CN113906670A - 太阳能电池串的劣化诊断装置及具有该劣化诊断装置的太阳能发电系统 - Google Patents

太阳能电池串的劣化诊断装置及具有该劣化诊断装置的太阳能发电系统 Download PDF

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Abstract

太阳能电池串(10)的劣化诊断装置(30)及太阳能发电系统(100)具有：阻抗测定器(32)，其对太阳能电池串(10)的被串联连接的多个太阳能发电部(13a)的一端和另一端之间的第1阻抗的频率特性进行测定，并且对太阳能电池串(10)的被串联连接的多个太阳能发电部(13a)的一端和框架(13d)之间的第2阻抗的频率特性进行测定；解析部(34)，其基于第1阻抗的频率特性，对太阳能电池串(10)的被串联连接的多个太阳能发电部(13a)的一端和另一端之间的串联电阻成分的从初始值起的第1增量进行计算，并且基于第2阻抗的频率特性，对太阳能电池串(10)的被串联连接的多个太阳能发电部(13a)的一端和框架(13d)之间的电阻成分的从初始值起的第2增量进行计算；以及劣化判定部(36)，其基于由解析部(34)计算出的第1增量及第2增量，对太阳能电池串(10)内的电阻增加的太阳能电池模块(13)的位置进行判定。

Description

太阳能电池串的劣化诊断装置及具有该劣化诊断装置的太阳 能发电系统
技术领域
本发明涉及太阳能电池串的劣化诊断装置及具有该劣化诊断装置的太阳能发电系统。
背景技术
太阳能电池模块例如通过如下方式而构成，即，将使用单晶或多晶的硅基板形成太阳能电池单元的晶体类太阳能电池、或在玻璃基板上沉积硅的薄膜而形成太阳能电池单元的薄膜太阳能电池串联或并联连接而面板化，具有作为外框的框架及端子盒。
准备多个该太阳能电池模块，将多个太阳能电池模块的太阳能电池单元串联连接，通过将这些太阳能电池模块的框架固定于共通的金属制支架，从而构成太阳能电池串。
将多个该太阳能电池串配置为阵列状，与输电电缆、连接箱及功率调节器组合，构成太阳能发电系统。这样的太阳能发电系统不仅用于通常的家庭用发电用途，还用于具有大于或等于1MW的发电量的大规模太阳能发电站。
通常，太阳能电池模块没有机械地进行动作的部分，其寿命宣称有大于或等于20年。但是，实际上，由于各种原因，报道有在运转开始后的数年时产生了故障的事例。作为故障的原因，例如，已知存在由太阳能电池单元内的发电层的劣化或电极部的腐蚀导致的电阻增大、为了保护太阳能电池单元而在太阳能电池单元与玻璃之间填充的封装材料的透光率的降低、绝缘劣化、太阳能电池模块内的配线电阻增大、或固定有太阳能电池模块的金属制支架的接地不良等。
由于这些故障，有时引起太阳能电池模块的功率降低，导致动作故障。因此，为了提高太阳能发电系统的可靠性，实现进一步的普及，也谋求能够对太阳能电池模块或太阳能电池串的故障的有无进行诊断的技术。例如，作为对太阳能电池串的故障进行诊断的方法，提出了通过对太阳能电池串的电感进行测定，从而对太阳能电池串的故障进行诊断的方法(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本专利第6214845号
发明内容
但是，在现有的对太阳能电池串的故障进行诊断的方法中，是以太阳能电池串为单位的故障诊断，无法确定太阳能电池串内的产生了劣化的太阳能电池模块。因此，存在如下问题，即，需要一个一个地取下太阳能电池模块而进行确认，需要大量的时间和工作量。
因此，本发明就是为了解决这样的现有的问题而提出的，其目的在于提供能够对太阳能电池串内的产生了劣化的太阳能电池模块的位置进行确定的太阳能电池串的劣化诊断装置及具有该劣化诊断装置的太阳能发电系统。
为了达成以上目的，就本发明的太阳能电池串的劣化诊断装置而言，太阳能电池串具有多个太阳能电池模块，该太阳能电池模块具有太阳能发电部和导电性的框架，多个太阳能电池模块的太阳能发电部被电气地串联连接，多个太阳能电池模块的框架被电气地共通连接，该太阳能电池串的劣化诊断装置具有：阻抗测定器，其对太阳能电池串的被串联连接的多个太阳能发电部的一端和另一端之间的第1阻抗的频率特性进行测定，并且对太阳能电池串的被串联连接的多个太阳能发电部的一端和框架之间的第2阻抗的频率特性进行测定；解析部，其基于第1阻抗的频率特性，对太阳能电池串的被串联连接的多个太阳能发电部的一端和另一端之间的串联电阻成分的从初始值起的第1增量进行计算，并且基于第2阻抗的频率特性，对太阳能电池串的被串联连接的多个太阳能发电部的一端和框架之间的电阻成分的从初始值起的第2增量进行计算；以及劣化判定部，其基于由解析部计算出的第1增量及第2增量，对太阳能电池串内的电阻增加的太阳能电池模块的位置进行判定。
发明的效果
如上所述构成的本发明的太阳能电池串的劣化诊断装置及具有该劣化诊断装置的太阳能发电系统通过解析部，对被串联连接的多个太阳能发电部的一端和另一端之间的串联电阻成分的从初始值起的第1增量、及被串联连接的多个太阳能电池单元的一端和框架之间的电阻成分的从初始值起的第2增量进行计算，基于由解析部计算出的第1增量及第2增量，劣化判定部对太阳能电池串内的电阻增加的太阳能电池模块的位置进行判定。由此，能够确定太阳能电池串内的产生了劣化的太阳能电池模块的位置。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的实施方式1涉及的太阳能发电系统及太阳能电池串的劣化诊断装置的概略结构的图。
图2是表示本发明的实施方式1涉及的太阳能发电系统及太阳能电池串的劣化诊断装置的连接箱内部的概略结构的图。
图3是表示本发明的实施方式1涉及的劣化诊断装置的动作的流程图。
图4是表示本发明的实施方式1涉及的太阳能电池串的各种电阻增加的太阳能电池模块的位置时的输出端子11-1和框架13d之间的第2阻抗的频率特性的一个例子的图。
图5是表示本发明的实施方式1涉及的参数X与电阻增加的太阳能电池模块13的位置之间的关系的一个例子的图。
图6是表示本发明的实施方式1涉及的太阳能电池串的等效电路模型的图。
图7是将本发明的实施方式1涉及的太阳能电池串的等效电路模型简化后的图。
图8是表示本发明的实施方式2涉及的太阳能发电系统及太阳能电池串的劣化诊断装置的连接箱内部的概略结构的图。
图9是表示本发明的实施方式2涉及的劣化诊断装置的动作的流程图。
图10是表示本发明的实施方式3涉及的劣化诊断装置的动作的流程图。
图11是表示本发明的实施方式4涉及的劣化诊断装置的动作的流程图。
具体实施方式
首先，一边参照附图，一边对本发明的太阳能电池串的劣化诊断装置及具有该劣化诊断装置的太阳能发电系统的结构进行说明。此外，图是示意性的图，是概念性地说明功能或构造的图。另外，本发明并不限于下面所示的实施方式。除了特别记载的情况之外，太阳能电池串的劣化诊断装置及具有该劣化诊断装置的太阳能发电系统的基本结构在所有的实施方式中是共通的。另外，标注相同标号的部分是相同或与其相当的部分，这在说明书的全文中是共通的。
实施方式1.
