JP2012238716A

JP2012238716A - 太陽電池パネルの異常検知装置

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Publication number: JP2012238716A
Application number: JP2011106556A
Authority: JP
Inventors: Haruyasu Komano; 晴保駒野; Kazuo Kotani; 一夫小谷; Naofumi Chiwata; 直文千綿
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Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2011-05-11
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Abstract

【課題】太陽電池パネル本体の異常を検知することが可能であり、かつ、バイパスダイオードの異常を容易に検知することが可能な太陽電池パネルの異常検知装置を提供する。
【解決手段】太陽電池パネル本体３の正極側または負極側の一方に交流電源５を設けると共に、他方に測定手段６を設け、異常判定部１１は、交流電源５を制御してバイパスダイオード４を逆方向バイアスし、そのときの入力電圧または入力電流と、出力電圧または出力電流とを基に太陽電池パネル本体３の異常を判定するパネル本体異常判定部１２と、交流電源５を制御してバイパスダイオード４を順方向バイアスし、そのときの入力電圧または入力電流と、出力電圧または出力電流とを基にバイパスダイオード４の異常を判定するバイパスダイオード異常判定部１３とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池パネルの故障等の異常を検知する太陽電池パネルの異常検知装置に関するものである。

従来より、太陽電池パネルが出力する直流電流−電圧特性から太陽電池パネルの故障等の異常を検知する太陽電池パネルの異常検知装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

図８（ａ）に示すように、太陽電池発電システムでは、一般に、複数の太陽電池パネル８２を直列接続して太陽電池モジュール８１を形成している。各太陽電池パネル８２の太陽電池パネル本体８３の端部から延びる正極と負極との間には、それぞれバイパスダイオード８４が設けられている（例えば、特許文献２参照）。

ここで、一例として、図示左から２番目の太陽電池パネル本体８３に影がかかるなどして出力が低下した場合を考える。太陽電池パネル本体８３での出力が低下すると、後段（図示右側）の太陽電池パネル８２からみると、出力が低下した太陽電池パネル本体８３は抵抗体となる。そのため、後段の太陽電池パネル８２からの電流は、図示破線矢印で示すように、出力が低下した太陽電池パネル本体８３をバイパスして、抵抗が略ゼロであるバイパスダイオード８４を流れるようになる。このように、バイパスダイオード８４は、後段の太陽電池パネル８２からの電流をバイパスする役割を果たしている。

しかし、図８（ｂ）に示すように、出力が低下した太陽電池パネル本体８３に対応するバイパスダイオード８４が故障し開放状態となってしまうと、後段の太陽電池パネル８２からの電流は、図示破線矢印で示すように、全て太陽電池パネル本体８３に流れ込んでしまうことになる。上述のように、出力が低下した太陽電池パネル本体８３は抵抗体となるので、流れ込んだ電流により太陽電池パネル本体８３は発熱する。その結果、太陽電池パネル本体８３が過熱して損傷してしまったり、過熱した太陽電池パネル本体８３が熱源となって火災が発生してしまうおそれが生じる。

このような問題を避けるために、太陽電池パネルの異常を検知する際には、太陽電池パネル本体の異常を検知するだけでなく、バイパスダイオードの異常も検知する必要がある。

特開２００６−２０１８２７号公報特開平１１−３３０５２１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の太陽電池パネルの異常検知装置では、バイパスダイオードの異常を検知することができないという問題があった。

バイパスダイオードの異常を検知する方法としては、例えば、定期的にテスター等で検査を行い、バイパスダイオードが故障していないかどうかを確認することが考えられるが、非常に面倒であるという問題があった。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、太陽電池パネル本体の異常を検知することが可能であり、かつ、バイパスダイオードの異常を容易に検知することが可能な太陽電池パネルの異常検知装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、太陽電池パネルの異常を検知する太陽電池パネルの異常検知装置であって、前記太陽電池パネルは、太陽電池パネル本体と、該太陽電池パネル本体の正極にカソードが電気的に接続され、前記太陽電池パネル本体の負極にアノードが電気的に接続されたバイパスダイオードと、を有し、前記太陽電池パネル本体の正極側または負極側のいずれか一方に設けられ、前記太陽電池パネルに、直流電圧を重畳した交流電圧を印加可能な交流電源と、前記太陽電池パネル本体の正極側または負極側の他方に設けられ、前記太陽電池パネルから出力される電圧または電流を測定する測定手段と、前記交流電源を制御して前記太陽電池パネルに入力する入力電圧または入力電流を制御すると共に、その入力電圧または入力電流と、前記測定手段で測定した出力電圧または出力電流とを比較して、前記太陽電池パネルの異常を判定する異常判定部を有する制御装置と、を備え、前記異常判定部は、前記交流電源を制御して前記バイパスダイオードを逆方向バイアスし、そのときの入力電圧または入力電流と、前記測定手段で測定した出力電圧または出力電流とを基に、前記太陽電池パネル本体の異常を判定するパネル本体異常判定部と、前記交流電源を制御して前記バイパスダイオードを順方向バイアスし、そのときの入力電圧または入力電流と、前記測定手段で測定した出力電圧または出力電流とを基に、前記バイパスダイオードの異常を判定するバイパスダイオード異常判定部と、を備えた太陽電池パネルの異常検知装置である。

