JP6240634B2 - Bypass diode failure inspection system - Google Patents

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Description

本発明は、バイパスダイオードの故障検査装置に関し、特に、1又は複数の太陽電池セルごとにバイパスダイオードが並列接続された太陽電池モジュールが直列に複数接続された太陽光発電システムへの適用に好適なバイパスダイオードの故障検査装置に関する。   The present invention relates to a failure inspection apparatus for a bypass diode, and is particularly suitable for application to a photovoltaic power generation system in which a plurality of solar battery modules each having a bypass diode connected in parallel for each one or a plurality of solar cells are connected in series. The present invention relates to a failure inspection apparatus for a bypass diode.

太陽光発電システムの太陽電池アレイとして、直列に接続された複数の太陽電池モジュールにより構成された太陽電池ストリングが、並列に複数接続された構成が広く使用されている。また、太陽電池モジュールとして、1又は直列接続された複数の太陽電池セル(以下、太陽電池クラスタという。)を有し、太陽電池クラスタごとに、パイパスダイオードが並列接続された構造が広く使用されている。このバイパスダイオードには、故障や影等に起因して各太陽電池モジュールに電流のアンバランスが生じ、太陽電池モジュールに逆バイアスが印加される状況が発生した場合に電流が流れる。このようなバイパスダイオードの動作により、逆バイアスが印加された太陽電池モジュール(太陽電池クラスタ)の発熱や破損を防止することができる。   As a solar cell array of a photovoltaic power generation system, a configuration in which a plurality of solar cell strings configured by a plurality of solar cell modules connected in series are connected in parallel is widely used. Moreover, as a solar cell module, the structure which has one or several solar cell connected in series (henceforth a solar cell cluster), and the bypass diode was connected in parallel for every solar cell cluster is used widely. Yes. In the bypass diode, current flows in each solar cell module due to a failure, a shadow, or the like, and a current flows when a situation in which a reverse bias is applied to the solar cell module occurs. By such an operation of the bypass diode, it is possible to prevent the solar cell module (solar cell cluster) to which the reverse bias is applied from being heated or damaged.

太陽電池クラスタが正常に動作している場合、当該太陽電池クラスタに並列に接続されたバイパスダイオードには太陽電池クラスタにおける発生電圧により逆バイアスが印加され、バイパスダイオードは非導通状態にある。そのため、例えば、バイパスダイオードが故障してオープン状態になっている場合(以下、オープン故障ともいう。)でも、故障したバイパスダイオードに並列接続された太陽電池クラスタは正常に動作する。しかしながら、バイパスダイオードが故障してオープン状態になっている場合、上述のバイバスダイオードの作用効果が得られなくなってしまう。そのため、バイパスダイオードの異常検知を目的とした種々の手法が提案されている。   When the solar cell cluster is operating normally, a reverse bias is applied to the bypass diode connected in parallel to the solar cell cluster due to the voltage generated in the solar cell cluster, and the bypass diode is in a non-conductive state. Therefore, for example, even when the bypass diode fails and is in an open state (hereinafter also referred to as an open failure), the solar cell cluster connected in parallel to the failed bypass diode operates normally. However, when the bypass diode fails and is in an open state, the above-described effect of the bypass diode cannot be obtained. For this reason, various methods for detecting abnormality of the bypass diode have been proposed.

例えば、後掲の特許文献1は、太陽電池モジュールが発電を行わない夜間等に、バイパスダイオードの順方向のI−V特性を取得し、取得したI−V特性のパターンと、正常時のI−V特性のパターンとを比較することで、バイパスダイオードが故障しているか否かを診断する手法が開示されている。   For example, Patent Document 1 listed below acquires the IV characteristic in the forward direction of the bypass diode at night when the solar cell module does not generate power, and the acquired pattern of the IV characteristic and the normal I A method for diagnosing whether or not a bypass diode has failed by comparing with a -V characteristic pattern is disclosed.

また、後掲の特許文献2は、太陽電池モジュールが発電を行わない夜間等に、太陽電池モジュールの負極から正極に向けて定電流を印加し、このときの太陽電池モジュールの負極と正極との間の電位差に基づいてバイパスダイオードの故障を判定する故障検知装置を開示している。   Further, Patent Document 2 described below applies a constant current from the negative electrode of the solar cell module toward the positive electrode at night when the solar cell module does not generate power. Disclosed is a failure detection device that determines a failure of a bypass diode based on a potential difference between the two.

