JP2015018838A

JP2015018838A - Fault detector of backflow prevention diode for solar cell, fault detection system of backflow prevention diode for solar cell, and fault detection method of backflow prevention diode for solar cell

Info

Publication number: JP2015018838A
Application number: JP2013143024A
Authority: JP
Inventors: 邦彦森西; Kunihiko Morinishi
Original assignee: Kitani Electric Co Ltd
Current assignee: Kitani Electric Co Ltd
Priority date: 2013-07-08
Filing date: 2013-07-08
Publication date: 2015-01-29

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance safety of a photovoltaic power generation system, by allowing easy and highly accurate detection of short-circuit fault of a backflow prevention diode for solar cell.SOLUTION: A fault detector 1 of a backflow prevention diode 25 for solar cell includes a voltage application section 6 for applying a voltage to the backflow prevention diode 25, and a solar cell string 14 for connection in series therewith, in the direction opposite from that during power generation, and a current measurement section 2 for measuring a current, flowing to the backflow prevention diode 25, and a solar cell string 14 for connection in series therewith, from the cathode to anode of the backflow prevention diode 25 in the direction opposite from that during power generation, by a voltage in the direction opposite from that during power generation. The applied voltage exceeds the open voltage of the solar cell string 14 and is equal to or lower than the rated voltage of the backflow prevention diode 25.

Description

本発明は、太陽電池用逆流防止ダイオードの故障検出装置、故障検出システム、及び故障検出方法に関する。 The present invention relates to a failure detection device, a failure detection system, and a failure detection method for a backflow prevention diode for a solar cell.

太陽光発電システムは、家屋の屋根上に設置された複数の太陽電池ストリングからなる太陽電池アレイと、太陽電池アレイに電気的に接続され、太陽電池アレイの保護回路や開閉器が組み込まれた接続箱と、太陽電池アレイが発電した直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナを主体に構成されている。従来、この太陽光発電システムにおいては、各太陽電池ストリングに逆流防止ダイオードを接続することにより逆流防止が行なわれている。ある太陽電池ストリングに短絡事故が発生した場合や、雷等によりモジュール中のバイパスダイオードの短絡が発生した時、他の太陽電池ストリングで発電した電流が当該箇所に流れ込んで生じる大電流は、時として、発熱事故を引き起こし得る。その電流の流れ込みを防止するのが逆流防止ダイオードの役割である。従って、逆流防止ダイオードが故障した場合には、発熱や発火事故防止の観点から早期検出が必要とされる。 A solar power generation system is a solar cell array consisting of multiple solar cell strings installed on the roof of a house, and a connection that is electrically connected to the solar cell array and that incorporates a protection circuit and a switch for the solar cell array It is mainly composed of a box and a power conditioner that converts DC power generated by the solar cell array into AC power. Conventionally, in this solar power generation system, backflow prevention is performed by connecting a backflow prevention diode to each solar cell string. When a short circuit accident occurs in one solar cell string, or when a bypass diode in a module is short circuited due to lightning, etc., a large current generated by the current generated by another solar cell string flowing into the location is sometimes , Can cause a fever accident. The role of the backflow prevention diode is to prevent the current from flowing in. Therefore, when the backflow prevention diode fails, early detection is required from the viewpoint of heat generation and ignition accident prevention.

太陽電池アレイの故障検出については、太陽電池ストリングを複数個並列に接続した太陽電池アレイの測定対象部位に、太陽電池が発電していない時間帯において、太陽電池ストリング毎に充電した入力コンデンサを接続して放電させ、放電時に測定対象部位の電圧及び電流を電圧センサ及び電流センサで測定し、測定した電圧及び電流から得られるＩ−Ｖ特性の変化に基づいて、測定対象部位の電気特性を診断することによって、太陽電池の故障を発見する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。 For fault detection of solar cell arrays, connect an input capacitor charged for each solar cell string to the measurement target part of the solar cell array in which a plurality of solar cell strings are connected in parallel in the time zone when the solar cell is not generating electricity. The voltage and current of the measurement target part are measured by the voltage sensor and the current sensor at the time of discharging, and the electrical characteristics of the measurement target part are diagnosed based on the change of the IV characteristic obtained from the measured voltage and current. Thus, a technique for discovering a failure of a solar cell is disclosed (for example, see Patent Document 1).

特開２０１１−６６３２０号公報JP 2011-66320 A

しかしながら、上述の従来技術においては、そもそも故障原因が逆流防止ダイオードに起因するものか否かを検知することが困難である。通常、逆流防止ダイオードの故障の原因としては、短絡モードによる故障が多い。逆流防止ダイオードがオープンモードで故障した場合、故障が生じた逆流防止ダイオードと直列に接続された太陽電池ストリングの電流が遮断されるため、システム全体の出力は低下するが、発熱事故等の発生原因となることはない。 However, in the above-described prior art, it is difficult to detect whether or not the cause of failure is due to the backflow prevention diode. Usually, the failure of the backflow prevention diode is often caused by the short-circuit mode. If the backflow prevention diode fails in the open mode, the current of the solar cell string connected in series with the backflow prevention diode that caused the failure is cut off, so the output of the entire system is reduced, but the cause of the occurrence of a heat generation accident, etc. It will never be.

しかし、太陽光発電システムの運転中に、一部の逆流防止ダイオードに、短絡状態となる不具合が発生したとしても、システムの運転は継続された状態のままであるので、検出の発見が非常に難しい。従って、ある太陽電池ストリングに短絡事故が発生した場合や、雷等によりモジュール中のバイパスダイオードの短絡が発生した時、太陽電池ストリングへの逆流事故が発生する恐れがある。 However, even if some back-flow prevention diodes have a short-circuit failure during the operation of the photovoltaic power generation system, the system operation remains in a continuous state. difficult. Therefore, when a short circuit accident occurs in a certain solar cell string, or when a short circuit of a bypass diode in the module occurs due to lightning or the like, a back flow accident to the solar cell string may occur.

また、故障が生じた逆流防止ダイオードを点検によって発見するのは容易ではない。太陽電池ストリングの数が多い場合、点検に非常に手間がかかるために、作業性が悪く、また、太陽電池アレイ全体の異常を常時監視することができないという問題がある。特に、メガソーラー発電所は、膨大な数の太陽電池ストリングを備えているので、作業員が太陽電池ストリング毎に確認や検査を行うことは、作業が極めて煩雑であった。 Moreover, it is not easy to find the backflow prevention diode in which a failure has occurred by inspection. When the number of solar cell strings is large, the inspection takes a lot of labor, so that there is a problem that workability is poor and abnormality of the entire solar cell array cannot be constantly monitored. In particular, since the mega solar power plant has a huge number of solar cell strings, it is very complicated for the operator to check and inspect each solar cell string.

また、システムの施工時に、逆流防止ダイオードのチェックとして、各逆流防止ダイオードの降下電圧（ＶＦ）を測定することも考えられる。しかし、逆流防止ダイオードは、短絡に近い状態であっても通常の降下電圧を有する故障モードがある為、必ずしも有効な手段ではない。 It is also conceivable to measure the voltage drop (VF) of each backflow prevention diode as a check for the backflow prevention diode during construction of the system. However, the backflow prevention diode is not necessarily an effective means because there is a failure mode having a normal drop voltage even in a state close to a short circuit.

本発明は、上述の少なくとも１つの問題を解決するものであり、逆流防止ダイオードの故障を容易かつ確度高く検出することを実現し得る。その結果、本発明は、太陽電池ストリングへの逆流事故を未然に防止し、太陽光発電システムの安全性の向上を図る技術の発展に貢献するものである。 The present invention solves at least one of the problems described above, and can easily and accurately detect a failure of the backflow prevention diode. As a result, the present invention contributes to the development of technology for preventing a backflow accident to the solar cell string and improving the safety of the photovoltaic power generation system.

本発明者は、太陽電池ストリングに接続される逆流防止ダイオードの故障を検出する故障検出技術について、鋭意研究を重ねた。その結果、逆流防止ダイオードが短絡故障している場合、逆流防止ダイオード及びこの逆流防止ダイオードと電気的に接続されている太陽電池ストリングの、発電時と逆方向に流れる電流を測定することにより、逆流防止ダイオードの故障を確度高く検出することが可能となることを、本発明者は見出した。その結果、太陽光発電システムの安全性の向上を図ることが可能な逆流防止ダイオードの故障検出技術が創出された。 The inventor conducted extensive research on a failure detection technique for detecting a failure of a backflow prevention diode connected to a solar cell string. As a result, when the backflow prevention diode is short-circuited, the backflow prevention current and the solar cell string electrically connected to the backflow prevention diode are measured to measure the current flowing in the direction opposite to that during power generation. The present inventor has found that a failure of the prevention diode can be detected with high accuracy. As a result, a failure detection technology for a backflow prevention diode that can improve the safety of the photovoltaic power generation system has been created.