图1是示意性地表示本实施方式涉及的太阳能发电系统及太阳能电池串的劣化诊断装置的概略结构的图。图2是表示本实施方式涉及的太阳能发电系统及太阳能电池串的劣化诊断装置的连接箱内部的概略结构的图。
如图1所示，太阳能发电系统100具有太阳能电池串10、与太阳能电池串10连接的连接箱20、与连接箱20连接并对太阳能电池串10的劣化进行诊断的劣化诊断装置30、未图示的输电电缆及功率调节器。太阳能电池串10在正极侧具有输出端子11-1，并且在负极侧具有输出端子11-2，输出端子11-1、11-2经由输出电缆12-1、12-2与连接箱20电连接。另外，就太阳能电池串10而言，经由输出电缆12-1、12-2及连接箱20内的未图示的开关等切换单元，输出端子11-1、11-2与未图示的输电电缆及功率调节器电连接。而且，由太阳能电池串10发电产生的电力从输出端子11-1、11-2经由连接箱20，被输出至未图示的输电电缆及功率调节器。
如图1所示，太阳能电池串10具有多个太阳能电池模块13。多个太阳能电池模块13各自具有太阳能发电部13a、端子盒13b、13c、框架13d。这里，作为太阳能电池串10的例子，在图1中示出1个太阳能电池串及5个太阳能电池模块，但也可以是多个太阳能电池串并联连接，太阳能电池模块的数量并不限于5个，只要串联连接有大于或等于2个的多个太阳能电池模块即可。
太阳能发电部13a与接收到的太阳光对应地进行发电。太阳能发电部13a例如应用串联或并联连接的太阳能电池单元。这里，太阳能电池单元为由利用了PN结的半导体构成的太阳能电池单元即可，例如，太阳能电池单元应用由单晶的硅基板等构成的晶体类太阳能电池单元、或由玻璃基板及硅的薄膜等构成的薄膜的太阳能电池单元等。
端子盒13b、13c具有正极的端子盒13b及负极的端子盒13c，配设于太阳能电池模块13的背面侧，获取太阳能发电部13a的发电电力。正极的端子盒13b与正极侧的输出端子11-1电连接，负极的端子盒13c与负极侧的输出端子11-2电连接。由此，通过端子盒13b、13c获取的发电电力经由输出端子11-1、11-2及连接箱20，被输出至太阳能电池串10的外部。
框架13d为金属制框架等导电性的框架，配设于太阳能电池模块13的外周部。框架13d通常与太阳能发电部13a、端子盒13b、13c及输出端子11-1、11-2电绝缘。
就太阳能电池串10的多个太阳能电池模块13而言，如图1所示，多个太阳能发电部13a通过输出电缆14-1、14-2电气地串联连接。即，作为串联连接，在本实施方式中，相邻的任意两个太阳能电池模块13中的一个太阳能电池模块13的负极侧的输出电缆14-2与另一个太阳能电池模块13的正极侧的输出电缆14-1连接。其结果，位于一端的太阳能电池模块13的输出电缆14-1与位于另一端的太阳能电池模块13的输出电缆14-2成为没有被用于串联连接的输出电缆。
如图1所示，多个太阳能电池模块13的多个框架13d电气地共通连接。作为这样的共通连接，在本实施方式中，相邻的任意两个太阳能电池模块13中的一个太阳能电池模块13的框架13d与另一个太阳能电池模块13的框架13d经由接地配线15-1、15-2电连接，位于另一端的太阳能电池模块13的框架13d的接地配线15-2被接地。此外，框架13d彼此的连接并不限于这样的串联连接，例如，在将太阳能电池模块13固定于金属制的支架而进行室外设置的情况下，也可以替代接地配线，通过支架而进行框架13d的电气连接。另外，位于一端的太阳能电池模块13的框架13d的接地配线15-1不仅与相邻的太阳能电池模块13的框架13d电连接，还经由接地配线16与连接箱20电连接。
如图2所示，连接箱20具有一端与输出电缆12-1连接的DC切断用的隔直电容器22、一端与输出电缆12-2连接的开关24、一端与接地配线16连接的谐振点调整用的电感器26、与电感器26的另一端连接的开关28。隔直电容器22的另一端及开关24、28的另一端与同轴电缆40连接。
如图2所示，同轴电缆40具有中心导体42、绝缘性的电介质44、外部导体46。中心导体42与隔直电容器22的另一端电连接，与后述的图1的劣化诊断装置30的阻抗测定器32的测定端子连接。外部导体46与开关24、28的另一端电连接，与后述的图1的劣化诊断装置30的阻抗测定器32的接地端子连接。而且，中心导体42和外部导体46通过电介质44而被电绝缘。
这里，谐振点调整用的电感器26及开关28串联连接而构成谐振点调整电路。谐振点调整用的电感器26的值以应该测量的第2阻抗的谐振频率落入后述的阻抗测定器32的测定频率区域内的方式选定即可。此外，谐振点调整用的电感器26和开关28的位置关系也可以与图2的位置关系相反。
另外，开关24、28可以是手动的拨动开关，也可以是由栅极信号驱动的二极管开关或MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor)那样的开关元件、机械式继电器等。
如图1所示，对太阳能电池串10的劣化进行诊断的劣化诊断装置30具有阻抗测定器32、解析部34、劣化判定部36。
阻抗测定器32对太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的一端和另一端之间的第1阻抗的频率特性进行测定，并且对太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的正极侧的一端和框架13d之间的第2阻抗的频率特性进行测定。
具体而言，如图1及图2所示，阻抗测定器32经由连接箱20内的隔直电容器22与正极侧的输出端子11-1电连接，经由连接箱20内的开关24与负极侧的输出端子11-2电连接。因此，通过将开关24设为ON，将开关28设为OFF，能够对太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的一端和另一端之间的第1阻抗的频率特性进行测定。而且，根据测定出的第1阻抗的频率特性而决定第1阻抗的谐振点，将与谐振点对应的第1阻抗的值向后级的解析部34输出。
另外，如图1及图2所示，阻抗测定器32经由连接箱20内的开关28及电感器26与被共通连接的框架13d电连接。因此，通过将开关24设为OFF，将开关28设为ON，能够对太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的一端和框架13d之间的第2阻抗的频率特性进行测定。而且，根据测定出的第2阻抗的频率特性而决定第2阻抗的谐振点，将与谐振点对应的第2阻抗的值向后级的解析部34输出。
这里，阻抗测定器32能够通过实质上对测定频率进行扫描而决定谐振点，因此在本实施方式中，阻抗测定器32使用高频的测定信号，对第1阻抗及第2阻抗的频率特性进行测定。此外，实质上对测定频率进行扫描是指例如连续地对频率进行扫描的动作或以固定间隔离散地进行扫描的动作。作为这样的阻抗测定器32，例如，可以应用网络分析器、阻抗分析器、或组合分析器等，也可以应用将频率可变的高频发信器、电流传感器、电压传感器、A/D转换器或运算装置组合后的装置。
这里，阻抗测定器32对太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的正极侧的一端和框架13d之间的第2阻抗的频率特性进行测定，但并不限于正极侧，也可以对太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的负极侧的另一端和框架13d之间的阻抗进行测定。
此外，在图1的例子中，设想的是阻抗测定器32的框体通过3P型的插座或接地配线而接地，但阻抗测定器32的框体并非必须接地，也可以电浮置。另外，图1所示的太阳能电池串10的接地配线16在开关28为ON的情况下，通过接地配线16经由阻抗测定器32的框体而接地，但也可以使用其它接地配线另行接地。阻抗测定器32的框体及太阳能电池串10的接地的有无不会实质上对本实施方式涉及的太阳能电池串10的劣化诊断装置30的诊断结果造成影响。
由阻抗测定器32进行的第1阻抗及第2阻抗的频率特性的测定例如在太阳能电池模块13的太阳能发电部13a没有发电的夜间的时间段等太阳能电池模块13为暗状态的时间实施。这里，在测定第1阻抗及第2阻抗的频率特性的过程中，如果光偶发地入射至太阳能电池模块13的受光面，则太阳能电池模块13内的太阳能发电部13a发电，在端子盒13b和端子盒13c之间会产生例如达到几十～几百V左右的比较大的直流电压。
为了保护阻抗测定器32不受到该过电压损害，在本实施方式中，将上述DC切断用的隔直电容器22设置于太阳能电池串10和阻抗测定器32的测定端子之间。另一方面，由于如上所述从阻抗测定器32的测定端子供给至太阳能电池串10的测定信号的频率比较高，因此测定信号能够容易地通过隔直电容器22，传输至太阳能电池串10。
解析部34基于第1阻抗的频率特性，对太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的一端和另一端之间的串联电阻成分的从初始值起的第1增量ΔRs进行计算，并且基于第2阻抗，对太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的一端和框架13d之间的电阻成分的从初始值起的第2增量ΔRframe进行计算。
