JP2017163805A - 太陽電池の故障検出装置および太陽光発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池が断線故障している場合の作業者の負担を軽減する太陽電池の故障検出装置および太陽光発電システムを提供する。
【解決手段】故障検出装置２では、故障判定部２６が、Ｉ−Ｖ特性取得部２５が取得したＩ−Ｖ特性に基づいて、太陽電池ストリング１１の故障の有無および故障の種類を判定し、故障判定部２６が断線故障ありと判定した場合に、制御部２７が、故障位置検出部１６により断線位置検出動作を行わせる。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光発電システムに使用される太陽電池の故障検出装置および太陽光発電システムに関する。

従来、太陽光発電システムは、太陽電池ストリング（太陽電池）により発電された電力が、直流交流変換器等を含むパワーコンディショニングシステム（以下、単にＰＣＳ（Power Conditioning System）と称する）を介して、電力送電網に供給されるようになっている。

太陽電池ストリングは、運転中に種々の不具合や故障を生じることがあり、良好な稼働状態を維持するためには、それら不具合や故障に迅速に対処する必要がある。このために、従来では、例えば特許文献１〜３に記載されているように、太陽電池ストリングのＩ−Ｖ曲線を監視し、Ｉ−Ｖ曲線の形状から太陽電池ストリングにおける種々の不具合や故障の発生を検出している。また、太陽電池ストリングにおいて不具合や故障が生じた場合には、例えば太陽光発電システムの管理装置へその内容が通知され、通知内容を確認した作業者が太陽電池ストリングに駆けつけて、それら不具合や故障に対処している。

特開２００７−３１１４８７号公報 特開２０１２−１５６３４３号公報 特開２００６−２０１８２７号公報 特開２０１３−１５６１２５号公報 特許第５１９６６０７号公報 特許第４６０４２５０号公報

太陽電池ストリングの不具合や故障のうちには、太陽電池パネルの変色など、作業者が外見を目視することによって故障位置を判別可能なものがある。しかしながら、ケーブルの断線や太陽電池パネルの半田不良などの断線故障は、目視によって故障位置を容易に判別することができない。このため、作業者は、太陽電池ストリングに断線故障が生じている場合に、不具合や故障の通知を受けて駆けつけた場合であっても、断線故障の位置の特定に長時間を要するという問題点を有している。

したがって、本発明は、太陽電池が故障を生じており、その故障が断線故障である場合に、作業者の負担を軽減することができる太陽電池の故障検出装置および太陽光発電システムの提供を目的としている。

上記の課題を解決するために、本発明の太陽電池の故障検出装置は、太陽電池の出力電流を計測する電流計測部と、前記太陽電池の正負の出力端子間の電圧を計測する電圧計測部と、前記電流計測部による計測値および前記電圧計測部による計測値に基づいて、前記太陽電池のＩ−Ｖ特性を取得するＩ−Ｖ特性取得部と、前記Ｉ−Ｖ特性取得部が取得したＩ−Ｖ特性に基づいて、前記太陽電池における断線故障の有無を判定する故障判定部と、前記太陽電池の断線故障位置を検出する故障位置検出部と、前記故障判定部が断線故障ありと判定した場合に、前記故障位置検出部により断線故障を生じている太陽電池の断線位置検出動作を行わせる制御部とを備えている構成である。

上記の構成によれば、Ｉ−Ｖ特性取得部は、電流計測部による計測値および電圧計測部による計測値に基づいて、太陽電池のＩ−Ｖ特性を取得する。故障判定部は、Ｉ−Ｖ特性取得部が取得したＩ−Ｖ特性に基づいて、太陽電池における断線故障の有無を判定する。制御部は、故障判定部が太陽電池に断線故障ありと判定した場合に、故障位置検出部により断線故障を生じている太陽電池の断線位置検出動作を行わせ、故障位置検出部は、太陽電池の断線故障位置を検出する。

したがって、太陽電池に故障発生との通知を受けて駆け付けた作業者が、故障が断線故障である場合に、断線位置を検出する作業を行う必要がなく、作業者の負担を軽減することができる。

