JP5496052B2 - 太陽光発電システム - Google Patents

Description

本発明は、太陽光発電システムに関し、特に、太陽電池パネル（太陽電池モジュールとも言う）の発電量を測定すると共に、太陽電池パネルの故障等の早期発見をするための診断方法に関するものである。

太陽光発電システムは、太陽電池パネルを直列接続してなる太陽電池ストリングを並列接続することにより所望の電力を得ている。太陽電池パネルの使用枚数が増加するに従い太陽電池パネルの不良品の発生率も増加することとなる。そのため、不良の太陽電池パネルを早期に発見することができる手段が切望されていた。

下記特許文献１に示される従来技術は、太陽電池ストリングを対象として、検出端子間の電圧値を測定し、太陽電池ストリングが異常と判定された場合にはこの太陽電池ストリングを太陽光発電システムから切り放し及び無効化を実行するように構成されている。

特開平７−１７７６５２号公報

しかしながら、上記特許文献１に示される従来技術は、太陽電池ストリングの異常が検出された場合、異常と判定された太陽電池ストリングの切り放し及び無効化を実行するだけであり、故障した太陽電池パネルを特定することができないという課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、故障した太陽電池パネルを容易に特定することが可能な太陽光発電システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個の太陽電池モジュールを直列接続して成る太陽電池ストリングと、前記太陽電池ストリングの出力端に接続され、前記太陽電池ストリングの発電電力を検出して測定値として出力する電力検出部と、前記各太陽電池モジュールの両端に並列に接続され、この両端を短絡または開放する複数のスイッチ素子と、前記各スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ動作を個々に制御するスイッチ素子駆動部と、前記各スイッチ素子をＯＦＦ状態にすべく前記スイッチ素子駆動部を制御すると共にｎ番目（ｎ＝１、２、・・・Ｎ）の前記スイッチ素子のみＯＮ状態にすべく前記スイッチ素子駆動部を制御し、前記各スイッチ素子がＯＦＦ状態のとき前記電力検出部から出力された第１の測定値と、ｎ番目の前記スイッチ素子のみがＯＮ状態のとき前記電力検出部から出力された第２の測定値と、に基づいてｎ番目の前記スイッチ素子に対応した太陽電池モジュールの故障の有無を判定する判定部と、を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、太陽電池パネルの出力端に並列に接続されたスイッチ素子を順次個別に閉状態にして所定の演算を行うようにしたので、故障した太陽電池パネルを容易に特定することができる、という効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽光発電システムの構成図である。 図２は、図１に示される太陽電池の詳細構成図である。 図３は、本発明の実施の形態１にかかる太陽光発電システムによる発電電力測定フロー図である。 図４は、本発明の実施の形態１にかかる太陽光発電システムによる故障判定フロー図である。 図５は、本発明の実施の形態２にかかる太陽光発電システムによる発電電力測定フロー図である。 図６は、本発明の実施の形態３にかかる太陽光発電システムによる故障判定フロー図である。

以下に、本発明にかかる太陽光発電システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽光発電システムの構成図であり、図２は、図１に示される太陽電池１の詳細構成図であり、図３は、本発明の実施の形態１にかかる太陽光発電システムによる発電電力測定フロー図であり、図４は、本発明の実施の形態１にかかる太陽光発電システムによる故障判定フロー図である。以下、説明の順としては、まず太陽光発電システムの全体構成を説明し、その後に電力測定動作および故障判定動作を説明する。

図１において、本発明の実施の形態１にかかる太陽光発電システムは、主たる構成として、太陽電池１と、電力検出部２と、パワーコンディショナ６と、制御部（判定部）３と、外部出力部４とを有して構成されている。図１には、説明の便宜上、制御部３および外部出力部４を拡大して表示している。

太陽電池１は、複数の太陽電池ストリング（以下単に「ストリング」と称する）を並列接続して成り、各ストリングの電力は電力検出部２にて個々に検出される。例えば、ストリング１ａの電力は電力検出部２ａにて検出され、ストリング１ｂの電力は電力検出部２ｂにて検出される。検出された電力測定値（電力データとも言う）は、制御部３内の電力データ受信部３ｂに取り込まれる。なお、制御部３の詳細に関しては後述する。

