JP2010098028A - ソーラーシミュレータ - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池モジュールの性能評価用ソーラーシミュレータにおいて、測定に利用する範囲の発光量のみでフラッシュランプを点灯させ、且つ一定の放射照度を得るようにする。
【解決手段】電気発光連続制御手段１０４および電力吸収手段１０３を有する。電気発光連続制御手段１０４は、制御インピーダンスとして使用する１個または複数の大電力素子１４１を備え、フラッシュランプ１２を所定の発光量に点灯するように、大電力素子１４１が連続的に制御される。電力吸収手段１０３は、１個または複数の電力吸収素子１３１を備え、切替手段１３４で電力吸収素子１３１の動作が選択されることにより、大電力素子１４１の消費電力が所定範囲内に制御される。
【選択図】図２

Description

本発明は、太陽電池の性能評価を行う際に疑似太陽光として用いられるソーラーシミュレータに関し、詳しくは、フラッシュランプの放射照度制御手段を有するソーラーシミュレータに関するものである。

従来、太陽電池モジュールの性能評価用ソーラーシミュレータとして、簡便な蓄電器（以下コンデンサと称す）方式のロングアークキセノンフラッシュランプが実用化されている。

コンデンサ方式フラッシュランプの動作原理は、低圧ロングアークキセノンランプに、蓄電したコンデンサを接続し、ロングアークキセノンランプの管外に高電圧を印加し、内部冷陰極電極からの電界放出電子により放電プラズマを生じさせ、コンデンサの電荷をプラズマで放電させ発光させる。

この方法は、コンデンサのエネルギーだけで総発光量を容易に制御でき、かつ簡単な回路であるため、写真照明や夜間信号等に広く普及している。ところが、放電に伴ってコンデンサの電荷が減少し、放射照度が時間とともに指数関数的に低下するため、一定の放射照度は得られない。しかし、減少関数の狭い範囲に限定すれば、変化を補正して太陽電池モジュールの性能評価用に利用することが可能である。このようなコンデンサ方式フラッシュランプは、例えば図８に示すように、電源と放電管との間に、放電コンデンサおよびトリガ回路を設けた回路により駆動される。また、例えば特許文献１に、キセノンフラッシュランプ用電源回路が開示されている。

このようなフラッシュランプにおいて、太陽電池モジュールの性能評価を行うためには、実用的には、１ｋＷ／ｍ^２（±２０％）の放射照度が数ミリ秒有れば十分であることが解っている。

図９に、コンデンサ方式フラッシュランプにおける光量と時間との関係の一例を示す。コンデンサが放電を始め、フラッシュランプが発光する。発光量は、時間とともに、指数関数的に低下する。太陽電池モジュールの性能評価では、発光量が０．８ｋＷ／ｍ^２から１．２ｋＷ／ｍ^２の範囲を使用するだけでよい。つまり、コンデンサの総放電に対して、測定に利用する範囲は一部分であり、残りの放電（図９の斜線部）は無駄になる。この余分な放電により、フラッシュランプおよびコンデンサが劣化し、これらの寿命が短くなる。

そこで、性能評価のための計測が終わると不要な放電を止める手法が各種考案され、実用化されている。しかし、放電開始から測定に適した放射強度に至るまでの初期の大放電による放射の制御は、実用化されていない。原理的には可能であるが大掛かりな構成になってしまい、コンデンサ方式フラッシュランプの簡便性を帳消しにしてしまうため、今日まで簡便性に見合う装置は実用化されていない。

太陽電池モジュールの性能評価用ソーラーシミュレータのフラッシュランプにおいては、電力３００ｋＷ、電流２０００Ａ、電圧８００Ｖの制御を数十μ秒の時間で行うことが求められる。このような電気（電力、電流、電圧を特に断らない限り包括して電気と略す）の制御は、現存の電子素子の定格電力では制御困難である。

