CN106130475A - 太阳能电池检查装置及太阳能电池检查方法 - Google Patents
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Abstract
本发明即使在太阳能电池处于发电状态时也能对太阳能电池进行检查。本发明的太阳能电池检查装置包括：二极管(2)，其以在太阳能电池单元(23)处于发电状态时容许从太阳能电池串(12)输出的输出电流(Io)通过的极性，连接在太阳能电池串(12)的正极(P1)及负极(P2)之间；电压施加部(3)，其在连接有二极管(2)的太阳能电池串(12)的各极(P1、P2)之间施加测试电压(Vtst)，该测试电压(Vtst)相对于正极(P1)而言，负极(P2)为高电位，且高于各旁路二极管(24)的正向电压总和；电流检测部(4)，其检测电流(Io)；以及处理部(6)，其在太阳能电池串(12)的各极(P1、P2)之间连接有二极管(2)的状态下，比较电流检测部(4)检测出的、测试电压(Vtst)施加前后的电流(Io)，检查旁路二极管(24)有无开路故障。
Description
技术领域
本发明涉及一种对太阳能电池中所使用的旁路二极管执行检查的太阳能电池检查装置及太阳能电池检查方法。
背景技术
作为这种太阳能电池检查装置的一例，已知有下列专利文献1所公开的太阳能电池检查装置(功率调节器)。该太阳能电池检查装置和太阳能电池阵列连接，包含以下部分构成：电流传感器，其检测流过太阳能电池阵列的电流的电流值，并输出检测值；电压传感器，其检测太阳能电池阵列的两端子之间的电压，并输出检测值；输入电容器；MPPT(Maximum PowerPoint Tracking，最大功率点跟踪)控制部，其基于电流传感器及电压传感器的检测值，进行MPPT控制，跟踪太阳能电池阵列的输出功率达到最大的点；DC-AC逆变器，其用于将从太阳能电池阵列输出的直流电流转换为交流电流，并向负载输出；AC-DC变换器，其将来自商用电源的交流电流转换为直流电流；2个开关，其用于在发电时和诊断时对布线进行切换；CPU，其控制太阳能电池阵列及太阳能电池阵列的旁路二极管的诊断处理；以及存储器，其存储各种信息。
这种情况下，输入电容器不仅作为发电时的输入电容器发挥功能，在诊断时，还能够应用其放电特性，以获取太阳能电池阵列的I-V特性以及旁路二极管的I-V特性。此外，电流传感器及电压传感器不仅具有对MPPT控制中所使用的电流及电压进行检测的功能，在诊断时还能够用作传感器，对用于获取太阳能电池阵列的I-V特性的电流及电压进行检测。
该专利文献1中所公开的太阳能电池检查装置在太阳能发电系统不发电的时间段中，在预先设定的诊断时间，使连接到发电用布线侧的一个开关位于中立位置，断开太阳能电池阵列和太阳能电池检查装置(功率调节器)的连接，将连接到DC-AC逆变器侧的另一个开关切换到AC-DC变换器侧。继而，利用AC-DC变换器将来自商用电源的交流电流转换为直流电流，利用该直流电流对输入电容器充电。在进行该充电时，尤其是要获取旁路二极管的I-V特性时，以放电时向旁路二极管的正向放电的方式进行充电。充电完毕后，使另一个开关位于中立位置，断开输入电容器和AC-DC变换器的连接。
接着，将作为检查对象的、包含旁路二极管在内的太阳能电池串从发电用布线侧切换到诊断用布线侧。然后，将一个开关连接到诊断用布线侧，使被充电的输入电容器放电。继而，通过电流传感器及电压传感器获取该放电时的电流值及电压值，并根据所获取的电流值及电压值，对作为检查对象的太阳能电池串的I-V特性进行测量。这种情况下，使输入电容器放电时的电流是沿旁路二极管的正向流动的电流，因此，太阳能电池串中所包含的旁路二极管全部正常时的I-V特性、与太阳能电池串中所包含的旁路二极管中的某一个成为开路状态而发生故障时的I-V特性不同。
因此，根据该专利文献1所公开的太阳能电池检查装置，作为存储于存储器中的各种信息之一，事先存储旁路二极管全部正常时的I-V特性，通过比较存储器中存储的该正常时的I-V特性和所测量的I-V特性，从而能够判断旁路二极管中的某一个是否成为开路状态而发生故障。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2011-66320号公报(第7-9页、图3)
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，上述太阳能电池检查装置存在下列需要解决的问题。即，该太阳能电池检查装置存在只能在太阳能电池不发电时(或者发电量极少时)进行诊断的问题。