パワーコンディショナ６には、太陽電池１からの直流電力が接続箱５を介して取り込まれる。パワーコンディショナ６は、この直流電力を交流電力に変換して系統８に接続される家庭や工場などの負荷７に供給すると共に、負荷７にて生じた余剰電力を系統８に逆潮流する。

制御部３は、主たる構成として、電力検出部２にて測定された電力データを受信する電力データ受信部３ｂと、スイッチ制御部３ａと、データ判定部３ｃとを有して構成されている。さらに、外部出力部４は、表示部４ａと通信部４ｂとを有して構成されている。

スイッチ制御部３ａは、後述するスイッチ素子駆動部１１ａ１〜１１ａ８を順次個別に制御すると共に、制御中のスイッチ素子駆動部１１ａ１〜１１ａ８に関する情報（制御情報）を、データ判定部３ｃに送信する。また、スイッチ素子駆動部１１ｂ１〜１１ｂ８に関しても同様である。

なお、図２に示されるスイッチ素子駆動部１１ａ１〜１１ａ８およびスイッチ素子駆動部１１ｂ１〜１１ｂ８の数量は、それぞれ８つに限定されるものではない。以下の説明では、特に言及しない限り、スイッチ素子駆動部１１ａ１〜１１ａ８はスイッチ素子駆動部１１ａｎと、スイッチ素子駆動部１１ｂ１〜１１ｂ８はスイッチ素子駆動部１１ｂｎと称する。

データ判定部３ｃは、スイッチ制御部３ａによるスイッチ素子駆動部１１ａｎ、１１ｂｎの制御に連動して検出された電力データを、電力データ受信部３ｂを介して受信すると共に、スイッチ制御部３ａからの制御情報を受信する。そして、データ判定部３ｃは、これらの電力データおよび制御情報に基づいて、故障モジュールの有無を判定すると共に、故障モジュールの位置に関する情報を表示部４ａおよび通信部４ｂに対して出力する。

表示部４ａは、データ判定部３ｃから送信された故障モジュールに関する情報や電力データを受信し、例えば、発電電力量や故障モジュールの番号などを、作業員が容易に認識できるように視覚化して表示する。なお、故障モジュールに関する情報は、ストリング内の何番目のモジュールが故障しているのかを示すものであり、エラー値と称してもよい。このエラー値は、データ判定部３ｃにて生成される。

中央監視装置９は、太陽光発電システムの設置場所とは異なる場所に設置され、データ判定部３ｃから送信された故障モジュールに関する情報や電力データを受信し、表示部４ａと同様に表示する。

次に、太陽電池１の内部構成を説明する。

図２において、ストリング１ａは、太陽電池モジュール（以下単に「モジュール」と称する）１ａ１、１ａ２〜１ａ８が直列に接続されて成り、同様にストリング１ｂは複数のモジュール１ｂ１、１ｂ２〜１ｂ８が直列に接続されて成る。なお、モジュールの数は８つに限定されるものではなく、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個のモジュールで構成されていてもよい。

以下の説明では、特に言及しない限りモジュール１ａ１〜１ａ８はモジュール１ａｎと、モジュール１ｂ１〜１ｂ８はモジュール１ｂｎと称する。同様に、バイパスダイオード１２ａ１〜１２ａ８はバイパスダイオード１２ａｎと、バイパスダイオード１２ｂ１〜１２ｂ８はバイパスダイオード１２ｂｎと称する。同様にスイッチ素子１０ａ１〜１０ａ８はスイッチ素子１０ａｎと、スイッチ素子１０ｂ１〜１０ｂ８はスイッチ素子１０ｂｎと称する。

モジュール１ａ１の正極および負極の両端には、スイッチ素子１０ａ１が並列に接続されている。このスイッチ素子１０ａ１は、例えばＩＧＢＴなどの電気的に開閉接続を行う素子、あるいはリレーなどの断続手段で構成されている。