特開２００１−３７０９５号公報

電気回路において、電気の制御は、回路を断続するか、回路に制御インピーダンスを設けて行うことが周知である。直流電気においては、制御インピーダンスとして電子素子を使用した連続制御回路が、高速応答かつ低ノイズの制御方式として古くから実用化され、広く普及している。しかし、この方式は、原理的に制御インピーダンスが負荷として作用し、電力を消費する特性を持っている。そのため、制御インピーダンスを構成する制御素子の許容消費電力以上の電気の制御はできない。

電車の電動発動機のような大電力制御の場合には、制御インピーダンスとして、抵抗器を切り換えて制御している。一方、１０ｋＷ程度（以下）までは、制御インピーダンスとして、電子素子が実用に供されている。

本発明は、現存する制御インピーダンス電子素子と抵抗器との切り換えを組み合わせることにより、大電力制御切り替えの欠点である非連続制御を無くし、連続制御回路の特徴である高速応答かつ低ノイズの制御を可能ならしめるものである。これにより、太陽電池モジュールの性能評価用ソーラーシミュレータにおいて測定に利用する範囲でのみ、フラッシュランプを点灯させ、一定の放射照度を得るようにすることを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、フラッシュランプを用いた太陽電池モジュール性能評価用ソーラーシミュレータであって、電気発光連続制御手段および電力吸収手段を有し、前記電気発光連続制御手段は、制御インピーダンスとして使用する１個または複数の大電力素子を備え、フラッシュランプを所定の発光量に点灯するように、前記大電力素子が連続的に制御され、前記電力吸収手段は、１個または複数の電力吸収素子を備え、切替手段で前記電力吸収素子の動作が選択されることにより、前記大電力素子の消費電力が所定範囲内に制御されることを特徴とするソーラーシミュレータを提供する。

前記電気発光連続制御手段は、前記フラッシュランプの光量の検出手段を有し、前記光量が所定値になるように、前記大電力素子が制御されてもよい。

前記電気発光連続制御手段は、前記大電力素子による制御出力値を個別に検出する手段を有し、前記制御出力が所定値になるように制御入力値が補正されてもよい。

アナログコンピュータ、デジタルコンピュータ、またはその両者によって、前記大電力素子が動的に制御されてもよい。

前記切替手段は、大電力素子の制御により作動されてもよい。

前記電力吸収手段は、電気アイソレーターを介して前記電気発光連続制御手段と接続されていてもよい。

本発明によれば、制御インピーダンス電子素子と抵抗器との切り換えを組み合わせることにより、大電力の制御切り替えを連続且つ高速応答で行え、さらに、低ノイズの制御が行えるので、太陽電池モジュールの性能評価用ソーラーシミュレータにおいて、測定に利用する範囲のみについて、一定の電流でフラッシュランプを点灯させることができ、一定の放射照度を得ることができる。さらに、測定に利用する範囲のみに制御できるので、フラッシュランプおよびコンデンサの劣化を低減できる。

以下、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

太陽電池モジュールの性能評価では、フラッシュランプの発光を一定の光量に制御できれば、原理的に光量補正が不要であることは明らかである。また、測定時間は、数ミリ秒程度あれば十分である。従って、定光量発光後はすぐに発光を停止しても良く、これによって各部品にかかる総電力を軽減できるので、部品寿命を大幅に伸ばせることが期待できる。これを実現するには、大電力素子、例えばＩＧＢＴなどを使用した電気制御回路を用いた制御方法が考えられる。

ところが、太陽電池モジュール性能評価用ソーラーシミュレータのフラッシュランプ点灯時には、太陽電池の性能測定を行うのに必要な光量１ｋＷ／ｍ^２を得るために、３００ｋＷもの巨大電力を要する。このため、大電力用素子であっても、素子が一瞬で破壊する。例えば、７００Ｖの高圧電圧をランプにかけて７００Ａの定電流を駆動した場合には、ランプで消費する電力は３００ｋＷ、半導体で消費する電力は１９０ｋＷになる。大電力用ＩＧＢＴモジュールは数ｋＷが限界であり、耐えることができない。

