JP2015188306A - 太陽電池回路の検査装置及び検査方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 検査装置は、太陽電池回路に対して、診断電圧を印加する診断電力供給部と、電流を検出する検出部と、断線があるか否かを判定する判定部とを備える。検査装置は、同一の装置で太陽電池側の発電回路及びバイパスダイオード側の回路の双方の断線を検知することができる。また、検査装置は、同一の装置で特性が異なる太陽電池ストリングを容易に診断できるだけではなく、特性が分からない既設の太陽電池を診断することができ、太陽光発電システムの設置時にシステムに組み込み継続的に診断を行う必要がないという効果を奏する。
【選択図】図1
Description
しかし太陽電池は、温度変化の影響を受けてIV特性が変化するため、日夜、季節によって温度変化がある屋外に設置された太陽電池を現地で検査する際には正確性が欠ける。
また、異常を生じていなくても太陽電池自体の経年劣化により特性が徐々に正常値から乖離する場合があるため、診断の信頼性を長期間確保することが難しいという課題もある。
本発明の方法では検査時に正常値と比較しないため、特性(正常値)が分からない太陽電池であっても検査が可能である。また、同一の装置で、特性(正常値)が異なる複数の太陽光発電システムや太陽電池ストリングなどを容易に検査できる。
図1に例示するように、検査装置1は、正極側及び負極側に接続する端子を有しており、太陽電池設置現場において集電盤等に接続して使用する。太陽電池パネル50は、例えば、複数のストリングS1、S2により構成されており、それぞれストリングS単位で集電盤に接続されている。
本実施形態においては、太陽電池パネル50が発電していない夜間などの無発電状態で検査することが好ましい。
以下、本実施形態では、太陽電池ストリングS1を検査する場合を例示する。
また、太陽電池ストリングS1は、無発電状態において、検査装置1により、I2方向に電流を供給された場合、バイパスダイオードdを経由して電流が流れる。すなわち、太陽電池のバイパスダイオード側回路にI2方向の電流が流れる。しかし、バイパスダイオードdに断線がある場合は、I2方向の電流が流れない。
本実施例では、太陽電池ストリングS1を検査する場合を、具体例として説明する。
本実施形態に係る検査装置1は、この特性を利用して太陽電池回路及びバイパスダイオード回路を、個別に検査することができる。これにより、検査装置1は、検査範囲内の太陽電池回路およびバイパスダイオード回路において断線の有無を検査できる。また、太陽電池ストリングS、太陽電池モジュールM、太陽電池クラスタCでの検査を順次実行して、断線を含む範囲を絞り込むことが可能である。
図3に例示するように、本実施形態による検査装置1は、診断電力供給部10と、電流検出部20と、判定部30と通知部60を備えている。
診断電力供給部10は、太陽電池回路に直流の診断電圧を印加する。診断電力供給部10は、外部交流電源からの整流回路による電源や蓄電部80より、電力の供給を受ける。例えば、安定化電源、バッテリーや、キャパシター等から電力の供給を受けても良くこれに限らない。
診断電力供給部10は、電圧設定部11、電流設定部12、及び、印加方向切替部13を含む。
電圧設定部11は、診断電力供給部10により、太陽電池回路に印加される診断電圧を、所定の電圧値に設定する。例えば、電圧設定部11は、診断電力供給部10により太陽電池ストリングS1に印加する診断電圧を、太陽電池ストリングS1の開放電圧VOC値以下に設定する。(以下、電圧を設定して検査を行うことを定電圧モードという。)
電流設定部12は、診断電力供給部10により、太陽電池回路に供給する電流を、所定の電流値に設定する。例えば、電流設定部12は、診断電力供給部10により太陽電池ストリングS1に供給する電流の電流値を0Aよりも大きな値で、太陽電池の仕様に定められる短絡電流以下の値に設定する。電流設定部12は、好ましくは5A以下に設定する。本実施例では、1Aに設定する。(以下、電流を設定して検査を行うことを定電流モードという。)