特開2011−066320号公報JP 2011-066632 A 特開2014−011427号公報JP, 2014-011427, A

近年の太陽電池アレイの太陽電池ストリングでは多数の太陽電池クラスタが直列に接続されており、1つの太陽電池ストリングにおいて接続されるバイパスダイオードの数が100個近くになることもある。このような太陽電池ストリングに対して、バイパスダイオードの順方向に電圧を付与する場合、順方向電流を流すためには、少なくとも、バイパスダイオードの順電圧Vfと全ダイオードの数とを乗算した電圧を印加する必要がある。例
えば、30直列の結晶系ストリングを想定した場合、バイパスダイオードの数は90個程度になることが考えられ、バイパスダイオードの順電圧Vfが1.0Vであるときは、90V以上の電圧を印加する必要がある。
In a solar cell string of a recent solar cell array, a large number of solar cell clusters are connected in series, and the number of bypass diodes connected in one solar cell string may be close to 100. When a voltage is applied to such a solar cell string in the forward direction of the bypass diode, in order to pass a forward current, at least a voltage obtained by multiplying the forward voltage Vf of the bypass diode by the number of all diodes is used. It is necessary to apply. For example, when 30 series crystal strings are assumed, the number of bypass diodes is considered to be about 90. When the forward voltage Vf of the bypass diode is 1.0 V, a voltage of 90 V or more is applied. There is a need.

バイパスダイオードの順方向に電圧を印加する場合、全てのバイパスダイオードが正常に動作すると、各バイパスダイオードの両端(カソード−アノード間)には、ほぼ等しい電圧が印加されることになる。一方、これらのバイパスダイオードの中にオープン故障となっているバイパスダイオードが存在すると、正常なバイパスダイオードの両端には順電圧Vf程度の電圧が印加され、故障したバイパスダイオードの両端には、太陽電池ストリングに印加された電圧のうち、正常なバイパスダイオードの両端に印加された電圧を除いた部分が印加される状態になる。当該電圧は、故障したバイパスダイオードと並列に接続された太陽電池クラスタに対しては逆方向に印加されることになる。   When a voltage is applied in the forward direction of the bypass diode, when all the bypass diodes operate normally, substantially equal voltages are applied to both ends (between the cathode and the anode) of each bypass diode. On the other hand, when there is a bypass diode having an open failure among these bypass diodes, a voltage of about forward voltage Vf is applied to both ends of the normal bypass diode, and solar cells are applied to both ends of the failed bypass diode. Of the voltage applied to the string, a portion excluding the voltage applied to both ends of the normal bypass diode is applied. The voltage is applied in the reverse direction to the solar cell cluster connected in parallel with the failed bypass diode.

上述のような100V程度の電圧を印加する能力を有する装置を使用してバイパスダイオードの故障検査をする場合、検査対象の太陽電池ストリングに含まれるバイパスダイオード数が90個程度である場合は、故障したバイパスダイオードと並列に接続された太陽電池クラスタに印加される逆方向電圧は数V程度であるため大きな問題にはならない。しかしながら、建物の屋根上等に設置された実使用状態にある太陽電池アレイでは、バイパスダイオード数を事前に認識することは困難であり、印加電圧の大きさを事前に調整することができない。   When performing the fault inspection of the bypass diode using the apparatus having the ability to apply the voltage of about 100V as described above, if the number of bypass diodes included in the solar cell string to be inspected is about 90, Since the reverse voltage applied to the solar cell cluster connected in parallel with the bypass diode is about several volts, it does not become a big problem. However, it is difficult to recognize in advance the number of bypass diodes in a solar cell array in actual use installed on the roof of a building or the like, and the magnitude of the applied voltage cannot be adjusted in advance.