本発明の１つの太陽電池用逆流防止ダイオードの故障検出装置は、複数の太陽電池ストリングを備える太陽電池アレイ又は１つの太陽電池ストリングと電気的に接続される逆流防止ダイオードの故障を検出する故障検出装置であって、逆流防止ダイオード及び逆流防止ダイオードと直列に接続される前記太陽電池ストリングに、発電時と逆方向の電圧を印加する電圧印加部と、該電圧によって、逆流防止ダイオード及び太陽電池ストリングに逆流防止ダイオードのカソードからアノード方向へ発電時と逆方向に流れる電流を測定する電流測定部とを備える。そして、印加する電圧は、太陽電池ストリングの開放電圧を超えるとともに逆流防止ダイオードの定格電圧以下である。また、逆流防止ダイオードにサージ保護素子が電気的に接続されている場合には、太陽電池ストリングの開放電圧を超えるとともに、逆流防止ダイオードの定格電圧以下かつサージ保護素子の最大連続使用電圧以下である構造を有する。 A fault detection device for a backflow prevention diode for a solar cell according to the present invention detects a fault of a backflow prevention diode electrically connected to a solar cell array having a plurality of solar cell strings or one solar cell string. A device for applying a reverse voltage to the solar cell string connected in series with the backflow prevention diode and the backflow prevention diode, and a reverse current prevention diode and the solar cell string by the voltage. And a current measuring unit for measuring a current flowing in the reverse direction from the cathode to the anode of the backflow prevention diode during power generation. And the voltage to apply exceeds the open circuit voltage of a solar cell string, and is below the rated voltage of a backflow prevention diode. In addition, when the surge protection element is electrically connected to the backflow prevention diode, the voltage exceeds the open voltage of the solar cell string, and is below the rated voltage of the backflow prevention diode and below the maximum continuous use voltage of the surge protection element. It has a structure.

この逆流防止ダイオードの故障検出装置によれば、逆流防止ダイオード及び太陽電池ストリングに発電時と逆方向の電圧を印加することによって、発電時と逆方向に流れる電流を測定することにより、逆流防止ダイオードの故障を容易かつ確度高く検出することを可能とする。すなわち、１つの太陽電池ストリングから構成される太陽光発電システムのみならず、複数の太陽電池ストリングを備える太陽電池アレイから構成される太陽光発電システムにおいても、容易に逆流防止ダイオードの短絡故障を検出することが可能となる。その結果、太陽電池ストリングへの逆流事故を未然に防止し、太陽光発電システムの安全性の向上を図ることが可能となる。 According to the failure detection device for the backflow prevention diode, by applying a voltage in the reverse direction to that during power generation to the backflow prevention diode and the solar cell string, by measuring the current flowing in the direction opposite to that during power generation, the backflow prevention diode It is possible to easily and accurately detect the failure. In other words, not only a photovoltaic power generation system composed of a single solar cell string, but also a photovoltaic power generation system composed of a solar cell array including a plurality of solar cell strings can easily detect a short-circuit failure of a backflow prevention diode. It becomes possible to do. As a result, a backflow accident to the solar cell string can be prevented and the safety of the solar power generation system can be improved.

また、本発明の１つの太陽電池用逆流防止ダイオードの故障検出システムは、複数の太陽電池ストリングを備える太陽電池アレイ又は１つの太陽電池ストリングと電気的に接続される逆流防止ダイオードの故障を検出する故障検出システムであって、逆流防止ダイオード及び逆流防止ダイオードと直列に接続される太陽電池ストリングに、発電時と逆方向の電圧を印加する電圧印加部と、該電圧によって、逆流防止ダイオード及び太陽電池ストリングに逆流防止ダイオードのカソードからアノード方向へ発電時と逆方向に流れる電流を測定する電流測定部と、電流測定部によって測定された電流値と、所定の閾値とに基づいて、逆流防止ダイオードの故障の有無を判断する判断部とを備える。そして、印加する電圧は、太陽電池ストリングの開放電圧を超えるとともに、逆流防止ダイオードの定格電圧以下である。また、逆流防止ダイオードにサージ保護素子が電気的に接続されている場合には、太陽電池ストリングの開放電圧を超えるとともに、逆流防止ダイオードの定格電圧以下かつサージ保護素子の最大連続使用電圧以下である。 Moreover, the failure detection system for a backflow prevention diode for a solar cell according to the present invention detects a failure of a backflow prevention diode electrically connected to a solar cell array having a plurality of solar cell strings or one solar cell string. A fault detection system, a voltage application unit for applying a reverse voltage to a solar cell string connected in series with a backflow prevention diode and a backflow prevention diode, and a reverse current prevention diode and a solar cell by the voltage Based on the current measurement unit that measures the current flowing in the reverse direction from the cathode to the anode of the backflow prevention diode in the string, the current value measured by the current measurement unit, and a predetermined threshold value, And a determination unit that determines whether or not there is a failure. And the voltage to apply exceeds the open circuit voltage of a solar cell string, and is below the rated voltage of a backflow prevention diode. In addition, when the surge protection element is electrically connected to the backflow prevention diode, the voltage exceeds the open voltage of the solar cell string, and is below the rated voltage of the backflow prevention diode and below the maximum continuous use voltage of the surge protection element. .

この太陽電池システムの逆流防止ダイオードの故障検出システムによれば、逆流防止ダイオードの状態の定期的な確認作業及び逆流防止ダイオードの短絡故障の有無を判断する判断部を備えているため、より確度高く太陽電池ストリングへの逆流事故の未然防止を図ることができる。従って、太陽光発電システムの安全性のさらなる向上を図ることが可能となる。 According to the failure detection system for the backflow prevention diode of this solar cell system, since it includes the determination unit for periodically checking the state of the backflow prevention diode and determining whether there is a short circuit failure of the backflow prevention diode, the accuracy is improved. It is possible to prevent a backflow accident to the solar cell string. Therefore, it is possible to further improve the safety of the photovoltaic power generation system.

また、本発明の１つの太陽電池用逆流防止ダイオードの故障検出方法は、複数の太陽電池ストリングを備える太陽電池アレイ又は１つの太陽電池ストリングと電気的に接続される逆流防止ダイオードの故障を検出する故障検出方法であって、逆流防止ダイオード、及び逆流防止ダイオードと直列に接続される太陽電池ストリングに、発電時と逆方向の電圧を印加する電圧工程と、該電圧によって、逆流防止ダイオード及び太陽電池ストリングに逆流防止ダイオードのカソードからアノード方向へ発電時と逆方向に流れる電流を測定する電流測定工程とを含む。そして、印加する電圧は、太陽電池ストリングの開放電圧を超えるとともに、逆流防止ダイオードの定格電圧以下である。また、逆流防止ダイオードにサージ保護素子が電気的に接続されている場合には、太陽電池ストリングの開放電圧を超えるとともに、逆流防止ダイオードの定格電圧以下かつサージ保護素子の最大連続使用電圧以下である。 Moreover, the failure detection method of one backflow prevention diode for solar cells of this invention detects the failure of the backflow prevention diode electrically connected with the solar cell array provided with several solar cell strings or one solar cell string. A failure detection method, a reverse current prevention diode, a voltage step of applying a reverse voltage to a solar cell string connected in series with the reverse current prevention diode, and a reverse current prevention diode and a solar cell by the voltage. The string includes a current measuring step of measuring a current flowing in the reverse direction from the cathode to the anode of the backflow prevention diode in the reverse direction. And the voltage to apply exceeds the open circuit voltage of a solar cell string, and is below the rated voltage of a backflow prevention diode. In addition, when the surge protection element is electrically connected to the backflow prevention diode, the voltage exceeds the open voltage of the solar cell string, and is below the rated voltage of the backflow prevention diode and below the maximum continuous use voltage of the surge protection element. .

この太陽電池システムの逆流防止ダイオードの故障検出方法によれば、逆流防止ダイオード及び太陽電池ストリングに、発電時と逆方向に流れる電流を測定することにより、１つの太陽電池ストリングから構成される太陽光発電システムのみならず、複数の太陽電池ストリングを備える太陽電池アレイから構成される太陽光発電システムにおいても、逆流防止ダイオードの故障を容易かつ確度高く検出することを可能とする。その結果、太陽電池ストリングへの逆流事故を未然に防止し、太陽光発電システムの安全性の向上を図ることが可能となる。 According to this fault detection method for the backflow prevention diode of the solar cell system, the current that flows in the reverse direction of the backflow prevention diode and the solar cell string in the direction opposite to that during power generation is measured, so that the sunlight composed of one solar cell string. Not only in the power generation system but also in a solar power generation system including a solar cell array including a plurality of solar cell strings, it is possible to easily and accurately detect a failure of the backflow prevention diode. As a result, a backflow accident to the solar cell string can be prevented and the safety of the solar power generation system can be improved.

本発明によれば、１つの太陽電池ストリングから構成される太陽光発電システムのみならず、複数の太陽電池ストリングを備える太陽電池アレイから構成される太陽光発電システムにおいても、逆流防止ダイオードの短絡による故障を容易かつ確度高く検出することが可能となる。その結果、太陽電池ストリングへの逆流事故を未然に防止し、太陽光発電システムの安全性の向上を図ることが可能となる。 According to the present invention, not only in a solar power generation system including a single solar battery string, but also in a solar power generation system including a solar battery array including a plurality of solar battery strings, the backflow prevention diode is short-circuited. A failure can be detected easily and with high accuracy. As a result, a backflow accident to the solar cell string can be prevented and the safety of the solar power generation system can be improved.