印加方向切替部13は、診断電力供給部10により、太陽電池ストリングS1に流す診断電流の方向を、太陽電池の発電時の直流電流の方向I1と、太陽電池の発電時の直流電流の逆方向I2とを切り替える。
印加方向切替部13は、診断電力供給部10により、太陽電池ストリングS1に印加し、太陽電池を検査する場合、太陽電池を診断するための電流の方向に切り替える。具体的には、印加方向切替部13は、図2に例示するようにI1方向に電流が流れるように直流電圧を印加する方向に切り替える。印加方向切替部13は、診断電力供給部10により、太陽電池ストリングS1に印加し、バイパスダイオードdの断線の有無を検査する場合、バイパスダイオードdを診断するための電流の方向に切り替える。具体的には、印加方向切替部13は、図2に例示するようにI2方向に電流が流れるように直流電圧を印加する。
電流検出部20は、診断電力供給部10により太陽電池回路に直流の診断電圧が印加された場合に、電流の有無を検出する。具体的には、電流検出部20は、診断電力供給部10により、太陽電池ストリングS1に、I1方向の電流を流すために診断電圧を印加ている時で、かつ太陽電池モジュールMに断線がない場合は、電流を検出する。また、電流検出部20は、断線している場合は電流を検出しない。電流検出部20は、診断電力供給部10により、I2方向の電流を流すために電圧を印加している時で、かつ太陽電池モジュールMのバイパスダイオードを経由する回路に断線がない場合は、電流を検出する。また、電流検出部20は、断線している場合には、電流を検出しない。
また、電流検出部20は、電流の有無だけではなく電流値を測定しても良い。
判定部30は、電流検出部20の電流の検出結果に基づき、電流がながれるか、流れないかに基づいて、電流が流れていない場合、断線していると判定する。具体的には、判定部30は、診断電力供給部10により、太陽電池ストリングS1に診断電圧を印加している時に、電流検出部により電流が流れていないということを検出した場合、電流が流れていないと判断し断線していると判定する。
蓄電部80は、診断電力供給部10に電力を供給する。具体的には、蓄電部80は、バッテリーやキャパシター等の蓄電池であり、診断電力供給部10に電力を供給する。
図4において、太陽電池が発電時に発生する電圧・電流の方向をプラスに表示する。以降の図も同様とする。
判定部30は、電流検出部20の電流が流れるか流れないかの検出結果に基づいて、診断電力供給部10により、太陽電池ストリングS1に診断電圧を印加している時に、電流検出部20により電流が流れていないということを検出した場合、太陽電池が断線していると判定する。
図2に例示するように、電流検出部20は、診断電力供給部10により、太陽電池ストリングS1に、I2方向に直流電流が流れ、太陽電池ストリングS1のバイパスダイオードに断線がなく通電した場合は、図5(a)に例示するように、電流I2を検出する。電流検出部20は、バイパスダイオードdが通電しない場合、図5(b)に例示するように、電流I2を検出しない。
判定部30は、電流検出部20の電流が流れるか流れないかの検出結果に基づいて、診断電力供給部10により、太陽電池ストリングS1に診断電圧を印加している時に、電流検出部20により電流が流れていないということを検出した場合、太陽電池のバイパスダイオードが断線していると判定する。
図6は、本実施形態における、定電圧モード検出処理(S10)を説明するフローチャートである。
まず、ユーザーは、検査装置1の接続端子を、太陽電池ストリングS1に接続する。
ステップ11(S11)において、電圧設定部11は、太陽電池を検査するため、診断電力供給部10により太陽電池ストリングS1に印加する診断電圧の電圧設定を行う。具体的には、正常な太陽電池に確実に電流を流し、検査の信頼性を高めるためには、電圧設定部11には、太陽電池ストリングS1に印加する電圧を、太陽電池ストリングS1の開放電圧VOC程度の電圧に設定することが好ましい。