検査対象の太陽電池ストリングに含まれるバイパスダイオード数が少なく、かつ検査対象の太陽電池ストリングにオープン故障のバイパスダイオードが含まれている場合、太陽電池ストリングに印加された電圧の大部分が、故障したバイパスダイオードと並列に接続された太陽電池クラスタに印加されることになる。そのため、上述の特許文献1、2のように、検査開始時に大きな電圧が印加される構成では、故障したバイパスダイオードと並列に接続された太陽電池クラスタに大きな逆方向電圧が印加されることになる。この場合、当該逆方向電圧の印加に起因して太陽電池クラスタが損傷することがある。このような太陽電池クラスタの損傷に気付くことなく、太陽電池アレイに発電を実施させた場合、損傷した太陽電池クラスタ(太陽電池モジュール)に加熱、発火等の事象が発生する可能性がある。   If the number of bypass diodes included in the solar cell string to be inspected is small, and if the solar cell string to be inspected contains an open-failed bypass diode, most of the voltage applied to the solar cell string has failed. It will be applied to the solar cell cluster connected in parallel with the bypass diode. Therefore, in the configuration in which a large voltage is applied at the start of the inspection as in Patent Documents 1 and 2 described above, a large reverse voltage is applied to the solar cell cluster connected in parallel with the failed bypass diode. . In this case, the solar cell cluster may be damaged due to the application of the reverse voltage. When the solar cell array is caused to generate power without noticing such damage to the solar cell cluster, an event such as heating or ignition may occur in the damaged solar cell cluster (solar cell module).

バイパスダイオードのオープン故障の発生が確認された時点で、直ちに、当該バイパスダイオードを含む太陽電池モジュールが交換されるのであれば、太陽電池クラスタに破損が発生しても特に問題にはならないかもしれない。しかしながら、バイパスダイオードにオープン故障が発生している場合でも、各太陽電池モジュールの電流バランスが乱れた結果として、オープン故障が発生しているバイパスダイオードに並列に接続された太陽電池クラスタに逆方向電圧が発生しない限りは、太陽電池アレイは正常に発電動作をする。そのため、バイパスダイオードにオープン故障が見つかった場合でも、通常は、見つかった時点で直ちに太陽電池モジュール等が交換されることはなく、後日、改めて対応がなされる。また、当該対応がなされるまでの間も、太陽電池アレイによる発電が禁止されることもない。また、太陽電池アレイが、例えば、一般住宅の屋根上等に設置されている場合、特許文献1、2が開示するように、バイパスダイオードの検査を夜間に行うとき、直ちに太陽電池モジュール等の交換作業を行うことは、作業安全性の確保や近隣住宅への配慮の観点から困難であることも多い。   If an occurrence of an open failure of a bypass diode is confirmed, if the solar cell module including the bypass diode is immediately replaced, it may not be a problem even if the solar cell cluster is damaged. . However, even if an open failure occurs in the bypass diode, the reverse voltage is applied to the solar cell cluster connected in parallel to the bypass diode in which the open failure occurs as a result of the current balance of each solar cell module being disturbed. As long as this does not occur, the solar cell array operates normally. For this reason, even when an open failure is found in the bypass diode, normally, the solar cell module or the like is not immediately replaced at the time when the bypass failure is found, and a response will be made later. In addition, power generation by the solar cell array is not prohibited until the countermeasure is taken. In addition, when the solar cell array is installed on the roof of a general house, for example, as disclosed in Patent Documents 1 and 2, when the bypass diode is inspected at night, the solar cell module or the like is immediately replaced. It is often difficult to perform work from the viewpoint of ensuring work safety and consideration for neighboring houses.

そもそも、検査対象に故障が発生している場合であっても、検査において検査対象を劣化させる(検査対象の状態を変化させる)こと自体が好ましくないが、以上で説明した内容を鑑みても、バイパスダイオードの故障検査の際には、当該検査に起因する太陽電池クラスタの損傷を確実に防止する必要がある。なお、上述の特許文献1、2では、このよう
な課題は認識されていないため、当該課題に対応することは困難である。
In the first place, even if a failure occurs in the inspection target, it is not preferable to deteriorate the inspection target in the inspection (change the state of the inspection target) itself, but even in view of the contents described above, In the failure inspection of the bypass diode, it is necessary to surely prevent the solar cell cluster from being damaged due to the inspection. In addition, in the above-mentioned patent documents 1 and 2, since such a problem is not recognized, it is difficult to cope with the problem.

本発明は、このような従来技術の課題を鑑みてなされたものであって、並列接続された太陽電池クラスタを破損することなく、バイパスダイオードの故障を検知することができる、バイパスダイオードの故障検査装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a problem of the prior art, and is capable of detecting a failure of the bypass diode without damaging the parallel-connected solar cell clusters. An object is to provide an apparatus.