虽然后面会对详情进行叙述，但解析部34将从阻抗测定器32输入的与谐振点对应的第1阻抗的值设为太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的一端和另一端之间的寄生串联电阻成分Rs。解析部34对太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的一端和另一端之间的串联电阻成分的从初始值Rs0起的第1增量ΔRs＝Rs-Rs0进行计算。
另外，解析部34将从阻抗测定器32输入的与谐振点对应的第2阻抗的值设为太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的一端和框架13d之间的寄生电阻成分Rframe。解析部34对太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的一端和框架13d之间的寄生电阻成分的从初始值Rframe0起的第2增量ΔRframe＝Rframe-Rframe0进行计算。
而且，解析部34将计算出的第1增量ΔRs及第2增量ΔRframe向劣化判定部36输出。
劣化判定部36基于由解析部34计算出的第1增量ΔRs及第2增量ΔRframe，对太阳能电池串10内的电阻增加的太阳能电池模块13的位置进行判定。
虽然后面会对详情进行叙述，但劣化判定部36通过由解析部34计算出的第1增量ΔRs及第2增量ΔRframe，将依赖于太阳能电池串10中的电阻增加位置的参数X以X＝ΔRframe/ΔRs进行计算。而且，基于计算出的参数X，对在太阳能电池串10内产生了电阻值增加的太阳能电池模块13进行确定。
这里，解析部34及劣化判定部36例如由未图示的处理器或者CPU(CentralProcessing Unit)、及半导体存储器等存储装置构成，通过由处理器或CPU执行在半导体存储器等存储装置中存储的程序而实现。另外，不仅解析部34及劣化判定部36，阻抗测定器32的控制、测定数据的保存、转发等的控制等也可以作为处理器或CPU的功能而实现，从测定到诊断结果的输出为止的一系列动作也可以自动地进行。
另外，在本实施方式中，说明了在解析部34中进行第1增量ΔRs及第2增量ΔRframe的计算，在劣化判定部36中进行参数X的计算的例子，但也可以仅仅是由解析部34进行第1增量ΔRs、第2增量ΔRframe及参数X的计算，通过劣化判定部36，还基于由解析部34计算出的参数X，对在太阳能电池串10内产生了电阻值增加的太阳能电池模块13进行确定。
由此，构成本实施方式涉及的太阳能发电系统100及太阳能电池串10的劣化诊断装置30。
接着，对本实施方式涉及的太阳能发电系统100及太阳能电池串10的劣化诊断装置30的动作进行说明。图3是表示本实施方式涉及的劣化诊断装置30的动作的流程图。这里，本实施方式涉及的太阳能发电系统100及太阳能电池串10的劣化诊断装置30例如在太阳能电池模块13的太阳能发电部13a没有发电的夜间的时间段等太阳能电池模块13为暗状态的时间开始诊断。
首先，如果劣化诊断装置30开始太阳能电池串10的诊断，则太阳能电池串10通过连接箱20内的未图示的开关等切换单元，与太阳能发电用的未图示的输电电缆及功率调节器断开，连接于劣化诊断装置30。
然后，如图3所示，如果开始太阳能电池串10的诊断，则实施第1解析工序。
首先，将连接箱20的开关24设为ON，将太阳能电池串10的负极侧的端子盒13c的输出端子与同轴电缆40的外部导体46及阻抗测定器32的接地端子电连接。然后，将连接箱20的开关28设为OFF，将太阳能电池模块13的框架13d与阻抗测定器32的接地端子电绝缘(S11)。
接着，在将开关24设为ON，将开关28设为OFF的状态下，阻抗测定器32对太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的一端和另一端之间的第1阻抗的频率特性进行测定(S12)。然后，根据测定出的第1阻抗的频率特性而决定第1阻抗的谐振点，将与谐振点对应的第1阻抗的值向后级的解析部34输出。
然后，解析部34将从阻抗测定器32输入的与谐振点对应的第1阻抗的值设为太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的一端和另一端之间的寄生串联电阻成分Rs。在步骤S12的阻抗测定工序是设置劣化诊断装置30后的初次测定即初始测定的情况下，解析部34将寄生串联电阻成分的初始值Rs0记录于半导体存储器等存储装置(S13)，进入步骤S21的工序。
这里，串联电阻成分Rs例如是在1kHz～1MHz之间，对太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的一端和另一端之间的第1阻抗的频率特性进行测定，将所得到的谐振点的成为最小值的阻抗值设为太阳能电池串10的寄生串联电阻成分Rs。
在初始测定之后，解析部34将从阻抗测定器32输入的与谐振点对应的第1阻抗的值设为太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的一端和另一端之间的寄生串联电阻成分Rs。解析部34对太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的一端和另一端之间的寄生串联电阻成分Rs的从初始值Rs0起的第1增量ΔRs＝Rs-Rs0进行计算，将计算出的第1增量ΔRs向劣化判定部36输出(S14)。
接着，如果第1解析工序结束，则实施第2解析工序。
首先，将连接箱20的开关24设为OFF，将太阳能电池串10的负极侧的端子盒13c的输出端子与同轴电缆40的外部导体46及阻抗测定器32的接地端子电绝缘。然后，将连接箱20的开关28设为ON，将太阳能电池模块13的框架13d与阻抗测定器32的接地端子电连接(S21)。
接着，在将开关24设为OFF，将开关28设为ON的状态下，阻抗测定器32对太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的正极侧的一端和太阳能电池模块13的框架13d之间的第2阻抗的频率特性进行测定(S22)。然后，根据测定出的第2阻抗的频率特性而决定第2阻抗的谐振点，将与谐振点对应的第2阻抗的值向后级的解析部34输出。
然后，解析部34将从阻抗测定器32输入的与谐振点对应的第2阻抗的值设为太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的一端和框架13d之间的寄生电阻成分Rframe。在步骤S22的阻抗测定工序是设置劣化诊断装置30后的初次测定即初始测定的情况下，将寄生串联电阻成分的初始值Rframe0记录于半导体存储器等存储装置(S23)，初始测定的诊断结束。
这里，串联电阻成分Rframe例如是在1kHz～1MHz之间，对太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的一端和框架13d之间的第2阻抗的频率特性进行测定，将所得到的谐振点的成为最小值的阻抗值设为太阳能电池串10的寄生电阻成分Rframe。
在初始测定以后，解析部34将从阻抗测定器32输入的与谐振点对应的第2阻抗的值设为太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的一端和框架13d之间的寄生电阻成分Rframe。解析部34对太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的一端和框架13d之间的寄生电阻成分Rframe的从初始值Rframe0起的第2增量ΔRframe＝Rframe-Rframe0进行计算，将计算出的第2增量ΔRframe向劣化判定部36输出。(S24)。
接着，如果第2解析工序结束，则实施第1劣化判定工序。
首先，劣化判定部36基于在第1解析工序及第2解析工序中计算出的第1增量ΔRs及第2增量ΔRframe，对参数X＝ΔRframe/ΔRs进行计算。
然后，虽然后面会对详情进行叙述，但由于参数X是依赖于太阳能电池串10内的太阳能电池模块13的位置的参数，因此劣化判定部36基于参数X，对在太阳能电池串10中产生了电阻值的增加的太阳能电池模块13进行确定(S32)。
此时，假设太阳能电池串10内的一个太阳能电池模块13的电阻值例如由于太阳能电池单元内的发电层的劣化或电极部的腐蚀等而大幅度地增加，则劣化判定部36判定出由解析部34计算出的第1增量ΔRs比规定的阈值大。然后，劣化判定部36能够将基于参数X决定的产生了电阻值的增加的太阳能电池模块13的位置通报给用户。
这里，在本实施方式中，在进行了第1解析工序后，进行第2解析工序，但也可以在进行了第2解析工序后，进行第1解析工序。
接着，对本实施方式涉及的太阳能发电系统100及太阳能电池串10的劣化诊断装置30的详细的动作原理进行说明。
图4是表示本实施方式涉及的太阳能电池串10的各种电阻增加的太阳能电池模块13的位置时的输出端子11-1和框架13d之间的第2阻抗的频率特性的一个例子的图。图4示出在图1的太阳能电池串10内的A～E的太阳能电池模块13中，某一个太阳能电池模块13的串联电阻成分Rs增加了10Ω时的谐振点附近的第2阻抗频率特性。
