JP2019161886A

JP2019161886A - Ｉ−ｖカーブ測定装置

Info

Publication number: JP2019161886A
Application number: JP2018046539A
Authority: JP
Inventors: 大橋　誠; Makoto Ohashi; 誠大橋; 彰彦佐野; Akihiko Sano; 佳彦山口; Yoshihiko Yamaguchi; 豪竹内; Takeshi Takeuchi
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2018-03-14
Filing date: 2018-03-14
Publication date: 2019-09-19
Also published as: TW201939883A; US20190288642A1

Abstract

【課題】太陽電池アレイの状態の判断に適したＩ−Ｖカーブをユーザに提供可能なＩ−Ｖカーブ測定装置を提供する。【解決手段】Ｉ−Ｖカーブ測定装置は、Ｉ−Ｖカーブの測定が指示されたときに、太陽電池アレイのＩ−Ｖカーブを前記太陽電池アレイの出力電圧を低下させながら測定してから、前記太陽電池アレイの短絡電流を測定する測定手段と、前記測定手段により測定された前記短絡電流が所定電流を超えていた場合には、前記測定手段による前記Ｉ−Ｖカーブの測定結果を出力し、前記測定手段により測定された前記短絡電流が前記所定電流以下であった場合には、照度が不足している旨の情報を出力する出力手段と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、太陽電池アレイのＩ−Ｖカーブの測定するためのＩ−Ｖカーブ測定装置に関する。

太陽電池アレイの状態（陰の影響の有無等）を評価するために、太陽電池アレイのＩ−Ｖカーブを測定することが行われているが、太陽電池アレイのＩ−Ｖカーブの形状は、照度（日照量）により大きく変化する。そして、照度が低い状況で測定されたＩ−Ｖカーブからでは、太陽電池アレイの状態を正確に判断できない場合がある。そのため、Ｉ−Ｖカーブは、通常、照度計や目視により或る程度の照度があることを確認してから測定されている。なお、照度（日照量）を、太陽電池アレイの温度、短絡電流等から推定する技術も開発されている（特許文献１参照）。

特開２０１７−５１０５７号公報

上記したように、照度が低い状況で測定されたＩ−Ｖカーブからでは、太陽電池アレイの状態を正確に判断できない場合がある。そのため、太陽電池アレイの状態の判断に適したＩ−Ｖカーブのみを測定できることが望まれる。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、太陽電池アレイの状態の判断に適したＩ−Ｖカーブ（Ｉ−Ｖカーブの測定結果）をユーザに提供できるＩ−Ｖカーブ測定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係るＩ−Ｖカーブ測定装置は、Ｉ−Ｖカーブの測定が指示されたときに、太陽電池アレイの短絡電流を測定する測定手段と、前記測定手段により測定された前記短絡電流が所定電流を超えていた場合には、前記太陽電池アレイのＩ−Ｖカーブの測定結果を出力し、前記測定手段により測定された前記短絡電流が前記所定電流以下であった場合には、照度が不足している旨の情報を出力する出力手段と、を備える。

すなわち、このＩ−Ｖカーブ測定装置は、照度（日照量）との間に強い正の相関がある太陽電池アレイの短絡電流に基づき、Ｉ−Ｖカーブ測定時の照度が、適正なもの（太陽電池アレイの状態の判断に適したＩ−Ｖカーブが得られるレベルの照度）であったか否かを判断する。そして、Ｉ−Ｖカーブ測定装置は、Ｉ−Ｖカーブ測定時の照度が適正なものであった場合には、Ｉ−Ｖカーブの測定結果を出力するが、Ｉ−Ｖカーブ測定時の照度が適正なものでなかった場合には、Ｉ−Ｖカーブの測定結果ではなく、照度が不足している旨の情報を出力する。従って、このＩ−Ｖカーブ測定装置のユーザは、太陽電池アレイの状態の判断に適したＩ−Ｖカーブのみを得ることが出来る。