上記の太陽電池の故障検出装置において、前記太陽電池は太陽電池ストリングであり、複数の前記太陽電池ストリングがマルチストリング方式のパワーコンディショニングシステムと接続されて太陽光発電システムが構成されており、複数の前記太陽電池ストリングを前記パワーコンディショニングシステムに接続する前記太陽電池ストリングごとの出力線路には、それぞれ逆流防止ダイオードまたは開閉スイッチが設けられ、前記制御部は、断線故障を生じている太陽電池ストリングについてのみ、前記パワーコンディショニングシステムへの発電電力の入力を停止させ、前記故障位置検出部に断線位置検出動作を行わせる構成としてもよい。

上記の構成によれば、故障位置検出部が断線位置検出動作を行う場合には、断線故障を生じている太陽電池ストリングについてのみ、パワーコンディショニングシステムへの発電電力の入力を停止させる。これにより、マルチストリング方式のパワーコンディショニングシステムを備えた太陽光発電システムに対しても適切に対応することができる。

また、断線故障を生じている太陽電池ストリングが存在する場合には、その太陽電池ストリングのみを運転停止させて安全に解列させることができる。また、断線故障を生じていない太陽電池ストリングについては発電を継続できるので、パワーコンディショニングシステムの運転を停止させる必要がなく、太陽電池ストリングの故障による発電量の減少を最小限に抑えることができる。

上記の太陽電池の故障検出装置において、複数の前記太陽電池ストリングを前記パワーコンディショニングシステムに接続する前記太陽電池ストリングごとの出力線路には、それぞれ逆流防止ダイオードが設けられ、前記断線位置検出動作において前記故障位置検出部が前記太陽電池へ出力する信号は、前記逆流防止ダイオードの順方向電圧以下の電圧に設定されている構成としてもよい。

上記の構成によれば、断線位置検出動作において故障位置検出部が太陽電池へ出力する信号は、逆流防止ダイオードの順方向電圧以下の電圧に設定されているので、前記断線位置検出動作において前記故障位置検出部が前記太陽電池へ出力する信号は、前記逆流防止ダイオードの順方向電圧以下の電圧に設定されている。したがって、複数の前記太陽電池ストリングを前記パワーコンディショニングシステムに接続する前記太陽電池ストリングごとの出力線路には、それぞれ開閉スイッチではなく逆流防止ダイオードを設けることができる。これにより、部品点数の増加を抑制しながら、太陽電池への逆流防止機能を付与することができる。

上記の太陽電池の故障検出装置において、前記制御部は、前記故障判定部による判定結果および前記故障位置検出部による検出結果を太陽光発電システムの管理装置へ通知する構成としてもよい。

上記の構成によれば、故障検出装置の故障判定部による判定結果および故障位置検出部による検出結果が管理装置へ通知されるので、作業者は、太陽電池に故障が発生した場合に、故障検出装置から管理装置へ通知される、太陽電池の故障の種類、および太陽電池に断線故障が生じている場合の断線位置を管理装置によって確認することができる。

本発明の太陽光発電システムは、上記のいずれかの太陽電池の故障検出装置と、太陽電池と、前記太陽電池が接続されるパワーコンディショニングシステムと、前記制御部と通信する管理装置とを備えている構成である。

上記の構成によれば、上記のいずれかの太陽電池の故障検出装置による作用効果を奏する。

本発明の構成によれば、太陽電池に故障発生との通知を受けて駆け付けた作業者が、故障が断線故障である場合に、断線位置を検出する作業を行う必要がなく、作業者の負担を軽減することができる。