如图4所示，可知相对于串联电阻成分Rs没有增加的情况，具有谐振点处的阻抗值即串联电阻成分Rframe按照A～F的顺序降低的倾向。这里，图4的F设想的是在太阳能电池模块13的E和输出电缆12-2之间由于某种原因增加10Ω的串联电阻成分的情况。
图5是表示本实施方式涉及的参数X与电阻增加的太阳能电池模块13的位置之间的关系的一个例子的图。图5示出通过在图4中求出的Rframe及Rs计算出的参数X的值与串联电阻成分增加的太阳能电池模块的位置的关系。能够确认到如下倾向，即，电阻增加的太阳能电池模块13按照A、B、C、D、E、F的顺序，参数X的值从1接近0。
下面，对参数X依赖于太阳能电池串10中的电阻增加位置的理由进行详细说明。图6是表示本实施方式涉及的太阳能电池串的等效电路模型的图。图7是将本实施方式涉及的太阳能电池串的等效电路模型简化后的图。
如图6所示，各个太阳能电池模块13由如下成分构成，即，由电极、电缆等产生的串联电阻成分Rs，相同地由电极、电缆等产生的电感成分Ls，由太阳能电池单元的pn结间的电容产生的串联的电容成分C，及框架间的电容成分Cf。因此，能够以如下电路模型简易地表示，即，多个太阳能电池模块13的串联电阻成分Rs和电感成分Ls被多个串联连接，各个太阳能电池模块13与框架13d之间经由电容成分Cf与接地配线15-1、15-2连接。
例如，想到太阳能电池模块13的A的串联电阻成分RsA增加了ΔR的情况。如果对太阳能电池串10的输出端子11-1和框架端子间的阻抗进行测定，则由于串联电阻成分RsA被串联连接于输出端子11-1和框架13d之间，因此寄生电阻成分Rframe的增加量ΔRframe与ΔR相等，参数X＝ΔRframe/ΔRs＝1。
相对于此，想到太阳能电池模块13的B的串联电阻成分RsB增加了ΔR的情况。在该情况下，从太阳能电池串10的输出端子11-1流入的电流在节点PA处，产生朝向太阳能电池模块13的B的成分和朝向太阳能电池模块13的A的CfA的成分。在太阳能电池模块13的B以后，串联电阻成分Rs增加ΔR，但由于CfA的阻抗没有增加，因此寄生电阻成分Rframe的增加量ΔRframe比太阳能电池模块13的A的串联电阻成分RsA增加的情况小。
相同地，在太阳能电池模块13的C的串联电阻成分RsC增加了ΔR的情况下，寄生电阻成分Rframe的增加量ΔRframe比太阳能电池模块13的B的串联电阻成分RsB增加的情况小。在上述情况重复到太阳能电池模块13的E时，如果将某个太阳能电池模块13的N的串联电阻成分RsN增加了ΔR的情况下的寄生电阻成分Rframe的增加量ΔRframe设为ΔRframe(N)，则ΔRframe(A)>ΔRframe(B)>ΔRframe(C)>ΔRframe(D)>ΔRframe(E)>ΔRframe(F)成立，随着电阻增加的位置接近F，参数X接近0。这里，在电阻增加的位置为F的情况下，如图1所示，由于设想的是太阳能电池模块13的E和输出电缆12-2之间由于某种原因而电阻增加的情况，因此不影响太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的一端和框架13d之间的寄生电阻成分Rframe的增加，寄生电阻成分Rframe的增加量ΔRframe(F)为0，参数X也为0。即，参数X也具有如图5所示那样的依赖于太阳能电池模块13的位置的关系。
图7是为了通过数学式说明图6的电路图而示意性地示出的图。这里，在各个太阳能电池模块13中，如果将A至E的太阳能电池模块13的正极侧的端子盒13b和负极侧的端子盒13c之间的阻抗设为ZN，将由A至E的太阳能电池模块13的输出端子11-1和框架13d之间的电容决定的导纳设为YN，将角频率设为ω，则如下所述地表示各个阻抗ZN及导纳YN，因此图7的电路能够表示为将阻抗ZN和导纳YN串联和并联地交替连接的梯子形电路。这里，N表示A至E中的某个太阳能电池模块13，例如，在A的太阳能电池模块13的情况下，为阻抗ZA及导纳YA。
[数学式1]
Figure BDA0003377997310000141
[数学式2]
Figure BDA0003377997310000151
如果基于各个阻抗ZN及导纳YN，求取太阳能电池模块13的输出端子11-1和框架13d之间的阻抗Z，则能够通过下式表示。
[数学式3]
Figure BDA0003377997310000152
通过该式，在各个情况下对将太阳能电池模块13的输出端子11-1和输出端子11-2之间的通过测定得到的串联电阻成分的增加量ΔRs与ZA至ZE的任意一个相加的情况下的Z进行计算。例如，在太阳能电池模块13的C的串联电阻成分增加了ΔRs的情况下，ΔRs是相对于Zc串联地增加的成分，因此，太阳能电池模块13的C的串联电阻成分增加了ΔRs的情况下的太阳能电池模块13的输出端子11-1和框架13d之间的阻抗Z即阻抗Z(C)能够由下式表示。
[数学式4]
Figure BDA0003377997310000153
即，可知由于Z的实数部与寄生电阻成分Rframe相等，因此在太阳能电池模块13的A至E的串联电阻成分各自增加了ΔRs的情况下，各太阳能电池模块13的第2增量ΔRframe与上述关系相同地，成为ΔRframe(A)>ΔRframe(B)>ΔRframe(C)>ΔRframe(D)>ΔRframe(E)>ΔRframe(F)。因此，关于参数X(A)至参数X(F)，也成为图5所示那样的关系，参数X为依赖于太阳能电池串10中的电阻增加的太阳能电池模块的位置的参数。
根据以上那样的理由，能够定性地说明图5的参数X和太阳能电池串10内的太阳能电池模块13的位置的关系。
为了对太阳能电池串10内的太阳能电池模块13的电阻增加位置进行判定，例如，事先执行透过电路计算，对参数X和太阳能电池串10内的太阳能电池模块13的电阻增加的位置关系进行计算。然后，对通过上述第1及第2阻抗的频率特性的测定得到的参数X与计算值的参数X进行比较，能够根据最接近的计算值的参数X对太阳能电池模块13的位置进行判定。
这里，在太阳能电池串10由相同规格的太阳能电池模块13的串联连接构成的情况下，透过电路计算能够根据一个太阳能电池模块13的等效电路，事先测定一个太阳能电池模块13的阻抗的频率特性来决定等效电路及电路常数。然后，使用该值，实施太阳能电池串10内的太阳能电池模块13的电阻值增加的情况下的电路计算，能够求出图5的参数X和太阳能电池模块13的位置关系。该情况下的电路计算可以由劣化判定部36内的计算机执行，例如，也可以由外部的计算机计算，将该结果移交给劣化判定部36。
如上所述构成的太阳能电池串的劣化诊断装置及具有该劣化诊断装置的太阳能发电系统例如在设置图1所示那样的太阳能电池串的劣化诊断装置及具有该劣化诊断装置的太阳能发电系统后，在日落2小时后或日出2小时前的发电量充分低的时间段，进行第1解析工序的初始测定，对太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的一端和另一端之间的寄生串联电阻成分Rs的初始值Rs0进行记录。相同地，进行第2解析工序的初始测定，对太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的一端和框架13d之间的寄生电阻成分Rframe的初始值Rframe0进行记录。
之后，在每天日落2小时后或日出2小时前的发电量充分低的时间段，实施第1解析工序及第2解析工序，解析部34对第1增量ΔRs及第2增量ΔRframe进行计算。而且，劣化判定部36基于第1增量ΔRs及第2增量ΔRframe，对参数X进行计算，以每天为单位实施参数X的监视。
例如，将由于太阳能电池单元内的发电层劣化或电极部的腐蚀等增加的串联电阻成分的第1增量ΔRs的阈值设定为1Ω。例如，通过在每天的监视中进行的第1解析工序，在第1增量ΔRs超过阈值1Ω的情况下，劣化判定部36实施第1劣化判定工序，该第1劣化判定工序根据参数X对电阻增加的太阳能电池模块13的位置进行判定。然后，劣化判定部36能够将基于参数X决定出的产生了电阻值的增加的太阳能电池模块13的位置通报给用户。
由此，本实施方式涉及的太阳能电池串的劣化诊断装置及具有该劣化诊断装置的太阳能发电系统能够对太阳能电池串内的产生了劣化的太阳能电池模块的位置进行确定。
因此，以往，只能以太阳能电池串为单位进行故障诊断，太阳能电池串内的产生了故障的太阳能电池模块的确定需要大量的时间和工作量，但本实施方式涉及的太阳能电池串的劣化诊断装置及具有该劣化诊断装置的太阳能发电系统能够对太阳能电池串内的产生了劣化的太阳能电池模块的位置进行确定，因此，能够大幅度地降低太阳能电池串内的太阳能电池模块的故障诊断所需要的时间及工作量。
另外，本实施方式涉及的太阳能电池串的劣化诊断装置及具有该劣化诊断装置的太阳能发电系统在阻抗的频率特性的测定中，能够使用高频的信号，因此能够对大量的太阳能电池模块的劣化进行诊断。另外，由于能够在日落2小时后或日出2小时前的发电量充分低的时间段即夜间进行劣化诊断，因此能够对为了劣化诊断而使太阳能发电系统整体的太阳能发电的发电量降低这一情况进行抑制。
实施方式2.