前記測定手段は、前記太陽電池パネル本体の正極側または負極側の他方に設けられ、前記太陽電池パネルから出力される電圧を測定する電圧測定手段であり、前記異常判定部は、前記交流電源を制御して前記太陽電池パネルに印加する入力電圧を制御すると共に、その入力電圧と前記電圧測定手段で測定した出力電圧の比を基に、前記太陽電池パネルの異常を判定するように構成され、前記パネル本体異常判定部は、前記交流電源を制御し交流電圧に重畳する直流電圧の大きさを制御して、前記交流電源から前記太陽電池パネルに、前記バイパスダイオードが逆方向バイアスされるように入力電圧を印加すると共に、その入力電圧と前記電圧測定手段で測定した出力電圧の比を基に、前記太陽電池パネル本体の異常を判定するように構成され、前記バイパスダイオード異常判定部は、前記交流電源を制御し交流電圧に重畳する直流電圧の大きさを制御して、前記交流電源から前記太陽電池パネルに、前記バイパスダイオードが順方向バイアスされるように入力電圧を印加すると共に、その入力電圧と前記電圧測定手段で測定した出力電圧の比を基に、前記バイパスダイオードの異常を判定するように構成されてもよい。

前記交流電源を前記太陽電池パネル本体の正極側に設けると共に、前記電圧測定手段を前記太陽電池パネル本体の負極側に設け、前記パネル本体異常判定部は、前記太陽電池パネルが発電をしていないときに、前記交流電源を制御し交流電圧に正の直流電圧を重畳した入力電圧を前記太陽電池パネルに印加すると共に、その入力電圧と前記電圧測定手段で測定した出力電圧の比を基に、前記太陽電池パネル本体の異常を判定するように構成され、前記バイパスダイオード異常判定部は、前記太陽電池パネルが発電をしていないときに、前記交流電源を制御し交流電圧に負の直流電圧を重畳した入力電圧を前記太陽電池パネルに印加すると共に、その入力電圧と前記電圧測定手段で測定した出力電圧の比を基に、前記バイパスダイオードの異常を判定するように構成されてもよい。

前記交流電源と前記太陽電池パネルとの間に、直流成分を除去するコンデンサを挿入するか否かを切り替え可能なスイッチング回路をさらに備え、前記異常判定部は、前記太陽電池パネルが発電をしているときに、前記コンデンサを挿入し、前記太陽電池パネルが発電をしていないときに、前記コンデンサを挿入しないように前記スイッチング回路を切り替えるように構成され、前記パネル本体異常判定部は、前記太陽電池パネルが発電をしているときに、前記交流電源を制御し直流電圧を重畳しない交流電圧を入力電圧として前記太陽電池パネルに印加すると共に、その入力電圧と前記電圧測定手段で測定した出力電圧の比を基に、前記太陽電池パネル本体の異常を判定するように構成されてもよい。

前記パネル本体異常判定部または前記バイパスダイオード異常判定部が、前記太陽電池パネル本体または前記バイパスダイオードの異常を検知したときに、警報を発する警報手段をさらに備えてもよい。

本発明によれば、太陽電池パネル本体の異常を検知することが可能であり、かつ、バイパスダイオードの異常を容易に検知することが可能な太陽電池パネルの異常検知装置を提供できる。