さらに、モジュール１ａ１の正極にはバイパスダイオード１２ａ１のカソードが接続され、モジュール１ａ１の負極にはアノードが接続される。モジュール１ａ１が正常に発電している場合、モジュール１ａ１の起電力がバイパスダイオード１２ａ１に逆バイアス電圧として印加されるため、バイパスダイオード１２ａ１の遮断状態が保たれる。

スイッチ素子１０ａ１は、スイッチ素子駆動部１１ａ１により駆動される。このスイッチ素子駆動部１１ａ１は、スイッチ制御部３ａによって制御され、例えばスイッチ素子１０ａ１をオン（閉）することによりモジュール１ａ１を短絡状態にする。

なお、バイパスダイオード１２ａ２〜１２ｂ８と、スイッチ素子１０ａ２〜１０ｂ８と、スイッチ素子駆動部１１ａ２〜１１ｂ８との接続関係も同様であるので、その説明を割愛する。

次に、モジュール１ａｎ、１ｂｎと、バイパスダイオード１２と、スイッチ素子１０と、スイッチ素子駆動部１１との関係を具体的に説明する。なお、モジュール１ａ１を中心に説明するものとし、各モジュールの最大発電電力は５０Ｗと仮定する。

ストリング１ａ内の全てのモジュール１ａｎが正常であり、かつ、日射状態が良好である場合において、全てのスイッチ素子１０ａ１〜１０ａ８がオフ（開）のときに検出される電力は、概略４００Ｗ（５０Ｗ＊８）である。ここで、スイッチ素子１０ａ１のみオンとなったときに検出される電力は、概略３５０Ｗ（５０Ｗ＊７）となる。このように、ストリング１ａ内の全てのモジュール１ａｎが正常であり、かつ、全てのスイッチ素子１０ａ１〜１０ａ８がオフのときに検出される電力（４００Ｗ）と、１つのスイッチ素子１０ａ１のみオンしたときに検出される電力（３５０Ｗ）との差分（以下「電力Ａ」という）は、１つのモジュールの発電電力（例えば５０Ｗ）に相当する。

他方、例えば、モジュール１ａ１のみ故障したことにより、日射状態が良好であるにもかかわらずモジュール１ａ１の発電電力が他のモジュール１ａ２〜１ａ８よりも低下した場合において、ストリング１ａ内の全てのスイッチ素子１０ａ１〜１０ａ８がオフのときに検出される電力は、以下の通りである。１つのモジュールが故障となったときに当該モジュールから出力される電力は、モジュールの公称出力（５０Ｗと仮定）の２０％程度と仮定した場合、１０Ｗとなる。従って、７つの健全なモジュール１ａ２〜１ａ８の各発電電力の合算値（３５０Ｗ）と故障モジュール１ａ１の発電電力（１０Ｗ）との合計は３６０Ｗである。この値は、１つの故障モジュール（１ａ１）を含むストリング１ａにおいてスイッチ素子１０ａ１〜１０ａ８がオフの場合に計測される発電電力値であり、７つの健全なモジュール１ａ２〜１ａ８の各発電電力の合計値（３５０Ｗ：５０Ｗ＊７）よりもやや高く、かつ、８つの健全なモジュール１ａ１〜１ａ８にて構成されたストリング１ａから測定された電力（４００Ｗ：５０Ｗ＊８）よりも低い値となる。換言すれば、１つの故障モジュール（１ａ１）を含むストリング１ａにおいてスイッチ素子１０ａ１〜１０ａ８がオフ（開）の場合に計測される測定値（後述するＰａ）と、この故障モジュール（１ａ１）にかかるスイッチ素子１０ａ１のみオン（閉）としたときに計測される計測値（後述するＰａ’）の差分（以下「電力Ｂ」という）は、上述したモジュールの公称出力の２０％の値に近似した値となる。

本実施の形態にかかる太陽光発電システムは、上記電力Ａおよび電力Ｂに着目して電力測定動作および故障判定動作を実行することによって、故障モジュールを検出する。以下、これらの電力測定動作および故障判定動作を詳細に説明する。