そこで、ランプと大電力素子の間に、抵抗などの電力吸収素子を入れ、不要電力を吸収する方法が考えられる。太陽電池のモジュール性能評価は、３パターンの光量（０．８ｋＷ／ｍ^２、１．０ｋＷ／ｍ^２、１．２ｋＷ／ｍ^２）で測定することが規格化されている。そのため、光量に応じた３種類の電気制御に対応する必要がある。更に、長期にわたる使用によって、ランプ寿命により光量が低下することを考慮すると、電気制御は、広範囲に可変できることが求められる。

以下、電力吸収素子として抵抗を用いる場合についての例を示す。広範囲に可変するためには、単一抵抗では対応できない。半導体の特性を発揮するには、半導体を能動領域で使用する必要がある。例えばＩＧＢＴの場合には、コレクタエミッタ間電圧が十数Ｖ以上必要である。ところが、可変範囲が数百Ａとあまりに広いため、電流下限値に合わせて抵抗値を決めると、電流上限値では、抵抗での電圧降下が大きすぎてＩＧＢＴのコレクタエミッタ間電圧が小さくなり、ＩＧＢＴの能動領域からはずれてしまう。すなわち、電流値に応じてダイナミックに抵抗値を可変する必要がある。

そこで、以下に、図１を参照して、本発明の動作原理を説明する。本発明は、図１に示すように、電源１１、フラッシュランプ１２、電力吸収ブロック３、および電気発光連続制御ブロック４により構成される。電力吸収ブロック３は、１個以上の電力吸収素子３１（Ｒ１、Ｒ２）、１個以上の電力吸収素子切替スイッチ３２（ＳＷ）、切替回路３４で構成される。電気発光連続制御ブロック４は、１個以上の大電力素子４１（ＩＧＢＴ）、電流均等化抵抗４２（Ｒ３）、大電力素子ドライブ回路４３、およびタイミング制御回路４４で構成される。

大電力素子４１（ＩＧＢＴ）は連続制御インピーダンスとして使用され、所定の発光量でフラッシュランプが点灯するように、大電力素子４１を連続的に制御する。また、電力吸収ブロック３は、切替回路３４によって電気発光連続制御ブロック５の大電力素子４１が正常に動作できる消費電力になるように、電力吸収素子切替スイッチ３２をＯＦＦ／ＯＮさせて、電力吸収素子３１を動的に切替える。

つまり、大電力素子４１の消費電力Ｉ_Ｌ・Ｖ_ＣＥが定格を越えないよう、電力吸収素子３１のＲ１で電力を吸収させる。Ｉ_Ｌが大きい場合、即ち、Ｖ_ＣＥ＝Ｖ−（Ｖ_Ｌ＋Ｉ_Ｌ・Ｒ１）＜１０Ｖの場合、Ｖ_ＣＥが制御範囲外になる。その場合、電力吸収素子切替スイッチ３２をＯＮにして、Ｉ_Ｌ・Ｒ１をＩ_Ｌ・（Ｒ１／／Ｒ２）と小さくし、Ｖ_ＣＥを上げると、制御範囲に入る。

本発明の太陽電池モジュール性能評価用ソーラーシミュレータにおける第一の実施の形態を図２に示す。

本実施形態は、図２に示すように、電源１１、フラッシュランプ１２、電力吸収ブロック１０３、電気発光連続制御ブロック１０４により構成される。電源１１およびフラッシュランプ１２は、従来用いられているコンデンサ方式フラッシュランプと同様である。電力吸収ブロック１０３は、３つの素子（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）からなる電力吸収素子１３１と、２つのスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２）からなる電力吸収素子切替スイッチ１３２、スイッチドライブ回路１３３、および切替判定回路１３４を有する。この電力吸収ブロック１０３は、電圧Ｖ_Ｒを監視し、その電圧によって電力吸収素子１３１（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）の動作を選択し、それによって、後述する電気発光連続制御ブロック１０４の大電力素子１４１（ＩＧＢＴ１〜ＩＧＢＴ４）の電圧Ｖ_ＣＥに、許容範囲内の電圧を供給できるようにする。

電気発光連続制御ブロック１０４は、４つの素子（ＩＧＢＴ１、ＩＧＢＴ２、ＩＧＢＴ３、ＩＧＢＴ４）からなる大電力素子１４１、大電力素子１４１の各素子に対応する４つの抵抗（Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７）からなる電流均等化抵抗１４２、大電力素子ドライブ回路１４３、タイミング制御回路１４４、ランプ点灯検出回路１４５、および電気アイソレーター１４６を有する。