第１の実施形態の故障検出装置１が備えられる太陽光発電システム５０Ａの内部構成の一例を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly an example of an internal structure of 50 A of solar power generation systems with which the failure detection apparatus 1 of 1st Embodiment is provided. 第１の実施形態の故障検出装置１の内部構成を概略的に示す回路図である。It is a circuit diagram which shows roughly the internal structure of the failure detection apparatus 1 of 1st Embodiment. 太陽光発電システム５０Ｂに故障検出装置１を取り付けた例を示す図である。It is a figure which shows the example which attached the failure detection apparatus 1 to the solar power generation system 50B. 実施例１の太陽光発電システム５０Ｃの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of 50 C of solar power generation systems of Example 1. FIG. 実施例２の太陽光発電システム５０Ｄの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of photovoltaic power generation system 50D of Example 2. FIG. 第２の実施形態の故障検出システム１００を備えた例である太陽光発電システム１５０の機能的構成を示す図である。It is a figure which shows the functional structure of the solar power generation system 150 which is an example provided with the failure detection system 100 of 2nd Embodiment. 第２の実施形態の故障検出システム１００の機能的構成を示す図である。It is a figure which shows the functional structure of the failure detection system 100 of 2nd Embodiment. 第２の実施形態の故障検出システム１００の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the failure detection system 100 of 2nd Embodiment.

本発明の実施形態を、添付する図面に基づいて詳細に述べる。なお、この説明に際し、全図にわたり、特に言及がない限り、共通する部分には共通する参照符号が付されている。また、図中、各実施形態の要素のそれぞれは、必ずしも互いの縮尺比を保って示されてはいない。また、各図面を見やすくするために、一部の符号が省略され得る。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this description, common parts are denoted by common reference symbols throughout the drawings unless otherwise specified. In the drawings, each element of each embodiment is not necessarily shown in a scale ratio. Moreover, in order to make each drawing easy to see, some reference numerals may be omitted.

＜第１の実施形態＞ <First Embodiment>

図１は、第１の実施形態である太陽電池用逆流防止ダイオードの故障検出装置（以下、故障検出装置とも称する。）１が備えられる太陽光発電システム５０Ａの内部構成の一例を概略的に示す図である。また、図２は、本実施形態の故障検出装置１の内部構成を概略的に示す回路図である。図２（ａ）は、故障検出装置１の内部構成を示す回路図であり、図２（ｂ）は、太陽光発電システム５０Ａに故障検出装置１を接続した状態の例を示す回路図である。 FIG. 1 schematically shows an example of the internal configuration of a photovoltaic power generation system 50A provided with a failure detection device (hereinafter also referred to as a failure detection device) 1 for a backflow prevention diode for a solar cell according to a first embodiment. FIG. FIG. 2 is a circuit diagram schematically showing the internal configuration of the failure detection apparatus 1 of the present embodiment. FIG. 2A is a circuit diagram illustrating an internal configuration of the failure detection apparatus 1, and FIG. 2B is a circuit diagram illustrating an example of a state in which the failure detection apparatus 1 is connected to the photovoltaic power generation system 50A. .

図１に示すように、太陽電池アレイ１０を一部に備えた例である太陽光発電システム５０Ａは、家屋の屋根上に設置されて太陽光を電力に変換する太陽電池アレイ１０、太陽電池アレイ１０に電気的に接続された接続箱２０、及び各モジュール（太陽電池）１２が発電した直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナ４５を備える。 As shown in FIG. 1, a photovoltaic power generation system 50 A that is an example provided with a part of a solar cell array 10 is installed on the roof of a house and converts the sunlight into electric power. 10 and a power conditioner 45 that converts DC power generated by each module (solar cell) 12 into AC power.

また、太陽電池アレイ１０は、複数の太陽電池ストリング１４から構成される。また、モジュール１２は、太陽電池ストリング１４ごとに接続箱２０に接続されている。太陽電池ストリング１４は、太陽電池の取扱最小構成単位であるモジュール１２を何枚か組み合わせた上で電気的に直列に接続されることにより構成される。なお、本実施形態においては、太陽電池の形態として、複数の太陽電池ストリング１４から構成される太陽電池アレイ１０を備えているが、１つの太陽電池ストリング１４から構成される形態であってもよい。 The solar cell array 10 is composed of a plurality of solar cell strings 14. The module 12 is connected to the connection box 20 for each solar cell string 14. The solar cell string 14 is configured by combining several modules 12 that are the minimum handling unit of solar cells and electrically connecting them in series. In addition, in this embodiment, although the solar cell array 10 comprised from the some solar cell string 14 is provided as a form of a solar cell, the form comprised from one solar cell string 14 may be sufficient. .

接続箱２０は、モジュール１２で発電した電気を集めてパワーコンディショナ４５に送り出すために用いられる。接続箱２０は、太陽電池ストリング１４を区分けするためのスイッチ２６、逆流防止ダイオード２５、モジュール１２において発生された電力を、パワーコンディショナ４５に送り出すための遮断器または開閉器（以下、遮断器等とも称する。）２８を備える。 The junction box 20 is used to collect electricity generated by the module 12 and send it out to the power conditioner 45. The junction box 20 includes a switch 26 for separating the solar cell strings 14, a backflow prevention diode 25, and a circuit breaker or switch (hereinafter referred to as a circuit breaker or the like) for sending the power generated in the module 12 to the power conditioner 45. 28).

本実施形態においては、遮断器等２８内には、回路を電気的に接続または遮断する複数のスイッチ２１，２３が設けられている。また、図２（ｂ）に示すように、スイッチ２１には、端子２２ａ，２２ｂが設けられ、スイッチ２３には、端子２４ａ，２４ｂが設けられている。遮断器等２８は、使用者に操作されることにより接続箱２０とパワーコンディショナ４５との間の電路を接続状態または遮断状態となる。 In the present embodiment, a plurality of switches 21 and 23 for electrically connecting or disconnecting circuits are provided in the circuit breaker 28 or the like. Further, as shown in FIG. 2B, the switch 21 is provided with terminals 22a and 22b, and the switch 23 is provided with terminals 24a and 24b. The circuit breaker or the like 28 is connected to or disconnected from the electric circuit between the connection box 20 and the power conditioner 45 by being operated by the user.

回路の保護及び加熱や発火等の事故防止のため、太陽電池ストリング１４間で電圧差が生じても、電圧の低い方の太陽電池ストリング１４へ逆流させないための逆流防止ダイオード２５が、太陽電池ストリング１４と電気的に直列に接続されている。各太陽電池ストリング１４は、逆流防止ダイオード２５を介して並列接続される。そして、逆流防止ダイオード２５が、太陽電池ストリング１４と遮断器等２８との間に設けられている。 In order to protect the circuit and prevent accidents such as heating and ignition, even if a voltage difference occurs between the solar cell strings 14, a backflow prevention diode 25 for preventing backflow to the lower solar cell string 14 is provided. 14 is electrically connected in series. Each solar cell string 14 is connected in parallel via a backflow prevention diode 25. A backflow prevention diode 25 is provided between the solar cell string 14 and the circuit breaker 28 or the like.

パワーコンディショナ４５は、モジュール１２で発電した直流電力を交流電力に変換する。パワーコンディショナ４５は、接続箱２０を介してモジュール１２に電気的に接続される。 The power conditioner 45 converts the DC power generated by the module 12 into AC power. The power conditioner 45 is electrically connected to the module 12 via the connection box 20.

次に、逆流防止ダイオードの故障を検出する故障検出装置１について説明する。図２（ａ）に示すように、第１の実施形態である故障検出装置１は、電源６と電流測定部２と、抵抗部３と、整流ダイオード４と、正極端子５ａと、負極端子５ｂとを備える。 Next, the failure detection apparatus 1 that detects a failure of the backflow prevention diode will be described. As shown in FIG. 2A, the failure detection apparatus 1 according to the first embodiment includes a power source 6, a current measurement unit 2, a resistance unit 3, a rectifier diode 4, a positive terminal 5a, and a negative terminal 5b. With.

電圧印加部である電源６は、逆流防止ダイオード２５、及び逆流防止ダイオード２５と直列に接続される太陽電池ストリング１４に、発電時と逆方向の電圧を印加する。 The power supply 6 that is a voltage application unit applies a reverse voltage to the backflow prevention diode 25 and the solar cell string 14 connected in series with the backflow prevention diode 25 in the direction opposite to that during power generation.

電流測定部２は、電圧印加部６によって印加された発電時と逆方向の電圧によって、逆流防止ダイオード２５及び太陽電池ストリング１４に、逆流防止ダイオード２５のカソードからアノード方向へ発電時と逆方向に流れる電流を測定する。 The current measuring unit 2 applies the reverse current prevention diode 25 and the solar cell string 14 to the reverse current prevention diode 25 and the solar cell string 14 by the voltage applied by the voltage application unit 6 in the reverse direction from the cathode of the reverse current prevention diode 25 to the anode direction. Measure the flowing current.