本発明の一実施の形態に係る太陽電池パネルの異常検知装置の概略構成図である。（ａ）は、図１の太陽電池パネルの異常検知装置において、太陽電池パネル本体の異常を判定する際の入力電圧の波形を示す図であり、（ｂ）は、太陽電池パネル本体における入力電圧の周波数と入出力比の関係を示すグラフ図である。（ａ）は、図１の太陽電池パネルの異常検知装置において、バイパスダイオードの異常を判定する際の入力電圧の波形を示す図であり、（ｂ）は、バイパスダイオードにおける入力電圧の周波数と入出力比の関係を示すグラフ図である。図１の太陽電池パネルの異常検知装置の異常判定部における異常判定処理の制御フローを示すフローチャートである。図４のフローチャートにおけるパネル本体異常判定処理の制御フローを示すフローチャートである。図４のフローチャートにおけるバイパスダイオード異常判定処理の制御フローを示すフローチャートである。本発明の他の実施の形態に係る太陽電池パネルの異常検知装置の概略構成図である。（ａ），（ｂ）は、バイパスダイオードが故障した際の問題点を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本実施の形態に係る太陽電池パネルの異常検知装置の概略構成図である。

図１に示すように、太陽電池パネルの異常検知装置１は、太陽電池パネル２の異常を検知するためのものであり、交流電源５と、測定手段としての電圧測定手段６と、制御装置１０と、警報手段２０と、を主に備えている。

太陽電池パネル２は、太陽電池パネル本体３と、太陽電池パネル本体３の正極にカソードが電気的に接続され、太陽電池パネル本体３の負極にアノードが電気的に接続されたバイパスダイオード４と、を有している。図中、太陽電池パネル本体３の正極を＋、負極を−として示している。

太陽電池パネルの異常検知装置１では、太陽電池パネル本体３の正極側または負極側のいずれか一方に交流電源５が設けられ、他方に電圧測定手段６が設けられる。ここでは、交流電源５を太陽電池パネル本体３の正極側に設けると共に、電圧測定手段６を太陽電池パネル本体３の負極側に設けた場合を説明する。

交流電源５としては、太陽電池パネル２に対して、直流電圧を重畳した交流電圧を印加可能なものを用いる。つまり、交流電源５としては、バイアス機能を有するものを用いるとよい。また、交流電源５としては、出力する交流電圧の周波数が可変であるものを用いることが望ましい。

電圧測定手段６は、太陽電池パネル２から出力される電圧（出力電圧）Ｖ_outを測定するものであり、検出抵抗７と出力側交流電圧計８とから構成される。検出抵抗７は、一端が太陽電池パネル本体３の負極に電気的に接続され、他端が接地される。出力側交流電圧計８は、検出抵抗７に並列接続される。

また、太陽電池パネルの異常検知装置１では、太陽電池パネル本体３の正極側には、交流電源５から太陽電池パネル２に印加する入力電圧Ｖ_inを測定する入力側交流電圧計９が設けられている。

制御装置１０は、交流電源５を制御して太陽電池パネル２に印加する入力電圧Ｖ_inを制御すると共に、その入力電圧Ｖ_inと電圧測定手段６（出力側交流電圧計８）で測定した出力電圧Ｖ_outの比（以下、入出力比という）を基に、太陽電池パネル２の異常を判定する異常判定部１１を有している。異常判定部１１は、制御装置１０の制御基板１０ａ内の基本回路１０ｂに実装され、メモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ）やＣＰＵ、Ｉ／Ｏインターフェイス、ソフトウェア等を適宜組み合わせて実現される。

制御装置１０の出力端１４と交流電源５とは、出力用制御信号線１６を介して接続されており、制御装置１０から交流電源５に、交流電源５が太陽電池パネル２に印加する電圧（入力電圧Ｖ_in）を制御する信号（以下、Ｖ_in信号という）を送信できるようになっている。

また、制御装置１０の入力端１５と、出力側交流電圧計８および入力側交流電圧計９とは、それぞれ入力用制御信号線１７を介して接続されており、出力側交流電圧計８で測定した出力電圧Ｖ_outと、入力側交流電圧計９で測定した入力電圧Ｖ_inとが、それぞれ制御装置１０に入力されるようになっている。

さて、異常判定部１１は、太陽電池パネル本体３の異常を判定するパネル本体異常判定部１２と、バイパスダイオード４の異常を判定するバイパスダイオード異常判定部１３と、を備えている。

本実施の形態においては、パネル本体異常判定部１２とバイパスダイオード異常判定部１３は、太陽電池パネル２が発電をしていない夜間などに、異常の判定を行うようになっている。

まず、パネル本体異常判定部１２について説明する。

パネル本体異常判定部１２は、交流電源５を制御し交流電圧に重畳する直流電圧の大きさを制御して、交流電源５から太陽電池パネル２に、バイパスダイオード４が逆方向バイアスされるように入力電圧Ｖ_inを印加すると共に、入力側交流電圧計９で測定した入力電圧Ｖ_inと出力側交流電圧計８で測定した出力電圧Ｖ_outの比から入出力比（Ｖ_out／Ｖ_in）を演算し、その入出力比を基に、太陽電池パネル本体３の異常を判定するように構成されている。