最初に、図３を用いて電力測定動作を説明する。ここでは、８つのモジュールが直列に接続されなるストリング１ａの電力測定動作について説明する。

まず、電力検出部２ａによってストリング１ａの発電電力が測定される（ステップＳ１０）。データ判定部３ｃは、電力データ受信部３ｂを介してこの測定値Ｐａ（第１の測定値）を取り込む。この測定値Ｐａは、全てのスイッチ素子１０ａ１〜１０ｂ８がオフの状態におけるストリング１ａの発電電力を示す。換言すれば、各モジュール１ａ１〜１ａ８の正極および負極の出力端間は、短絡状態となっていないため、電力検出部２ａでは、８つのモジュール１ａ１〜１ａ８の各発電電力を合算した値が測定される。

続いて、スイッチ制御部３ａは、モジュール番号ｎ（ｎ＝１、２、・・・Ｎ）を１として（ステップＳ１１）、スイッチ素子１０ａ１をオンにする（ステップＳ１２）。電力検出部２ａではこのときのストリング１ａの発電電力が測定される（ステップＳ１３）。すなわち、スイッチ素子１０ａ１を閉状態にすることによってモジュール１ａ１の正極および負極の出力端間が短絡状態となるため、電力検出部２ａでは７つのモジュール１ａ２〜１ａ８の各発電電力を合算した値が測定される。そして、データ判定部３ｃは、電力データ受信部３ｂを介してこの測定値Ｐａ’（第２の測定値）を取り込む。

その後、スイッチ制御部３ａがスイッチ素子１０ａ１をオフにする（ステップＳ１４）。データ判定部３ｃは、測定値Ｐａから測定値Ｐａ’を減算することにより、モジュール番号ｎ＝１に対応した電力値Ｐａｎを算出する（ステップＳ１５）。

続いて、スイッチ制御部３ａは、モジュール番号ｎを１インクリメントする（ステップＳ１６）。ｎの値がストリング１ａ内のモジュール数（８）以下の場合（ステップＳ１７，Ｙｅｓ）、ステップＳ１２からステップＳ１６までの動作が繰り返し実行され、その結果、ストリング１ａ内のモジュール数に対応した電力値Ｐａｎ（ｎ＝１、２、・・・Ｎ）が得られる。他方、ｎの値が８を超えたとき（ステップＳ１７，Ｎｏ）、上記電力測定動作は終了する。

次に、図４を用いて故障判定動作を説明する。ここでは、電力測定動作と同様に、８つのモジュールが直列に接続されなるストリング１ａの故障判定動作について説明する。

まず、データ判定部３ｃには、予め太陽電池パネルの公称出力の２０％程度の係数を乗算した判定値Ｐｓｅｔが設定されているものとする（ステップＳ２０）。データ判定部３ｃは、判定値Ｐｓｅｔと、電力測定動作にて得られた電力値Ｐａｎとを比較する（ステップＳ２１）。

電力値Ｐａｎが判定値Ｐｓｅｔを下回った場合（ステップＳ２１，Ｎｏ）、データ判定部３ｃは、モジュール番号ｎのモジュールを故障とみなし、電力データ（電力値Ｐａｎ）にエラー値等を書き込む（ステップＳ２２）。この電力データは、表示部４ａおよび通信部４ｂに送信される。

他方、電力値Ｐａｎが判定値Ｐｓｅｔ以上である場合（ステップＳ２１，Ｙｅｓ）、スイッチ制御部３ａは、モジュール番号ｎを１インクリメントする（ステップＳ２３）。ｎの値が８以下の場合（ステップＳ２４，Ｙｅｓ）、ステップＳ２１からステップＳ２３までの動作が繰り返し実行され、ｎの値がストリング１ａ内のモジュール数（８）を超えたとき（ステップＳ２４，Ｎｏ）、故障判定動作は終了する。

このように、データ判定部３ｃによる故障判定動作は、測定値Ｐａから測定値Ｐａ’を減算して得られた電力値Ｐａｎが、モジュールの公称出力を基準として算出された判定値Ｐｓｅｔを下回った場合、閉状態のスイッチ素子にかかるモジュール（例えばモジュール１ａ１）が故障していると判定する。