本发明是用于解决相关问题而完成的，其主要目的在于提供一种即使太阳能电池处于发电状态时仍然能够检查太阳能电池的太阳能电池检查装置。
解决技术问题所采用的技术方案
为了实现上述目的，权利要求1所述的太阳能电池检查装置是对具有太阳能电池及旁路二极管的多个太阳能电池模块串联连接而构成的太阳能电池串中的所述旁路二极管有无开路故障进行检查的太阳能电池检查装置，包括：单向性元件，其以在所述太阳能电池处于发电状态时容许从所述太阳能电池串输出的输出电流通过的极性，连接在该太阳能电池串的正极及负极之间；电压施加部，其能够在连接有所述单向性元件的所述太阳能电池串的所述正极及所述负极之间施加电压值高于多个所述旁路二极管的正向电压总和的测试电压，该测试电压是以该正极电位为基准、该负极电位为高电位的电压；电流检测部，其对流过所述太阳能电池串的电流进行检测；以及处理部，其在所述太阳能电池串的所述正极及所述负极之间连接有所述单向性元件的状态下，比较所述电流检测部检测出的、所述测试电压施加前后的所述电流，从而检查有无所述开路故障。
权利要求2所述的太阳能电池检查装置是在权利要求1所述的太阳能电池检查装置中，所述电压施加部包括电容器及限流电阻的串联电路、电源以及切换部，所述切换部对所述串联电路连接到所述电源的充电连接状态和所述串联电路连接在所述太阳能电池串的所述正极及所述负极之间的放电连接状态进行切换，要切换为所述充电连接状态时，控制所述切换部，使所述电源连接到所述串联电路，利用从该电源输出的直流电压，对所述电容器充电；要切换为所述放电连接状态时，控制所述切换部，使所述串联电路连接在所述太阳能电池串的所述正极及所述负极之间，将在所述充电连接状态下被充电的所述电容器的充电电压作为所述测试电压，施加到该正极及该负极之间。
权利要求3所述的太阳能电池检查装置是在权利要求2所述的太阳能电池检查装置中，所述处理部对所述电压施加部执行控制，使该充电电压缓慢上升并作为所述测试电压进行施加直到所述充电电压达到预先规定的上限电压值为止。
权利要求4所述的太阳能电池检查方法是对具有太阳能电池及旁路二极管的多个太阳能电池模块串联连接而构成的太阳能电池串中的所述旁路二极管有无开路故障进行检查的太阳能电池检查方法，以在所述太阳能电池处于发电状态时容许从所述太阳能电池串输出的输出电流通过的极性，将单向性元件连接在该太阳能电池串的正极及负极之间，在此状态下，对流过所述太阳能电池串的电流进行检测，并在连接有所述单向性元件的所述太阳能电池串的所述正极及所述负极之间施加电压值高于多个所述旁路二极管的正向电压总和的测试电压，该测试电压是以该正极电位为基准、该负极电位为高电位的电压，比较所述电流检测部检测出的、所述测试电压施加前后的所述电流，从而检查有无所述开路故障。
发明效果
根据权利要求1所述的太阳能电池检查装置及权利要求4所述的太阳能电池检查方法，对通过单向性元件而短路的太阳能电池串的正极及负极之间施加电压值高于旁路二极管的正向电压总和的测试电压，该测试电压是以正极电位为基准、负极电位为高电位的电压，比较电流检测部检测出的、该测试电压施加前后的电流，从而检查旁路二极管有无开路故障。
因此，根据该太阳能电池检查装置及该太阳能电池检查方法，在太阳能电池串处于发电状态下，即使其开路电压为极高的电压，也可以利用单向性元件使其短路，从而只需使用于使太阳能电池串内的多个旁路二极管转变为导通状态的测试电压成为高出这些旁路二极管正向电压总和一些的较低电压(和上述开路电压相比，为极低的电压)即可。因此，即使太阳能电池串处于发电状态，也能够可靠且容易地检查旁路二极管有无开路故障。
根据权利要求2所述的太阳能电池检查装置，无需使用双极电源之类的昂贵电源，通过电容器及限流电阻的串联电路、电源(单极电源)及切换部(例如开关)便能简易地构成电压施加部，从而能够低成本地制造太阳能电池检查装置。
根据权利要求3所述的太阳能电池检查装置，由于可以使由电压施加部施加给太阳能电池串的测试电压缓慢地上升，因此，例如比较电流检测部检测出的、该测试电压施加前后的电流，在检测出旁路二极管正常的时间点，中止施加测试电压，从而能够预防测试电压施加过度造成旁路二极管故障等事态的发生。
附图说明
图1是太阳能电池检查装置1及太阳能电池串12的各结构图。
图2是太阳能电池阵列11及接线盒13的各结构图。
图3是用于说明太阳能电池检查装置1的动作及太阳能电池检查方法的流程图。
图4是用于说明太阳能电池检查装置1的动作及太阳能电池检查方法的波形图(旁路二极管24正常时的波形图)。
图5是用于说明太阳能电池检查装置1的动作及太阳能电池检查方法的波形图(某一个旁路二极管24发生开路故障时的波形图)。