本実施の形態では、交流電源５が太陽電池パネル本体３の正極側に接続されているので、パネル本体異常判定部１２は、図２（ａ）に示すような交流電圧に正の直流電圧を重畳した入力電圧Ｖ_inを太陽電池パネル２に印加するようになっている。重畳する直流電圧は、交流成分を含む入力電圧Ｖ_in全体の値が正となるように適宜設定すればよい。これにより、バイパスダイオード４は常に逆方向バイアスされることとなり、電流は全て太陽電池パネル本体３側を通り、正極側から負極側に向かって流れることになる。

ここで、交流電源５が出力する交流電圧の周波数を変化させたときの入出力比の関係（すなわち太陽電池パネル本体３の交流通過特性）を図２（ｂ）に示す。図２（ｂ）に示すように、正常品（図示実線）に比べて、故障品（図示破線）は入出力比が全体的に小さくなっていることが分かる。また、故障はしていないが劣化している劣化品（図示一点鎖線）については、１００ｋＨｚ未満の周波数領域において、正常品に比べて入出力比が小さくなっていることが分かる。

つまり、太陽電池パネル本体３が故障したり劣化したりして異常な状態となると、入出力比が小さくなる。よって、本実施の形態では、入出力比が予め設定した閾値以下であるときに、太陽電池パネル本体３に異常があると判定するようにパネル本体異常判定部１２を構成した。なお、これに限らず、例えば、正常品の交流通過特性を予め取得しておき、測定した入出力比と、正常品の交流通過特性における入出力比との乖離が大きくなったときに、太陽電池パネル本体３に異常があると判定するようにパネル本体異常判定部１２を構成してもよい。パネル本体異常判定部１２は、太陽電池パネル本体３に異常があると判定すると、後述する警報手段２０に異常信号を送信する。

また、図２（ｂ）から分かるように、太陽電池パネル本体３の異常を判定する際に交流電源５から出力する交流電圧の周波数としては、故障のみを判定する場合は１００ｋＨｚ以上（好ましくは、１００ｋＨｚ以上１０００ｋＨｚ未満）とし、故障・劣化の両者を判定する場合は、１００ｋＨｚ未満（好ましくは、１ｋＨｚ以上１０ｋＨｚ未満）とすればよい。なお、１００ｋＨｚ以上の周波数と、１００ｋＨｚ未満の周波数の両者でそれぞれ異常の判定を行えば、故障であるか劣化であるかも判定することが可能となる。

次に、バイパスダイオード異常判定部１３について説明する。

バイパスダイオード異常判定部１３は、交流電源５を制御し交流電圧に重畳する直流電圧の大きさを制御して、交流電源５から太陽電池パネル２に、バイパスダイオード４が順方向バイアスされるように入力電圧Ｖ_inを印加すると共に、入力側交流電圧計９で測定した入力電圧Ｖ_inと出力側交流電圧計８で測定した出力電圧Ｖ_outの比から入出力比を演算し、その入出力比を基に、バイパスダイオード４の異常を判定するように構成されている。

本実施の形態では、交流電源５が太陽電池パネル本体３の正極側に接続されているので、バイパスダイオード異常判定部１３は、図３（ａ）に示すような交流電圧に負の直流電圧を重畳した入力電圧Ｖ_inを太陽電池パネル２に印加するようになっている。重畳する直流電圧は、交流成分を含む入力電圧Ｖ_in全体の値が負となるように、適宜設定すればよい。これにより、バイパスダイオード４は常に順方向バイアスされることとなり、電流は全て抵抗が略ゼロであるバイパスダイオード４側を通り、負極側から正極側に向かって流れることになる。

ここで、交流電源５が出力する交流電圧の周波数を変化させたときの入出力比の関係（すなわちバイパスダイオード４の交流通過特性）を図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）に示すように、正常品（図示実線）に比べて、故障品（図示破線）は入出力比が全体的に小さくなっていることが分かる。

つまり、上述の太陽電池パネル本体３と同様に、バイパスダイオード４が故障して異常な状態となると、入出力比が小さくなる。よって、本実施の形態では、入出力比が予め設定した閾値以下であるときに、バイパスダイオード４に異常があると判定するようにバイパスダイオード異常判定部１３を構成した。なお、これに限らず、例えば、正常品の交流通過特性を予め取得しておき、測定した入出力比と、正常品の交流通過特性における入出力比との乖離が大きくなったときに、バイパスダイオード４に異常があると判定するようにバイパスダイオード異常判定部１３を構成してもよい。バイパスダイオード異常判定部１３は、バイパスダイオード４に異常があると判定すると、後述する警報手段２０に異常信号を送信する。