作为本实施方式的太阳能发电系统及太阳能电池串的劣化诊断装置除了实施方式1的劣化诊断装置30的解析部34及劣化判定部36的功能之外，还由解析部34对太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的负极侧的另一端和框架13d之间的电阻成分的从初始值起的第3增量ΔR’frame进行计算，由劣化判定部36将依赖于太阳能电池串10中的电阻增加位置的参数X’以X’＝ΔR’frame/ΔRs进行计算，然后，基于计算出的参数X及参数X’，对在太阳能电池串10内产生了电阻值增加的太阳能电池模块13进行确定。
本实施方式涉及的太阳能发电系统及太阳能电池串的劣化诊断装置的概略结构与实施方式1的图1相同，对本实施方式的解析部34及劣化判定部36的特征部分之外的相同结构省略说明。图8是表示本实施方式涉及的太阳能发电系统及太阳能电池串的劣化诊断装置的连接箱内部的概略结构的图。由于标注了与图2相同标号的部分是与实施方式1的连接箱20相同地构成的，因此省略详细的说明。
如图8所示，除了与实施方式1的连接箱20相同的结构之外，连接箱20a具有与输出电缆12-1连接的开关29、与输出电缆12-2连接的开关24a、及连接于与接地配线16连接的电感器26的另一端和同轴电缆40的外部导体46之间的开关28a。
开关29能够对与隔直电容器22连接的端子a、与同轴电缆40的外部导体46连接的端子b进行切换。开关24a能够对与隔直电容器22连接的端子c、与同轴电缆40的外部导体46连接的端子d进行切换。
虽然后面会对详情进行叙述，但通过将开关29连接至端子a，将开关24a连接至端子d，将开关28设为OFF，从而将太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的一端和另一端之间电连接，能够对第1阻抗的频率特性进行测定。另外，通过将开关29连接至端子a，将开关24a设为OFF，将开关28设为ON，从而将太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的正极侧的一端和框架13d之间电连接，能够对第2阻抗的频率特性进行测定。另外，通过将开关29设为OFF，将开关24a连接至端子c，将开关28设为ON，从而将太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的负极侧的另一端和框架13d之间电连接，能够对第3阻抗的频率特性进行测定。
接着，对本实施方式涉及的太阳能发电系统100及太阳能电池串10的劣化诊断装置30的动作进行说明。图9是表示本实施方式涉及的劣化诊断装置30的动作的流程图。标注了与图3相同标号的部分与实施方式1相同，因此省略详细的说明，仅对与实施方式1的不同点进行说明。
首先，如果与实施方式1相同地，劣化诊断装置30开始太阳能电池串10的诊断，则太阳能电池串10通过连接箱20内的未图示的开关等切换单元，与太阳能发电用的未图示的输电电缆及功率调节器断开，连接于劣化诊断装置30。
然后，如图9所示，如果开始太阳能电池串10的诊断，则实施第1解析工序。
首先，如图9所示，将连接箱20a的开关24a连接至端子d，将开关28设为OFF。由此，将太阳能电池串10的负极侧的端子盒13c的输出端子11-2与同轴电缆40的外部导体46及阻抗测定器32的接地端子电连接，将太阳能电池模块13的框架13d与阻抗测定器32的接地端子电绝缘。然后，将连接箱20a的开关29连接至端子a，将太阳能电池串10的正极侧的端子盒13b的输出端子11-1与同轴电缆40的中心导体42及阻抗测定器32的测定端子电连接(S11a)。
之后，实施第1解析工序的步骤S12至步骤S14为止的步骤，但由于与实施方式1相同，因此省略详细的说明。
接着，如果第1解析工序结束，则实施第2解析工序。
首先，如图9所示，将连接箱20a的开关24a设为OFF，将开关28设为ON。由此，将太阳能电池串10的负极侧的端子盒13c的输出端子11-2与阻抗测定器32的接地端子电绝缘，将太阳能电池模块13的框架13d与同轴电缆40的外部导体46及阻抗测定器32的接地端子电连接。然后，将连接箱20a的开关29连接至端子a，将太阳能电池串10的正极侧的端子盒13b的输出端子11-1与同轴电缆40的中心导体42及阻抗测定器32的测定端子电连接(S21a)。
之后，如图9所示，实施第2解析工序的步骤S22至步骤S24为止的步骤，但由于与实施方式1相同，因此省略详细的说明。在初始测定的情况下，在步骤23后，没有如实施方式1那样使诊断结束，进入后述的第3解析工序。
接着，如果第2解析工序结束，则实施第1劣化判定工序。由于第1劣化判定工序与实施方式1相同，因此，省略详细的说明，但如图9所示，基于在第1解析工序及第2解析工序中计算出的第1增量ΔRs及第2增量ΔRframe，对参数X＝ΔRframe/ΔRs进行计算(S31)，基于参数X，对在太阳能电池串10中产生了电阻值的增加的太阳能电池模块13的第1位置进行确定(S32)。
接着，如果第1劣化判定工序结束，则实施第3解析工序。
首先，如图9所示，将连接箱20a的开关24a连接至端子c，将开关28设为ON。由此，将太阳能电池串10的负极侧的端子盒13c的输出端子11-2与同轴电缆40的中心导体42及阻抗测定器32的测定端子电连接，将太阳能电池模块13的框架13d与同轴电缆40的外部导体46及阻抗测定器32的接地端子电连接。然后，将连接箱20a的开关29设为OFF，将太阳能电池串10的正极侧的端子盒13b的输出端子11-1与阻抗测定器32的接地端子电绝缘(S41)。
接着，在将开关24a连接至端子c，将开关28设为ON，将开关29设为OFF的状态下，阻抗测定器32对太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的负极侧的另一端和太阳能电池模块13的框架13d之间的第3阻抗的频率特性进行测定(S42)。然后，根据测定出的第3阻抗的频率特性而决定第3阻抗的谐振点，将与谐振点对应的第3阻抗的值向后级的解析部34输出。
然后，如图9所示，解析部34将从阻抗测定器32输入的与谐振点对应的第3阻抗的值设为太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的负极侧的另一端和框架13d之间的寄生电阻成分R’frame，在步骤S42的阻抗测定工序为设置劣化诊断装置30后的初始测定的情况下，将寄生串联电阻成分的初始值R’frame0记录于半导体存储器等存储装置(S43)，初始测定的诊断结束。
这里，寄生电阻成分R’frame例如是在1kHz～1MHz之间，对太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的负极侧的另一端和框架13d之间的第3阻抗的频率特性进行测定，将所得到的谐振点的成为最小值的阻抗值设为太阳能电池串10的寄生电阻成分R’frame。
