれている場合には図５に実線にて示すものとなる。なお、図４および図５において、一点鎖線にて示しているのは、太陽電池ストリング１１が正常である場合の従来の検査装置において得られるＩＶ曲線である。また、二点鎖線にて示しているのは、太陽電池ストリング１１に故障した太陽電池セルが含まれている場合の従来の検査装置において得られるＩＶ曲線である。

なお、図４および図５に示したＩＶ曲線は、電流ゼロの点から少なくとも所定の電流値まで立ち上がった後、電流一定の状態で電圧ゼロの点まで生成されているが、これに限定されない。すなわち、生成したＩＶ曲線を基準のＩＶ曲線と比較して太陽電池ストリング１１の故障の有無を判定する上では、図４および図５に示したＩＶ曲線は、電流ゼロの点から少なくとも所定の電流値まで立ち上がった状態のものであればよい。また、ＩＶ曲線は、これに代えて、 (Ｉ１，Ｖ１)，(Ｉ２，Ｖ２)といった複数の点を検出することにより求めたＩＶ特性であってもよい。

次に、制御部３３は、太陽電池ストリング１１が正常であるかどうかを判定する（Ｓ１６）。この判定の結果、太陽電池ストリング１１が正常であれば処理を終了し、太陽電池ストリング１１が異常である場合（太陽電池ストリング１１に故障した太陽電池セルが含まれている場合）には、その旨を管理装置（図示せず）に通知し（Ｓ１７）、その後、処理を終了する。なお、太陽光発電システム１が正常である場合にも、その旨を上記管理装置に通知してもよい。

制御部３３の上記判定は、生成したＩＶ曲線（測定ＩＶ曲線）を基準ＩＶ曲線と比較することにより行う。この場合、基準ＩＶ曲線（太陽電池ストリング１１が正常な場合のＩＶ曲線）と太陽電池ストリング１１が異常な場合のＩＶ曲線（太陽電池ストリング１１に故障した太陽電池セルが含まれている場合のＩＶ曲線）とは、短絡電流がゼロの点からの立ち上がり部付近の傾きおよび形状が互いに異なる。したがって、上記部分のＩＶ曲線同士の傾きあるいは形状の少なくとも一方比較することにより、太陽電池ストリング１１が正常かどうかを判定することができる。

検査装置１２での検査終了後、制御部３３は、開閉スイッチ３７ａ，３７ｂを閉動作させて通電路１５ａ，１５ｂを導通させる。この場合、開閉スイッチ３７ａ，３７ｂは、突入電流に強いリレーからなるので、この閉動作を問題なく行うことができる。開閉スイッチ３７ａ，３７ｂが閉動作することにより、太陽電池ストリング１１にて発電された電力は通電路１５ａ，１５ｂを介してパワーコンディショナ１３に供給される。

上記のように、検査装置１２は、太陽電池ストリング１１の発電量が少ないタイミングにて、太陽電池ストリング１１の検査を行うようになっており、このタイミングでは、太陽電池ストリング１１からの出力電流が小さくなっている（図３の領域Ｂ参照）。したがって、通電路３９を流れる短絡電流を制御するスイッチには、耐電流が小さく小型の半導体スイッチであるＳＳＲ３５を使用することができる。これにより、検査装置１２は小型の構成とすることができる。

また、検査装置１２は、太陽電池ストリング１１の発電量が少ないときに太陽電池ストリング１１を検査する構成である。したがって、検査装置１２の動作によって太陽電池ストリング１１の発電量が低減される事態を抑制することができる。

なお、制御部３３は、夜間（日没後）の適当な時点にて、開閉スイッチ３７ａ，３７ｂを開動作させて通電路１５ａ，１５ｂを遮断し、電圧センサ３１および電流センサ３２の出力に基づいて太陽電池ストリング１１の発電量を監視するようにしてもよい。この場合には、日の出後に検査装置１２による太陽電池ストリング１１の検査を容易かつ迅速に開始することができる。この場合の夜間かどうかの判定は、例えば電流センサ３２にて検出される電流量を適当な時間（例えば数時間）監視し、行うようにしてもよい。