图6是配置限流电路7时的太阳能电池检查装置1的部分结构图。
具体实施方式
以下，参照附图说明太阳能电池检查装置及太阳能电池检查方法的实施方式。
首先，参照附图说明太阳能电池检查装置的结构。
首先，针对图1所示作为太阳能电池检查装置的太阳能电池检查装置1的结构进行说明。
太阳能电池检查装置1包括单向性元件(例如二极管、连接有二极管的晶体管等。本例中作为一例，为二极管)2、电压施加部3、电流检测部4、开关5及处理部6，以后述太阳能电池串12为检查对象，对配设于其中的旁路二极管24检查有无开路故障。
这里，在对太阳能电池检查装置1的各构成要素进行具体说明之前，先对太阳能电池串12的概要进行说明。太阳能电池串12是例如大厦、住宅等建筑物中所设置的、图2所示的太阳能电池阵列11的构成单位，多个太阳能电池串12构成1个太阳能电池阵列11。此外，多个太阳能电池串12例如在接线盒13内，经由阻塞二极管14并联连接。另外，各太阳能电池串12能够通过配设在接线盒13内的开关15，与其他太阳能电池串12断开连接，或者恢复为并联连接状态。
此外，如图1、2所示，太阳能电池串12由多个太阳能电池模块21串联连接而构成，进而，各太阳能电池模块21由多个群组22串联连接而构成。另外，各群组22包括串联连接的多个太阳能电池单元(太阳能电池)23和连接在该串联连接的多个太阳能电池单元23中的整体输出端子之间(群组22的输出端子之间)的旁路二极管24而构成。旁路二极管24的阴极端子连接到多个太阳能电池单元23中的整体正侧输出端子，阳极端子连接到负侧输出端子。
通过该结构，在构成1个群组22的、串联连接的多个太阳能电池单元23内，发生电流(直流电流)难以从负侧输出端子流向正侧输出端子的状况(例如，进入树荫下等状况)时，旁路二极管24通过使从其他群组22流入的电流旁路，从而使来自太阳能电池串12的电流(直流电流)继续输出。
接着，分别对太阳能电池检查装置1的各构成要素进行说明。如图1所示，二极管2以在太阳能电池单元23处于发电状态时容许从太阳能电池串12输出的输出电流Io通过的极性(相对于输出电流Io为正向的极性)，连接在太阳能电池串12的正极P1及负极P2之间。在本例中，作为一例，二极管2和电流检测部4及开关5串联连接，由这些构件构成的串联电路经由探针PL1、PL2等，连接在太阳能电池串12的正极P1及负极P2之间。检测输出电流Io的电流检测部4的基本结构和常规电流表相同，因此，理想的状态是内部电阻非常接近零欧姆。因此，在开关5转变为导通状态时，二极管2使太阳能电池串12短路。
电压施加部3构成为，能够对二极管2的两端子之间施加测试电压Vtst，该测试电压Vtst以二极管2的阳极端子的电位为基准，阴极端子为高电位。通过该结构，在太阳能电池检查装置1连接到太阳能电池串12，利用太阳能电池检查装置1的二极管2(具体为，二极管2、电流检测部4及开关5的串联电路)使太阳能电池串12短路时，电压施加部3能够对太阳能电池串12的正极P1及负极P2之间施加测试电压Vtst，该测试电压Vtst以正极P1的电位为基准，负极P2为高电位。
此外，在本例中，电压施加部3构成为，至少能够输出电压值在初始电压值Vini到上限电压值Vmax范围内的测试电压Vtst。这种情况下，将假定为检查对象的各种太阳能电池串12内所配设的旁路二极管24的正向电压设为Vf，将各种太阳能电池串12中旁路二极管24的数量最少的太阳能电池串12中的旁路二极管24的个数设为n1个时，初始电压值Vini是高出如下所述电压值一些的电压值，即串联连接的该个数n1的旁路二极管24的正向电压Vf总和(电压值：n1×Vf)加上后述限流电阻32中的电压降的量所得到的电压值(也就是说，能够使该个数n1的旁路二极管24同时变为导通状态的电压值)。此外，将旁路二极管24数量最多的太阳能电池串12中的旁路二极管24的个数设为n2个时，上限电压值Vmax是使用该个数n2的旁路二极管24的正向电压Vf总和(电压值：n2×Vf)而计算出的电压值。
具体而言，如图1所示，作为一例，电压施加部3包括：电容器31及限流电阻(将电容器31放电时流过的电流限制为大致电流值的电阻)32的串联电路SC；电源(直流电源)33；以及作为切换部的一对开关34、35(单刀双掷开关)。这种情况下，作为一例，在开关34、35的各c触点之间连接有串联电路SC，电源33的负极连接到开关34的a触点，电源33的正极连接到开关35的a触点。此外，二极管2的阳极端子连接到开关34的b触点(作为电压施加部3的输出端子发挥功能的部位)，二极管2的阴极端子连接到开关35的b触点(作为电压施加部3的输出端子发挥功能的部位)。另外，开关34、35还可以由例如继电器等有触点开关构成，为了避免关断、导通时发生颤动，还可由晶体管或晶闸管等半导体开关(无触点开关)构成。