次に、電流設定部11は、診断電力供給部10により太陽電池ストリングS1に流す電流の限度値を設定する。ここで、電流の設定値は、診断に必要な電流値以上であり、かつ、太陽電池に悪影響を及ぼさない程度の電流値以下、例えば、0Aを超え、太陽電池ストリングの短絡電流ISC以下の範囲で設定する。
ステップ13(S13)において、電流検出部20は、図7(a)に例示するように、診断電力供給部10により印加する診断電圧の電圧値を開放電圧VOCとすると、太陽電池が正常な場合、電流検出部20は、yAの電流値を検出する。このとき、診断電力供給部10は、検査に必要な電流量を流せれば良く、流す電流の絶対値は|yA|より小さくても良い。またその際の診断電圧は、設定した電圧値よりも小さくても良い。電流検出部20は、太陽電池の発電側回路に断線があり通電しない場合は、図4(b)に例示するように、診断電圧を印加しても電流を検出しない。
ステップ17(S17)において、電流検出部20は、図7(b)に例示するように、診断電力供給部10が印加する診断電圧の電圧値を−VBとすると、太陽電池のバイパスダイオードdが正常な場合、yBの電流値を検出する。電流検出部20は、太陽電池のバイパスダイオードdに断線があり、通電しない場合は、図5(b)に例示するように、診断電圧を印加しても電流を検出しない。
図8は、本実施形態における、定電流モード検出処理(S20)を説明するフローチャートである。
まず、ユーザーは、検査装置1の接続端子を、太陽電池ストリングS1に接続する。
ステップ21(S21)において、電流設定部12は、太陽電池を検査するため、診断電力供給部10により、太陽電池ストリングS1に流す診断電流の設定を行う。電流設定部11は、診断電流によって太陽電池を破損しないようにするため、設置値は太陽電池の短絡電流ISC値以下が好ましく、本実施形態では、例えば、電流値を1Aに設定する。
次に、電圧設定部11は、診断電力供給部10により太陽電池ストリングS1に印加する電圧の限度値を設定する。ここで電圧設定部11は、電圧の設定値を、診断に必要な電圧値以上に設定する。例えば、電圧設定部11は、太陽電池ストリングS1の開放電圧VOCに設定する。開放電圧VOCが不明な場合は、任意の電圧を設定してステップ22の処理に移行する。
ステップ23(S23)において、電流検出部20は、図9(a)に例示するように、診断電力供給部10が供給する電流値を−1Aとすると、正常な場合は、太陽電池ストリングS1にXVの電圧が印加され、電流検出部20は、1Aの電流値を検出する。このとき、診断電力供給部10は、検査に必要な電圧を印加できれば良く、印加電圧の設定値がXVと異なる値でも良い。電流検出部20は、太陽電池の発電側回路に断線があり通電しない場合は、図4(b)に例示するように、電流を検出しない。
ステップ27(S27)において、電流検出部20は、図9(b)に例示するように、診断電力供給部10が印加する電流値を1Aとすると、太陽電池のバイパスダイオードdが正常な場合、Xvの電圧で1Aの電流値を検出する。電流検出部20は、太陽電池のバイパスダイオードdに断線があり、通電しない場合は、図5(b)に例示するように、電流を流すために診断電圧を印加しても電流を検出しない。
検査装置1は、同一の装置によって、太陽電池の発電側回路とバイパスダイオード側回路の双方を検査でき、これにより、4段階で太陽電池の状態を示すことが可能になる。
図10に例示するように、通知部30は、正常、予防交換、要交換、要メンテナンスの4段階を、判定部30の判定結果として表示しても良い。
本発明は、これらに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、追加等が可能である。
本実施例では、無発電状態すなわち夜間である場合を説明したが、これに限定するものではない。