大電力素子ドライブ回路１４３には、発光を行う前に、フラッシュランプ１２に流す電流値（光量）の設定値が記憶される。大電力素子ドライブ回路１４３は、この設定値に従い、フラッシュランプ１２に流れる電流がその電流値になるよう、大電力素子１４１（ＩＧＢＴ１〜ＩＧＢＴ４）の制御電圧Ｖ_Ｇを決める。

ランプ点灯検出回路１４５は、フラッシュランプ１２が点灯し、太陽電池モジュール性能評価が行える光量になったことを、大電力素子１４１（ＩＧＢＴ１〜ＩＧＢＴ４）の電圧Ｖ_Ｅによって検出し、タイミング制御回路１４４に制御開始を伝える。

タイミング制御回路１４４は、ランプ点灯検出回路１４５からの点灯検出信号１５１を受け取り、大電力素子ドライブ回路１４３へ、制御許可信号１５３をＯＮにし、発光開始を知らせる。また、同様に、制御許可信号１５２をＯＮにし、電気アイソレーター１４６を介して、制御開始信号１５４により、スイッチドライブ回路１３３へ、発光開始を知らせる。また、タイミング制御回路１４４は、制御許可信号１５２、１５３をＯＮにした後、時間を監視し、所定の時間（発光を開始してから終了するまでの時間）が経過すると、制御許可信号１５２、１５３をＯＦＦにする。さらに大電力素子ドライブ回路１４３に対しては、所定の時間（電源１１がＯＦＦとなり、電源１１内にあるコンデンサが充電されるまでの時間）を経過した後、制御許可信号１５３をＯＮにする。

電気アイソレーター１４６は、電気発光連続制御ブロック１０４と電力吸収ブロック１０３を電気的に絶縁し、制御情報（信号）を伝達する電子回路である。

切替判定回路１３４、タイミング制御回路１４４、ランプ点灯検出回路１４５は、アナログコンピュータあるいはデジタルコンピュータ、またはその組み合わせで実現される。

このような構成の本実施の形態は、太陽電池モジュール性能評価において、以下のように動作する。

大電力素子ドライブ回路１４３に、フラッシュランプ１２に流す電流（光量）が設定される。ここで設定される電流値は、太陽電池モジュールの性能測定を行うための３パターンの光量（０．８ｋＷ／ｍ^２、１ｋＷ／ｍ^２、１．２ｋＷ／ｍ^２）に対応して設定される。

大電力素子ドライブ回路１４３に設定された電流値に従い、大電力素子ドライブ回路１４３では、フラッシュランプ１２に流れる電流がその電流値になるように、電気発光連続制御ブロック１０４の大電力素子１４１のゲート電圧Ｖ_Ｇの電圧値を決定する。電圧値が決まると、タイミング制御回路１４４の制御許可信号１５２と論理積をとり、大電力素子１４１のゲート電圧Ｖ_Ｇを出力する。なお、タイミング制御回路１４４の制御許可信号１５２は、太陽電池モジュール性能評価用ソーラーシミュレータ本体の電源が投入された時点でＯＮとなっている。ただし、このとき、電源１１からのランプ点灯電流Ｉ_Ｌは、電源１１放電開始トリガーがないため、流れていない。

ソーラーシミュレータが放電を開始するために、電源１１のランプトリガー電圧を印加する。これにより、ランプ点灯電流Ｉ_Ｌが流れる。電源１１が放電を開始するのは、例えば放電開始（トリガー）スイッチ（図示省略）を押すことなどによる。

ランプ点灯電流Ｉ_Ｌが流れ始めると、ランプ点灯検出回路１４５は、大電力素子１４１（ＩＧＢＴ１〜ＩＧＢＴ４）の電圧Ｖ_Ｅを監視し、Ｖ_Ｅによってフラッシュランプ１２が点灯し、太陽電池モジュールの測定が行える光量になったことを検出する。それを検出すると、タイミング制御回路１４４へ、点灯検出信号１５１によって開始を伝える。