第１の観点に係るＩ−Ｖカーブ測定装置に、『前記測定手段は、Ｉ−Ｖカーブの測定が指示されたときに、前記太陽電池アレイのＩ−Ｖカーブを測定してから、前記太陽電池アレイの短絡電流を測定し、前記出力手段は、前記測定手段により測定された前記短絡電流
が前記所定電流を超えていた場合には、前記測定手段による前記Ｉ−Ｖカーブの測定結果を出力する』構成を採用しておいても良い。この構成における測定手段は、前記太陽電池アレイのＩ−Ｖカーブを前記太陽電池アレイの出力電圧を低下させながら測定しても良い。

また、本発明の第２の観点に係るＩ−Ｖカーブ測定装置は、Ｉ−Ｖカーブの測定が指示されたときに、太陽電池アレイの短絡電流を測定する測定手段と、前記測定手段により測定された前記短絡電流が所定電流を超えていた場合には、前記太陽電池アレイのＩ−Ｖカーブの測定結果を出力し、前記測定手段により測定された前記短絡電流が前記所定電流以下であった場合には、前記太陽電池アレイの短絡電流が前記所定電流を超えるのを監視し、前記太陽電池アレイの短絡電流が前記所定電流を超えたときに、前記太陽電池アレイのＩ−Ｖカーブを測定して測定結果を出力する測定・出力手段と、を備える。

すなわち、このＩ−Ｖカーブ測定装置は、Ｉ−Ｖカーブ測定時の照度が適正なものであった場合には、Ｉ−Ｖカーブの測定結果を出力するが、Ｉ−Ｖカーブ測定時の照度が適正なものでなかった場合には、照度が適正値となるのを待ってから、Ｉ−Ｖカーブを測定し、その測定結果を出力する。従って、このＩ−Ｖカーブ測定装置のユーザも、太陽電池アレイの状態の判断に適したＩ−Ｖカーブのみを得ることが出来る。

上記第２の観点に係るＩ−Ｖカーブ測定装置に、『前記測定手段は、Ｉ−Ｖカーブの測定が指示されたときに、前記太陽電池アレイのＩ−Ｖカーブを測定してから、前記太陽電池アレイの短絡電流を測定し、前記測定・出力手段は、前記測定手段により測定された前記短絡電流が前記所定電流を超えていた場合には、前記測定手段による前記Ｉ−Ｖカーブの測定結果を出力する』構成や、『前記測定手段は、前記太陽電池アレイのＩ−Ｖカーブを前記太陽電池アレイの出力電圧を低下させながら測定し、前記測定・出力手段は、前記太陽電池アレイのＩ−Ｖカーブを前記太陽電池アレイの出力電圧を上昇させながら測定する』を採用しておいても良い。

本発明に係るＩ−Ｖカーブ測定装置によれば、太陽電池アレイの状態の判断に適したＩ−Ｖカーブ（Ｉ−Ｖカーブの測定結果）をユーザに提供することが出来る。

図１は、本発明の一実施形態に係るＩ−Ｖカーブ測定装置の構成及び使用形態の説明図である。図２は、Ｉ−Ｖカーブ測定装置内の制御部が実行するＩ−Ｖカーブ測定処理の流れ図である。図３Ａは、Ｉ−Ｖカーブ測定処理のステップＳ１０１の処理の説明図である。図３Ｂは、Ｉ−Ｖカーブ測定処理のステップＳ１０８の処理の説明図である。図４は、Ｉ−Ｖカーブ測定装置の変形例を説明するための流れ図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。

図１に、本発明の一実施形態に係るＩ−Ｖカーブ測定装置１０の概略構成及び使用形態を示す。

本実施形態に係るＩ−Ｖカーブ測定装置１０は、いわゆるパワーコンディショナ（ＰＣ
Ｓ）である。

図示してあるように、Ｉ−Ｖカーブ測定装置１０（以下、測定装置１０とも表記する）は、それぞれ、太陽電池アレイ３０のストリング３１を接続するための複数（図では、４つ）の接続端子を備える。なお、ストリング３１とは、太陽電池パネル３２を複数個（複数枚）直列接続したユニットのことである。