电源33由例如可调电压电源(单极电源)构成，由处理部6进行控制，从而按照处理部6所设定的电压值输出直流电压V1。此外，利用处理部6控制各开关34、35，因此，各开关34、35能够选择性地切换为c触点和a触点相连接的连接状态(充电连接状态)以及c触点和b触点相连接的连接状态(放电连接状态)中的一个连接状态。
根据该结构，利用处理部6控制各开关34、35使其切换为充电连接状态时，电压施加部3对构成串联电路SC的电容器31充电，根据从电源33输出的直流电压V1，充电为与该直流电压V1的电压值(该电压值也用符号V1表示，以下，称为电压值V1)相同的电压值V1。此外，在该状态下，利用处理部6控制各开关34、35使其切换为放电连接状态时，电压施加部3将充入到电容器31的直流电压V1作为测试电压Vtst，以上述极性施加到二极管2之间(也就是说，开关5为导通状态时，通过二极管2而短路的太阳能电池串12之间)。另外，关于电源33，如上所述，只需供应对电容器31充电的电力即可，因此，还能组合例如干电池和升压电路，简易地构成电源33。
如上所述，电流检测部4在和二极管2及开关5串联连接的状态下，经由探针PL1、PL2，连接在太阳能电池串12的正极P1及负极P2之间。该电流检测部4包括例如电流电压转换电路而构成，检测要通过的电流并转换为电压，将该转换后的电压作为电压信号Si(电压值与要通过的电流的电流值成正比地变化的信号)输出到处理部6。
开关5由例如晶体管或晶闸管等半导体开关(无触点开关)构成，能够避免关断、导通时产生电弧。此外，利用处理部6控制开关5，从而能够选择性地将开关5切换为导通状态及关断状态中的一个状态。另外，如上所述，开关5在和二极管2及电流检测部4串联连接的状态下，经由探针PL1、PL2，连接在太阳能电池串12的正极P1及负极P2之间。
处理部6包括例如A/D转换器、存储器及CPU等，其构成为，能够执行如下处理：对电压施加部3的控制处理(具体为，对电源33设定直流电压V1的电压值V1的处理、控制直流电压V1的输出开始与停止的处理、以及切换各开关34、35的处理)；基于从电流检测部4输出的电压信号Si，测定流入电流检测部4的电流的电流波形的波形测定处理；对开关5的控制处理(切换开关5的处理)；以及旁路二极管检查处理50(参照图3)，即对经由探针PL1、PL2连接到太阳能电池检查装置1的、作为检查对象的太阳能电池串12的旁路二极管24进行检查(检查旁路二极管24有无开路故障)。另外，处理部6的存储器中预先存储有上述初始电压值Vini、上述上限电压值Vmax、以及使直流电压V1的电压值V1缓慢上升(在本例中，作为一例，阶段性地上升)时的变动幅度(单位电压ΔV)。
此外，处理部6构成为，还能执行输出处理，即输出旁路二极管检查处理50的结果。该输出处理可以在太阳能电池检查装置1中设置显示装置等输出装置，向该输出装置输出检查结果，或者对设置在太阳能电池检查装置1的外部的其他装置输出检查结果。
接下来，参照图3，对使用太阳能电池检查装置1检查太阳能电池串12的旁路二极管24时太阳能电池检查装置1的动作连同太阳能电池检查方法进行说明。另外，设定太阳能电池串12的各太阳能电池单元23为正常状态。
对构成建筑物中所设置的太阳能电池阵列11的多个太阳能电池串12的旁路二极管24进行检查时，将连接有该太阳能电池阵列11的接线盒13内的各开关15中，作为检查对象而连接到太阳能电池检查装置1的1个太阳能电池串12所对应的开关15由导通状态切换为关断状态，与其他太阳能电池串12断开，经由探针PL1、PL2，在该断开状态的1个太阳能电池串12的正极P1及负极P2之间连接太阳能电池检查装置1，重复该操作直至所有太阳能电池串12的旁路二极管24的检查完毕。
太阳能电池检查装置1在经由探针PL1、PL2连接有作为检查对象的1个太阳能电池串12(作为检查对象的、包含旁路二极管24的太阳能电池串12)的状态下，执行图3所示的旁路二极管检查处理50。
在该旁路二极管检查处理50中，处理部6首先执行使太阳能电池串12短路的处理(步骤51)。在该处理中，处理部6对开关5执行控制处理，将初始状态下处于关断状态的开关5切换为导通状态。由此，容许来自太阳能电池串12的输出电流Io通过的极性的二极管2和导通状态的开关5及内部电阻非常接近零欧姆状态的电流检测部4一起，经由探针PL1、PL2，串联连接在太阳能电池串12的正极P1及负极P2之间。因此，通过二极管2、电流检测部4及开关5的串联电路，太阳能电池串12短路。