タイミング制御回路１４４は、ランプ点灯検出回路１４５からの点灯検出信号１５１により、電気アイソレーター１４６を介して切替判定回路１３４の制御許可信号１５４、大電力素子ドライブ回路１４３の制御許可信号１５３をＯＮにし、制御開始を知らせる。

制御開始により、電力吸収ブロック１０３では、電気発光連続制御ブロック１０４が能動範囲で動作できるように、電力吸収ブロック１０３の抵抗値を決定する。具体的には、図３に示すように、太陽電池モジュールの性能測定を行うための３パターンの光量の１つが決まると、先ず図３（ｃ）によりランプ点灯電流Ｉ_Ｌが決まる。このランプ点灯電流Ｉ_Ｌを得るためのゲート電圧Ｖ_Ｇが図３（ｂ）により決まり、大電力素子ドライブ回路１４３に設定値として記憶される。その設定値に従い、ランプ点灯電流Ｉ_Ｌが流れるように、大電力素子ドライブ回路１４３がゲート電圧Ｖ_Ｇを制御し、Ｖ_ＣＥを決定する。電気発光連続制御ブロック１０４の大電力素子１４１は、電圧Ｖ_ＣＥが小さ過ぎる場合には定電流動作として動作できず、また大き過ぎる場合には壊れる可能性がある。能動範囲で動作させるためには、図３（ａ）に示す設定領域内になるようにＶ_ＣＥを制御する。

Ｖ_ＣＥを設定領域内に保つために、電力吸収ブロック１０３では、タイミング制御回路１４４からの制御許可信号１５２がＯＦＦの間は、電力吸収素子１３１のＲ１のみが選択される。これにより、電力吸収素子切替スイッチ１３２（ＳＷ１、ＳＷ２）はＯＦＦとなり、電力吸収素子１３１のＲ２、Ｒ３は選択されない。こうして、最初の電圧Ｖ_Ｒが決まる。

切替判定回路１３４では、ランプ点灯電流Ｉ_Ｌに比例した電力吸収素子１３１の両端電圧Ｖ_Ｒと、電圧Ｖ_ＣＥとの軌跡において、Ｖ_Ｒが予め決められたしきい値１としきい値２を越えたか否かで判定する。それらは、Ｖ_ＣＥに加わる電圧値が大電力素子１４１（ＩＧＢＴ１〜ＩＧＢＴ４）の設定領域内にあるかどうかで決められたものである。そのしきい値を越えた場合には、Ｖ_ＣＥの電圧不足で設定領域外になることを示し、その場合には抵抗値を変え、設定領域内に保つようにする。

具体的には、点灯開始後、ランプ点灯電流Ｉ_Ｌは時間が経過するとともに増え、Ｖ_Ｒが増加する。しきい値１を越えた場合には、切替判定回路１３４は、Ｒ１に加えて、電力吸収素子１３１のＲ２を選択するために、電力吸収素子切替スイッチ１３２のＳＷ１をＯＮにする。あるいは、あらかじめ知れているときはしきい値に関わらず、所定の電力吸収素子１３１を選択するように、設定する。さらにランプ点灯電流Ｉ_Ｌが増え続け、しきい値２を越えた場合には、切替判定回路１３４は、さらに電力吸収素子切替スイッチ１３２のＳＷ２をＯＮにし、Ｒ１、Ｒ２に加えて、電力吸収素子１３１のＲ３を選択する。例えば電力吸収素子１３１のそれぞれの抵抗値Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が同じ抵抗値１Ωであった場合、レンジの切替により、電力吸収ブロック１０３の抵抗値としては、１Ω、１／２Ω、１／３Ωに切り替えられる。その結果、ランプ点灯電流Ｉ_Ｌは時間の経過とともに増えるが、抵抗値は逆に減り、つまりＶ_Ｒもそれに合わせて変わるので、Ｖ_ＣＥを設定領域内にできる。