本発明の実施形態の太陽電池の故障検出装置を備えた太陽光発電システムの構成を示す概略の回路図である。 図１に示した太陽電池ストリングの等価回路である。 図１に示したＰＣＳのＩ−Ｖ特性取得部が取得する、太陽電池ストリングにおける正常時および種々の故障発生時のＩ−Ｖ曲線を示すグラフである。 図４の(ａ)は、図１に示した太陽電池ストリングにおけるＲｓ増加モード（実線、Ｖｐｍ低下）および正常時（破線）のＩ−Ｖ曲線を示すグラフである。図４の(ｂ)は、Ｖｏｃ低下モード（実線）および正常時（破線）のＩ−Ｖ曲線を示すグラフである。図４の(ｃ)は、Ｒｓｈ減少モード（実線、Ｉｐｍ低下）および正常時（破線）のＩ−Ｖ曲線を示すグラフである。図４の(ｄ)は、Ｉｓｃ低下モード（実線）および正常時（破線）のＩ−Ｖ曲線を示すグラフである。図４の(ｅ)は、太陽電池ストリングの直列抵抗Ｒｓが変化した場合（実線、段差発生）および正常時（破線）のＩ−Ｖ曲線を示すグラフである。図４の(ｆ)は、ケーブル断線が生じてＩ−Ｖ曲線を描けない場合（出力なし）を示す図である。 図１に示した故障検出装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態の太陽電池の故障検出装置を備えた太陽光発電システムの構成を示す概略の回路図である。 図６に示した、太陽電池の故障検出装置を備えた太陽光発電システムの変形例示す概略の回路図である。 図７に示した太陽電池ストリングでの太陽電池ストリングの断線位置検出動作において、故障位置検出部が出力する故障位置検出信号の流れる方向を示す説明図である。 図７に示した逆流防止ダイオードの順方向電圧を示すグラフである。

〔実施形態１〕
本発明の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。図１は、本実施形態の太陽電池の故障検出装置を備えた太陽光発電システムの構成を示す概略の回路図である。

（太陽光発電システムの構成）
図１に示すように、太陽光発電システム１は、複数の太陽電池ストリング（太陽電池）１１、切替スイッチ１２、接続箱１３、開閉スイッチ１４、パワーコンディショニングシステム（以下、ＰＣＳ（Power Conditioning System）と称する）１５、故障位置検出装置２およびサーバ（管理装置）１９を備えている。

太陽電池ストリング１１は、多数の太陽電池モジュール２１が直列接続されて形成されている。各太陽電池モジュール２１は、直列接続された複数の太陽電池セル（図示せず）を備え、パネル状に形成されている。各太陽電池ストリング１１は、Ｎ側の出力線路２２ａおよびＰ側の出力線路２３ａを介して接続箱１３と接続されている。

各太陽電池ストリング１１の例えば出力線路２２ａには、ＰＶ電流計測回路（電流計測部）３１が設けられ、出力線路２２ａと出力線路２３ａとの間には、ＰＶ電圧計測回路（電圧計測部）３２が設けられている。ＰＶ電流計測回路３１は、太陽電池ストリング１１の出力電流を計測し、ＰＶ電圧計測回路３２の出力電圧を計測する。なお、図１では、簡略化のため、ＰＶ電流計測回路３１およびＰＶ電圧計測回路３２は、一つの太陽電池ストリング１１にのみ設けた構成を示しているが、各太陽電池ストリング１１に設けている。あるいは、ＰＶ電流計測回路３１およびＰＶ電圧計測回路３２は、一対のみ設け、各太陽電池ストリング１１を計測する場合、一対のＰＶ電流計測回路３１およびＰＶ電圧計測回路３２を切り替えて使用する構成であってもよい。

切替スイッチ１２は、各太陽電池ストリング１１と接続箱１３との間の一対の出力線路２２ａ，２３ａに設けられている。切替スイッチ１２は、例えば切替リレーからなり、各太陽電池ストリング１１の接続先を接続箱１３と故障検出装置２の故障位置検出部１６との間にて切り替えるようになっている。

接続箱１３は、各太陽電池ストリング１１を互いに並列接続し、一対の出力線路２２，２３によりＰＣＳ１５と接続されている。接続箱１３の内部には、太陽電池ストリング１１ごとに逆流防止ダイオード２４が設けられている。逆流防止ダイオード２４は、太陽電池ストリング１１により供給される電流と逆方向に電流が流れることを防止している。なお、逆流防止ダイオード２４は、出力線路２２ａ，２３ａのいずれに設けられていてもよい。また、逆流防止ダイオード２４は、図１の例では、電力線路２３ａに配置しているが、電力線路２２ａに配置してもよい。この場合は、アノードをＰＣＳ１５に接続し、カソードを太陽電池ストリング１１に接続する。