電力測定動作および故障判定動作を具体的に説明する。図２に示される各モジュールの最大発電電力が５０Ｗであり、かつ、モジュール１ａ１が故障していると仮定する。さらに、判定値Ｐｓｅｔは１０Ｗと仮定する。

ｎ＝１のときの電力測定動作では、測定値Ｐａは、７つの健全なモジュール１ａ２〜１ａ８の電力合計値３５０Ｗと、モジュール１ａ１の電力値１０Ｗとを合算した３６０Ｗとなる。また、スイッチ素子１０ａ１をオンしたときの測定値Ｐａ’は、モジュール１ａ１の発電電力（１０Ｗ）が加味されないため、７つの健全なモジュール１ａ２〜１ａ８の各発電電力の合計値３５０Ｗとなる。従って、電力値Ｐａｎ（Ｐａ１）は、１０Ｗ（３６０Ｗ―３５０Ｗ）となる。なお、実際には、スイッチ素子１０ａ１をオンしたときの電圧降下分が加味されるため、電力値Ｐａ１の値は１０Ｗよりも低い値となる。

ｎ＝１のときの故障判定動作では、データ判定部３ｃには判定値Ｐｓｅｔ＝１０Ｗが設定されているため、電力値Ｐａｎ（Ｐａ１）が判定値Ｐｓｅｔを下回った場合、電力データには故障を示す情報が書き込まれる。

他方、ｎ＝２〜８のときの電力測定動作では、測定値Ｐａは、上述同様に、モジュール１ａ２〜１ａ８の電力合計値３５０Ｗとモジュール１ａ１の電力値１０Ｗとを合算した３６０Ｗとなる。だたし、７つのスイッチ素子１０ａ２〜１０ａ８の何れか１つをオンしたときの測定値Ｐａ’は、３１０Ｗ（５０Ｗ＊６＋１０Ｗ）となる。従って、ｎ＝２〜８のときにおける電力値Ｐａｎ（Ｐａ２〜８）は、５０Ｗ（３６０Ｗ―３１０Ｗ）となる。

ｎ＝２〜８のときの故障判定動作では、電力値Ｐａｎ（Ｐａ２〜８）が判定値Ｐｓｅｔ以上となるため、電力データには故障を示す情報が書き込まれることがない。

以上に説明したように、本実施の形態にかかる太陽光発電システムは、ストリング１ａ（１ｂ）の発電電力を検出して測定値として出力する電力検出部２ａ（２ｂ）と、各モジュール１ａｎ（１ｂｎ）の両端を短絡または開放する複数のスイッチ素子１０ａｎ（１０ｂｎ）と、各スイッチ素子１０ａｎ（１０ｂｎ）のＯＮ／ＯＦＦ動作を個々に制御するスイッチ素子駆動部１１ａｎ（１１ｂｎ）と、各スイッチ素子１０ａｎ（１０ｂｎ）をＯＦＦ状態にすべくスイッチ素子駆動部１１ａｎ（１１ｂｎ）を制御すると共にｎ番目（ｎ＝１、２、・・・Ｎ）のスイッチ素子のみＯＮ状態にすべくスイッチ素子駆動部１１ａｎ（１１ｂｎ）を制御し、各スイッチ素子がＯＦＦ状態のとき電力検出部２ａ（２ｂ）から出力された測定値Ｐａ（第１の測定値）と、ｎ番目のスイッチ素子のみがＯＮ状態のとき電力検出部２ａ（２ｂ）から出力された測定値Ｐａ’（第２の測定値）と、に基づいてｎ番目のスイッチ素子に対応したモジュールの故障の有無を判定する制御部３（判定部）と、を備えるようにしたので、故障したモジュールの早期発見が可能となるだけでなく、モジュールの点検の省力化が可能となる。特に、１０００ｋＷ以上の発電容量を有するメガソーラー等の大容量システムにおいては大きな効果を発揮する。

実施の形態２．
実施の形態１にかかる太陽光発電システムは、第１の電力値と第２の電力値とを比較することによって故障したモジュールの早期発見を可能としている。ただし、天候によっては日射量が時事刻々と変動する場合もあるため、日射量変動を考慮した故障判定動作を行うことが望ましい。そこで、本実施の形態にかかる太陽光発電システムは、日射量変動を考慮して故障判定動作を行うように構成されている。以下、実施の形態１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