また、測定装置１０は、接続回路１６、電力変換部１１及び制御部１２を備える。接続回路１６は、各接続端子からの入力を、接続端子毎に設けられたブロッキングダイオード（逆流防止ダイオード）１５を介して並列接続して出力する回路である。

電力変換部１１は、接続回路１６からの直流電力（つまり、太陽電池アレイ３０の発電電力）を交流電力に変換して負荷４５及び／又は系統４０に供給するためのユニットである。電力変換部１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータとＤＣ／ＡＣインバータとにより構成されており、測定装置１０内には、太陽電池アレイ３０の出力電流ＤＣＩを検出するための電流センサ２１、及び、太陽電池アレイ３０の出力電圧ＤＣＶを検出するための電圧センサ２２が設けられている。また、測定装置１０内は、センサ２１、２２以外のセンサ（図示略）も設けられている。

制御部１２は、プロセッサ（ＣＰＵ、マイクロコントローラ等）、ゲートドライバ、外部装置と通信を行うための通信インターフェース回路等から構成されたユニットである。制御部１２には、電流センサ２１及び電圧センサ２２を含む各種センサの出力が入力されており、制御部１２は、各種センサからの情報に基づき、通常処理やＩ−Ｖカーブ測定処理を行う。

制御部１２が行う通常処理は、太陽電池アレイ３０から最大電力が取り出されて所望の交流に変換されるように、電力変換部１１を制御する処理である。

制御部１２が行うＩ−Ｖカーブ測定処理は、図２に示した手順の処理である。制御部１２は、情報処理装置５０からＩ−Ｖカーブ測定が指示されたときに、このＩ−Ｖカーブ測定処理を開始する。なお、情報処理装置５０とは、太陽電池アレイ３０のＩ−Ｖカーブ（Ｉ−Ｖカーブの測定結果）から太陽電池アレイ３０の状態を把握するための各種処理を行えるようにプログラミングされた装置のことである。この情報処理装置５０は、一般的なコンピュータに、Ｉ−Ｖカーブ解析用のプログラムをインストールしたものであっても、Ｉ−Ｖカーブ測定装置１０であるパワーコンディショナ用に製造された装置であっても良い。

以下、Ｉ−Ｖカーブ測定処理（図２）の内容を説明する。
Ｉ−Ｖカーブ測定が指示されたため、このＩ−Ｖカーブ測定処理を開始した制御部１２は、まず、太陽電池アレイ３０のＩ−Ｖカーブを開放電圧Ｖｏｃ側から測定する（ステップＳ１０１）。ここで、“Ｉ−Ｖカーブを開放電圧Ｖｏｃ側から測定する”とは、図３Ａに示してあるように、“Ｖｏｃ側から、太陽電池アレイ３０の出力電圧と出力電流のペアを測定していく”ということである。なお、ステップＳ１０１にて制御部１２が実際に行う処理は、太陽電池アレイ３０の出力電圧がＶｏｃまで上昇してから下降するように、電力変換部１１内のＤＣ／ＤＣコンバータを制御する処理、及び、太陽電池アレイ３０の出力電圧の低下中に、太陽電池アレイ３０の出力電圧と出力電流のペアを複数回測定する処理である。

ステップＳ１０１の処理を終えた制御部１２は、太陽電池アレイ３０の短絡電流Ｉｓｃを取得する（ステップＳ１０２）。そして、制御部１２は、Ｉｓｃが規定値以上であるか
否かを判断する（ステップＳ１０３）。ここで、規定値とは、太陽電池アレイの状態の判断に適したＩ−Ｖカーブが得られるＩｓｃ値の最小値として予め定められている値のことである。