スイッチドライブ回路１３３は、切替判定回路１３４の出力信号に従い、対応する電力吸収素子切替スイッチ１３２（ＳＷ１、ＳＷ２）をＯＮ／ＯＦＦする。

一方、電気発光連続制御ブロック１０４では、ランプ点灯電流Ｉ_Ｌが時間経過とともに増えても動作は変わらず、大電力素子１４１の電圧Ｖ_Ｇを出力し続ける。

タイミング制御回路１４４は、制御許可信号１５２、１５３をＯＮにした後、時間を監視し、所定の時間、即ち、発光が行われてそれが終わるまでの時間が経過すると、スイッチドライブ回路１３３と大電力素子ドライブ回路１４３の制御許可信号１５４、１５３をＯＦＦにする。

スイッチドライブ回路１３３では、制御許可信号１５４のＯＦＦにより、電力吸収素子切替スイッチ１３２（ＳＷ１、ＳＷ２）の電圧Ｖ_ＧをＯＦＦにする。

大電力素子ドライブ回路１４３では、制御許可信号１５３のＯＦＦにより、大電力素子１４１（ＩＧＢＴ１〜ＩＧＢＴ４）の電圧Ｖ_ＧをＯＦＦにする。これにより、大電力素子１４１（ＩＧＢＴ１〜ＩＧＢＴ４）はＯＦＦになり、ランプ点灯電流Ｉ_Ｌが流れなくなる。

ランプ点灯電流Ｉ_Ｌが流れなくなることにより、電源１１では、電源１１内のスイッチがＯＦＦとなり、電源１１からランプ点灯電流Ｉ_Ｌが流れなくなる。そして、電源１１内のコンデンサの充電を始める。この電源１１の動作は、従来の電源と同様である。ただし、本実施形態では、従来技術と比べて、コンデンサに充電されたエネルギーの消費量が少ないため、次の点灯に備えた充電時間が短時間で済む。

さらに、タイミング制御回路１４４は、電源１１がＯＦＦとなり、電源１１内にあるコンデンサが充電されるまでの時間を経過した後、大電力素子ドライブ回路１４３の制御許可信号１５３をＯＮにする。電気アイソレーター１４６を介したスイッチドライブ回路１３３の制御許可信号１５４はＯＦＦのままである。これにより、次の発光を行う準備を整えたことになる。

このような動作により、太陽電池モジュール性能評価で使用する範囲だけ、フラッシュランプを発光することができ、かつフラッシュランプへの光量を所定光量に制御できる。このため、フラッシュランプおよびコンデンサの負荷を減らすことができるので、フラッシュランプとコンデンサの劣化を低減できる。

図２で示した実施形態では、電力吸収ブロック１０３の電力吸収素子１３１（Ｒ１〜Ｒ３）は３つであり、電力吸収ブロック１０３の抵抗値として、３種類の抵抗値が選択できる。原理的に、この３種類の抵抗値の選択により、フラッシュランプの放射照度の電気制御を実現できる。しかしながら、電力吸収ブロック１０３の抵抗値にバラツキがあると、図４に示すように、Ｖ_ＣＥに加わる電圧値が、大電力素子１４１（ＩＧＢＴ１〜ＩＧＢＴ４）の設定領域の境界付近を選択する場合があり、電圧不足のため、適正動作に入らない場合がある。

これを回避する実施形態を図５に示す。図５において図２と異なるのは、電力吸収ブロック３０３の構成であり、電気発光連続制御ブロック１０４は図２と同様である。電力吸収ブロック３０３は、４つの素子（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）からなる電力吸収素子３３１、電力吸収素子３３１のそれぞれに対応する４つのスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４）からなる電力吸収素子切替スイッチ３３２、スイッチドライブ回路３３３、および切替判定回路３３４を有する。この電力吸収ブロック３０３は、Ｖ_Ｒの電圧を監視し、その電圧によって電力吸収素子３３１（Ｒ１〜Ｒ４）を重み付けによって選択するようにし、それによって、電気発光連続制御ブロック１０４の大電力素子１４１（ＩＧＢＴ１〜ＩＧＢＴ４）の電圧Ｖ_ＣＥに最適な電圧を供給できるようにする。