図５は、本発明の実施の形態２にかかる太陽光発電システムによる発電電力測定フロー図である。なお、実施の形態２にかかる太陽光発電システムは、実施の形態１にかかる太陽光発電システムと同一の構成をとり、データ判定部３ｃの電力測定動作のみ異なる。

まず、電力検出部２ａによってストリング１ａの発電電力が測定される（ステップＳ３０）。データ判定部３ｃは、電力データ受信部３ｂを介してこの測定値Ｐｓａｎ（ｎ＝１、２、・・・Ｎ）を取り込む。ただし、ステップＳ３０においてはｎ＝１とする。この測定値Ｐｓａｎは、スイッチ素子１０ａ１〜１０ｂ８がオフの状態におけるストリング１ａの発電電力を示す。

続いて、スイッチ制御部３ａは、モジュール番号ｎ（ｎ＝１、２、・・・Ｎ）を１として（ステップＳ３１）、スイッチ素子１０ａ１をオンにする（ステップＳ３２）。電力検出部２ａではこのときのストリング１ａの発電電力が測定される（ステップＳ３３）。すなわち、スイッチ素子１０ａ１をオンにするによって、モジュール１ａ１は短絡状態となるため、電力検出部２ａではモジュール１ａ２〜モジュール１ａ８の各電力値を合算した発電電力が測定される。そして、データ判定部３ｃは、電力データ受信部３ｂを介してこの測定値Ｐａ’を取り込む。

その後、スイッチ制御部３ａがスイッチ素子１０ａ１をオフしたとき（ステップＳ３４）、電力検出部２ａによってストリング１ａの発電電力が測定される（ステップＳ３５）。データ判定部３ｃは、電力データ受信部３ｂを介してこの測定値Ｐｓａ（ｎ＋１）を取り込む。さらに、データ判定部３ｃは、ＰｓａｎとＰｓａ（ｎ＋１）との平均値（測定値Ｐａ）を算出すると共に（ステップＳ３６）、平均化された測定値Ｐａから測定値Ｐａ’を減算することにより、モジュール番号ｎ＝１に対応した電力値Ｐａｎを算出する（ステップＳ３７）。

続いて、スイッチ制御部３ａは、モジュール番号ｎを１インクリメントする（ステップＳ３８）。ｎの値がストリング１ａ内のモジュール数（８）以下の場合（ステップＳ３９，Ｙｅｓ）、ステップＳ３２からステップＳ３８までの動作が繰り返し実行され、その結果、ストリング１ａ内のモジュール数に対応した測定値Ｐｓａｎと、測定値Ｐｓａ（ｎ＋１）とが得られる。他方、ｎの値が８を超えたとき（ステップＳ３９，Ｎｏ）、上記電力測定動作は終了する。

このように、測定値Ｐａ’の測定前後における測定値Ｐｓａｎと測定値Ｐｓａ（ｎ＋１）とを平均化することにより、日射量変動を加味した電力値Ｐａｎを得ることが可能である。

以上に説明したように、本実施の形態にかかる太陽光発電システムは、測定値Ｐａ’（第２の測定値）を測定する前に電力検出部２から出力された測定値Ｐｓａｎと、測定値Ｐａ’を測定した後に電力検出部２から出力された測定値Ｐｓａ（ｎ＋１）と、を平均した結果を第１の測定値Ｐａとするようにしたので、例えば、太陽電池パネルの出力が低下した場合でも、精度よくモジュールの故障を検出することが可能である。

実施の形態３．
実施の形態１および２にかかる太陽光発電システムでは、予め太陽電池パネル（モジュール）の公称出力値に基づいて得られた判定値Ｐｓｅｔ（第２の電力値）を用いて、故障判定動作を行うように構成されていたが、実施の形態３にかかる太陽光発電システムは、太陽電池パネルの公称出力値が予めわからない場合でも、故障判定動作時の判定レベルを設定可能に構成されている。以下、実施の形態１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