また、図３（ｂ）から分かるように、バイパスダイオード４の異常を判定する際に交流電源５から出力する交流電圧の周波数は、１００００ｋＨｚ未満（好ましくは１ｋＨｚ以上１０００ｋＨｚ未満）とすればよく、煩雑さを避けるために、太陽電池パネル本体３の異常を判定する際に用いる周波数と同じ周波数を用いることが望ましい。

なお、本実施の形態では、入力側交流電圧計９で測定した入力電圧Ｖ_inと、出力側交流電圧計８で測定した出力電圧Ｖ_outとを用いて入出力比を演算したが、これに限らず、交流電源５へ送信する指示値（Ｖ_in信号の指示値）をそのまま入力電圧Ｖ_inとして用いて入出力比を演算するように、パネル本体異常判定部１２とバイパスダイオード異常判定部１３を構成してもよい。この場合、入力側交流電圧計９は省略可能である。

警報手段２０は、パネル本体異常判定部１２またはバイパスダイオード異常判定部１３が、太陽電池パネル本体３またはバイパスダイオード４の異常を検知したときに、警報を発するものである。

本実施の形態では、警報手段２０は、パネル本体異常判定部１２またはバイパスダイオード異常判定部１３から異常信号を受信すると、警告灯２１を点灯して太陽電池パネル本体３またはバイパスダイオード４の異常を検知したことを管理者に知らせると共に、モニタ２２に太陽電池パネル本体３またはバイパスダイオード４の異常を検知したことを表示し、これと同時期に、警報メール送信手段２３により、管理者の携帯電話等に警報メールを送信して、太陽電池パネル本体３やバイパスダイオード４の異常を検知したことを通知するよう構成されている。

次に、太陽電池パネルの異常検知装置１の異常判定部１１における異常判定処理の制御フローについて図４〜６を用いて説明する。この異常判定処理は、太陽電池パネル２が発電をしていない夜間などに実行される。

異常判定処理を実行するトリガは特に限定するものではなく、管理者が所望するときに実行するようにしてもよいし、夜間の設定した時間になると自動的に実行するようにしてもよい。また、夜間の設定した時間範囲において、所定の時間間隔で（たとえば１時間おきに）実行するようにしてもよい。

図４に示すように、異常判定処理では、パネル本体異常判定処理（ステップＳ１）とバイパスダイオード異常判定処理（ステップＳ２）を実行し、処理を終了するようになっている。

まず、ステップＳ１のパネル本体異常判定処理について説明する。

図５に示すように、パネル本体異常判定処理では、ステップＳ１１にて、パネル本体異常判定部１２が、制御装置１０の出力端１４から交流電源５にＶ_in信号を送信し、交流電源５から太陽電池パネル２に、正の直流電圧を重畳した交流電圧を印加する。

その後、ステップＳ１２にて、入力側交流電圧計９で入力電圧Ｖ_inを検出すると共に、ステップＳ１３にて、出力側交流電圧計８で出力電圧Ｖ_outを検出する。ステップＳ１２，Ｓ１３にて検出された入力電圧Ｖ_in、出力電圧Ｖ_outは、入力端１５から制御装置１０に入力される。

入力電圧Ｖ_inと出力電圧Ｖ_outを検出した後、ステップＳ１４にて、パネル本体異常判定部１２が、入力電圧Ｖ_inと出力電圧Ｖ_outの比である入出力比を演算し、ステップＳ１５にて、演算した入出力比が予め設定した閾値以下か判定する。

ステップＳ１５にてＮＯと判断された場合、ステップＳ１６にて、パネル本体異常判定部１２が、太陽電池パネル本体３に異常がないと判定し、処理を終了する。

ステップＳ１５にてＹＥＳと判断された場合、ステップＳ１７にて、パネル本体異常判定部１２が、太陽電池パネル本体３に異常があると判定し、ステップＳ１８にて、警報手段２０に異常信号を送信した後、処理を終了する。

次に、ステップＳ２のバイパスダイオード異常判定処理について説明する。

図６に示すように、バイパスダイオード異常判定処理では、ステップＳ２１にて、バイパスダイオード異常判定部１３が、制御装置１０の出力端１４から交流電源５にＶ_in信号を送信し、交流電源５から太陽電池パネル２に、負の直流電圧を重畳した交流電圧を印加する。