接着，处理部6执行对在该短路状态下从太阳能电池串12输出的输出电流Io(由于是短路状态下的输出电流Io，因此还会特别称为短路电流Is)进行测定的处理(步骤52)。具体为，在该处理中，处理部6首先执行波形测定处理，基于从电流检测部4输出的电压信号Si，对流入电流检测部4的短路电流Is的电流波形(参照图5)进行测定并存储。继而，处理部6基于该存储的电流波形，测定短路电流Is的电流值，将高出该测定的电流值一些的电流值(例如，高出几％左右的电流值)作为检查旁路二极管24时所使用的电流阈值Ith(参照图4)进行存储。该情况下，和日照状态的变化所需要的时间相比，1次旁路二极管检查处理50所需要的时间(实质上只要能观测到电容器31的放电波形即可，因此，包括短路电流Is的测定所需要的时间在内，为几ms～几10ms)非常短时，可以将相对于太阳能电池阵列11的日照量视为基本固定。因此，如图4中的实线所示，短路电流Is的电流波形为其电流值基本固定地变化的直流电流的电流波形。
另外，通过采用每次执行旁路二极管检查处理50时，都测定电流阈值Ith并存储的结构，从而能够根据针对太阳能电池阵列11的太阳辐射量(即，针对太阳能电池串12的太阳辐射量)的增减，来增减电流阈值Ith，因此，如后所述，能够提高使用该电流阈值Ith的旁路二极管24的检查精度。
接下来，处理部6执行对电压施加部3的控制处理，将从电源33输出的直流电压V1的电压值V1设定为初始电压值Vini(步骤53)。
然后，处理部6执行对电压施加部3的控制处理，将电容器31充电至直流电压V1(步骤54)。具体而言，在该步骤54中，处理部6首先执行各开关34、35的切换处理，将电容器31及限流电阻32的串联电路SC连接到电源33，然后，针对电源33开始直流电压V1的输出。由此，电容器31被充电至直流电压V1(以开关34侧的端子电位为基准，开关35侧的端子为高出电压值V1的高电位状态)。
接着，处理部6执行对电压施加部3的控制处理，将电容器31连接到二极管2侧使其放电，并于该电容器31放电时对流入电流检测部4的电流的最大电流值(峰值)Ip进行测定(步骤55)。具体而言，在该步骤55中，处理部6执行切换各开关34、35的处理，将电容器31及限流电阻32的串联电路SC连接到二极管2。由此，电容器31中所充入的直流电压V1在以阳极端子电位为基准、阴极端子电位为高电位的状态下，被施加到二极管2中，进而作为测试电压Vtst，被施加到通过该二极管2而短路的太阳能电池串12中。此外，在施加该测试电压Vtst后，处理部6执行对电压施加部3的控制处理，针对电源33停止直流电压V1的输出。
另外，处理部6从开始施加该测试电压Vtst起，按照预先规定的时间执行波形测定处理，基于从电流检测部4输出的电压信号Si，对流入电流检测部4的电流的电流波形进行测定，并基于该电流波形，对流入电流检测部4的电流的最大电流值(峰值)Ip进行测定并存储。
接着，处理部6将测定的峰值Ip和步骤52中存储的电流阈值Ith进行比较(步骤56)。
该情况下，如图1所示，针对太阳能电池串12内的多个旁路二极管24整体，以相对于阴极端子而言阳极端子为高电位的极性施加测试电压Vtst(正向施加)。因此，在测试电压Vtst的电压值高于检查中太阳能电池串12内的多个旁路二极管24的正向电压值Vf的总和(第1条件)，并且，这些旁路二极管24全部正常时(第2条件)，通过施加测试电压Vtst，这些旁路二极管24全部转变为导通状态。
因此，此时充入电容器31中的电荷流过从电压施加部3出发经由太阳能电池串12的负极P2、太阳能电池串12内串联连接的导通状态的各旁路二极管24、太阳能电池串12的正极P1、导通状态的开关5以及电流检测部4而到达电压施加部3的电流路径，随之，在刚施加测试电压Vtst之后的期间，如图4所示，流入电流检测部4的电流的电流波形中出现超出短路电流Is的电流波形的峰。另外，如上所述，由于将电流阈值Ith规定为高出该短路电流Is的电流值一些的电流值，所以在大多数情况下，该峰的峰值Ip为高于该电流阈值Ith的状态。
因此，处理部6根据该步骤56的比较结果，在检测出峰值Ip为高于电流阈值Ith的状态时，判断为检查中的太阳能电池串12内的旁路二极管24全部正常，并执行输出处理，输出旁路二极管24正常的检查结果(步骤57)。另外，由于充入的电荷的放电，电容器31的电压在旁路二极管24的正向电压值Vf的总和以下时，所有旁路二极管24均由导通状态恢复为关断状态，因此，如图4所示，流入电流检测部4的电流仅为来自太阳能电池串12的短路电流Is。这种情况下，残留于电容器31中的电荷作为该短路电流Is的一部分而流动(电容器31继续放电)，电容器31的电压逐渐减小，直到大致变为零伏特(具体为，二极管2的正向电压)。