故障検出装置１は、電源６から、逆流防止ダイオード２５及び太陽電池ストリング１４に、発電時と逆方向の電圧を印加することが可能となるように、太陽光発電システム５０Ａに電気的に接続される。具体的には、太陽電池ストリング１４を区分けするためのスイッチ２６を全て閉状態にするとともに、遮断器等２８のスイッチ２１，２３を開状態にした後、図２（ｂ）に示すように、故障検出装置１の負極端子５ｂと遮断器等２８のスイッチ２１の端子２２ａとが接続され、故障検出装置１の正極端子５ａと遮断器等２８のスイッチ２３の端子２４ａとが接続される。 The failure detection apparatus 1 is electrically connected to the photovoltaic power generation system 50 A so that a voltage in the reverse direction to that during power generation can be applied from the power supply 6 to the backflow prevention diode 25 and the solar cell string 14. The Specifically, all the switches 26 for separating the solar cell strings 14 are closed, and after the switches 21 and 23 of the circuit breaker 28 are opened, as shown in FIG. The negative electrode terminal 5b of the failure detection device 1 and the terminal 22a of the switch 21 of the circuit breaker 28 are connected, and the positive electrode terminal 5a of the failure detection device 1 and the terminal 24a of the switch 23 of the circuit breaker 28 are connected.

また、図３は、太陽電池ストリング１４を複数個接続した太陽電池サブアレイ１５を複数個有する太陽電池アレイ１０を備える太陽光発電システム５０Ｂに故障検出装置１を取り付けた例を示す図である。太陽光発電システム５０Ｂにおいては、集電箱３０複数の遮断器又は開閉器（以下、遮断器等とも称する。）３１，３４，…３７等が設けられている。また、遮断器等３１内には、回路を電気的に接続または遮断するスイッチ３２，３３が設けられ、遮断器等３４内には、スイッチ３５，３６が設けられ、遮断器等３７内には、スイッチ３８，３９が設けられている。さらに、複数の遮断器等３１，３４，…３７等の下流側にこれらの遮断器等と電気的に接続される遮断器等４０が設けられ、遮断器等４０内には、スイッチ４１，４３が設けられている。スイッチ４１には、端子４２ａ，４２ｂが設けられ、スイッチ４３には、端子４４ａ，４４ｂが設けられている。太陽光発電システム５０Ｂの例では、太陽電池ストリング１４を区分けするためのスイッチ２６及び複数の遮断器等３１，３４，…３７等のスイッチ３２，３３，３５，３６，…３８，３９等を全て閉状態にするとともに、遮断器等４０のスイッチ４１，４３を開状態にする。そして、故障検出装置１の負極端子５ｂと遮断器等４０のスイッチ４１の端子４２ａとが接続され、故障検出装置１の正極端子５ａと遮断器等４０のスイッチ４３の端子４４ａとが接続される。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example in which the failure detection device 1 is attached to a solar power generation system 50B including the solar cell array 10 having a plurality of solar cell subarrays 15 to which a plurality of solar cell strings 14 are connected. In the photovoltaic power generation system 50B, a current collector box 30 is provided with a plurality of circuit breakers or switches (hereinafter also referred to as circuit breakers) 31, 34,. Further, the circuit breaker etc. 31 are provided with switches 32 and 33 for electrically connecting or disconnecting circuits, the circuit breaker etc. 34 are provided with switches 35 and 36, and the circuit breaker etc. 37 is provided. , Switches 38 and 39 are provided. Further, a circuit breaker 40 electrically connected to these circuit breakers and the like is provided downstream of the plurality of circuit breakers 31, 34,... 37. Is provided. The switch 41 is provided with terminals 42a and 42b, and the switch 43 is provided with terminals 44a and 44b. In the example of the photovoltaic power generation system 50B, all the switches 32, 33, 35, 36,..., 38, 39, etc. such as the switch 26 and the plurality of circuit breakers 31, 34,. While making it a closed state, switch 41,43 of circuit breakers 40 etc. is made into an open state. And the negative electrode terminal 5b of the failure detection apparatus 1 and the terminal 42a of the switch 41 of the circuit breaker 40 are connected, and the positive terminal 5a of the failure detection apparatus 1 and the terminal 44a of the switch 43 of the circuit breaker 40 etc. are connected. .

次に、故障検出装置１による故障検出方法について、図２（ｂ）を参照して説明する。故障検出装置１は、逆流防止ダイオード２５及び逆流防止ダイオード２５と直列に接続される太陽電池ストリング１４に電圧を印加可能な位置に配置される。 Next, a failure detection method by the failure detection apparatus 1 will be described with reference to FIG. The failure detection device 1 is arranged at a position where a voltage can be applied to the backflow prevention diode 25 and the solar cell string 14 connected in series with the backflow prevention diode 25.

最初に、電圧印加部６は、逆流防止ダイオード２５及び太陽電池ストリング１４に、発電時と逆方向の電圧を印加する。印加される電圧は、太陽電池ストリング１４の開放電圧を超える電圧であるとともに、逆流防止ダイオード２５の定格電圧以下とする。そして、電流測定部２によって、逆流防止ダイオード２５及び太陽電池ストリング１４に、逆流防止ダイオード２５のカソードからアノード方向へ発電時と逆方向（図２（ｂ）に示す矢印Ｆ）に流れる電流を測定する。 First, the voltage application unit 6 applies a reverse voltage to the backflow prevention diode 25 and the solar cell string 14 during power generation. The applied voltage is a voltage that exceeds the open circuit voltage of the solar cell string 14 and is equal to or lower than the rated voltage of the backflow prevention diode 25. Then, the current measurement unit 2 measures the current flowing in the reverse current prevention diode 25 and the solar cell string 14 from the cathode of the reverse current prevention diode 25 in the reverse direction to the anode direction (arrow F shown in FIG. 2B). To do.

その結果、電流測定部２によって測定された電流値と、予め定められた閾値とに基づいて、逆流防止ダイオード２５の故障の有無を判断する。換言すれば、逆流防止ダイオード２５が短絡故障している場合、故障した逆流防止ダイオード２５、及びこの逆流防止ダイオード２５と直列に電気接続される太陽電池ストリング１４において、発電時と逆方向に流れる電流が発生する。この逆方向に流れる電流を測定することで、逆流防止ダイオード２５の短絡故障を検出するものである。そして、図３に示すように、太陽電池ストリング１４を複数個接続した複数の太陽電池サブアレイ１５からなる太陽電池アレイ１０を備え、多数の太陽電池ストリングを有する太陽光発電システム５０Ｂであっても、故障検出装置１によって、容易に逆流防止ダイオード２５の短絡故障を検出することが可能となる。 As a result, the presence / absence of failure of the backflow prevention diode 25 is determined based on the current value measured by the current measuring unit 2 and a predetermined threshold value. In other words, when the backflow prevention diode 25 is short-circuited, the current that flows in the reverse direction during power generation in the failed backflow prevention diode 25 and the solar cell string 14 electrically connected in series with the backflow prevention diode 25. Will occur. By measuring the current flowing in the reverse direction, a short circuit failure of the backflow prevention diode 25 is detected. And as shown in FIG. 3, even if it is the photovoltaic power generation system 50B provided with the solar cell array 10 which consists of the several solar cell subarray 15 which connected multiple solar cell strings 14, and has many solar cell strings, The failure detection device 1 can easily detect a short circuit failure of the backflow prevention diode 25.

また、一般に、正常な逆流防止ダイオードであれば、常温で逆方向の高電圧を印加しても、逆流防止ダイオードの漏れ電流レベルである数μＡ程度の電流が流れるにとどまる。従って、本実施形態における上述の閾値は、例えば、０μＡ以上１００μＡ以下の範囲の値とすることができる。 In general, if a normal reverse current prevention diode is applied, a current of about several μA, which is the leakage current level of the reverse current prevention diode, flows only when a high voltage in the reverse direction is applied at room temperature. Therefore, the above-described threshold value in the present embodiment can be set to a value in the range of 0 μA to 100 μA, for example.

＜実施例＞
以下、上述の第１の実施形態をより詳細に説明するために、実施例をあげて説明するが、上述の実施形態はこれらの例によって限定されるものではない。以下に、故障検出装置１を用いて逆流防止ダイオード及び太陽電池ストリングに逆電圧印加試験を行った結果を示す。 <Example>
Hereinafter, examples will be described in order to describe the first embodiment in more detail. However, the above-described embodiments are not limited to these examples. Below, the result of having performed the reverse voltage application test to the backflow prevention diode and the solar cell string using the failure detection apparatus 1 is shown.

１．実施例１
（１）試験が実施される太陽光発電システムの構成
図４は、実施例１の試験が実施される太陽光発電システム５０Ｃの概略構成を示す図である。太陽光発電システム５０Ｃは、開閉器７５を備える以外は、太陽光発電システム５０Ａと同一の構成である。太陽光発電システム５０Ｃのモジュール１２の仕様は、公称開放電圧（Ｖｏｃ）を２９．５Ｖとし、公称短絡電流（Ｉｓｃ）８．６３Ａとした。太陽電池アレイ１０は、モジュール１２の直列数を６直列とし、太陽電池ストリング１４の回路数を４回路（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ）とした。また、開放電圧（Ｖｏｃ）は１５０．２Ｖ（実験時測定値）とした。 1. Example 1
(1) Configuration of Solar Power Generation System in which Test is Implemented FIG. 4 is a diagram illustrating a schematic configuration of a solar power generation system 50C in which the test of Example 1 is performed. The solar power generation system 50C has the same configuration as the solar power generation system 50A except that it includes a switch 75. The specifications of the module 12 of the photovoltaic power generation system 50C were a nominal open circuit voltage (Voc) of 29.5V and a nominal short circuit current (Isc) of 8.63A. In the solar cell array 10, the number of series of modules 12 is six, and the number of circuits of the solar cell string 14 is four (14 a, 14 b, 14 c, 14 d). The open circuit voltage (Voc) was 150.2 V (measured value during the experiment).