開閉スイッチ１４は、ＰＣＳ１５によって開閉動作を制御され、開動作により太陽電池ストリング１１をＰＣＳ１５から解列させる。

ＰＣＳ１５は、太陽電池ストリング１１から入力された直流の電力を交流の電力に変換して、交流の電力系統１８へ出力する。ＰＣＳ１５は、Ｉ−Ｖ特性取得部２５、故障判定部２６および制御部２７を備えている。これら各部は、例えばマイクロコンピュータによって構成されている。

（故障検出装置の構成）
故障検出装置２は、ＰＣＳ１５に設けられているＩ−Ｖ特性取得部２５、故障判定部２６および制御部２７に加えて、切替スイッチ１２、故障位置検出部１６、表示部１７、ＰＶ電流計測回路３１およびＰＶ電圧計測回路３２を備えている。

Ｉ−Ｖ特性取得部２５は、ＰＶ電流計測回路３１が計測する太陽電池ストリング１１の出力電流、およびＰＶ電圧計測回路３２が計測する太陽電池ストリング１１の出力電圧に基づいて、各太陽電池ストリング１１のＩ−Ｖ特性を取得する。この場合、Ｉ−Ｖ特性取得部２５は、太陽電池ストリング１１の出力電流および太陽電池ストリング１１の出力電圧に基づいて、太陽電池ストリング１１のＩ−Ｖ曲線を作成する。

故障判定部２６は、Ｉ−Ｖ特性取得部２５が取得した各太陽電池ストリング１１のＩ−Ｖ特性の問題の有無を判定する。すなわち、Ｉ−Ｖ特性取得部２５は、各太陽電池ストリング１１のＩ−Ｖ特性に基づいて、各太陽電池ストリング１１における故障（不具合を含む）の有無を判定する。また、故障判定部２６は、いずれかの太陽電池ストリング１１について故障ありと判定した場合に、その太陽電池ストリング１１の故障の種類すなわち故障モードを判定する。

制御部２７は、故障判定部２６での判定結果を太陽光発電システム１のサーバ１９へ通知する。また、制御部２７は、故障判定部２６がいずれかの太陽電池ストリング１１について断線故障ありと判定した場合に、その旨を故障位置検出部１６へ通知して故障位置検出部１６に断線位置検出動作を行わせるとともに、開閉スイッチ１４を開動作させる。さらに、制御部２７は、故障判定部２６による検出結果をサーバ１９へ通知する。

故障位置検出部１６は、制御部２７からの通知を受けて、断線故障を生じている太陽電池ストリング１１について、断線故障の位置を検出し、検出結果を表示部１７に表示させる。具体的には、例えば、断線故障を生じている太陽電池ストリング１１を特定する情報、および断線故障位置を特定する情報を表示部１７に表示させる。故障位置検出部１６はさらに、表示部１７に表示した情報を制御部２７へ送信する。

ここで、Ｉ−Ｖ特性取得部２５が作成するＩ−Ｖ曲線の一例について説明する。図２は、図１に示した太陽電池ストリング１１の等価回路である。図３は、ＰＣＳ１５のＩ−Ｖ特性取得部２５が取得する、太陽電池ストリング１１における正常時および種々の故障発生時のＩ−Ｖ曲線を示すグラフである。

図３に示すように、Ｉ−Ｖ曲線は、太陽電池ストリング１１の故障発生時に、故障の種類に応じて正常時のＩ−Ｖ曲線に対して変化する。したがって、故障判定部２６は、Ｉ−Ｖ曲線を観察すれば、太陽電池ストリング１１における故障発生の有無、および故障発生時における故障の種類（故障の状態）を判定することができる。