また、本実施の形態では、検査装置１２による太陽電池ストリング１１の検査を、早朝（日の出後）に行うようにしているが、夕方（日没前）に行うようにしてもよい。あるいは、早朝（日の出後）および夕方（日没前）、毎日、もしくは何日かごとに行うようにしてもよい。

また、本実施の形態は、パワーコンディショナ１３に対して一つの太陽電池ストリング１１が接続される例について示したが、これに限定されない。すなわち、パワーコンディショナ１３に対して複数の太陽電池ストリング１１が接続される構成であってもよい。この場合、検査装置１２は、複数の太陽電池ストリング１１ごとに設けられていてもよい。あるいは、検査装置１２は、複数の太陽電池ストリング１１に対して一つのみ設けられ、複数の太陽電池ストリング１１に対して切り替えて使用される構成であってもよい。

〔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。本発明の実施の形態の太陽光発電システム１は、前記検査装置１２に代えて検査装置４１を備えている（図１参照）。先の検査装置１２は、太陽電池ストリング１１の発電量が少ないときに検査動作を行う構成となっていた。これに対し、検査装置４１は、太陽電池ストリング１１の発電量が少なくかつ所定の時間帯である場合に、検査動作を行う構成となっている。

図６は、本実施の形態の検査装置４１の動作を示すフローチャートである。なお、本実施の形態では、図６のフローチャートにおいて、図２のフローチャートに示した動作と同一の動作には同一のステップ番号を付記し、その説明を省略している。

図１に示す制御部３３は、内部にタイマーを備え、時間を計時するようになっている。また、制御部３３が内部に備えるメモリには、検査動作可能時間帯が設定されている。検査動作可能時間帯は、検査装置４１が検査動作を行うことができる時間帯であり、日照量が少なく、太陽電池ストリング１１の発電量が少ない時間帯が設定されている。

上記の構成において、検査装置４１の動作について以下に説明する。ここでは、太陽電池ストリング１１の発電量が少ない早朝に、検査装置４１が太陽電池ストリング１１を検査する場合について説明する。

図６に示すように、制御部３３は、電圧センサ３１にて検出される太陽電池ストリング１１の出力電圧、および電流センサ３２にて検出される太陽電池ストリング１１の出力電流を監視し（Ｓ１１）、太陽電池ストリング１１の発電量が検査装置１２の検査動作が可能な範囲内であるかどうかを判定する（Ｓ１２）。

Ｓ１２での判定の結果、太陽電池ストリング１１の発電量が検査装置１２の検査動作が可能な範囲内であれば、制御部３３は、さらに、検査動作可能時間帯であるかどうかを判定する（Ｓ２１）。

Ｓ１２での判定の結果、太陽電池ストリング１１の発電量が検査装置１２の検査動作が可能な範囲内でない場合、およびＳ２１での判定の結果、検査動作可能時間帯ではない場合には、Ｓ１１に戻る。

一方、Ｓ２１での判定の結果、検査動作可能時間帯であれば、制御部３３は、開閉スイッチ３７ａ，３７ｂを開放させて、電力線路である通電路１５ａ，１５ｂを遮断する（Ｓ１３）。

以下、検査装置４１は、前述のようにして、Ｓ１４〜Ｓ１７の動作を行い、太陽電池ストリング１１が正常であるかどうかを判定する。

上記のように、検査装置４１は、太陽電池ストリング１１の発電量が少なく、かつそのときの時間帯が、日照量が少なく、太陽電池ストリング１１の発電量が少ない検査動作可能時間帯である場合に、検査動作を行うようになっている。

したがって、例えば太陽電池ストリング１１の発電量の多い時間帯において、急激に天候が悪化して太陽電池ストリング１１の発電量が低下することにより、検査装置４１の検査動作が開始され、その後、急激に天候が回復して太陽電池ストリング１１の発電量が増加することにより、検査装置４１の動作に支障を来すような事態を防止することができる。これにより、検査装置４１の信頼性を高めることができる。