例えば表１に示すように、電力吸収素子３３１（Ｒ１〜Ｒ４）の抵抗値を、それぞれ０．４Ω、０．６Ω、０．８Ω、１．０Ωとし、切替判定回路３３４からの重み付けを行い、電力吸収ブロック３０３の抵抗値を選択する。重み付けによって、電力吸収素子３３１（Ｒ１〜Ｒ４）の抵抗値を細密に選択できるので、Ｖ_ＣＥに加わる電圧値を、大電力素子１４１（ＩＧＢＴ１〜ＩＧＢＴ４）の設定領域の中心付近に設定できる。これにより、電力吸収ブロック３０３の抵抗値にバラツキがあっても、所定電流が得られる。

図５においては、大電力素子ドライブ回路１４３では、設定された光量に従い、ランプ点灯電流Ｉ_Ｌが流れるように、電圧Ｖ_Ｇを制御し、Ｖ_ＣＥを決定する。しかしながら、電気発光連続制御ブロック１０４の大電力素子１４１（ＩＧＢＴ１〜ＩＧＢＴ４）の静特性にはバラツキがある。そのため、大電力素子１４１各々の電流バランスが悪く、特定の半導体に電流集中が起こる場合がある。

これを回避する実施形態を図６に示す。図６において図５と異なるのは、電気発光連続制御ブロック４０４の構成である。電気発光連続制御ブロック４０４は、大電力素子１４１（ＩＧＢＴ１〜ＩＧＢＴ４）、電流均等化抵抗１４２（Ｒ５〜Ｒ８）、大電力素子ドライブ回路４４３、タイミング制御回路１４４、ランプ点灯検出回路１４５、および電気アイソレーター１４６を有する。

電気発光連続制御ブロック４０４では、大電力素子ドライブ回路４４３が、大電力素子１４１（ＩＧＢＴ１〜ＩＧＢＴ４）の各電圧Ｖ_Ｅを個別に監視する。

このような電気発光連続制御ブロック４０４において、まず、適当なランプ点灯電流Ｉ_Ｌにより、フラッシュランプ１２を点灯させる。このとき、電気発光連続制御ブロック４０４の大電力素子ドライブ回路４４３では、大電力素子１４１（ＩＧＢＴ１〜ＩＧＢＴ４）の各電圧Ｖ_Ｅ４、Ｖ_Ｅ５、Ｖ_Ｅ６、Ｖ_Ｅ７を監視し、電圧Ｖ_Ｅを記憶する。記憶した電圧Ｖ_Ｅに従って、大電力素子１４１（ＩＧＢＴ１〜ＩＧＢＴ４）のバラツキを求め、ＩＧＢＴ１〜ＩＧＢＴ４の電流バランスがそろうように、大電力素子１４１（ＩＧＢＴ１〜ＩＧＢＴ４）の電圧Ｖ_Ｇを補正する。

それ以降に発光を行う場合は、大電力素子ドライブ回路４４３がそれぞれに補正した電圧Ｖ_Ｇを使って、大電力素子１４１（ＩＧＢＴ１〜ＩＧＢＴ４）をドライブする。これにより、大電力素子１４１（ＩＧＢＴ１〜ＩＧＢＴ４）にバラツキがあっても、大電力素子１４１（ＩＧＢＴ１−ＩＧＢＴ４）に流れる電流を均等にできる。

一方、フラッシュランプ１２の特性により、光量の低下が見られる場合がある。光量の低下があると、正しい太陽電池モジュール性能評価結果が得られない。

これを回避する実施形態を図７に示す。図７において図６と異なるのは、電気発光連続制御ブロック５０４の構成である。電気発光連続制御ブロック５０４は、大電力素子１４１（ＩＧＢＴ１〜ＩＧＢＴ４）、電流均等化抵抗１４２（Ｒ５〜Ｒ８）、大電力素子ドライブ回路５４３、タイミング制御回路１４４、ランプ点灯検出回路１４５、電気アイソレーター１４６、および光量モニタ５４７を有する。