（２）発電時と逆方向の電流が流れ始める電圧の測定
［i］試験器
実験では、上述の図２（ａ）に示す構成の故障検出装置１を試験器として用いた。また、試験器は、電圧を可変とし、電流を制限可能とした。 (2) Measurement of voltage at which current starts flowing in the direction opposite to that during power generation [i] Tester In the experiment, the failure detection device 1 having the configuration shown in FIG. 2A was used as a tester. In addition, the tester made the voltage variable and allowed the current to be limited.

［ii］実験方法
図４の太陽光発電システム５０Ｃに故障検出装置１を接続した。具体的には、図２（ｂ）と同様に、遮断器等２８のスイッチ２１，２３を開状態にした後、故障検出装置１の負極端子５ｂと遮断器等２８のスイッチ２１の端子２２ａとを接続し、故障検出装置１の正極端子５ａと遮断器等２８のスイッチ２３の端子２４ａとを接続する。また、開閉器７５は閉状態（すなわち、逆流防止ダイオード２５が短絡状態）にした。そして、故障検出装置１から、１４０Ｖ，１５０Ｖ，１６０Ｖの発電時と逆方向の各電圧を印加した際に流れる各電流値を測定した。なお、各試験においては、故障検出装置１の電流値が、１００００μＡが上限となるように設定した。 [Ii] Experimental method The failure detection apparatus 1 was connected to the photovoltaic power generation system 50C of FIG. 2B, after the switches 21 and 23 of the circuit breaker 28 are opened, the negative terminal 5b of the failure detection device 1 and the terminal 22a of the switch 21 of the circuit breaker 28 And the positive terminal 5a of the failure detection device 1 and the terminal 24a of the switch 23 of the circuit breaker 28 are connected. The switch 75 is closed (that is, the backflow prevention diode 25 is short-circuited). And each electric current value which flows when applying each voltage of the reverse direction from the time of power generation of 140V, 150V, and 160V from the failure detection apparatus 1 was measured. In each test, the current value of the failure detection apparatus 1 was set so that the upper limit was 10,000 μA.

［iii］実験結果
発電時と逆方向の電圧を印加した際に流れる電流値を測定した結果を表１に示す。 [Iii] Experimental results Table 1 shows the results of measuring the value of the current that flows when a voltage in the opposite direction to that during power generation is applied.

表１に示すように、開放電圧（１５０．２Ｖ）を超える電圧（１６０Ｖ）を発電時と逆方向に印加すると、発電時とは逆方向に、試験器の上限値の電流（１００００μＡ）が太陽電池ストリング１４ｄに流れた。 As shown in Table 1, when a voltage (160 V) exceeding the open circuit voltage (150.2 V) is applied in the direction opposite to that during power generation, the upper limit current (10000 μA) of the tester is reversed in the direction opposite to that during power generation. It flowed into the battery string 14d.

（３）逆流防止ダイオードの短絡検出
［i］実験方法 (3) Short circuit detection of backflow prevention diode [i] Experimental method

図４の太陽光発電システム５０Ｃにおいて、図２（ｂ）と同様に、遮断器等２８のスイッチ２１，２３を開状態にした後、故障検出装置１の負極端子５ｂと遮断器等２８のスイッチ２１の端子２２ａとを接続し、故障検出装置１の正極端子５ａと遮断器等２８のスイッチ２３の端子２４ａとを接続する。また、開閉器７５は開状態（すなわち、逆流防止ダイオード２５により逆流防止が正常に行われる状態）及び閉状態（すなわち、逆流防止ダイオード２５が短絡状態）の各状態において、試験を行った。そして、試験器から、４５０Ｖの発電時と逆方向の電圧を印加した際に流れる電流値を測定した。試験においては、試験器の電流値が、１００００μＡが上限となるように設定した。 In the photovoltaic power generation system 50C of FIG. 4, after the switches 21 and 23 of the circuit breaker 28 are opened, as in FIG. 2B, the negative terminal 5b of the failure detection device 1 and the switch of the circuit breaker 28 are switched. 21 is connected to the positive terminal 5a of the failure detection device 1 and the terminal 24a of the switch 23 of the circuit breaker 28 or the like. In addition, the switch 75 was tested in each of an open state (that is, a state in which the backflow prevention diode 25 normally performs backflow prevention) and a closed state (that is, the backflow prevention diode 25 is short-circuited). And the electric current value which flows when the voltage of the reverse direction at the time of 450V power generation was applied from the test device was measured. In the test, the current value of the tester was set so that the upper limit was 10,000 μA.

［ii］実験結果
開閉器７５の開閉の各状態で、発電時と逆方向の電圧を印加した際に流れる電流値を測定した結果を表２に示す。 [Ii] Experimental results Table 2 shows the results of measuring the value of the current that flows when a voltage in the direction opposite to that during power generation is applied in each state of opening and closing of the switch 75.

表２に示すように、開閉器７５が開状態（すなわち、逆流防止ダイオード２５により逆流防止が正常に行われる状態）の場合は、太陽光発電システム５０Ｃの開放電圧を超える電圧を発電時と逆方向に印加しても、電流値は、逆流防止ダイオード２５の漏れ電流レベルである２μＡ程度で抑えられた。一方、開閉器７５が閉状態の時、すなわち、逆流防止ダイオード２５が短絡状態にある場合は、太陽光発電システム５０Ｃの開放電圧を超える、発電時と逆方向の電圧を印加すると、試験器の上限となるように設定された最大電流（１００００μＡ）が流れた。 As shown in Table 2, when the switch 75 is in an open state (that is, a state in which backflow prevention is normally performed by the backflow prevention diode 25), a voltage exceeding the open circuit voltage of the photovoltaic power generation system 50C is reversed to that during power generation. Even when applied in the direction, the current value was suppressed to about 2 μA, which is the leakage current level of the backflow prevention diode 25. On the other hand, when the switch 75 is in a closed state, that is, when the backflow prevention diode 25 is in a short-circuited state, applying a voltage exceeding the open circuit voltage of the photovoltaic power generation system 50C in the direction opposite to that during power generation, The maximum current (10000 μA) set to the upper limit flowed.

２．実施例２
（１）試験が実施される太陽光発電システムの構成
図５は、実施例２の試験が実施される太陽光発電システム５０Ｄの概略構成を示す図である。太陽光発電システム５０Ｄは、実施例１で使用した太陽光発電システム５０Ｃにおいて、太陽電池アレイ１０のモジュール１２の直列数を４直列とし、太陽電池ストリング１４の回路数を４回路から３回路（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）にする以外は同様の構成とした。太陽光発電システム５０Ｄのモジュール１２の仕様は、公称開放電圧（Ｖｏｃ）を５０．９Ｖとし、公称短絡電流（Ｉｓｃ）５．５７Ａとした。また、開放電圧（Ｖｏｃ）は１８６．６Ｖ（実験時測定値）とした。 2. Example 2
(1) Configuration of Photovoltaic Power Generation System in which Test is Implemented FIG. 5 is a diagram illustrating a schematic configuration of a photovoltaic power generation system 50D in which the test of Example 2 is implemented. In the photovoltaic power generation system 50C used in the first embodiment, the photovoltaic power generation system 50D is configured such that the series number of modules 12 of the solar cell array 10 is four in series, and the number of circuits of the solar cell string 14 is changed from four to three (14a , 14b, 14c). The specifications of the module 12 of the photovoltaic power generation system 50D were a nominal open circuit voltage (Voc) of 50.9V and a nominal short circuit current (Isc) of 5.57A. The open circuit voltage (Voc) was 186.6 V (measured value during the experiment).

（２）発電時と逆方向の電流が流れ始める電圧の測定
［i］試験器
実施例１で使用した故障検出装置１を使用した。 (2) Measurement of voltage at which current starts flowing in the direction opposite to that during power generation [i] Tester The failure detection apparatus 1 used in Example 1 was used.

［ii］実験方法
上述の図５の太陽光発電システム５０Ｄにおいて、実施例１の試験と同様に、遮断器等２８のスイッチ２１，２３を開状態にした後、故障検出装置１の負極端子５ｂと遮断器等２８のスイッチ２１の端子２２ａとを接続し、故障検出装置１の正極端子５ａと遮断器等２８のスイッチ２３の端子２４ａとを接続する。また、開閉器７５は閉状態（すなわち、逆流防止ダイオード２５が短絡状態）にした。そして、故障検出装置１から、１７０Ｖ，１８０Ｖ，１９０Ｖの発電時と逆方向の各電圧を印加した際に流れる各電流値を測定した。なお、各試験においては、故障検出装置１の電流値が、１００００μＡが上限となるように設定した。 [Ii] Experimental Method In the photovoltaic power generation system 50D of FIG. 5 described above, as in the test of Example 1, after the switches 21 and 23 of the circuit breaker 28 were opened, the negative electrode terminal 5b of the failure detection device 1 was used. Are connected to the terminal 22a of the switch 21 of the circuit breaker 28, and the positive terminal 5a of the failure detection device 1 is connected to the terminal 24a of the switch 23 of the circuit breaker 28. The switch 75 is closed (that is, the backflow prevention diode 25 is short-circuited). Then, each current value that flows when each voltage in the opposite direction to that during power generation of 170 V, 180 V, and 190 V was applied from the failure detection apparatus 1 was measured. In each test, the current value of the failure detection apparatus 1 was set so that the upper limit was 10,000 μA.