在初始测定之后，如图9所示，解析部34将从阻抗测定器32输入的与谐振点对应的第3阻抗的值设为太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的负极侧的另一端和框架13d之间的寄生电阻成分R’frame，对太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的负极侧的另一端和框架13d之间的寄生电阻成分R’frame的从初始值R’frame0起的第3增量ΔR’frame＝R’frame-R’frame0进行计算(S44)。
然后，解析部34将在第3解析工序中计算出的第3增量ΔR’frame向劣化判定部36输出。
接着，如果第3解析工序结束，则实施第2劣化判定工序。
首先，如图9所示，劣化判定部36基于在第1解析工序及第3解析工序中计算出的第1增量ΔRs及第3增量ΔR’frame，对参数X’＝ΔR’frame/ΔRs进行计算(S51)。
然后，与实施方式1相同地，由于参数X’也是依赖于太阳能电池串10内的太阳能电池模块13的位置的参数，因此劣化判定部36基于参数X’，对在太阳能电池串10中产生了电阻值的增加的太阳能电池模块13的第2位置进行确定(S52)。
这里，参数X’为依赖于太阳能电池串10内的太阳能电池模块13的位置的参数，但太阳能电池模块13的位置和参数X’的值之间的关系与图5的参数X相反，随着太阳能电池模块13的位置从A向F移动，参数X’具有从0附近增加至1的倾向。参数X’的斜率方向与参数X相反，但原理上与实施方式1相同，因此省略说明。
接着，对通过步骤S32决定的电阻增加的太阳能电池模块13的第1位置与通过步骤S52决定的电阻增加的太阳能电池模块13的第2位置进行比较。此时，在太阳能电池模块13的第1位置与第2位置彼此相同的情况下，直接将判定出的电阻增加的太阳能电池模块13的位置作为判定结果而输出(S53)。另一方面，在太阳能电池模块13的第1位置与第2位置彼此不同的情况下，由于在太阳能电池串10中通过与正极侧的输出端子11-1和负极侧的输出端子11-2靠近的输出端子11-1、11-2测定出的判定结果的精度高，因此将通过它们测定出的太阳能电池模块13的位置判定的结果作为真的判定结果而输出。
例如，假设在第1劣化判定工序中，劣化判定部36将电阻增加的太阳能电池模块13的第1位置判定为D，在第2劣化判定工序中，劣化判定部36将电阻增加的太阳能电池模块13的第2位置判定为C。在该情况下，由于在太阳能电池串10中通过与正极侧的输出端子11-1和负极侧的输出端子11-2靠近的输出端子11-2测定出的判定结果的精度高，因此劣化判定部36将在第2劣化判定工序中判定出的太阳能电池模块13的第2位置C作为真的判定结果而输出。
由此，本实施方式涉及的太阳能电池串的劣化诊断装置及具有该劣化诊断装置的太阳能发电系统能够对太阳能电池串内的产生了劣化的太阳能电池模块的位置进行确定，而且，通过将由精度高侧的输出端子得到的测定结果用作判定结果，在被串联连接的太阳能电池模块的数量多的情况下也能够准确地对产生了劣化的太阳能电池模块的位置进行判定。
另外，由于本实施方式涉及的太阳能电池串的劣化诊断装置及具有该劣化诊断装置的太阳能发电系统具有与实施方式1相同的结构及动作原理，因此与实施方式1相同地，本实施方式涉及的太阳能电池串的劣化诊断装置及具有该劣化诊断装置的太阳能发电系统能够对太阳能电池串内的产生了劣化的太阳能电池模块的位置进行确定，因此能够大幅度降低太阳能电池串内的太阳能电池模块的故障诊断所需要的时间及工作量。另外，本实施方式涉及的太阳能电池串的劣化诊断装置及具有该劣化诊断装置的太阳能发电系统在阻抗的频率特性的测定中，能够使用高频的信号，因此能够对大量的太阳能电池模块的劣化进行诊断。另外，由于能够在日落2小时后或日出2小时前的发电量充分低的时间段即夜间进行劣化诊断，因此能够对为了劣化诊断而使太阳能发电系统整体的太阳能发电的发电量降低这一情况进行抑制。
这里，在本实施方式中，在进行了第1解析工序后进行第2解析工序，之后，进行第3解析工序，但进行各个解析工序的定时(timing)能够进行各种变更。另外，在本实施方式中，在进行了第1劣化判定工序后，进行第2劣化判定工序，但既可以先对参数X’进行计算，对电阻增加位置进行判定，也可以同时对参数X及参数X’进行计算，对各个电阻增加位置进行判定。
实施方式3.
作为本实施方式的太阳能发电系统及太阳能电池串的劣化诊断装置与实施方式2不同，劣化判定部基于计算出的参数X及参数X’，判定为太阳能电池串内的多个太阳能电池模块的电阻增加。
本实施方式涉及的太阳能发电系统及太阳能电池串的劣化诊断装置的概略结构与实施方式1的图1及实施方式2的图8相同，对本实施方式的劣化判定部36的特征部分之外的相同结构省略说明。
接着，对本实施方式涉及的太阳能发电系统100及太阳能电池串10的劣化诊断装置30的动作进行说明。图10是表示本实施方式涉及的劣化诊断装置30的动作的流程图。由于标注了与实施方式2的图9相同标号的部分与实施方式2相同，因此省略详细的说明，仅对与实施方式2的不同点进行说明。
就本实施方式涉及的太阳能发电系统100及太阳能电池串10的劣化诊断装置30的动作而言，第1解析工序、第2解析工序、第1劣化判定工序、第3解析工序及第2劣化判定工序的至步骤S52为止与实施方式2相同。
之后，对通过步骤S32决定的电阻增加的太阳能电池模块13的位置与通过步骤S52决定的电阻增加的太阳能电池模块13的位置进行比较。此时，在太阳能电池模块13的位置彼此相同的情况下，直接将判定出的电阻增加的太阳能电池模块13的位置作为判定结果而输出(S53)。另一方面，在太阳能电池模块13的位置彼此不同的情况下，想到太阳能电池串10中的电阻增加的太阳能电池模块13不是一个，因此劣化判定部36判定为太阳能电池串10内的多个太阳能电池模块13的电阻增加，输出该结果(S54a)。
例如，假设在第1劣化判定工序中，劣化判定部36将电阻增加的太阳能电池模块13的位置判定为D，在第2劣化判定工序中，劣化判定部36将电阻增加的太阳能电池模块13的位置判定为A。在该情况下，想到太阳能电池串10中的电阻增加的太阳能电池模块13不是一个，因此劣化判定部36判定为太阳能电池串10内的多个太阳能电池模块13的电阻增加，输出该结果。
由此，本实施方式涉及的太阳能电池串的劣化诊断装置及具有该劣化诊断装置的太阳能发电系统能够判定为太阳能电池串10内的多个太阳能电池模块13的电阻增加，输出该结果，因此能够将在多个太阳能电池模块中劣化的发展状况传达给用户。另外，用户能够连同多个太阳能电池模块产生劣化的状况在内详细地掌握劣化状况。
另外，由于本实施方式涉及的太阳能电池串的劣化诊断装置及具有该劣化诊断装置的太阳能发电系统具有与实施方式1相同的结构及动作原理，因此与实施方式1相同地，本实施方式涉及的太阳能电池串的劣化诊断装置及具有该劣化诊断装置的太阳能发电系统能够对太阳能电池串内的产生了劣化的太阳能电池模块的位置进行确定，因此能够大幅度降低太阳能电池串内的太阳能电池模块的故障诊断所需要的时间及工作量。另外，本实施方式涉及的太阳能电池串的劣化诊断装置及具有该劣化诊断装置的太阳能发电系统在阻抗的频率特性的测定中，能够使用高频的信号，因此能够对大量的太阳能电池模块的劣化进行诊断。另外，由于能够在日落2小时后或日出2小时前的发电量充分低的时间段即夜间进行劣化诊断，因此能够对为了劣化诊断而使太阳能发电系统整体的太阳能发电的发电量降低这一情况进行抑制。
实施方式4.