このような電気発光連続制御ブロック５０４において、まず、適当なランプ点灯電流Ｉ_Ｌによりフラッシュランプ１２を点灯させる。このとき、光量モニタ５４７は、ランプ点灯検出回路１４５からの点灯検出信号１５１により、フラッシュランプ１２の光量を監視し、そのときの光量を記憶する。

電気発光連続制御ブロック５０４の大電力素子ドライブ回路５４３では、光量モニタ５４７で記憶した光量に従って、光量の低下量を求める。大電力素子ドライブ回路５４３では、その求めた光量の低下に従って、大電力素子１４１（ＩＧＢＴ１〜ＩＧＢＴ４）の電圧Ｖ_Ｇを補正する。なお、この補正では、大電力素子１４１（ＩＧＢＴ１〜ＩＧＢＴ４）のバラツキについても、図６の実施形態と同様にして、大電力素子１４１（ＩＧＢＴ１〜ＩＧＢＴ４）の電圧Ｖ_Ｇを補正する。

それ以降に発光を行う場合は、大電力素子ドライブ回路５４３がそれぞれに補正した電圧Ｖ_Ｇを使って、大電力素子１４１（ＩＧＢＴ１〜ＩＧＢＴ４）をドライブする。これにより、光量の低下が見られる場合であっても、光量を補正できるので、正しい太陽電池モジュール性能評価結果を得ることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、大電力を要するランプの放射照度制御を行う装置として適用できる。

本発明の原理を示すブロック図。 本発明の実施の形態を示すブロック図。 図２における電圧の設定領域を説明するグラフ。 電力吸収ブロックの抵抗値にバラツキがあった場合の電圧を示すグラフ。 本発明の異なる実施の形態を示すブロック図。 本発明のさらに異なる実施の形態を示すブロック図。 本発明のさらに異なる実施の形態を示すブロック図。 従来のコンデンサ方式フラッシュランプを示す回路図。 コンデンサ方式フラッシュランプの光量と時間の関係の例を示すグラフ。

符号の説明

３、１０３、３０３ 電力吸収ブロック
４、１０４、４０４、５０４ 電気発光連続制御ブロック
１１ 電源
１２ フラッシュランプ
３１、１３１、３３１ 電力吸収素子
３２、１３２、３３２ 電力吸収素子切替スイッチ
３４ 切替回路
４１、１４１ 大電力素子
４２、１４２ 電流均等化抵抗
４３、１４３、４４３、５４３ 大電力素子ドライブ回路
４４、１４４ タイミング制御回路
１３３、３３３ スイッチドライブ回路
１３４、３３４ 切替判定回路
１４５ ランプ点灯検出回路
１４６ 電気アイソレーター
１５１ 点灯検出信号
１５２、１５３、１５４ 制御許可信号

Claims (6)

1. フラッシュランプを用いた太陽電池モジュール性能評価用ソーラーシミュレータであって、
   電気発光連続制御手段および電力吸収手段を有し、
   前記電気発光連続制御手段は、制御インピーダンスとして使用する１個または複数の大電力素子を備え、フラッシュランプを所定の発光量に点灯するように、前記大電力素子が連続的に制御され、
   前記電力吸収手段は、１個または複数の電力吸収素子を備え、切替手段で前記電力吸収素子の動作が選択されることにより、前記大電力素子の消費電力が所定範囲内に制御されることを特徴とする、ソーラーシミュレータ。
2. 前記電気発光連続制御手段は、前記フラッシュランプの光量の検出手段を有し、前記光量が所定値になるように、前記大電力素子が制御されることを特徴とする、請求項１に記載のソーラーシミュレータ。
3. 前記電気発光連続制御手段は、前記大電力素子による制御出力値を個別に検出する手段を有し、前記制御出力が所定値になるように制御入力値が補正されることを特徴とする、請求項１または２に記載のソーラーシミュレータ。
4. アナログコンピュータ、デジタルコンピュータ、またはその両者によって、前記大電力素子が動的に制御されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のソーラーシミュレータ。
5. 前記切替手段は、大電力素子の制御により作動されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のソーラーシミュレータ。
6. 前記電力吸収手段は、電気アイソレーターを介して前記電気発光連続制御手段と接続されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のソーラーシミュレータ。

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