处理部6在执行该步骤57的处理后，对开关5执行控制，将开关5切换为关断状态(初始状态)。由此，解除通过二极管2、电流检测部4及开关5的串联电路的太阳能电池串12的短路(步骤58)，完成旁路二极管检查处理50。
另一方面，根据步骤56的比较结果，检测出峰值Ip在电流阈值Ith以下时(实际上观测不到短路电流Is以下的峰，因此，是指仅观测到没有出现峰的短路电流Is时)，处理部6判断为不满足上述第1条件，即测试电压Vtst没有达到太阳能电池串12内的多个旁路二极管24的正向电压值Vf的总和，对当前电压值V1加上存储器中所存储的单位电压ΔV，计算所获得的电压值作为直流电压V1的新电压值V1的候选(步骤59)。另外，该情况下，如图5所示，虚线所示由于电容器31放电而产生的电流作为短路电流Is的一部分而流动，因此，即使在电容器31的放电状态下，电流检测部4检测出的电流仍然仅为来自太阳能电池串12的短路电流Is。此外，电容器31放电，其电压逐渐减小，直到大致变为零伏特(具体为，二极管2的正向电压)。
此外，经过上述操作，计算出更高的新电压值V1时，处理部6比较该新电压值V1和存储器中所存储的上限电压值Vmax，判断电压值V1是否未高于上限电压值Vmax(步骤60)。判断的结果为电压值V1不高于上限电压值Vmax时(并非V1＞Vmax时)，处理部6转移至上述步骤54，执行对电压施加部3的控制处理，按新电压值V1的直流电压V1对电容器31充电。
之后，处理部6重复执行步骤54、步骤55、步骤56、步骤59及步骤60，并在步骤60的比较中步骤59所计算出的新电压值V1高于上限电压值Vmax之前的期间，步骤56的比较结果为“峰值Ip高于电流阈值Ith”时，判断为检查中的太阳能电池串12内的旁路二极管24全部正常并输出该检查结果(步骤57)，解除太阳能电池串12的短路(步骤58)，完成旁路二极管检查处理50。
另外，处理部6在重复执行步骤54、步骤55、步骤56、步骤59及步骤60的状态下，在步骤56的比较结果为“峰值Ip高于电流阈值Ith”之前，在步骤60的比较中，检测出步骤59所计算出的新电压值V1高于上限电压值Vmax时，判断为检查中的太阳能电池串12内的至少1个旁路二极管24开路故障，并执行输出处理，输出相关检查结果(步骤61)。
此时，判断为开路故障的原因如下：虽然满足上述第1条件(即，即使是假定为检查对象的太阳能电池串12中旁路二极管24的个数最大(n2个)的太阳能电池串12，上限电压值Vmax也高于这些旁路二极管24的正向电压Vf的总和(n2×Vf))，但旁路二极管24不转变为导通状态这一情况不满足上述第2条件(旁路二极管24全部正常的条件)，也就是说，检查中的太阳能电池串12内的至少1个旁路二极管24开路故障。这种情况下，电容器31的电荷作为短路电流Is的一部分而流动，电容器31的电压逐渐降低，直到大致变为零伏特(具体为，二极管2的正向电压)。
处理部6在执行该步骤61后，对开关5执行控制，将开关5切换为关断状态(初始状态)。由此，解除通过二极管2、电流检测部4及开关5的串联电路的太阳能电池串12的短路(步骤58)，完成旁路二极管检查处理50。
如上所述，该太阳能电池检查装置1及太阳能电池检查方法在检查太阳能电池串12中的旁路二极管24有无开路故障时，以在太阳能电池单元23处于发电状态时容许从太阳能电池串12输出的输出电流Io通过的极性，将二极管2连接在太阳能电池串12的正极P1及负极P2之间，在此状态下，对连接有二极管2的太阳能电池串12(通过所连接的二极管2而短路的太阳能电池串12)的正极P1及负极P2之间施加电压值V1高于多个旁路二极管24的正向电压Vf总和的测试电压Vtst，该测试电压Vtst是以正极P1电位为基准、负极P2电位为高电位的电压，比较电流检测部4检测出的、该测试电压Vtst施加前后的电流(在上述例中，比较基于测试电压Vtst施加前的短路电流Is而决定的电流阈值Ith和测试电压Vtst施加后的电流峰值Ip)，检查旁路二极管24有无开路故障。