作为本实施方式的太阳能发电系统及太阳能电池串的劣化诊断装置与实施方式1不同，对随着时间经过而变化的各太阳能电池模块的电阻增加进行记录，基于各太阳能电池模块的累计的电阻增加值，对产生了劣化的太阳能电池模块进行确定。
本实施方式涉及的太阳能发电系统及太阳能电池串的劣化诊断装置的概略结构与实施方式1的图1相同，对本实施方式的解析部34及劣化判定部36的特征部分之外的相同结构省略说明。另外，本实施方式涉及的太阳能发电系统及太阳能电池串的劣化诊断装置的连接箱内部的概略结构也与实施方式1相同，因此省略详细的说明。
作为本实施方式的太阳能发电系统及太阳能电池串的劣化诊断装置对随着时间经过而变化的各太阳能电池模块的电阻增加进行记录，基于各太阳能电池模块的累计的电阻增加值，对产生了劣化的太阳能电池模块进行确定。
虽然后面会对详情进行叙述，但解析部34将从阻抗测定器32输入的与谐振点对应的第1阻抗的值设为太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的一端和另一端之间的寄生串联电阻成分Rs(k)记录于半导体存储器等存储装置。然后，对太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的一端和另一端之间的串联电阻成分的从前一次测定值Rs(k-1)起的第4增量ΔRs(k)＝Rs(k)-Rs(k-1)进行计算。
另外，解析部34将从阻抗测定器32输入的与谐振点对应的第2阻抗的值设为太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的一端和框架13d之间的寄生电阻成分Rframe(k)记录于半导体存储器等存储装置。然后，对太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的一端和框架13d之间的寄生电阻成分的从前一次测定值Rframe(k-1)起的第5增量ΔRframe(k)＝Rframe(k)-Rframe(k-1)进行计算。
而且，解析部34将计算出的第4增量ΔRs(k)及第5增量ΔRframe(k)向劣化判定部36输出。
劣化判定部36基于由解析部34计算出的第4增量ΔRs(k)及第5增量ΔRframe(k)，对太阳能电池串10内的电阻增加的太阳能电池模块13的位置进行判定。
虽然后面会对详情进行叙述，但劣化判定部36通过由解析部34计算出的第4增量ΔRs(k)及第5增量ΔRframe(k)，将依赖于太阳能电池串10中的电阻增加位置的参数X(k)以X(k)＝ΔRframe(k)/ΔRs(k)进行计算。然后，劣化判定部36基于计算出的参数X(k)，对在太阳能电池串10内产生了电阻值增加的太阳能电池模块13的位置进行确定。
然后，劣化判定部36向产生了电阻增加的位置的太阳能电池模块13的串联电阻值Rsy加上第4增量ΔRs(k)而记录于半导体存储器等存储装置。
接着，对本实施方式涉及的太阳能发电系统100及太阳能电池串10的劣化诊断装置30的动作进行说明。图11是表示本实施方式涉及的劣化诊断装置30的动作的流程图。由于标注了与图3相同标号的部分与实施方式1相同，因此省略详细的说明，仅对与实施方式1的不同点进行说明。
首先，如果劣化诊断装置30开始第k次太阳能电池串10的诊断，则太阳能电池串10通过连接箱20内的未图示的开关等切换单元，与太阳能发电用的未图示的输电电缆及功率调节器断开，连接于劣化诊断装置30。
然后，如图11所示，如果开始太阳能电池串10的第k次诊断，则实施第4解析工序。
首先，如图11所示，将连接箱20的开关24设为ON，将太阳能电池串10的负极侧的端子盒13c的输出端子与同轴电缆40的外部导体46及阻抗测定器32的接地端子电连接。然后，将连接箱20的开关28设为OFF，将太阳能电池模块13的框架13d与阻抗测定器32的接地端子电绝缘(S11)。
接着，如图11所示，在将开关24设为ON，将开关28设为OFF的状态下，阻抗测定器32对太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的一端和另一端之间的第1阻抗的频率特性进行测定。然后，根据测定出的第1阻抗的频率特性而决定第1阻抗的谐振点，将与谐振点对应的第1阻抗的值向后级的解析部34输出。
然后，如图11所示，解析部34将第k次诊断中的从阻抗测定器32输入的与谐振点对应的第1阻抗的值设为太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的一端和另一端之间的寄生串联电阻成分Rs(k)，记录于半导体存储器等存储装置(S12a)。在步骤S12a的阻抗测定工序是设置劣化诊断装置30后的初次测定即初始测定的情况下，如图11所示，解析部34在向半导体存储器等存储装置作为寄生串联电阻成分的初始值Rs(1)进行记录后，进入步骤S21的工序。
在初始测定之后，如图11所示，解析部34将太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的一端和另一端之间的寄生串联电阻成分的前一次测定值Rs(k-1)设为初始值，对从前一次测定值Rs(k-1)起的增量即第4增量ΔRs(k)＝Rs(k)-Rs(k－1)进行计算，将计算出的第4增量ΔRs(k)向劣化判定部36输出(S14a)。
接着，如果第4解析工序结束，则实施第5解析工序。
首先，如图11所示，将连接箱20的开关24设为OFF，将太阳能电池串10的负极侧的端子盒13c的输出端子与同轴电缆40的外部导体46及阻抗测定器32的接地端子电绝缘。然后，将连接箱20的开关28设为ON，将太阳能电池模块13的框架13d与阻抗测定器32的接地端子电连接(S21)。
接着，如图11所示，在将开关24设为OFF，将开关28设为ON的状态下，阻抗测定器32对太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的正极侧的一端和太阳能电池模块13的框架13d之间的第2阻抗的频率特性进行测定。然后，根据测定出的第2阻抗的频率特性而决定第2阻抗的谐振点，将与谐振点对应的第2阻抗的值向后级的解析部34输出。
然后，如图11所示，解析部34将第k次诊断中的从阻抗测定器32输入的与谐振点对应的第2阻抗的值设为太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的一端和框架13d之间的寄生电阻成分Rframe(k)，记录于半导体存储器等存储装置(S22a)。在步骤S22a的阻抗测定工序是设置劣化诊断装置30后的初次测定即初始测定的情况下，向半导体存储器等存储装置中作为寄生串联电阻成分的初始值Rframe(1)进行记录，初始测定的诊断结束。
在初始测定之后，如图11所示，解析部34将太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的一端和框架13d之间的寄生电阻成分的前一次测定值Rframe(k-1)设为初始值，对从前一次测定值Rframe(k-1)起的增量即第5增量ΔRframe(k)＝Rframe(k)-Rframe(k-1)进行计算，将计算出的第5增量ΔRframe(k)向劣化判定部36输出。(S24a)。
接着，如果第5解析工序结束，则实施第3劣化判定工序。
首先，如图11所示，劣化判定部36基于在第4解析工序及第5解析工序中计算出的第4增量ΔRs(k)及第5增量ΔRframe(k)，对参数X(k)＝RframeΔ(k)/ΔRs(k)进行计算。
然后，由于参数X(k)是依赖于太阳能电池串10内的太阳能电池模块13的位置的参数，因此劣化判定部36基于参数X(k)，对在太阳能电池串10中产生了电阻值的增加的太阳能电池模块13进行确定(S32a)。
接着，如图11所示，向基于参数X(k)而判定为电阻值增加的电阻增加位置y处的太阳能电池模块13的串联电阻值Rsy加上ΔRs(k)，作为电阻增加位置y处的太阳能电池模块13的串联电阻值Rsy，记录于半导体存储器等存储装置(S33)。电阻增加位置y的太阳能电池模块13的串联电阻值Rsy用于下次及其后的诊断，在初始测定之后，在每次进行诊断的时候，向各太阳能电池模块13的被记录下来的串联电阻值Rsy累加第4增量ΔRs(k)。
这里，各太阳能电池模块13的初始的串联电阻值Rsy可以在初始测定前取得，记录于半导体存储器等存储装置，也可以将太阳能电池串10内的全部太阳能电池模块13的初始电阻值假定为是相同的，将通过初始测定得到的串联电阻值Rs(1)除以太阳能电池模块13的数量而得到的值用作初始的串联电阻值Rsy。
这里，参数X(k)与其它实施方式不同，不是通过初始测定测定出的初始值，而是通过基于前一次测定值求出的第4增量ΔRs(k)及第5增量ΔRframe(k)计算出的。因此，参数X(k)受到电阻随着时间经过而增加的各太阳能电池模块13的电阻值的变化的影响，相对于在实施方式1中求出的从初始值起的参数X来说，斜率等有可能随着时间经过而变化，有可能无法准确地对电阻增加的太阳能电池模块13的位置进行判定。在本实施方式中，为了应对这样的参数X(k)的与时间经过相伴的变化，能够在步骤S32a的对电阻增加的太阳能电池模块13的位置进行判定的步骤中，事先基于至此为止相加、记录下来的各太阳能电池模块13的串联电阻值，对第k次诊断中的参数X(k)和电阻增加的太阳能电池模块13的位置的关系进行校正，基于校正后的参数X(k)与电阻增加的太阳能电池模块13的位置之间的关系，对产生了电阻值的增加的太阳能电池模块13进行确定。