上述の目的を達成するために、本発明は以下の技術的手段を採用している。まず、本発明は、1又は直列接続された複数の太陽電池セルと当該太陽電池セルと並列に接続されたバイパスダイオードとを含む太陽電池モジュールが直列に複数接続された太陽電池ストリングを含む太陽電池アレイにおける、バイパスダイオードの故障検査装置を前提としている。そして、本発明に係るバイパスダイオードの故障検査装置は、陽極側端子、陰極側端子、電圧源、電流検知部、及び電流遮断部を備える。陽極側端子は、太陽電池ストリングの負極側に接続される。陰極側端子は、太陽電池ストリングの正極側に接続される。電圧源は、陽極側端子と陰極側端子との間に接続された太陽電池ストリングに、当該太陽電池ストリングに含まれるバイパスダイオードの順方向に、低電圧側から高電圧側に向かう掃引電圧を印加する。電流検知部は、陽極側端子と陰極側端子との間に接続された太陽電池ストリングに流れる電流量を検知する。電流遮断部は、電流検知部により、予め指定された上限電流量が検知された場合、太陽電池ストリングに流れる電流を遮断する。   In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means. First, the present invention provides a solar cell including a solar cell string in which a plurality of solar cell modules including one or a plurality of solar cells connected in series and a bypass diode connected in parallel with the solar cells are connected in series. It is assumed that a fault inspection device for a bypass diode in the array is used. The failure inspection apparatus for a bypass diode according to the present invention includes an anode side terminal, a cathode side terminal, a voltage source, a current detection unit, and a current interruption unit. The anode side terminal is connected to the negative electrode side of the solar cell string. The cathode side terminal is connected to the positive electrode side of the solar cell string. The voltage source applies a sweep voltage from the low voltage side to the high voltage side in the forward direction of the bypass diode included in the solar cell string to the solar cell string connected between the anode side terminal and the cathode side terminal. To do. The current detection unit detects the amount of current flowing through the solar cell string connected between the anode side terminal and the cathode side terminal. A current interrupting part interrupts | blocks the electric current which flows into a solar cell string, when the upper limit electric current amount designated beforehand is detected by the electric current detection part.

このバイパスダイオードの故障検査装置では、太陽電池ストリングに含まれるバイパスダイオードの順方向に、低電圧側から高電圧側に向かう掃引電圧が印加される。そのため、仮に、オープン故障のバイパスダイオードが存在していても、検査の開始時点で、当該バイパスダイオードに並列に接続された太陽電池セル(太陽電池クラスタ)に大きな逆方向電圧が印加されることはない。また、掃引電圧の印加過程で太陽電池ストリングに流れる電流量が予め指定された上限電流量に到達すると、電流経路が遮断される構成であるため、オープン故障のバイパスダイオードに並列に接続された太陽電池セル(太陽電池クラスタ)に、逆方向電圧に起因するブレークダウン電流が流れたときに電圧印加を停止することができる。したがって、バイパスダイオードの検査過程において、オープン故障のバイパスダイオードに並列に接続された太陽電池セル(太陽電池クラスタ)が破損することを確実に防止することができる。   In this bypass diode failure inspection apparatus, a sweep voltage from the low voltage side to the high voltage side is applied in the forward direction of the bypass diode included in the solar cell string. Therefore, even if an open fault bypass diode exists, a large reverse voltage is applied to the solar cells (solar cell clusters) connected in parallel to the bypass diode at the start of the inspection. Absent. In addition, when the amount of current flowing through the solar cell string in the process of applying the sweep voltage reaches a predetermined upper limit current amount, the current path is cut off, so that the solar connected in parallel to the open-failure bypass diode The voltage application can be stopped when a breakdown current caused by the reverse voltage flows through the battery cell (solar battery cluster). Therefore, it is possible to reliably prevent damage to the solar cells (solar cell clusters) connected in parallel to the open-failed bypass diode in the bypass diode inspection process.

上記バイパスダイオードの故障検査装置において、電圧源が、バッテリー、昇圧部、コンデンサ、電圧検知部、及び可変抵抗を備える構成を採用することができる。昇圧部は、バッテリーの出力電圧を昇圧する。コンデンサは、昇圧部の出力電圧により充電される。電圧検知部は、陽極側端子と陰極側端子との間の電圧値を検知する。可変抵抗は、陰極側端子に接続されるとともに、電圧検知部による電圧値検知対象と直列に接続され、電圧検知部の検知結果に基づいて抵抗値を変化させることで、充電された上記コンデンサにより上述の掃引電圧を陽極側端子と陰極側端子との間に印加する。この構成により、屋外での持ち運びが容易なポータブル型のバイパスダイオードの故障検査装置を実現することができる。なお、当該構成において、可変抵抗がトランジスタにより構成され、電流遮断部が当該トランジスタをオフ状態にすることで太陽電池ストリングに流れる電流を遮断する構成を採用することができる。   In the failure inspection apparatus for the bypass diode, a configuration in which the voltage source includes a battery, a booster, a capacitor, a voltage detector, and a variable resistor can be employed. The booster boosts the output voltage of the battery. The capacitor is charged by the output voltage of the booster. The voltage detector detects a voltage value between the anode side terminal and the cathode side terminal. The variable resistor is connected to the cathode side terminal and connected in series with the voltage value detection target by the voltage detection unit, and the resistance value is changed based on the detection result of the voltage detection unit, so that the charged capacitor is used. The above sweep voltage is applied between the anode side terminal and the cathode side terminal. With this configuration, it is possible to realize a portable bypass diode failure inspection device that is easy to carry outdoors. In this configuration, it is possible to adopt a configuration in which the variable resistor is configured by a transistor, and the current blocking unit blocks the current flowing through the solar cell string by turning the transistor off.