因此，根据该太阳能电池检查装置1及太阳能电池检查方法，在太阳能电池串12(也就是太阳能电池单元23)处于发电状态下，即使其开路电压为极高的电压(作为一例，最大级别的太阳能电池串12(串联连接的太阳能电池模块21的数量为30个，1个太阳能电池模块21中串联连接有3个群组22的太阳能电池串12)约为1000V)，也可以利用二极管2使其短路，从而只需使用于使太阳能电池串12内的多个旁路二极管24转变为导通状态的测试电压Vtst成为高出这些旁路二极管24正向电压Vf总和一些的较低电压(上述例中，1个太阳能电池串12内的旁路二极管24的个数为90个(＝30×3)，使正向电压Vf例如为0.6V时，该总和为54V，和1000V相比，为较低电压)即可。因此，即使太阳能电池串处于发电状态，也能够可靠且容易地检查旁路二极管有无开路故障。
此外，根据太阳能电池检查装置1及太阳能电池检查方法，无需使用双极电源等昂贵电源，如上述例所述，通过电容器31及限流电阻32的串联电路SC、电源33及作为切换部的一对开关34、35(单刀双掷开关)便能简易地构成电压施加部3。从而能够低成本地制造太阳能电池检查装置1。
此外，在该太阳能电池检查装置1及太阳能电池检查方法中，处理部6对电压施加部3执行控制，使该充电电压缓慢上升并作为测试电压Vtst进行施加，直到电容器31的充电电压(电压值V1)达到预先规定的上限电压值Vmax为止。如上所述，作为检查对象的太阳能电池串12内所配设的旁路二极管24的个数有时会因建筑物内所设置的太阳能电池阵列11而不同。该情况下，还考虑采用如下结构，即：从开始就将能够使作为检查对象的太阳能电池串12中旁路二极管24最多的太阳能电池串12内的旁路二极管24转变为导通状态的上限电压值Vmax作为测试电压Vtst进行施加，但是，根据该结构，例如对于旁路二极管24较少的太阳能电池串12，有时会出现测试电压Vtst施加过度的状态，从而导致过电流流过旁路二极管24，导致旁路二极管24发生故障。
另一方面，根据该太阳能电池检查装置1及太阳能电池检查方法，由于可以使由电压施加部3施加给太阳能电池串12的测试电压Vtst缓慢地上升，因此，比较电流检测部4检测出的、该测试电压Vtst施加前后的电流，在检测出旁路二极管24正常的时间点，中止施加测试电压Vtst，从而能够预防测试电压Vtst施加过度造成旁路二极管24故障等事态的发生。
另外，将内部配设的旁路二极管24的个数已知的太阳能电池串12作为检查对象时，除了使施加给太阳能电池串12的测试电压Vtst缓慢地上升的上述结构外，当然也能够采用从开始就施加根据这些旁路二极管24的正向电压Vf的总和计算出的测试电压Vtst的结构。
此外，如图6所示，还能采用如下所述结构，即：在该电流路径中配置限流电路7，将由于施加测试电压Vtst而流过旁路二极管24的电流的上限值限制为限制值。另外，在该图中，其构成为在电压施加部3的外部配置限流电路7，也可以是在电压施加部3的内部配置限流电路7的结构。配置限流电路7时，通过将限流电路7的该限制值规定为小于旁路二极管24的峰值正向电流，即使在将旁路二极管24的数量各不相同的各种太阳能电池串12作为检查对象时，也能避免过电流导致的旁路二极管24故障，并能采用如下所述结构，即：从开始就将能够使作为检查对象的太阳能电池串12中旁路二极管24数量最多的太阳能电池串12内的旁路二极管24转变为导通状态的上限电压值Vmax作为测试电压Vtst进行施加。多数情况下模块制造商都不会公开太阳能电池模块中通常所使用的旁路二极管的详细内容，很难知道峰值正向电流，但由于旁路二极管的设置目的在于使异常群组旁路，使发电电流流过，从这一目的出发，务必要让作为太阳能电池模块的规格所记载的短路电流流过。因此，优选将限流电路7的限制值限制为步骤52中观测到的短路电流Is的2倍(短路电流Is+流过旁路二极管的电流)(这意味着限流电路7由处理部6控制)。该情况下，在放电时并不需要构成图1所示电压施加部3的串联电路SC的限流电阻32。另一方面，利用电源33对电容器31充电时，需要限制充电电流。因此，取代图1所示的位置，限流电路32如图6所示采用配置在电源33和开关34之间以及未图示的电源33和开关35之间的任一个的结构。根据该结构，施加一次测试电压Vtst便能检查旁路二极管24有无开路故障，能够缩短检查所需要的时间。
此外，如上所述，对构成建筑物中所设置的1个太阳能电池阵列11的多个太阳能电池串12的旁路二极管24进行检查时，将作为检查对象的1个太阳能电池串12和其他太阳能电池串12断开，并连接到太阳能电池检查装置1，针对所有太阳能电池串12执行该操作。因此，根据该太阳能电池检查装置1及太阳能电池检查方法，能够获取对各太阳能电池串12施加测试电压Vtst时的电流波形。因此，例如比较正常时流过太阳能电池串12的旁路二极管24的电流的峰值Ip和流过其他太阳能电池串12的旁路二极管24的电流的峰值，从而能够检测出旁路二极管24的阻抗变化(劣化程度)。