制御部１２は、Ｉｓｃが規定値以上であった場合（ステップＳ１０３；ＹＥＳ）には、ステップＳ１０１の処理によるＩ−Ｖカーブの測定結果を情報処理装置５０に送信（ステップＳ１０４）してから、このＩ−Ｖカーブ測定処理を終了する。

また、制御部１２は、Ｉｓｃが規定値未満であった場合（ステップＳ１０３；ＮＯ）には、現在の動作モードが、通知のみモードであるか照度回復待ちモードであるかを判断する（ステップＳ１０５）。なお、動作モード（通知のみモード、照度回復待ちモード）の設定（指定）は、情報処理装置５０からのコマンドにより行われる。

制御部１２は、現在の動作モードが通知のみモードであった場合（ステップＳ１０５；通知のみ）には、照度が不足している旨の照度不足通知情報を情報処理装置５０に送信する（ステップＳ１０６）。なお、照度不足通知情報は、それに基づき、照度が不足していることが分かる情報であれば良い。従って、照度不足通知情報は、照度が不足している旨のみを示すテキストメッセージであっても、ステップＳ１０２の処理で取得されたＩｓｃを含めたテキストメッセージであっても、当該Ｉｓｃのみであっても良い。そして、ステップＳ１０６の処理を終えた制御部１２は、このＩ−Ｖカーブ測定処理を終了する。

一方、現在の動作モードが照度回復待ちモードであった場合（ステップＳ１０５；照度回復待ち）、制御部１２は、Ｉｓｃが規定値以上となるのを監視（待機）する（ステップＳ１０７）。すなわち、制御部１２は、Ｉｓｃを測定し、測定したＩｓｃを規定値と比較する処理を繰り返す。

制御部１２は、Ｉｓｃが規定値以上となった場合（ステップＳ１０７；ＹＥＳ）には、太陽電池アレイ３０のＩ−Ｖカーブを短絡電流電圧側から測定する（ステップＳ１０８）。すなわち、制御部１２は、図３Ｂに示してあるように、Ｉｓｃ側から、太陽電池アレイ３０の出力電圧と出力電流のペアを測定していく処理を行う。

そして、制御部１２は、ステップＳ１０８の処理によるＩ−Ｖカーブの測定結果を情報処理装置５０に送信（ステップＳ１０９）してから、このＩ−Ｖカーブ測定処理を終了する。

以上、説明したように、Ｉ−Ｖカーブ測定装置１０は、照度（日照量）との間に強い正の相関がある太陽電池アレイ３０の短絡電流Ｉｓｃに基づき、Ｉ−Ｖカーブ測定時の照度が、適正なもの（太陽電池アレイの状態の判断に適したＩ−Ｖカーブが得られるレベルの照度）であったか否かを判断する。そして、Ｉ−Ｖカーブ測定装置１０は、Ｉ−Ｖカーブ測定時の照度が適正なものであった場合には、情報処理装置５０に対して。Ｉ−Ｖカーブの測定結果を送信する。

一方、Ｉ−Ｖカーブ測定時の照度が適正なものでなかった場合、通知のみモードで動作しているＩ−Ｖカーブ測定装置１０は、情報処理装置５０に対して、Ｉ−Ｖカーブの測定結果ではなく、照度が不足している旨の照度不足通知情報を送信する。また、Ｉ−Ｖカーブ測定時の照度が適正なものでなかった場合、照度回復待ちモードで動作しているＩ−Ｖカーブ測定装置１０は、照度が適正値となるのを待ってから、Ｉ−Ｖカーブを再測定し、その測定結果を情報処理装置５０に対して出力する。