［iii］実験結果
発電時と逆方向の電圧を印加した際に流れる電流値を測定した結果を表３に示す。 [Iii] Experimental results Table 3 shows the results of measuring the current value that flows when a voltage in the opposite direction to that during power generation is applied.

表３に示すように、開放電圧（１８６．６Ｖ）を超える電圧（１９０Ｖ）を発電時と逆方向に印加すると、発電時とは逆方向に、故障検出装置１の上限値の電流（１００００μＡ）が太陽電池ストリング１４ｃに流れた。 As shown in Table 3, when a voltage (190 V) exceeding the open circuit voltage (186.6 V) is applied in the direction opposite to that during power generation, the upper limit current (10000 μA) of the failure detection device 1 is reversed in the direction opposite to that during power generation. Flowed into the solar cell string 14c.

（３）逆流防止ダイオードの短絡検出
［i］実験方法
図５の太陽光発電システム５０Ｄにおいて、実施例１と同様の条件で実験を行った。 (3) Short circuit detection of backflow prevention diode [i] Experimental method In the photovoltaic power generation system 50D of FIG.

［ii］実験結果
開閉器７５の開閉の各状態で、発電時と逆方向の電圧を印加した際に流れる電流値を測定した結果を表４に示す。 [Ii] Experimental results Table 4 shows the results of measuring the value of the current that flows when a voltage in the opposite direction to that during power generation is applied in each state of opening and closing of the switch 75.

表４に示すように、開閉器７５が開状態（すなわち、逆流防止ダイオード２５により逆流防止が正常に行われる状態）の場合は、太陽光発電システム５０Ｄの開放電圧を超える電圧を発電時と逆方向に印加しても、電流値は、逆流防止ダイオード２５の漏れ電流レベルである１μＡ程度で抑えられた。一方、開閉器７５が閉状態の時、すなわち、逆流防止ダイオード２５が短絡状態にある場合は、太陽光発電システム５０Ｄの開放電圧を超える電圧を印加すると、試験器の上限となるように設定された最大電流（１００００μＡ）が流れた。 As shown in Table 4, when the switch 75 is in an open state (that is, a state in which backflow prevention is normally performed by the backflow prevention diode 25), a voltage exceeding the open circuit voltage of the photovoltaic power generation system 50D is reversed to that during power generation. Even when applied in the direction, the current value was suppressed to about 1 μA, which is the leakage current level of the backflow prevention diode 25. On the other hand, when the switch 75 is in a closed state, that is, when the backflow prevention diode 25 is in a short-circuited state, when a voltage exceeding the open circuit voltage of the photovoltaic power generation system 50D is applied, the upper limit of the tester is set. The maximum current (10000 μA) flowed.

以上の実施例１及び実施例２の実験結果より、太陽光発電システムの集電部で、太陽光発電システムの開放電圧を超える、発電時と逆方向の電圧を印加し、その際に流れる電流を測定することで、逆流防止ダイオードの短絡を検出することが可能であることが実証された。 From the experimental results of Example 1 and Example 2 above, the current flowing in the current collector is applied with a voltage exceeding the open circuit voltage of the photovoltaic power generation system in the direction opposite to that during power generation at the current collector of the photovoltaic power generation system. It was demonstrated that it is possible to detect a short circuit of the backflow prevention diode by measuring

上述のとおり、本実施形態の故障検出装置１によれば、逆流防止ダイオードの短絡による故障を容易かつ確度高く検出することができ、早期に対応を図ることに寄与する。その結果、太陽電池ストリングへの逆流を原因とする太陽光発電システムの事故を未然の防止を図ることが可能となる。 As described above, according to the failure detection device 1 of the present embodiment, a failure due to a short circuit of the backflow prevention diode can be detected easily and with high accuracy, contributing to early response. As a result, it is possible to prevent an accident of the photovoltaic power generation system caused by the backflow to the solar cell string.

＜第２の実施形態＞
本実施形態の太陽電池用逆流防止ダイオードの故障検出システムにおいては、逆流防止ダイオードに故障があることが判断されたときに、逆流防止ダイオードが備えられた電路の遮断及び／又は逆流防止ダイオードの故障の通報を行う。 <Second Embodiment>
In the failure detection system for the backflow prevention diode for solar cell according to the present embodiment, when it is determined that the backflow prevention diode has a failure, the circuit breaker provided with the backflow prevention diode and / or the failure of the backflow prevention diode Report.

図６は、本実施形態の太陽電池用逆流防止ダイオードの故障検出システム（以下、故障検出システムとも称する。）１００が、太陽光発電システムに備えられた例である太陽光発電システム１５０の機能的構成を示す図である。また、図７は、故障検出システム１００の機能的構成を示す図である。なお、第１の実施形態と重複する説明は省略する。 FIG. 6 is a functional diagram of a photovoltaic power generation system 150 that is an example in which a failure detection system (hereinafter also referred to as a failure detection system) 100 for a backflow prevention diode for a solar cell according to this embodiment is provided in a photovoltaic power generation system. It is a figure which shows a structure. FIG. 7 is a diagram illustrating a functional configuration of the failure detection system 100. In addition, the description which overlaps with 1st Embodiment is abbreviate | omitted.

図６に示すように、太陽電池アレイ１１０を備えた太陽光発電システム１５０は、接続箱１２０とパワーコンディショナ１４５との間に電気的に接続された故障検出システム１００を備える。太陽電池アレイ１１０は、逆流防止ダイオード１２５と直列に接続される太陽電池ストリングを備えている。また、接続箱１２０は、各太陽電池ストリングを区分けするためのスイッチ１２６、逆流防止ダイオード１２５、遮断器又は開閉器１２８、雷等の異常電圧から機器を保護するためのサージ保護素子１３７を備える。 As shown in FIG. 6, the photovoltaic power generation system 150 including the solar cell array 110 includes the failure detection system 100 that is electrically connected between the connection box 120 and the power conditioner 145. The solar cell array 110 includes a solar cell string connected in series with a backflow prevention diode 125. The junction box 120 also includes a switch 126 for separating the solar cell strings, a backflow prevention diode 125, a circuit breaker or switch 128, and a surge protection element 137 for protecting the device from abnormal voltage such as lightning.

また、図７に示すように、本実施形態の故障検出システム１００は、故障検出システム１００全体を管理するシステム管理部６０と、逆電流検出部７０と、電路遮断部８０と、故障通報部９０とから構成されている。なお、上述の構成間は、公知の技術に基づき、有線又は無線によって接続され得る。 As shown in FIG. 7, the failure detection system 100 of this embodiment includes a system management unit 60 that manages the entire failure detection system 100, a reverse current detection unit 70, an electric circuit interruption unit 80, and a failure notification unit 90. It consists of and. Note that the above-described configurations can be connected by wire or wireless based on a known technique.

逆電流検出部７０は、電圧印加部７２と、電流測定部７４とを備える。電圧印加部７２は、逆流防止ダイオード１２５及び太陽電池アレイ１１０を構成する太陽電池ストリングに、発電時と逆方向の電圧を印加する。電流測定部７４は、電圧印加部７２によって印加された発電時と逆方向の電圧によって、逆流防止ダイオード１２５、及び太陽電池アレイ１１０を構成する太陽電池ストリングに、逆流防止ダイオード１２５のカソードからアノード方向へ発電時と逆方向に流れる電流を測定する。 The reverse current detection unit 70 includes a voltage application unit 72 and a current measurement unit 74. The voltage application unit 72 applies a voltage in the reverse direction to that during power generation to the backflow prevention diode 125 and the solar cell string constituting the solar cell array 110. The current measuring unit 74 changes the reverse current prevention diode 125 and the solar cell string constituting the solar cell array 110 from the cathode of the reverse current prevention diode 125 to the anode direction by the voltage in the opposite direction to that during power generation applied by the voltage application unit 72. Measure the current flowing in the opposite direction to when generating electricity.

逆流防止ダイオード１２５にサージ保護素子１３７が電気的に接続されている状態においては、電圧印加部７２は、太陽電池アレイ１１０を構成する太陽電池ストリングの開放電圧を超えるとともに逆流防止ダイオード１２５の定格電圧以下、かつサージ保護素子１３７の最大連続使用電圧以下の電圧を印加することによって、サージ保護素子１３７の保護を図ることが可能となる。なお、サージ保護素子１３７を取り外した後に故障検出処理を行うようにしてもよく、この場合は、印加電圧は、太陽電池ストリングの開放電圧を超えるとともに逆流防止ダイオード１２５の定格電圧以下でよい。 In the state where the surge protection element 137 is electrically connected to the backflow prevention diode 125, the voltage application unit 72 exceeds the open voltage of the solar cell string constituting the solar cell array 110 and is rated for the backflow prevention diode 125. The surge protection element 137 can be protected by applying a voltage below and below the maximum continuous use voltage of the surge protection element 137. The failure detection process may be performed after the surge protection element 137 is removed. In this case, the applied voltage may exceed the open circuit voltage of the solar cell string and be equal to or lower than the rated voltage of the backflow prevention diode 125.