図３において、Ｖｏｃ低下モードは、太陽電池ストリング１１の太陽電池モジュール２１内の回路の断線や、経年劣化などによる、太陽電池ストリング１１の開放電圧Ｖｏｃの低下を想定したものである。このモードは、電流に対応する電圧が一様に低下する特徴を有する。

Ｉｓｃ低下モードは、太陽電池モジュール２１の黄変や太陽電池セルと充填剤との界面の剥離などによる、太陽電池ストリング１１の短絡電流Ｉｓｃの低下を想定したものである。このモードは、電圧に対応する電流が一様に低下する特徴を有する。

Ｒｓ増加モードは、ターミナルの腐食やホットスポットなどによる、太陽電池ストリング１１の直列抵抗Ｒｓの増加を想定したものである。このモードは、電流に対応する電圧の低下が一様ではなく、特に電流が高い時に電圧の低下が大きい特徴を有する。

Ｒｓｈ減少モードは、太陽電池モジュール２１の封止材中の水分含有量の変化や、漏れ電流の増加による太陽電池ストリング１１の並列抵抗の減少を想定したものである。このモードは、電圧に対応する電流の低下が一様ではなく、特に電圧が高い時に電流の低下が大きい特徴を有する。

図４の(ａ)は、Ｒｓ増加モード（実線、Ｖｐｍ低下）および正常時（破線）のＩ−Ｖ曲線を示すグラフである。図４の(ｂ)は、Ｖｏｃ低下モード（実線）および正常時（破線）のＩ−Ｖ曲線を示すグラフである。図４の(ｃ)は、Ｒｓｈ減少モード（実線、Ｉｐｍ低下）および正常時（破線）のＩ−Ｖ曲線を示すグラフである。図４の(ｄ)は、Ｉｓｃ低下モード（実線）および正常時（破線）のＩ−Ｖ曲線を示すグラフである。図４の(ｅ)は、太陽電池ストリング１１の直列抵抗Ｒｓが変化した場合（実線、段差発生）および正常時（破線）のＩ−Ｖ曲線を示すグラフである。図４の(ｆ)は、ケーブル断線が生じてＩ−Ｖ曲線を描けない場合（出力なし）の図である。

上記のうち、図４の(ｂ)に示したＶｏｃ低下モードはクラスタ断線の場合に該当し、図４の(ｆ)に示した出力なしの状態は、ケーブル断線に該当する。したがって、故障判定部２６は、これらの状態を太陽電池ストリング１１の断線故障と判定する。

故障判定部２６は、Ｉ−Ｖ曲線が正常時（基準）の形状である場合に、Ｉ−Ｖ特性に異常なし（問題なし）、すなわち太陽電池ストリング１１に故障なし判定する。一方、故障判定部２６は、Ｉ−Ｖ曲線が正常時（基準）の形状とは異なる場合に、Ｉ−Ｖ特性に異常あり、すなわち太陽電池ストリング１１に故障ありと判定する。この場合、故障判定部２６は、Ｉ−Ｖ曲線から該当する故障を判定する。

（故障位置検出部の構成）
故障位置検出部１６は、太陽電池ストリング１１のクラスタ断線やケーブル断線など、太陽電池ストリング１１の断線故障を検出する。故障位置検出部１６は、太陽電池ストリング１１の断線故障を検出する、従来周知の構成を有している。これらは、例えばいわゆるＴＤＲ（time domain reflectometry：時間領域反射）方式あるいは対地容量方式によるものである。ＴＤＲ方式としては、特許文献４および５に開示されている技術を使用でき、対地容量方式としては、特許文献６に開示されている技術を使用できる。

故障位置検出部１６は、太陽電池ストリング１１の断線故障位置を検出すると、その結果を表示部１７に表示させるとともに、制御部２７へ送信する。

（故障検出装置の動作）
上記の構成において、故障検出装置２の動作を以下に説明する。図５は、故障検出装置２の動作を示すフローチャートである。

故障検出装置２のＩ−Ｖ特性取得部２５は、ＰＶ電流計測回路３１が計測する太陽電池ストリング１１の出力電流、およびＰＶ電圧計測回路３２が計測する太陽電池ストリング１１の出力電圧に基づいて、各太陽電池ストリング１１のＩ−Ｖ特性を取得する(Ｓ１１)。