その他の機能については、前述の検査装置１２の場合と同様である。

〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。本発明の実施の形態の太陽光発電システム１は、図７に示すように、前記検査装置１２に代えて検査装置５１を備えている。図７は、本実施の形態の太陽光発電システム１の構成を示す概略の回路図である。先の検査装置１２は、太陽電池ストリング１１の発電量が少ないときに検査動作を行う構成となっていた。これに対し、検査装置５１は、発電量が少なくかつ日照量が所定量以下である場合に、検査動作を行う構成となっている。

図７に示すように、検査装置５１は、太陽電池ストリング１１の設置位置の日照量を測定する日照計（日照量検出手段）５２を備えている。日照計５２によって検出された日照量は制御部３３へ入力される。制御部３３は、太陽電池ストリング１１の発電量が少なく、発電量が検査装置１２の検査動作が可能な範囲内であり、かつ日照計５２にて検出される日照量が所定量以下である場合に、検査動作が行われるように検査装置１２を制御する。

上記の構成において、検査装置５１の動作について以下に説明する。図８は、本実施の形態の検査装置５１の動作を示すフローチャートである。なお、本実施の形態では、図８のフローチャートにおいて、図２のフローチャートに示した動作と同一の動作には同一のステップ番号を付記し、その説明を省略している。

図８に示すように、制御部３３は、電圧センサ３１にて検出される太陽電池ストリング１１の出力電圧、および電流センサ３２にて検出される太陽電池ストリング１１の出力電流を監視し（Ｓ１１）、太陽電池ストリング１１の発電量が検査装置１２の検査動作が可能な範囲内であるかどうかを判定する（Ｓ１２）。

Ｓ１２での判定の結果、太陽電池ストリング１１の発電量が検査装置１２の検査動作が可能な範囲内であれば、制御部３３は、さらに、日照量が所定量（検査可能日照量）以下であるかどうかを判定する（Ｓ３１）。

Ｓ１２での判定の結果、太陽電池ストリング１１の発電量が検査装置１２の検査動作が可能な範囲内でない場合、およびＳ３１での判定の結果、日照量が所定量を超えている場合には、Ｓ１１に戻る。

一方、Ｓ３１での判定の結果、日照量が所定量以下であれば、制御部３３は、開閉スイッチ３７ａ，３７ｂを開放させて、電力線路である通電路１５ａ，１５ｂを遮断する（Ｓ１３）。

以下、検査装置５１は、前述のようにして、Ｓ１４〜Ｓ１７の動作を行い、太陽電池ストリング１１が正常であるかどうかを判定する。

上記のように、検査装置５１は、太陽電池ストリング１１の発電量が少なく、かつそのときの日照量が所定量以下である場合に、検査動作を行うようになっている。

したがって、太陽電池ストリング１１の発電量の多い時間帯（日照量の多い状態）において、太陽電池ストリング１１の太陽電池モジュール２１が何等かの被覆物によって覆われてしまい、そのために太陽電池ストリング１１の発電量が低下することにより、検査装置４１の検査動作が行われ、不適正な検査結果が得られる事態を防止することができる。

また、検査装置５１の検査動作中に上記被覆物が除去されて太陽電池ストリング１１の発電量が増加することにより、検査装置５１の動作に支障を来すような事態を防止することができる。これにより、検査装置５１の信頼性を高めることができる。

その他の機能については、前述の検査装置１２の場合と同様である。

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、例えば複数の光発電セルを有する複数の光発電ジュールが直列接続された発電装置の異常の有無を検査する装置として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 検査装置
１３ パワーコンディショナ
１４ 電力送電網
１５ａ 通電路（電力線）
１５ｂ 通電路（電力線）
２１ 太陽電池モジュール
２２ バイパスダイオード
３１ 電圧センサ（電圧検出手段）
３２ 電流センサ（電流検出手段）
３３ 制御部（異常有無判定部、検査可否判定部、生成部、半導体スイッチ制御部、ＩＶ特性生成手段）
３４ 駆動電圧出力部
３５ ソリッドステートリレー（半導体スイッチ、ＩＶ特性生成手段）
３６ 平滑回路
３７ａ 開閉スイッチ
３７ｂ 開閉スイッチ
３８ ヒューズ
３９ 通電路（短絡通電路、ＩＶ特性生成手段）
４１ 検査装置
５１ 検査装置
５２ 日照計（日照量検出手段）