従って、Ｉ−Ｖカーブ測定装置１０のユーザは、太陽電池アレイ３０の状態の判断に適
したＩ−Ｖカーブのみを得ることが出来る。

《変形形態》
上記したＩ−Ｖカーブ測定装置１０は、各種の変形が可能なものである。例えば、Ｉ−Ｖカーブ測定処理（図２）を、ステップＳ１０８にて、太陽電池アレイ３０のＩ−Ｖカーブが開放電圧Ｖｏｃ側から測定される処理に変形しても良い。ただし、短絡電流Ｉｓｃを測定できる状態にある電力変換部１１（ＤＣ／ＤＣコンバータ）を、太陽電池アレイ３０のＩ−Ｖカーブを開放電圧Ｖｏｃ側から測定できる状態に移行させるのにはある程度の時間がかかる。従って、上記手順を採用しておいた方が、処理の終了までの時間を短くすることが出来る。

また、Ｉ−Ｖカーブ測定処理（図２）を、図４に示した手順のＩ−Ｖカーブ測定処理に変形しても良い。すなわち、Ｉ−Ｖカーブ測定処理を、Ｉ−Ｖカーブを測定することなく、短絡電流Ｉｓｃが取得され（ステップＳ２０１）、Ｉｓｃが規定値以上であった場合（ステップＳ２０１；ＹＥＳ）に、太陽電池アレイ３０のＩ−Ｖカーブが測定されて情報処理装置５０に送信される（ステップＳ２０３）処理に変形しても良い。なお、Ｉ−Ｖカーブ測定処理のステップＳ２０３，Ｓ２０７の処理は、Ｉ−Ｖカーブを短絡電流Ｉｓｃ側から測定する処理であることが好ましいが、Ｉ−Ｖカーブを開放電圧Ｖｏｃ側から測定するものであっても良い。

また、上記したＩ−Ｖカーブ測定装置１０は、ＰＣＳであったが、Ｉ−Ｖカーブ測定装置１０を、Ｉ−Ｖカーブの測定用の装置（Ｉ−Ｖカーブトレーサ等と称されている装置）に変形することが出来る。Ｉ−Ｖカーブ測定装置１０を、Ｉ−Ｖカーブ測定の指示時に動作モードも指定できる装置に変形しても良い。また、Ｉ−Ｖカーブ測定装置１０を、遠隔地からの指示（通信ネットワークを介して入力される指示）で動作する装置に変形しても良い。

Ｉ−Ｖカーブ測定装置１０を、照度回復待ちモードでの動作中にＩｓｃが規定値未満であることを検出した場合（ステップＳ１０３；ＮＯ、Ｓ１０５；照度回復待ち）に、照度不足通知情報を情報処理装置５０に送信してから、ステップＳ１０７以降の処理を開始する装置に変形しても良い。また、Ｉ−Ｖカーブ測定装置１０を、Ｉ−Ｖカーブ測定装置１０に設けられている操作パネル等が操作されたときに、Ｉ−Ｖカーブ測定処理を開始する装置やＩ−Ｖカーブの測定結果を表示する装置に変形しても良い。

《付記》
（１）Ｉ−Ｖカーブの測定が指示されたときに、太陽電池アレイ（３０）の短絡電流を測定する測定手段（１１、１２）と、
前記測定手段（１１、１２）により測定された前記短絡電流が所定電流を超えていた場合には、前記太陽電池アレイ（３０）のＩ−Ｖカーブの測定結果を出力し、前記測定手段により測定された前記短絡電流が前記所定電流以下であった場合には、照度が不足している旨の情報を出力する出力手段（１２）と、
を備えることを特徴とするＩ−Ｖカーブ測定装置（１０）。

（２）Ｉ−Ｖカーブの測定が指示されたときに、太陽電池アレイ（３０）の短絡電流を測定する測定手段（１１、１２）と、
前記測定手段（１１、１２）により測定された前記短絡電流が所定電流を超えていた場合には、前記太陽電池アレイ（３０）のＩ−Ｖカーブの測定結果を出力し、前記測定手段（１１、１２）により測定された前記短絡電流が前記所定電流以下であった場合には、前記太陽電池アレイ（３０）の短絡電流が前記所定電流を超えるのを監視し、前記太陽電池アレイ（３０）の短絡電流が前記所定電流を超えたときに、前記太陽電池アレイ（３０）
のＩ−Ｖカーブを測定して測定結果を出力する測定・出力手段（１１、１２）と、
を備えることを特徴とするＩ−Ｖカーブ測定装置（１０）。