次に、故障判定部２６は、Ｉ−Ｖ特性取得部２５が取得した各太陽電池ストリング１１のＩ−Ｖ特性の問題の有無（不具合を含む故障の有無）を判定する(Ｓ１２)。制御部２７は、Ｓ１２での判定の結果、各太陽電池ストリング１１のＩ−Ｖ特性に問題がなければ、その旨を太陽光発電システム１のサーバ１９へ通知する(Ｓ１７)。

一方、故障判定部２６は、Ｓ１２での判定の結果、いずれかの太陽電池ストリング１１がＩ−Ｖ特性に問題を有していれば、すなわち故障していれば、故障している太陽電池ストリング１１の故障の種類（故障モード）を判定する(Ｓ１３)。

制御部２７は、Ｓ１３での判定の結果、太陽電池ストリング１１の故障の種類が断線故障以外であれば、故障している太陽電池ストリング１１の故障状態（故障モード）を太陽光発電システム１のサーバ１９へ通知する(Ｓ１８)。

また、制御部２７は、Ｓ１３の判定結果において、故障している太陽電池ストリング１１の故障の種類（故障モード）が断線故障であれば、開閉スイッチ１４を開動作させて太陽電池ストリング１１をＰＣＳ１５から解列させ、故障位置検出部１６に断線位置検出動作を行わせる(Ｓ１４)。この場合、ＰＣＳ１５は運転を停止する。

次に、故障位置検出部１６は、断線位置検出動作により、断線故障している太陽電池ストリング１１の断線位置を検出する(Ｓ１５)。この場合、故障位置検出部１６は、断線故障している太陽電池ストリング１１が故障位置検出部１６と接続されるように、切替スイッチ１２を切り替える。

故障位置検出部１６は、断線故障している太陽電池ストリング１１の断線位置を検出すると、検出結果を制御部２７へ送信する。制御部２７は、故障位置検出部１６の検出結果を受けて、断線故障している太陽電池ストリング１１を示す情報、およびその太陽電池ストリング１１の断線位置を示す情報を太陽光発電システム１のサーバ１９へ通知する(Ｓ１６)。

太陽光発電システム１のサーバ１９のところには作業者が待機している。あるいは作業者にはサーバ１９から太陽電池ストリング１１の故障状態が通知される。これにより、作業者は太陽電池ストリング１１の故障に対応することができる。

（故障検出装置の利点）
故障検出装置２では、故障判定部２６は、Ｉ−Ｖ特性取得部２５が取得したＩ−Ｖ特性に基づいて太陽電池ストリング１１の故障の有無を判定し、故障位置検出部１６は、故障判定部２６が太陽電池ストリング１１の断線故障との判定結果を示した場合に、断線位置を検出するようになっている。

したがって、太陽電池ストリング１１に故障発生との通知を受けて駆け付けた作業者が、故障が断線故障である場合に、断線位置を検出する作業を行う必要がなく、作業者の負担を軽減することができる。

また、故障検出装置２は、一般にＰＣＳ１５が備えるＩ−Ｖ特性取得機能（Ｉ−Ｖ特性取得部２５）を利用して構成しているので、構成の簡略化が可能となっている。

（変形例１）
図１に示した故障検出装置２は、Ｉ−Ｖ特性取得部２５、故障判定部２６および制御部２７がＰＣＳ１５に設けられた構成としたが、これに限定されない。すなわち、Ｉ−Ｖ特性取得部２５、故障判定部２６および制御部２７の全て、あるいはそれらのうちの一部は、ＰＣＳ１５の外部に設けられていてもよい。また、Ｉ−Ｖ特性取得部２５、故障判定部２６および制御部２７がこれらの機能を備えた、ＰＣＳ１５とは別個に設けられているＩ−Ｖテスタによって構成されていてもよい。この変形例の構成は、他の実施形態の故障検出装置２においても同様に適用可能である。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。図６は、本実施形態の太陽電池の故障検出装置を備えた太陽光発電システムの構成を示す概略の回路図である。