例えば、検査装置1は、太陽電池を検査する場合、太陽電池ストリングS1に対して、発電時に流れる電流方向とは逆方向に電流を印加するため、無発電状態で検査することが好ましい。そのため、検査装置1は、太陽電池ストリングS1に接続している場合に、太陽電池ストリングS1の発電状態を測定し、検査が可能な状態か否かを判定する検査可能判定部40を、さらに備えても良い。
以下、同符号の構成については、同様の動作をするため説明を省略する。
検査可能判定部40は、本発明に係る検査可能判定部の一例である。
検査可能判定部40は、電流検出部20により、太陽電池ストリングS1による発電の有無を検出し、検査可能か否かを判定する。例えば、検査可能判定部40は、電流検出部20により検出される電流の有無の検出結果から、太陽電池ストリングS1が無発電状態であるか否か、すなわち、検査可能であるか否かを判定する。
ステップ31(S31)において、電流検出部20は、検査装置1を太陽電池ストリングS1に接続した後、診断電力供給部10により、太陽電池ストリングS1に電圧が印加される前に、太陽電池ストリングS1の電流値を検出する。
このように、検査装置1は、検査可能判定部40を備えることにより、安全に検査を行うことができる。
変形例2では、変形例1に電圧測定部70を備えた場合を説明する。
以下、同符号の構成については、同様の動作をするため説明を省略する。
図13は、変形例2に係る電圧測定部70を備える検査装置の機能構成を例示する図である。
図13に例示するように、変形例2による検査装置1は、太陽電池の電圧を測定する電圧測定部70を備えている。
電圧測定部70は、本発明に係る電圧測定部の一例である。
電圧測定部70は、太陽電池ストリングS1の発電時の太陽電池の開放電圧VOCを測定し、電圧設定部11は、測定結果に基づいて太陽電池ストリングS1に印加する診断電圧の電圧値を、開放電圧VOC以下に設定する。
本実施形態に係る検査装置1は、直流電圧の印加によって、太陽電池及びバイパスダイオードの断線の有無を検出するが、太陽電池回路の異常は断線に限らない。検査装置1により、通電しており断線していないと判断したにも関わらず、何らかの原因で回路が短絡している場合がある。変形例3では、判定部30によって、断線していないと判定した後に、短絡しているか否かを判定する短絡判定部90を備えた場合を説明する。
図14に例示するように、短絡判定部90は、本発明に係る短絡判定部の一例である。
短絡判定部90は、判定部30により、太陽電池、または、バイパスダイオードの断線の有無を検出した後に、断線していないと判定された回路が短絡しているか否かを判定する。具体的には、短絡判定部90は、診断電力供給部10により太陽電池ストリングS1に供給される電圧値と電圧基準値との差、および、電流検出部20により検出される電流値と電流基準値との差に基づいて、太陽電池ストリングS1が短絡しているか否かを判定する。基準値は、例えば、出荷時のIV特性を用いても良いがこれに限らない。
短絡判定部90は、判定部30に具備されていても良くこれに限らない。
以下、同符号の構成については、同様の動作をするため説明を省略する。
図15に例示するように、ステップ41(S41)において、電流検出部20は、太陽電池を検査するため、診断電力供給部10により、太陽電池ストリングS1に、図2に例示するI1方向に電流が流れるように診断電圧の印加された、太陽電池ストリングS1の電流値を検出する。
図16に例示するように、ステップ51(S51)において、電圧設定部11は、診断電力供給部10により太陽電池ストリングS1に印加する電圧の初期値を設定する。例えば、電圧設定部11は、電圧の初期値を、0Vに設定する。
このように、検査装置1は、短絡判定部90を備えることにより、太陽電池回路の短絡の検査を行うことができる。
10 診断電力供給部
11 電圧設定部
12 電流設定部
13 印加方向切替部
20 電流検出部
30 判定部
40 検査可能判定部
50 太陽電池パネル
60 通知部