図６は、本発明の実施の形態３にかかる太陽光発電システムによる故障判定フロー図である。なお、実施の形態３にかかる太陽光発電システムは、実施の形態１にかかる太陽光発電システムと同一の構成である。

まず、電力検出部２ａによってストリング１ａの発電電力が測定される（ステップＳ４０）。データ判定部３ｃは、電力データ受信部３ｂを介してこの測定値Ｐａを取り込む。なお、この測定値Ｐａは、全てのモジュール１ａ１〜１ｂ８が正常であり、かつ、スイッチ素子１０ａ１〜１０ｂ８がオフの状態であるときのストリング１ａの発電電力である。続いて、データ判定部３ｃは、その測定値Ｐａをストリング１ａ内のモジュールの直列数ｎで除算すると共に（ステップＳ４１）、除算した値Ｐに例えば２０％の係数を乗算し、この乗算して得られた値を故障判定動作時の判定レベル（判定値Ｐｓｅｔ）とする（ステップＳ４２）。

データ判定部３ｃは、実施の形態１または実施の形態２にかかる電力測定動作にて得られた電力値Ｐａｎと、ステップＳ４２にて得られた判定値Ｐｓｅｔとを比較する（ステップＳ４３）。

電力値Ｐａｎが判定値Ｐｓｅｔを下回った場合（ステップＳ４３，Ｎｏ）、データ判定部３ｃは、モジュール番号ｎのモジュールを故障とみなし、電力データ（電力値Ｐａｎ）にエラー値等を書き込む（ステップＳ４４）。この電力データは、表示部４ａおよび通信部４ｂに送信される。

他方、電力値Ｐａｎが判定値Ｐｓｅｔ以上である場合（ステップＳ４３，Ｙｅｓ）、スイッチ制御部３ａは、モジュール番号ｎを１インクリメントする（ステップＳ４５）。ｎの値が８以下の場合（ステップＳ４６，Ｙｅｓ）、ステップＳ４３からステップＳ４５の動作が繰り返し実行され、ｎの値がストリング１ａ内のモジュール数（８）を超えたとき（ステップＳ４６，Ｎｏ）、故障判定動作は終了する。

以上に説明したように、本実施の形態にかかる太陽光発電システムは、ｎをインクリメントする度に測定値Ｐａ’を取り込み、測定値Ｐａから測定値Ｐａ’を減算して得られた電力値Ｐａｎが、各モジュール１ａｎ（１ｂｎ）が正常なときにおけるストリング１ａ（１ｂ）の発電電力（測定値Ｐａ）を基準として算出された判定値Ｐｓｅｔを下回った場合、ｎ番目のスイッチ素子に対応したモジュールが故障していると判定するようにしたので、実施の形態１または実施の形態２にかかる効果に加えて、太陽電池パネルの公称出力値が予めわからない場合でも、故障判定動作時の判定レベル（判定値Ｐｓｅｔ）を設定することが可能である。

なお、ステップＳ４２において、データ判定部３ｃは、モジュールの直列数で除算した値Ｐに２０％の係数を乗算して判定値Ｐｓｅｔを得ているが、２０％の係数の代わりに５０％の係数を乗算するようにすれば、以下の効果を奏する。図４の故障検出動作を用いて説明すると、例えば、データ判定部３ｃは、ステップＳ２０において故障検出動作時の判定レベル（例えば１０Ｗ）を設定する代わりに、この判定レベルよりも高いレベル（例えば２５Ｗ）を設定する。さらに、データ判定部３ｃは、ステップＳ４３において、電力値Ｐａｎが判定値Ｐｓｅｔを下回った場合、故障を示す情報（エラー値等）の代わりに、日射変化によって発電出力が低下していることを促すコード等を、電力データに書き込む。このように、判定値Ｐｓｅｔを上回る他の判定値が設定され、電力値Ｐａｎが判定値Ｐｓｅｔを下回らず、かつ、他の判定値を下回った場合、ｎ番目のスイッチ素子に対応したモジュールが日陰により出力低下していると判定することが可能である。なお、他の判定値は、例えば、５０％の係数を乗算した判定値である。