（太陽光発電システムの構成および故障検出装置の構成）
図６に示すように、本実施形態の太陽光発電システム１は、図１に示したＰＣＳ１５に代えて、マルチストリング方式のＰＣＳ（以下、マルチストリングＰＣＳと称する）５１を備え、故障検出装置２に代えて故障検出装置３を備えている。

マルチストリングＰＣＳ５１は、図６に示すように、ＤＣ／ＡＣ変換部５２およびＤＣ／ＤＣ変換部５３を備えている。ＤＣ／ＡＣ変換部５２は、直流の電力を交流の電力に変換して交流の電力系統１８へ出力する。

ＤＣ／ＤＣ変換部５３は、複数の太陽電池ストリング１１ごとに設けられ、太陽電池ストリング１１から入力される直流の電力を昇圧する。各ＤＣ／ＤＣ変換部５３の出力側は、互いに並列接続され、ＤＣ／ＡＣ変換部５２と接続されている。各ＤＣ／ＤＣ変換部５３の入力側には、開閉スイッチ５４を介して、対応する太陽電池ストリング１１の出力線路２２ａ，２３ａが接続されている。開閉スイッチ５４は、出力線路２２ａ，２３ａごとに開閉動作を行い、この開閉動作は制御部２７により制御される。ＤＣ／ＤＣ変換部５３には、前記のＩ−Ｖ特性取得部２５、故障判定部２６および制御部２７が設けられている。なお、図６では、便宜上、Ｉ−Ｖ特性取得部２５、故障判定部２６および制御部２７は、一つのＤＣ／ＤＣ変換部５３のみに設けられている状態を示しているが、他のＤＣ／ＤＣ変換部５３についても同様に設けられている。

（故障検出装置の動作および利点）
本実施形態の故障検出装置３は、前記実施形態の故障検出装置２と同様、故障判定部２６により断線故障ありと判定された太陽電池ストリング１１について、故障位置検出部１６が断線位置を検出する。この場合に、制御部２７は、断線故障を生じている太陽電池ストリング１１に対応する開閉スイッチ５４を開動作させて、断線故障を生じている太陽電池ストリング１１のみをマルチストリングＰＣＳ５１から解列させ、故障位置検出部１６により断線位置検出動作を行わせる。また、ＤＣ／ＤＣ変換部５３は、断線故障している太陽電池ストリング１１に対応するＤＣ／ＤＣ変換部５３のみが運転を停止する。これにより、故障検出装置３は、マルチストリング方式のパワーコンディショニングシステムを備えた太陽光発電システム１に対しても適切に対応することができる。

また、断線故障を生じている太陽電池ストリング１１が存在する場合には、その太陽電池ストリング１１のみを運転停止させて安全に解列させることができる。また、断線故障を生じていない太陽電池ストリング１１については発電を継続できるので、故障発生太陽電池モジュール５１の運転を停止させる必要がなく、太陽電池ストリング１１の故障による発電量の減少を最小限に抑えることができる。故障検出装置３の他の動作および利点は、前記故障検出装置２と同様である。
（変形例２）
図６に示した太陽光発電システムの変形例を図面に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

図７は、図６に示した、太陽電池の故障検出装置を備えた太陽光発電システムの変形例示す概略の回路図である。図８は、図７に示した太陽光発電システム１での太陽電池ストリング１１の断線位置検出動作において、故障位置検出部１６が出力する故障位置検出信号の流れる方向を示す説明図である。図９は、逆流防止ダイオードの順方向電圧を示すグラフである。

図７に示すように、マルチストリングＰＣＳ５１を備えた太陽光発電システム１では、図６に示した開閉スイッチ５４に代えて、逆流防止ダイオード２４を備えることができる。また、太陽電池ストリング１１と故障位置検出部１６とを接続するスイッチは、切替スイッチ１２に代えて、２ａ接点のスイッチ３３であってもよい。