70 電圧測定部
80 蓄電部
90 短絡判定部
Claims (13)
- 太陽電池回路を検査する検査装置であって、
前記太陽電池回路に直流の診断電圧を印加する診断電力供給部と、
前記太陽電池回路の電流を検出する検出部と、
前記診断電力供給部により、前記太陽電池回路に組み込まれている太陽電池の発電方向と逆方向に直流の診断電圧を印加している時に、前記検出部により電流が流れていないということを検出した場合に、断線していると判定する判定部と
を有する検査装置。 - 前記診断電力供給部は、前記診断電圧を印加する方向を切り替える印加方向切替部
をさらに有し、
前記印加方向切替部は、太陽電池の発電時の直流電流の方向と、太陽電池の発電時の直流電流の逆方向とを切り替える
請求項1に記載の検査装置。 - 前記判定部は、太陽電池の発電方向と同じ方向に直流の診断電圧を印加している時に、電流が流れるか、流れないかに基づいて、電流が流れていない時に断線していると判定する
請求項2に記載の検査装置。 - 前記診断電力供給部により供給される電圧値を設定する電圧設定部と、
蓄電手段と
をさらに有し、
前記診断電力供給部は、前記蓄電手段によって供給された電力を用いて前記電圧設定部により設定された診断電圧を供給する
請求項1に記載の検査装置。 - 前記診断電力供給部により、電流値を設定する電流設定部
をさらに有し、
前記電流設定部は、前記太陽電池回路に流す電流を、一定の電流値に設定し、既定の電圧まで印加して、前記検出部により電流を検出しない場合に、流れなかったと判断する
請求項1に記載の検査装置。 - 前記検出部により、太陽電池による発電の有無を検出し、検査可能か否かを判定する検査可能判定部
をさらに有し、
通知部は、前記検査可能判定部の結果を通知する
請求項1に記載の検査装置。 - 太陽電池の発電時の電圧を測定する電圧測定部
をさらに有し、
前記電圧測定部は、太陽電池発電時の開放電圧を測定し、
前記電圧設定部は、前記太陽電池回路に印加する前記診断電圧を、開放電圧以下に設定する
請求項1に記載の検査装置。 - 前記診断電力供給部により太陽電池回路に供給される電圧値と電圧基準値との差、および、前記検出部により検出される電流値と電流基準値との差に基づいて、太陽電池回路が短絡しているか否かを判定する短絡判定部
をさらに有し
前記短絡判定部は、前記判定部により断線しているか否かを判定した後に、太陽電池回路の短絡を判定する
請求項3に記載の検査装置。 - 太陽電池回路に直流の診断電圧を印加するステップと、
印加された太陽電池回路の電流を検出する検出ステップと、
直流の診断電圧を印加している時に、電流が流れるか、流れないかに基づいて、電流が流れていないということを検出した場合に断線していると判定するステップと
を有する太陽電池回路検査方法。 - 前記電圧印加ステップからの印加する前記診断電圧の方向を、太陽電池の発電時の電流の方向と、発電時と逆の電流の方向とを切り替えるステップと
をさらに有する請求項8に記載の太陽電池回路検査方法。 - 前記電圧印加ステップからの印加する前記診断電圧を、所定の電圧値に設定する電圧設定ステップと、
前記電圧印加ステップからの印加する電流を、所定の電流値に設定する電流設定ステップと
をさらに有する請求項8に記載の太陽電池回路検査方法。 - 太陽電池に診断電圧を印加する前に、前記検出ステップにより、太陽電池の発電の有無を検出し、検査可能か否かを判定する検査可能判定ステップ
をさらに有する請求項8に記載の太陽電池回路検査方法。 - 前記判定ステップにより、断線しているか否かを判定した後に、前記電圧印加ステップにより太陽電池回路に供給される電圧値と電圧基準値との差、および、前記検出部により検出される電流値と電流基準値との差に基づいて、短絡しているか否かを判定する短絡判定ステップ
をさらに有する請求項9に記載の太陽電池回路検査方法。
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