这里，参数X(k)和电阻增加的太阳能电池模块13的位置之间的关系的校正不需要在进行诊断的时候每次都进行，可以基于太阳能电池模块13的累计的电阻增加量，进行参数X(k)和电阻增加的太阳能电池模块13的位置之间的关系的校正，也可以以规定的诊断次数为单位，进行参数X(k)与电阻增加的太阳能电池模块13的位置之间的关系的校正。
如上所述构成的太阳能电池串的劣化诊断装置30及具有该劣化诊断装置的太阳能发电系统100在太阳能电池串10内的一个太阳能电池模块13的累计的串联电阻值Rsy超过规定的阈值的情况下，劣化判定部36例如能够判断为由于一个太阳能电池模块13的太阳能电池单元内的发电层的劣化或电极部的腐蚀等使电阻增加，将产生了电阻值的增加的太阳能电池模块13的位置通报给用户。
这里，在本实施方式中，在进行了第4解析工序后，进行第5解析工序，但也可以在进行了第5解析工序后，进行第4解析工序。
另外，在本实施方式中，向太阳能电池模块13的串联电阻值Rsy加上ΔRs(k)，基于累计的串联电阻值Rsy，对产生了电阻值的增加的太阳能电池模块13进行确定，但也可以通过对各太阳能电池模块13的ΔRs(k)的累计值进行记录，对累计值和阈值进行比较，从而对产生了电阻值的增加的太阳能电池模块13进行确定，通报给用户。
由此，本实施方式涉及的太阳能电池串的劣化诊断装置及具有该劣化诊断装置的太阳能发电系统能够对太阳能电池串内的产生了劣化的太阳能电池模块的位置进行确定，而且，能够对随着时间经过而变化的各太阳能电池模块的电阻增加进行记录，对各太阳能电池模块的累计的电阻增加值进行推定。
因此，与实施方式1相比，能够准确地对太阳能电池串内的产生了劣化的太阳能电池模块的位置进行确定，能够进一步降低太阳能电池串内的太阳能电池模块的故障诊断所需要的时间及工作量。
另外，由于在本实施方式的基础上，具有与实施方式1相同的结构及动作原理，因此与实施方式1相同地，本实施方式涉及的太阳能电池串的劣化诊断装置及具有该劣化诊断装置的太阳能发电系统能够对太阳能电池串内的产生了劣化的太阳能电池模块的位置进行确定，因此能够大幅度降低太阳能电池串内的太阳能电池模块的故障诊断所需要的时间及工作量。另外，本实施方式涉及的太阳能电池串的劣化诊断装置及具有该劣化诊断装置的太阳能发电系统在阻抗的频率特性的测定中，能够使用高频的信号，因此能够对大量的太阳能电池模块的劣化进行诊断。另外，由于能够在日落2小时后或日出2小时前的发电量充分低的时间段即夜间进行劣化诊断，因此能够对为了劣化诊断而使得太阳能发电系统整体的太阳能发电的发电量降低这一情况进行抑制。
这里，本实施方式也能够应用于实施方式2及实施方式3。即，也可以使用太阳能电池串10的被串联连接的多个太阳能发电部13a的负极侧的另一端和框架13d之间的电阻成分，与本实施方式相同地，基于前一次测定值，对第k次的Rs和Rframe的增量进行计算，对参数X’(k)进行计算。在该情况下，基于计算出的参数X(k)及参数X’(k)，能够更准确地对在太阳能电池串10内产生了电阻值增加的太阳能电池模块13的位置进行确定，能够进一步降低太阳能电池串内的太阳能电池模块的故障诊断所需要的时间及工作量。
此外，本发明可以在其发明的范围内将各实施方式自由地组合，对各实施方式适当进行变形、省略。而且，本发明不限定于上述实施方式，在实施阶段能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变形。另外，在上述实施方式中包含各种阶段的发明，通过所公开的多个结构条件的适当组合，能够提取出各种发明。
标号的说明
10太阳能电池串，13太阳能电池模块，20、20a连接箱，30劣化诊断装置，32阻抗测定器，34解析部，36劣化判定部，100太阳能发电系统。

Claims (9)

1.一种太阳能电池串的劣化诊断装置，该太阳能电池串具有多个太阳能电池模块，该太阳能电池模块具有太阳能发电部和导电性的框架，所述多个太阳能电池模块的所述太阳能发电部被电气地串联连接，所述多个太阳能电池模块的所述框架被电气地共通连接，
该太阳能电池串的劣化诊断装置的特征在于，具有：
阻抗测定器，其对所述太阳能电池串的被串联连接的多个所述太阳能发电部的一端和另一端之间的第1阻抗的频率特性进行测定，并且对所述太阳能电池串的被串联连接的多个所述太阳能发电部的一端和所述框架之间的第2阻抗的频率特性进行测定；
解析部，其基于所述第1阻抗的频率特性，对所述太阳能电池串的被串联连接的多个所述太阳能发电部的一端和另一端之间的串联电阻成分的从初始值起的第1增量进行计算，并且基于所述第2阻抗的频率特性，对所述太阳能电池串的被串联连接的多个所述太阳能发电部的一端和所述框架之间的电阻成分的从初始值起的第2增量进行计算；以及
劣化判定部，其基于由所述解析部计算出的所述第1增量及所述第2增量，对所述太阳能电池串内的电阻增加的太阳能电池模块的位置进行判定。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池串的劣化诊断装置，其特征在于，
所述串联电阻成分的初始值及所述电阻成分的初始值为所述太阳能电池串的初始测定时的值。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池串的劣化诊断装置，其特征在于，
在将所述第1增量设为ΔRs，将所述第2增量设为ΔRframe时，
所述解析部对ΔRframe/ΔRs的值进行计算，
所述劣化判定部基于所述ΔRframe/ΔRs的值，对所述太阳能电池串内的电阻增加的所述太阳能电池模块的位置进行判定。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池串的劣化诊断装置，其特征在于，
所述阻抗测定器对所述太阳能电池串的被串联连接的多个所述太阳能发电部的另一端和所述框架之间的第3阻抗的频率特性进行测定，
所述解析部基于所述第3阻抗的频率特性，对所述太阳能电池串的被串联连接的多个所述太阳能发电部的另一端和所述框架之间的电阻成分的从初始值起的第3增量进行计算，
所述劣化判定部基于由所述解析部计算出的所述第1增量、所述第2增量及所述第3增量，对所述太阳能电池串内的电阻增加的所述太阳能电池模块的位置进行判定。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池串的劣化诊断装置，其特征在于，
在将所述第3增量设为ΔR’frame时，
所述解析部对ΔR’frame/ΔRs的值进行计算，
所述劣化判定部基于所述ΔRframe/ΔRs的值及所述ΔR’frame/ΔRs的值，对所述太阳能电池串内的电阻增加的所述太阳能电池模块的位置进行判定。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池串的劣化诊断装置，其特征在于，
所述劣化判定部基于所述ΔRframe/ΔRs的值，对所述太阳能电池串内的电阻增加的所述太阳能电池模块的第1位置进行判定，基于所述ΔR’frame/ΔRs的值，对所述太阳能电池串内的电阻增加的所述太阳能电池模块的第2位置进行判定，在所述第1位置与所述第2位置彼此不同的情况下，将与测定中使用的输出端子靠近的所述太阳能电池模块判定为电阻增加的所述太阳能电池模块。
7.根据权利要求5或6所述的太阳能电池串的劣化诊断装置，其特征在于，
所述劣化判定部基于所述ΔRframe/ΔRs的值，对所述太阳能电池串内的电阻增加的所述太阳能电池模块的第1位置进行判定，基于所述ΔR’frame/ΔRs的值，对所述太阳能电池串内的电阻增加的所述太阳能电池模块的第2位置进行判定，在所述第1位置与所述第2位置彼此不同的情况下，判定为所述太阳能电池串内的多个所述太阳能电池模块的电阻增加。
8.根据权利要求1、3至7中任一项所述的太阳能电池串的劣化诊断装置，其特征在于，
所述串联电阻成分的初始值及所述电阻成分的初始值为前一次测定出的所述太阳能电池串的串联电阻成分及电阻成分，
所述解析部基于所述前一次测定出的所述太阳能电池串的串联电阻成分及电阻成分，对所述第1增量及所述第2增量进行计算，
所述劣化判定部向基于所述第1增量及所述第2增量判定出的位置处的太阳能电池模块的前一次测定出的串联电阻值加上所述第1增量而进行记录。
9.一种太阳能发电系统，其特征在于，具有：
权利要求1至8中任一项所述的所述太阳能电池串的劣化诊断装置；以及
所述太阳能电池串，其具有所述多个太阳能电池模块，该太阳能电池模块具有所述太阳能发电部和导电性的所述框架，所述多个太阳能电池模块的所述太阳能发电部被电气地串联连接，所述多个太阳能电池模块的多个所述框架被电气地共通连接。
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