システム管理部６０は、制御部６２と、記憶部６４と通信部６６とを備える。制御部６２は、開始時期検知部６２１と、電流情報取得部６２２と、故障判断部６２３とを含む。制御部６２は、たとえばＣＰＵ（Central
Processing Unit）によって構成され、記憶部６４に記憶されるプログラムを実行することによって、上述の機能を実現する。 The system management unit 60 includes a control unit 62, a storage unit 64, and a communication unit 66. The control unit 62 includes a start time detection unit 621, a current information acquisition unit 622, and a failure determination unit 623. The control unit 62 is, for example, a CPU (Central
The above-described functions are realized by executing a program that is configured by a processing unit and stored in the storage unit 64.

開始時期検知部６２１は、故障検出システム１００の故障検出処理の開始時期を検知する。具体的には、故障検出システム１００に故障検出開始時期を設定するタイマーが設置され、開始時期検知部６２１がタイマーから故障検出開始時期を検知することによって、太陽光発電システム１５０の運転開始前及び／又は運転終了後等の所定の時間に、定期的に故障検出処理を開始させる。電流情報取得部６２２は、測定された電流値に関する電流情報を電流測定部７４から取得する。故障判断部６２３は、電流測定部７４によって測定された電流値と、所定の閾値とに基づいて、逆流防止ダイオード１２５の故障の有無を判断する。 The start time detection unit 621 detects the start time of the failure detection process of the failure detection system 100. Specifically, a timer for setting the failure detection start time is installed in the failure detection system 100, and the start time detection unit 621 detects the failure detection start time from the timer, so that before the operation start of the photovoltaic power generation system 150 and The failure detection process is started periodically at a predetermined time such as after the end of operation. The current information acquisition unit 622 acquires current information related to the measured current value from the current measurement unit 74. The failure determination unit 623 determines whether there is a failure in the backflow prevention diode 125 based on the current value measured by the current measurement unit 74 and a predetermined threshold value.

記憶部６４は、たとえば半導体メモリなどの記憶装置によって構成される。記憶部６４は、制御部６２で実行されるプログラム、プログラムを実行する際に必要なデータ、及び電流情報取得部６２２から受け取った電流情報を記憶する。 The storage unit 64 is configured by a storage device such as a semiconductor memory, for example. The storage unit 64 stores a program executed by the control unit 62, data necessary for executing the program, and current information received from the current information acquisition unit 622.

通信部６６は、システム管理部６０と、逆電流検出部７０、電路遮断部８０、故障通報部９０それぞれとの間で通信を確立して情報を送受信する通信インタフェースである。 The communication unit 66 is a communication interface that establishes communication between the system management unit 60, the reverse current detection unit 70, the electric circuit interruption unit 80, and the failure notification unit 90 to transmit and receive information.

電路遮断部８０は、スイッチ制御部８２と、スイッチング素子８４とを備える。スイッチング素子８４は、逆流防止ダイオード１２５が備えられた電路を接続状態または遮断状態にする。スイッチ制御部８２は、スイッチング素子８４に指令を与えて逆流防止ダイオード１２５が備えられた電路の遮断操作又は接続操作を行う機能を備えている。加えて、故障判断部６２３により、逆流防止ダイオード１２５の故障があることが判断されたときに、スイッチ制御部８２は、逆流防止ダイオード１２５が備えられた電路を遮断する。 The electric circuit interruption unit 80 includes a switch control unit 82 and a switching element 84. The switching element 84 brings the electric circuit provided with the backflow prevention diode 125 into a connected state or a cut-off state. The switch control unit 82 has a function of giving a command to the switching element 84 to perform an operation for cutting off or connecting to the electric circuit provided with the backflow prevention diode 125. In addition, when the failure determination unit 623 determines that there is a failure in the backflow prevention diode 125, the switch control unit 82 cuts off the electric circuit provided with the backflow prevention diode 125.

故障通報部９０は、通報制御部９２と通報部９４を備え、故障判断部６２３により、逆流防止ダイオード１２５の故障があることが判断されたときに、逆流防止ダイオード１２５の故障を通報する。具体的には、故障判断部６２３により逆流防止ダイオード１２５の故障があることが判断されたときに、通報制御部９２は、通報部９４に逆流防止ダイオード１２５の故障を太陽光発電システム１５０の管理部門等へ通報させる。通報部９４は、有線又は無線の手段を介して太陽光発電システム１５０の管理部門等に故障情報を通信する。有線又は無線の手段としては、電話回線、インターネット、赤外線通信、無線ＬＡＮ（Local
Area Network）等が挙げられる。なお、通報部９４は、警報信号の出力を行ったり、ブザーや警報装置など、音を発生させることによって、故障を通報するものであってもよい。 The failure notification unit 90 includes a notification control unit 92 and a notification unit 94. When the failure determination unit 623 determines that there is a failure in the backflow prevention diode 125, the failure notification unit 90 reports a failure in the backflow prevention diode 125. Specifically, when the failure determination unit 623 determines that there is a failure in the backflow prevention diode 125, the notification control unit 92 informs the notification unit 94 of the failure of the backflow prevention diode 125 in the management of the photovoltaic power generation system 150. Notify departments. The reporting unit 94 communicates the failure information to the management department of the solar power generation system 150 via wired or wireless means. Wired or wireless means include telephone lines, the Internet, infrared communication, wireless LAN (Local
Area Network). Note that the reporting unit 94 may report a failure by outputting a warning signal or generating a sound such as a buzzer or a warning device.

なお、本実施形態では、電路遮断部８０と故障通報部９０とが備えられているが、この形態に限定されない。例えば、電路遮断部８０又は故障通報部９０のいずれか一方のみが備えられた故障検出システムも採用し得る他の一態様である。但し、安全性を高める観点から、電路遮断部８０と故障通報部９０との両方が備えられることが好ましい。 In addition, in this embodiment, although the electric circuit interruption | blocking part 80 and the failure notification part 90 are provided, it is not limited to this form. For example, this is another aspect in which a failure detection system provided with only one of the electric circuit interruption unit 80 and the failure notification unit 90 can also be adopted. However, from the viewpoint of improving safety, it is preferable that both the electric circuit interruption unit 80 and the failure notification unit 90 are provided.

次に、故障検出システム１００において実行される処理について説明する。 Next, processing executed in the failure detection system 100 will be described.

図８は、故障検出システム１００の処理を示すフローチャートである。開始時期検知部６２４により、故障検出システム１００の故障検出処理の開始時期が検知されるとステップＳ１に移る。 FIG. 8 is a flowchart showing processing of the failure detection system 100. When the start time detection unit 624 detects the start time of the failure detection process of the failure detection system 100, the process proceeds to step S1.

ステップＳ１では、電圧印加部７２が、逆流防止ダイオード１２５及び太陽電池アレイ１１０を構成する太陽電池ストリングに、発電時と逆方向の電圧を印加する。 In step S 1, the voltage application unit 72 applies a voltage in the reverse direction to that during power generation to the backflow prevention diode 125 and the solar cell string constituting the solar cell array 110.

ステップＳ２では、ステップＳ１で印加された電圧によって、逆流防止ダイオード１２５及び太陽電池アレイ１１０を構成する太陽電池ストリングに、発電時と逆方向に流れる電流を測定する。 In step S 2, the current flowing in the reverse direction to the time of power generation is measured in the solar cell string constituting the backflow prevention diode 125 and the solar cell array 110 by the voltage applied in step S 1.

ステップＳ３では、故障判断部６２３が、電流測定部７４によって測定された電流値が予め定める閾値以上であるか否かを判定する。電流値が予め定める閾値以上である場合に、逆流防止ダイオード１２５の故障があると判断される。電流値が予め定める閾値以上でない場合、すなわち故障がないと判断された場合は、故障検出システム１００において実行される処理を終了する。電流値が予め定める閾値以上と判定された場合、すなわち、逆流防止ダイオード１２５の故障があることが判断された場合は、ステップＳ４へ進む。 In step S3, failure determination unit 623 determines whether or not the current value measured by current measurement unit 74 is equal to or greater than a predetermined threshold value. When the current value is equal to or greater than a predetermined threshold, it is determined that there is a failure in the backflow prevention diode 125. If the current value is not greater than or equal to the predetermined threshold value, that is, if it is determined that there is no failure, the process executed in the failure detection system 100 is terminated. If it is determined that the current value is equal to or greater than a predetermined threshold, that is, if it is determined that there is a failure in the backflow prevention diode 125, the process proceeds to step S4.

ステップＳ４では、電路遮断部８０による逆流防止ダイオード１２５が備えられた電路の遮断、又は故障通報部９０による逆流防止ダイオード１２５の故障の通報、あるいは、電路の遮断及び故障の通報の双方の処理が行われ、故障検出システム１００において実行される処理を終了する。 In step S4, the electric circuit interruption unit 80 cuts off the electric circuit provided with the backflow prevention diode 125, the failure notification unit 90 reports the failure of the backflow prevention diode 125, or both the circuit interruption and the failure notification process. The process executed in the failure detection system 100 is terminated.