１０Ｉ−Ｖカーブ測定装置
１１電力変換部
１２制御部
１５ブロッキングダイオード
１６接続回路
２１電流センサ
２２電圧センサ
３０太陽電池アレイ
３１ストリング
３２太陽電池パネル
４０系統
４５負荷
５０情報処理装置

Claims

Ｉ−Ｖカーブの測定が指示されたときに、太陽電池アレイの短絡電流を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定された前記短絡電流が所定電流を超えていた場合には、前記太陽電池アレイのＩ−Ｖカーブの測定結果を出力し、前記測定手段により測定された前記短絡電流が前記所定電流以下であった場合には、照度が不足している旨の情報を出力する出力手段と、
を備えることを特徴とするＩ−Ｖカーブ測定装置。
前記測定手段は、Ｉ−Ｖカーブの測定が指示されたときに、前記太陽電池アレイのＩ−Ｖカーブを測定してから、前記太陽電池アレイの短絡電流を測定し、
前記出力手段は、前記測定手段により測定された前記短絡電流が前記所定電流を超えていた場合には、前記測定手段による前記Ｉ−Ｖカーブの測定結果を出力する、
ことを特徴とする請求項１に記載のＩ−Ｖカーブ測定装置。
前記測定手段は、前記太陽電池アレイのＩ−Ｖカーブを前記太陽電池アレイの出力電圧を低下させながら測定する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のＩ−Ｖカーブ測定装置。
Ｉ−Ｖカーブの測定が指示されたときに、太陽電池アレイの短絡電流を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定された前記短絡電流が所定電流を超えていた場合には、前記太陽電池アレイのＩ−Ｖカーブの測定結果を出力し、前記測定手段により測定された前記短絡電流が前記所定電流以下であった場合には、前記太陽電池アレイの短絡電流が前記所定電流を超えるのを監視し、前記太陽電池アレイの短絡電流が前記所定電流を超えたときに、前記太陽電池アレイのＩ−Ｖカーブを測定して測定結果を出力する測定・出力手段と、
を備えることを特徴とするＩ−Ｖカーブ測定装置。
前記測定手段は、Ｉ−Ｖカーブの測定が指示されたときに、前記太陽電池アレイのＩ−Ｖカーブを測定してから、前記太陽電池アレイの短絡電流を測定し、
前記測定・出力手段は、前記測定手段により測定された前記短絡電流が前記所定電流を超えていた場合には、前記測定手段による前記Ｉ−Ｖカーブの測定結果を出力する、
ことを特徴とする請求項４に記載のＩ−Ｖカーブ測定装置。
前記測定手段は、前記太陽電池アレイのＩ−Ｖカーブを前記太陽電池アレイの出力電圧を低下させながら測定し、
前記測定・出力手段は、前記太陽電池アレイのＩ−Ｖカーブを前記太陽電池アレイの出力電圧を上昇させながら測定する、
ことを特徴とする請求項４又は５に記載のＩ−Ｖカーブ測定装置。
前記Ｉ−Ｖカーブ測定装置は、動作モードとして、第１動作モードと第２動作モードとを有し、
前記測定・出力手段は、前記Ｉ−Ｖカーブ測定装置の動作モードが前記第１動作モードである場合に機能し、
前記Ｉ−Ｖカーブ測定装置の動作モードが前記第２動作モードである場合に機能する第２測定・出力手段であって、前記測定手段により測定された前記短絡電流が前記所定電流を超えていた場合には、前記太陽電池アレイのＩ−Ｖカーブの測定結果を出力し、前記測定手段により測定された前記短絡電流が前記所定電流以下であった場合には、照度が不足している旨の情報を出力する第２測定・出力手段
を、さらに備える
ことを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載のＩ−Ｖカーブ測定装置。