その後、ステップＳ２２にて、入力側交流電圧計９で入力電圧Ｖ_inを検出すると共に、ステップＳ２３にて、出力側交流電圧計８で出力電圧Ｖ_outを検出する。ステップＳ２２，Ｓ２３にて検出された入力電圧Ｖ_in、出力電圧Ｖ_outは、入力端１５から制御装置１０に入力される。

入力電圧Ｖ_inと出力電圧Ｖ_outを検出した後、ステップＳ２４にて、バイパスダイオード異常判定部１３が、入力電圧Ｖ_inと出力電圧Ｖ_outの比である入出力比を演算し、ステップＳ２５にて、演算した入出力比が予め設定した閾値以下か判定する。

ステップＳ２５にてＮＯと判断された場合、ステップＳ２６にて、バイパスダイオード異常判定部１３が、バイパスダイオード４に異常がないと判定し、処理を終了する。

ステップＳ２５にてＹＥＳと判断された場合、ステップＳ２７にて、バイパスダイオード異常判定部１３が、バイパスダイオード４に異常があると判定し、ステップＳ２８にて、警報手段２０に異常信号を送信した後、処理を終了する。

本実施の形態の作用を説明する。

本実施の形態に係る太陽電池パネルの異常検知装置１では、交流電源５で重畳する直流電圧の大きさを制御して、交流電源５から太陽電池パネル２に、バイパスダイオード４が逆方向バイアスされるように入力電圧Ｖ_inを印加し、そのときの入出力比を基に太陽電池パネル本体３の異常を判定し、さらに、交流電源５で重畳する直流電圧の大きさを制御して、交流電源５から太陽電池パネル２に、バイパスダイオード４が順方向バイアスされるように入力電圧Ｖ_inを印加し、そのときの入出力比を基に、バイパスダイオード４の異常を判定している。

これにより、太陽電池パネル本体３の異常を検知することができ、かつ、バイパスダイオード４の異常を検知することが可能な太陽電池パネルの異常検知装置１を実現できる。バイパスダイオード４の異常を検知することにより、太陽電池パネル２の過熱による故障や火災の発生を未然に防ぐことができる。

また、太陽電池パネルの異常検知装置１は、交流電源５でのバイアスを切り替えるのみで太陽電池パネル本体３とバイパスダイオード４の両者の異常を検知できるので、システム構成が簡易であり、テスター等を用いて手作業でバイパスダイオード４の検査を行う従来技術と比較して、バイパスダイオード４の異常を容易に検知することが可能である。

なお、本実施の形態では、交流電源５を太陽電池パネル本体３の正極側に、電圧測定手段６を太陽電池パネル本体３の負極側に設けた場合を説明したが、交流電源５を太陽電池パネル本体３の負極側に、電圧測定手段６を太陽電池パネル本体３の正極側に設けるようにしてもよい。この場合、太陽電池パネル本体３の異常を判定する際には、交流電源５で交流電圧に負の直流電圧を重畳するようにし、バイパスダイオード４の異常を判定する際には、交流電源５で交流電圧に正の直流電圧を重畳するように構成すればよい。

また、本実施の形態では、入力電圧と出力電圧との比を用いてバイパスダイオード４の異常を判定しているが、入力電流と出力電流との比を用いることや、入力交流値（電圧又は電流）の位相と出力交流値（電圧又は電流）の位相との差を用いることも可能である。

例えば、入力電流と出力電流との比を用いる場合には、入力側交流電圧計９に替えて入力側交流電流計を用い、出力側交流電圧計８に替えて出力側交流電流計を測定手段として用いるようにすればよい。また、入力交流値の位相と出力交流値の位相との差を用いる場合には、入力電圧又は入力電流の位相を算出する手段を設け、出力電圧又は出力電流の位相を算出する手段を設けるとよい。

つまり、測定手段は、電圧測定手段６に限らず、太陽電池パネル２から出力される電圧または電流を測定する手段であればよい。また、異常判定部１１は、交流電源５を制御して太陽電池パネル２に入力する入力電圧または入力電流を制御すると共に、その入力電圧または入力電流と、測定手段で測定した出力電圧または出力電流とを比較して、太陽電池パネル２の異常を判定するよう構成されればよい。この場合、パネル本体異常判定部１２は、交流電源５を制御してバイパスダイオード４を逆方向バイアスし、そのときの入力電圧または入力電流と、測定手段で測定した出力電圧または出力電流とを基に、太陽電池パネル本体３の異常を判定することになる。また、バイパスダイオード異常判定部１３は、交流電源５を制御してバイパスダイオード４を順方向バイアスし、そのときの入力電圧または入力電流と、測定手段で測定した出力電圧または出力電流とを基に、バイパスダイオード４の異常を判定することになる。