此外，在上述例中，作为比较电流检测部4检测出的、测试电压Vtst施加前后的电流的一例结构，采用比较基于测试电压Vtst施加前的短路电流Is而决定的电流阈值Ith和测试电压Vtst施加后的电流峰值Ip的结构，还可以采用如下结构，即：旁路二极管24全部正常时，如图4所示，电流检测部4检测出的电流波形中会出现尖峰状(尖塔状)波形，而当某一个旁路二极管24出现开路故障时，如图5所示，就不会出现该尖峰状(尖塔状)波形，着眼于这一情况，比较电流检测部4检测出的、测试电压Vtst施加前后的电流波形。
此外，电流检测部4的配设位置并不限定于图1所示位置。能够在通过施加测试电压Vtst使旁路二极管24转变为导通状态时流过的尖峰状电流的电流路径(从太阳能电池串12的正极P1经由开关5及电压施加部3到达负极P2的电流路径)中的任意位置处配设电流检测部4。因此，还能在连接于二极管2的两端之间的电压施加部3侧配置电流检测部3。具体而言，也可在开关34的b触点和二极管2的阳极端子之间以及开关35的b触点和二极管2的阴极端子之间的任一位置处配设电流检测部4。再者，还能在电压施加部3内，使电流检测部4和串联电路SC串联配设(还能使电流检测部4和电压施加部3形成为一体)。
此外，如上所述，太阳能电池串12通常是多个太阳能电池模块21串联连接而构成，对于太阳能电池串12由1个太阳能电池模块21构成的太阳能电池阵列11，作为检查对象的太阳能电池串12就是太阳能电池模块21自身。
标号说明
1 太阳能电池检查装置
2 二极管(单向性元件)
3 电压施加部
4 电流检测部
6 处理部
12 太阳能电池串
21 太阳能电池模块
22 群组
23 太阳能电池(太阳能电池单元)
24 旁路二极管
31 电容器
32 限流电阻
33 电源
34、35 开关
Io 输出电流
SC 串联电路
V1 直流电压
Vtst 测试电压
Claims (4)
1.一种太阳能电池检查装置，是对具有太阳能电池及旁路二极管的多个太阳能电池模块串联连接而构成的太阳能电池串中的所述旁路二极管有无开路故障进行检查的太阳能电池检查装置，
包括：单向性元件，该单向性元件以在所述太阳能电池处于发电状态时容许从所述太阳能电池串输出的输出电流通过的极性，连接在该太阳能电池串的正极及负极之间；
电压施加部，该电压施加部能够在连接有所述单向性元件的所述太阳能电池串的所述正极及所述负极之间施加电压值高于多个所述旁路二极管的正向电压总和的测试电压，该测试电压是以该正极电位为基准、该负极电位为高电位的电压；
电流检测部，该电流检测部对流过所述太阳能电池串的电流进行检测；以及
处理部，该处理部在所述太阳能电池串的所述正极及所述负极之间连接有所述单向性元件的状态下，比较所述电流检测部检测出的、所述测试电压施加前后的所述电流，从而检查有无所述开路故障。
2.如权利要求1所述的太阳能电池检查装置，其特征在于，
所述电压施加部包括电容器及限流电阻的串联电路、电源以及切换部，所述切换部对所述串联电路连接到所述电源的充电连接状态和所述串联电路连接在所述太阳能电池串的所述正极及所述负极之间的放电连接状态进行切换，要切换为所述充电连接状态时，控制所述切换部，使所述电源连接到所述串联电路，利用从该电源输出的直流电压，对所述电容器充电；要切换为所述放电连接状态时，控制所述切换部，使所述串联电路连接在所述太阳能电池串的所述正极及所述负极之间，将在所述充电连接状态下被充电的所述电容器的充电电压作为所述测试电压，施加到该正极及该负极之间。
3.如权利要求2所述的太阳能电池检查装置，其特征在于，
所述处理部对所述电压施加部执行控制，使该充电电压缓慢上升并作为所述测试电压进行施加直到所述充电电压达到预先规定的上限电压值为止。
4.一种太阳能电池检查方法，是对具有太阳能电池及旁路二极管的多个太阳能电池模块串联连接而构成的太阳能电池串中的所述旁路二极管有无开路故障进行检查的太阳能电池检查方法，
以在所述太阳能电池处于发电状态时容许从所述太阳能电池串输出的输出电流通过的极性，将单向性元件连接在该太阳能电池串的正极及负极之间，在此状态下，
对流过所述太阳能电池串的电流进行检测，并在连接有所述单向性元件的所述太阳能电池串的所述正极及所述负极之间施加电压值高于多个所述旁路二极管的正向电压总和的测试电压，该测试电压是以该正极电位为基准、该负极电位为高电位的电压，
比较所述电流检测部检测出的、所述测试电压施加前后的所述电流，从而检查有无所述开路故障。
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