Claims (6)

1. 太陽電池について測定したＩＶ特性である測定ＩＶ特性を基準ＩＶ特性と比較して太陽電池の異常の有無を判定する異常有無判定部を備えている太陽光発電システムの検査装置において、
   太陽電池の出力電流を検出する電流検出手段と、
   前記太陽電池の出力電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記太陽電池の発電量と前記発電量に応じて変化する値との何れか一方である変化値が前記太陽電池の前記変化値の最大値よりも少ない検査可能値の範囲内であるかどうかを判定する検査可否判定部と、
   前記変化値が前記検査可能値の範囲内である場合に、前記出力電流および前記出力電圧から前記測定ＩＶ特性を求めるＩＶ特性生成手段とを備え、
   前記ＩＶ特性生成手段は、
   前記太陽電池の正極と負極とを短絡させる短絡通電路と、
   前記短絡通電路に設けられ、前記短絡通電路を開閉する半導体スイッチと、
   前記測定ＩＶ特性が、電流ゼロの点から立ち上がった後、電流ほぼ一定の状態で電圧ゼロの点まで推移するように、前記半導体スイッチの駆動を制御する半導体スイッチ制御部と、
   前記半導体スイッチ制御部の制御による前記半導体スイッチの駆動時に、前記出力電流および前記出力電圧から前記測定ＩＶ特性を求める生成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検査装置。
2. 前記半導体スイッチは、前記半導体スイッチ制御部からの駆動信号を入力する入力部と前記短絡通電路を開閉する開閉動作部とが絶縁されているソリッドステートリレーであり、
   前記駆動信号はＰＷＭ信号であ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検査装置。
3. 前記短絡通電路は、前記太陽電池の出力線を短絡するように設けられ、
   前記ＩＶ特性生成手段は、前記出力線における前記短絡通電路の接続位置よりも出力側に設けられた、前記出力線を開閉する開閉スイッチを備え、
   前記生成部は、開閉スイッチを開状態にさせた後、前記測定ＩＶ特性を求め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検査装置。
4. 前記ＩＶ特性生成手段は、前記変化値が前記検査可能値の範囲内であり、かつ前記変化値が相対的に小さい時間帯として設定された検査動作可能時間帯である場合に、前記測定ＩＶ特性を求めることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽光発電システムの検査装置。
5. 前記ＩＶ特性生成手段は、前記太陽電池の位置の日照量を検出する日照量検出手段を備え、前記変化値が前記検査可能値の範囲内であり、かつ前記日照量が所定量以下である場合に、前記測定ＩＶ特性を求めることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽光発電システムの検査装置。
6. 太陽電池について測定したＩＶ特性である測定ＩＶ特性を基準ＩＶ特性と比較して太陽電池の異常の有無を判定する異常有無判定工程を備えている太陽光発電システムの検査方法において、
   前記太陽電池の発電量と前記発電量に応じて変化する値との何れか一方である変化値が前記太陽電池の前記変化値の最大値よりも少ない検査可能値の範囲内であるかどうかを判定する検査可否判定工程と、
   前記変化値が前記検査可能値の範囲内である場合に、前記太陽電池の出力電流および出力電圧から前記測定ＩＶ特性を求めるＩＶ特性生成工程とを含み、
   前記ＩＶ特性生成工程では、
   前記太陽電池の正極と負極とを短絡させる短絡通電路、および前記短絡通電路に前記短絡通電路を開閉する半導体スイッチを設け、
   前記測定ＩＶ特性が、電流ゼロの点から立ち上がった後、電流ほぼ一定の状態で電圧ゼロの点まで推移するように、前記半導体スイッチの駆動を制御し、
   前記半導体スイッチを制御する際の前記半導体スイッチの駆動時に、前記出力電流および前記出力電圧から前記測定ＩＶ特性を求めることを特徴とする太陽光発電システムの検査方法。

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