次に、本発明の他の実施の形態を説明する。

図７に示す太陽電池パネルの異常検知装置７１は、図１の太陽電池パネルの異常検知装置１において、太陽電池パネル２で発電をしている最中にも、太陽電池パネル本体３の異常を検知できるようにしたものである。

太陽電池パネルの異常検知装置７１は、交流電源５と太陽電池パネル２との間に、直流成分を除去するコンデンサ７２を挿入するか否かを切り替え可能なスイッチング回路７３を備えている。

また、太陽電池パネルの異常検知装置７１では、異常判定部１１は、太陽電池パネル２が発電をしているときに、コンデンサ７２を挿入し、太陽電池パネル２が発電をしていないときに、コンデンサ７２を挿入しないようにスイッチング回路７３を切り替えるように構成される。

さらに、太陽電池パネルの異常検知装置７１では、パネル本体異常判定部１２は、太陽電池パネル２が発電をしているときに、交流電源５を制御し直流電圧を重畳しない交流電圧を入力電圧Ｖ_inとして太陽電池パネル２に印加すると共に、その入力電圧Ｖ_inと電圧測定手段６で測定した出力電圧Ｖ_outの比である入出力比を基に、太陽電池パネル本体３の異常を判定するように構成される。なお、バイパスダイオード異常判定部１３は、太陽電池パネル２が発電をしているときには動作しないよう構成される。

太陽電池パネルの異常検知装置７１では、太陽電池パネル２が発電をしているときには、交流電源５と太陽電池パネル２との間にコンデンサ７２が挿入されるので、太陽電池パネル２で発電した直流電流が交流電源５側に流れ込むことが抑制される。また、交流電源５で交流電圧のみを印加すると、印加した交流電圧に太陽電池パネル２自身で発電した直流電圧が重畳されることとなり、上述の交流電源５にて交流電圧に正の直流電圧を重畳した場合と同様に、バイパスダイオード４が逆方向バイアスされた状態になる。よって、パネル本体異常判定部１２にて入出力比を演算し、演算した入出力比が予め設定した閾値以下となれば、太陽電池パネル本体３に異常があると判定することができる。

このように、太陽電池パネルの異常検知装置７１によれば、太陽電池パネル２が発電していないときのみならず、太陽電池パネル２が発電しているときにも、太陽電池パネル本体３の異常を検知することが可能となる。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

例えば、上記実施の形態では、１つの太陽電池パネル２の異常を検知する場合を説明したが、複数の太陽電池パネル２を直列に接続した太陽電池モジュールの異常を検知することも可能である。この場合、太陽電池モジュール全体における正極側または負極側のいずれか一方に交流電源５を設け、他方に電圧測定手段６を設けることになる。このように構成することで、太陽電池モジュールを構成する太陽電池パネル２のうち、いずれかの太陽電池パネル２で太陽電池パネル本体３やバイパスダイオード４に異常が発生したときに、パネル本体異常判定部１２やバイパスダイオード異常判定部１３で異常と判定することが可能になる。

また、上記実施の形態では、入力電圧Ｖ_inと出力電圧Ｖ_outを測定し、これらの比である入出力比を基に、太陽電池パネル本体３やバイパスダイオード４の異常を判定する場合を説明したが、太陽電池パネル２を流れる電流を測定し、その電流の値を基に（つまり電流の値が予め設定した閾値以下であるか否かにより）、太陽電池パネル本体３やバイパスダイオード４の異常を判定するようにしてもよい。この場合、太陽電池パネル本体３の異常を検知する際と、バイパスダイオード４の異常を検知する際とで電流の向きが変わるので、電流計とＣＴ（Current Transformer；変流器）を組み合わせるなどして、正極側から負極側、負極側から正極側の両方向で電流を測定できるように構成するとよい。

１太陽電池パネルの異常検知装置
２太陽電池パネル
３太陽電池パネル本体
４バイパスダイオード
５交流電源
６電圧測定手段（測定手段）
７検出抵抗
８出力側交流電圧計
９入力側交流電圧計
１０制御装置
１１異常判定部
１２パネル本体異常判定部
１３バイパスダイオード異常判定部