このように、本実施形態の故障検出システム１００においては、逆流防止ダイオードの状態の定期的な確認作業及び逆流防止ダイオードの短絡故障の検出を自動的に行うことが可能となるため、より確度高く逆流防止ダイオードの短絡故障による太陽電池ストリングの事故の未然防止を図ることができる。従って、太陽光発電システムの安全性のさらなる向上を図ることが可能となる。 As described above, in the failure detection system 100 of the present embodiment, it is possible to automatically perform the periodic check operation of the state of the backflow prevention diode and the detection of the short circuit failure of the backflow prevention diode. It is possible to prevent an accident of the solar cell string due to a short circuit failure of the backflow prevention diode. Therefore, it is possible to further improve the safety of the photovoltaic power generation system.

また、本実施形態における故障検出装置及び故障検出システムは、逆流防止ダイオードの短絡故障を容易に検出することが可能となるため、安全性に優れた太陽光発電システムの提供に大きく貢献するものである。 In addition, since the failure detection device and the failure detection system in this embodiment can easily detect a short-circuit failure of the backflow prevention diode, it greatly contributes to the provision of a photovoltaic power generation system excellent in safety. is there.

＜その他の実施形態＞ <Other embodiments>

ところで、上述の故障検出システム１００においては、逆電流検出部が１つ備えられていたが、逆電流検出部を複数個設けて、電気的に接続させてもよい。逆電流検出部を複数個所に設置することによって、故障が生じた逆流防止ダイオードの特定をより容易にすることが可能となる。 By the way, in the above-described failure detection system 100, one reverse current detection unit is provided. However, a plurality of reverse current detection units may be provided and electrically connected. By installing the reverse current detection units at a plurality of locations, it is possible to more easily identify the backflow prevention diode in which a failure has occurred.

また、上述の故障検出システムにおいては、故障開始時期を設定するタイマーが設置されることによって、所定の時間に装置の故障検出操作を行っていたが、サージ保護素子を太陽光発電システムに備えている場合は、雷等によるサージを検知した場合にも、制御部から故障検出処理の開始させるようにしてもよい。また、所定の時間に故障検出操作を行う代わりに、朝に太陽光発電システムが起動し始め、発電された電気が所定の電圧値に達したときを発電開始時期として、故障検出操作を行うようにしてもよいし、光センサを設けて朝に太陽光を検知し始めたときに、装置の故障検出操作を行うようにしてもよい。 Further, in the above-described failure detection system, the failure detection operation of the device is performed at a predetermined time by installing a timer for setting the failure start time. If a surge is detected due to lightning or the like, the control unit may start the failure detection process. Also, instead of performing the failure detection operation at a predetermined time, the failure detection operation is performed with the time when the photovoltaic power generation system starts to start in the morning and the generated electricity reaches a predetermined voltage value as the power generation start time. Alternatively, when a light sensor is provided and sunlight is started to be detected in the morning, an apparatus failure detection operation may be performed.

上述の故障検出システムの逆電流検出部は、接続箱とパワーコンディショナとの間に配置されていたが、上述の故障検出システムはその態様に限定されない。例えば、接続箱や、集電箱もしくはパワーコンディショナ内部に配置されることも、採用し得る他の態様である。 Although the reverse current detection part of the above-mentioned failure detection system was arranged between the junction box and the power conditioner, the above-mentioned failure detection system is not limited to that mode. For example, it is another aspect that can be adopted to be arranged inside a junction box, a current collection box, or a power conditioner.

上述の各実施形態の変形例においても上述の少なくとも一部の効果が奏され得る。 Also in the modified examples of the above-described embodiments, at least some of the effects described above can be achieved.

上述の各実施形態の開示は、それらの実施形態の説明のために記載したものであって、本発明を限定するために記載したものではない。加えて、各実施形態の他の組合せを含む本発明の範囲内に存在する変形例もまた、特許請求の範囲に含まれるものである。 The disclosure of each of the above-described embodiments is described for explaining the embodiments, and is not described for limiting the present invention. In addition, modifications within the scope of the present invention including other combinations of the embodiments are also included in the claims.

１故障検出装置
２，７４電流測定部
６，７２電圧印加部
１０、１１０太陽電池アレイ
１２モジュール
１４太陽電池ストリング
１５太陽電池サブアレイ
２０、１２０接続箱
２５，１２５逆流防止ダイオード
２８，３１，３４，３７，４０，１２８遮断器又は開閉器
４５，１４５パワーコンディショナ
５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，１５０太陽光発電システム
６０システム管理部
６２制御部
６４記憶部
７０逆電流検出部
７５開閉器
８０電路遮断部
８２スイッチ制御部
８４スイッチング素子
９０故障通報部
９２通報制御部
９４通報部
１００故障検出システム
１３７サージ保護素子
６２１開始時期検知部
６２２電流情報取得部
６２３故障判断部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Failure detection apparatus 2,74 Current measurement part 6,72 Voltage application part 10,110 Solar cell array 12 Module 14 Solar cell string 15 Solar cell subarray 20,120 Junction box 25,125 Backflow prevention diode 28,31,34,37 , 40, 128 Circuit breaker or switch 45, 145 Power conditioner 50A, 50B, 50C, 50D, 150 Solar power generation system 60 System management unit 62 Control unit 64 Storage unit 70 Reverse current detection unit 75 Switch 80 Switch circuit breaker 82 switch control unit 84 switching element 90 failure notification unit 92 notification control unit 94 notification unit 100 failure detection system 137 surge protection element 621 start timing detection unit 622 current information acquisition unit 623 failure determination unit

Claims

A failure detection device for detecting a failure of a backflow prevention diode electrically connected to a solar cell array or a solar cell string including a plurality of solar cell strings,
A voltage application unit for applying a voltage in a direction opposite to that during power generation to the solar cell string connected in series with the backflow prevention diode and the backflow prevention diode;
A current measuring unit configured to measure a current flowing in the reverse direction from the cathode of the backflow prevention diode to the anode direction during power generation in the solar cell string connected in series with the backflow prevention diode and the backflow prevention diode according to the voltage; ,
With
The voltage exceeds the open circuit voltage of the solar cell string and is equal to or lower than the rated voltage of the backflow prevention diode, and when a surge protection element is electrically connected to the backflow prevention diode, Exceeding the open circuit voltage and below the rated voltage of the backflow prevention diode and below the maximum continuous use voltage of the surge protection element,
Fault detection device for backflow prevention diode for solar cell.

A failure detection system for detecting a failure in a backflow prevention diode electrically connected to a solar cell array or a single solar cell string including a plurality of solar cell strings,
A voltage application unit for applying a voltage in a direction opposite to that during power generation to the solar cell string connected in series with the backflow prevention diode and the backflow prevention diode;
A current measuring unit configured to measure a current flowing in the reverse direction from the cathode of the backflow prevention diode to the anode direction during power generation in the solar cell string connected in series with the backflow prevention diode and the backflow prevention diode according to the voltage; ,
A determination unit that determines the presence or absence of a failure of the backflow prevention diode based on a current value measured by the current measurement unit and a predetermined threshold;
With
The voltage exceeds the open circuit voltage of the solar cell string and is equal to or lower than the rated voltage of the backflow prevention diode, and when a surge protection element is electrically connected to the backflow prevention diode, Exceeding the open circuit voltage and below the rated voltage of the backflow prevention diode and below the maximum continuous use voltage of the surge protection element,
Fault detection system for backflow prevention diode for solar cell.

When the determination unit determines that there is a failure of the backflow prevention diode,
Further comprising a blocking part for blocking the electric circuit provided with the backflow prevention diode,
The fault detection system of the backflow prevention diode for solar cells of Claim 2.

When the determination unit determines that there is a failure of the backflow prevention diode, the determination unit further includes a notification unit for reporting a failure of the backflow prevention diode,
The fault detection system of the backflow prevention diode for solar cells of Claim 2 or Claim 3.

A failure detection method for detecting a failure in a backflow prevention diode electrically connected to a solar cell array or a single solar cell string including a plurality of solar cell strings,
A voltage step of applying a reverse voltage to the solar cell string connected in series with the backflow prevention diode and the backflow prevention diode;
A current measuring step of measuring a current flowing in the reverse direction from the cathode of the backflow prevention diode to the anode direction during power generation in the solar cell string connected in series with the backflow prevention diode and the backflow prevention diode according to the voltage; ,
Including
The voltage exceeds the open circuit voltage of the solar cell string and is equal to or lower than the rated voltage of the backflow prevention diode, and when a surge protection element is electrically connected to the backflow prevention diode, Exceeding the open circuit voltage and below the rated voltage of the backflow prevention diode and below the maximum continuous use voltage of the surge protection element,
Fault detection method for backflow prevention diode for solar cell.

A determination step of determining the presence or absence of a failure of the backflow prevention diode based on the current value measured in the current measurement step and a predetermined threshold;
In the determination step, when it is determined that there is a failure of the backflow prevention diode,
A blocking step of cutting off the electric circuit provided with the backflow prevention diode;
Further including
The fault detection method of the backflow prevention diode for solar cells of Claim 5.

A determination step of determining the presence or absence of a failure of the backflow prevention diode based on the current value measured in the current measurement step and a predetermined threshold;
In the determination step, when it is determined that there is a failure of the backflow prevention diode,
A reporting step for reporting a failure of the backflow prevention diode;
Further including
The fault detection method of the backflow prevention diode for solar cells of Claim 5 or Claim 6.