図７に示した太陽光発電システム１では、故障位置検出部１６が出力する、太陽電池ストリング１１の断線位置を検出するための信号（故障位置検出信号）を、逆流防止ダイオー２４ドの順方向電圧以下の電圧に設定する。なお、逆流防止ダイオード２４の順方向電圧は図９に示すＶｆである。これにより、断線故障している太陽電池ストリング１１に接続されたＤＣ／ＤＣ５３の運転を停止させた状態において、故障位置検出信号は、図８に示すように、マルチストリングＰＣＳ５１側へは流れず（二点鎖線にて明示）、太陽電池ストリング１１側へ流れる（実線にて明示）。したがって、故障検出装置３は、開閉スイッチ５４がなくても太陽電池ストリング１１の断線位置を検出することができる上、部品点数の増加を抑制しながら、太陽電池ストリング１１への逆流防止機能を付与することができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 太陽光発電システム
２ 故障検出装置
３ 故障検出装置
１１ 太陽電池ストリング
１２ 切替スイッチ
１３ 接続箱
１４ 開閉スイッチ
１５ パワーコンディショニングシステム
１６ 故障位置検出部
１９ サーバ（管理装置）
２１ 太陽電池モジュール
２２，２３ 出力線路
２２ａ，２３ａ 出力線路
２４ 逆流防止ダイオード
２５ Ｉ−Ｖ特性取得部
２６ 故障判定部
２７ 制御部
３１ ＰＶ電流計測回路（電流計測部）
３２ ＰＶ電圧計測回路（電圧計測部）
３３ スイッチ
５１ マルチストリングパワーコンディショニングシステム
５２ ＤＣ／ＡＣ変換部
５３ ＤＣ／ＤＣ変換部
５４ 開閉スイッチ

Claims (5)

1. 太陽電池の出力電流を計測する電流計測部と、
   前記太陽電池の正負の出力端子間の電圧を計測する電圧計測部と、
   前記電流計測部による計測値および前記電圧計測部による計測値に基づいて、前記太陽電池のＩ−Ｖ特性を取得するＩ−Ｖ特性取得部と、
   前記Ｉ−Ｖ特性取得部が取得したＩ−Ｖ特性に基づいて、前記太陽電池における断線故障の有無を判定する故障判定部と、
   前記太陽電池の断線故障位置を検出する故障位置検出部と、
   前記故障判定部が断線故障ありと判定した場合に、前記故障位置検出部により断線故障を生じている太陽電池の断線位置検出動作を行わせる制御部とを備えている太陽電池の故障検出装置。
2. 前記太陽電池は太陽電池ストリングであり、
   複数の前記太陽電池ストリングがマルチストリング方式のパワーコンディショニングシステムと接続されて太陽光発電システムが構成されており、
   複数の前記太陽電池ストリングを前記パワーコンディショニングシステムに接続する前記太陽電池ストリングごとの出力線路には、それぞれ逆流防止ダイオードまたは開閉スイッチが設けられ、
   前記制御部は、断線故障を生じている太陽電池ストリングについてのみ、前記パワーコンディショニングシステムへの発電電力の入力を停止させ、前記故障位置検出部に断線位置検出動作を行わせる請求項１に記載の太陽電池の故障検出装置。
3. 複数の前記太陽電池ストリングを前記パワーコンディショニングシステムに接続する前記太陽電池ストリングごとの出力線路には、それぞれ逆流防止ダイオードが設けられ、
   前記断線位置検出動作において前記故障位置検出部が前記太陽電池へ出力する信号は、前記逆流防止ダイオードの順方向電圧以下の電圧に設定されている請求項２に記載の太陽電池の故障検出装置。
4. 前記制御部は、前記故障判定部による判定結果および前記故障位置検出部による検出結果を太陽光発電システムの管理装置へ通知する請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽電池の故障検出装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の太陽電池の故障検出装置と、
   太陽電池と、
   前記太陽電池が接続されるパワーコンディショニングシステムと、
   前記制御部と通信する管理装置とを備えている太陽光発電システム。

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