Claims

太陽電池パネルの異常を検知する太陽電池パネルの異常検知装置であって、
前記太陽電池パネルは、太陽電池パネル本体と、該太陽電池パネル本体の正極にカソードが電気的に接続され、前記太陽電池パネル本体の負極にアノードが電気的に接続されたバイパスダイオードと、を有し、
前記太陽電池パネル本体の正極側または負極側のいずれか一方に設けられ、前記太陽電池パネルに、直流電圧を重畳した交流電圧を印加可能な交流電源と、
前記太陽電池パネル本体の正極側または負極側の他方に設けられ、前記太陽電池パネルから出力される電圧または電流を測定する測定手段と、
前記交流電源を制御して前記太陽電池パネルに入力する入力電圧または入力電流を制御すると共に、その入力電圧または入力電流と、前記測定手段で測定した出力電圧または出力電流とを比較して、前記太陽電池パネルの異常を判定する異常判定部を有する制御装置と、
を備え、
前記異常判定部は、
前記交流電源を制御して前記バイパスダイオードを逆方向バイアスし、そのときの入力電圧または入力電流と、前記測定手段で測定した出力電圧または出力電流とを基に、前記太陽電池パネル本体の異常を判定するパネル本体異常判定部と、
前記交流電源を制御して前記バイパスダイオードを順方向バイアスし、そのときの入力電圧または入力電流と、前記測定手段で測定した出力電圧または出力電流とを基に、前記バイパスダイオードの異常を判定するバイパスダイオード異常判定部と、
を備えたことを特徴とする太陽電池パネルの異常検知装置。
前記測定手段は、前記太陽電池パネル本体の正極側または負極側の他方に設けられ、前記太陽電池パネルから出力される電圧を測定する電圧測定手段であり、
前記異常判定部は、前記交流電源を制御して前記太陽電池パネルに印加する入力電圧を制御すると共に、その入力電圧と前記電圧測定手段で測定した出力電圧の比を基に、前記太陽電池パネルの異常を判定するように構成され、
前記パネル本体異常判定部は、前記交流電源を制御し交流電圧に重畳する直流電圧の大きさを制御して、前記交流電源から前記太陽電池パネルに、前記バイパスダイオードが逆方向バイアスされるように入力電圧を印加すると共に、その入力電圧と前記電圧測定手段で測定した出力電圧の比を基に、前記太陽電池パネル本体の異常を判定するように構成され、
前記バイパスダイオード異常判定部は、前記交流電源を制御し交流電圧に重畳する直流電圧の大きさを制御して、前記交流電源から前記太陽電池パネルに、前記バイパスダイオードが順方向バイアスされるように入力電圧を印加すると共に、その入力電圧と前記電圧測定手段で測定した出力電圧の比を基に、前記バイパスダイオードの異常を判定するように構成される
請求項１記載の太陽電池パネルの異常検知装置。
前記交流電源を前記太陽電池パネル本体の正極側に設けると共に、前記電圧測定手段を前記太陽電池パネル本体の負極側に設け、
前記パネル本体異常判定部は、前記太陽電池パネルが発電をしていないときに、前記交流電源を制御し交流電圧に正の直流電圧を重畳した入力電圧を前記太陽電池パネルに印加すると共に、その入力電圧と前記電圧測定手段で測定した出力電圧の比を基に、前記太陽電池パネル本体の異常を判定するように構成され、
前記バイパスダイオード異常判定部は、前記太陽電池パネルが発電をしていないときに、前記交流電源を制御し交流電圧に負の直流電圧を重畳した入力電圧を前記太陽電池パネルに印加すると共に、その入力電圧と前記電圧測定手段で測定した出力電圧の比を基に、前記バイパスダイオードの異常を判定するように構成される
請求項２記載の太陽電池パネルの異常検知装置。
前記交流電源と前記太陽電池パネルとの間に、直流成分を除去するコンデンサを挿入するか否かを切り替え可能なスイッチング回路をさらに備え、
前記異常判定部は、前記太陽電池パネルが発電をしているときに、前記コンデンサを挿入し、前記太陽電池パネルが発電をしていないときに、前記コンデンサを挿入しないように前記スイッチング回路を切り替えるように構成され、
前記パネル本体異常判定部は、前記太陽電池パネルが発電をしているときに、前記交流電源を制御し直流電圧を重畳しない交流電圧を入力電圧として前記太陽電池パネルに印加すると共に、その入力電圧と前記電圧測定手段で測定した出力電圧の比を基に、前記太陽電池パネル本体の異常を判定するように構成される
請求項３記載の太陽電池パネルの異常検知装置。
前記パネル本体異常判定部または前記バイパスダイオード異常判定部が、前記太陽電池パネル本体または前記バイパスダイオードの異常を検知したときに、警報を発する警報手段をさらに備えた
請求項１〜４いずれかに記載の太陽電池パネルの異常検知装置。