なお、実施の形態１〜３に示したストリングの数量やモジュールの直列数は一例であり、これらの値に限定されるものではない。

また、実施の形態１〜３に示した太陽光発電システムは、本発明の内容の一例を示すものであり、更なる別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは無論である。

以上のように、本発明は、太陽光発電システムに適用可能であり、特に、故障した太陽電池パネルを容易に特定することができる発明として有用である。

１ 太陽電池
１ａ、１ｂ 太陽電池ストリング
１ａ１、１ａ２、１ａ８、１ｂ１、１ｂ２、１ｂ８ 太陽電池モジュール
２、２ａ、２ｂ 電力検出部
３ 制御部（判定部）
３ａ スイッチ制御部
３ｂ 電力データ受信部
３ｃ データ判定部
４ 外部出力部
４ａ 表示部
４ｂ 通信部
５ 接続箱
６ パワーコンディショナ
７ 負荷
８ 系統
９ 中央監視装置
１０ａ１、１０ａ２、１０ａ８、１０ｂ１、１０ｂ２、１０ｂ８ スイッチ素子
１１ａ１、１１ａ２、１１ａ８、１１ｂ１、１１ｂ２、１１ｂ８ スイッチ素子駆動部
１２ａ１、１２ａ２、１２ａ８、１２ｂ１、１２ｂ２、１２ｂ８ バイパスダイオード
Ｐａ 測定値（第１の測定値）
Ｐａ’ 測定値（第２の測定値）
Ｐａｎ 発電電力値
Ｐｓｅｔ 判定値
Ｐｓａｎ、Ｐｓａ（ｎ＋１） 測定値

Claims (4)

1. Ｎ（Ｎは２以上の整数）個の太陽電池モジュールを直列接続して成る太陽電池ストリングと、
   前記太陽電池ストリングの出力端に接続され、前記太陽電池ストリングの発電電力を検出して測定値として出力する電力検出部と、
   前記各太陽電池モジュールの両端に並列に接続され、この両端を短絡または開放する複数のスイッチ素子と、
   前記各スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ動作を個々に制御するスイッチ素子駆動部と、
   前記各スイッチ素子をＯＦＦ状態にすべく前記スイッチ素子駆動部を制御すると共にｎ番目（ｎ＝１、２、・・・Ｎ）の前記スイッチ素子のみＯＮ状態にすべく前記スイッチ素子駆動部を制御し、前記各スイッチ素子がＯＦＦ状態のとき前記電力検出部から出力された第１の測定値と、ｎ番目の前記スイッチ素子のみがＯＮ状態のとき前記電力検出部から出力された第２の測定値と、に基づいてｎ番目の前記スイッチ素子に対応した太陽電池モジュールの故障の有無を判定する判定部と、
   を備え、
   前記判定部は、第２の測定値を測定する前に前記電力検出部から出力された測定値と、第２の測定値を測定した後に前記電力検出部から出力された測定値と、を平均した結果を前記第１の測定値とすることを特徴とする太陽光発電システム。
2. 前記判定部は、ｎをインクリメントする度に前記第２の測定値を取り込み、前記第１の測定値から前記第２の測定値を減算して得られた電力値が、前記太陽電池モジュールの公称出力を基準として算出された判定値を下回った場合、ｎ番目の前記スイッチ素子に対応した太陽電池モジュールが故障していると判定することを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電システム。
3. 前記判定部は、ｎをインクリメントする度に前記第２の測定値を取り込み、前記第１の測定値から前記第２の測定値を減算して得られた電力値が、前記各太陽電池モジュールが正常なときにおける前記太陽電池ストリングの発電電力を基準として算出された判定値を下回った場合、ｎ番目の前記スイッチ素子に対応した太陽電池モジュールが故障していると判定することを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電システム。
4. 前記判定部は、前記判定値を上回る他の判定値が設定され、前記電力値が前記判定値を下回らず、かつ、前記他の判定値を下回った場合、ｎ番目の前記スイッチ素子に対応した太陽電池モジュールが日陰により出力低下していると判定することを特徴とする請求項２または３に記載の太陽光発電システム。

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