また、以上の構成において、電圧源により陽極側端子と陰極側端子との間に印加された電圧値及び電流検知部により検知された電流量に基づいて、太陽電池ストリングに含まれるバイパスダイオードの故障の有無を判定する判定部をさらに備える構成を採用することもできる。   In the above configuration, the failure of the bypass diode included in the solar cell string based on the voltage value applied between the anode side terminal and the cathode side terminal by the voltage source and the current amount detected by the current detection unit It is also possible to employ a configuration that further includes a determination unit that determines whether or not there is any.

本発明によれば、並列接続された太陽電池クラスタを破損することなく、バイパスダイオードの故障を検知することができる。また、小型化、軽量化も容易に実現することができるため、実使用状態にある屋外に設置された太陽電池アレイが備えるバイパスダイオードの故障検査に好適なポータブル型の故障検査装置を実現可能である。   According to the present invention, it is possible to detect a failure of the bypass diode without damaging the solar cell clusters connected in parallel. In addition, since it can be easily reduced in size and weight, it is possible to realize a portable failure inspection device suitable for failure inspection of bypass diodes provided in outdoor solar cell arrays in actual use. is there.

本発明の一実施形態における故障検査装置の構成を示す概略構成図1 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a failure inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態における故障検査装置の構成の具体例を示す概略構成図1 is a schematic configuration diagram showing a specific example of the configuration of a failure inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態におけるバイパスダイオードの故障検査を示す模式図The schematic diagram which shows the failure inspection of the bypass diode in one Embodiment of this invention

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながらより詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態におけるバイパスダイオードの故障検査装置の構成を示す概略構成図である。実使用状態にある太陽光発電システムが備える太陽電池アレイは、複数の太陽電池ストリングが並列接続された構成を有しているが、図1では、1つの太陽電池ストリング110のみを図中に示している。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a failure inspection apparatus for a bypass diode according to an embodiment of the present invention. The solar cell array included in the photovoltaic power generation system in an actual use state has a configuration in which a plurality of solar cell strings are connected in parallel. In FIG. 1, only one solar cell string 110 is shown in the drawing. ing.

まず、太陽電池ストリング110について簡単に説明する。図1に示すように、太陽電池ストリング110は、複数の太陽電池モジュールが直列に接続された構成を有している。図1では、3つの太陽電池モジュール11、12、13が直列に接続された構成を例示している。各太陽電池モジュール11、12、13は、太陽電池クラスタ121、122、123とバイパスダイオード131、132、133とが並列に接続された構成を有している。太陽電池クラスタ121、122、123は、1又は直列接続された複数の太陽電池セルにより構成される。各バイパスダイオード131、132、133は、カソード側(陰極側)が太陽電池クラスタ121、122、123の正極側にそれぞれ接続され、アノード側(陽極側)が太陽電池クラスタ121、122、123の負極側にそれぞれ接続されている。   First, the solar cell string 110 will be briefly described. As shown in FIG. 1, the solar cell string 110 has a configuration in which a plurality of solar cell modules are connected in series. FIG. 1 illustrates a configuration in which three solar cell modules 11, 12, and 13 are connected in series. Each solar cell module 11, 12, 13 has a configuration in which solar cell clusters 121, 122, 123 and bypass diodes 131, 132, 133 are connected in parallel. The solar battery clusters 121, 122, 123 are configured by one or a plurality of solar battery cells connected in series. Each bypass diode 131, 132, 133 has a cathode side (cathode side) connected to the positive side of the solar cell clusters 121, 122, 123, and an anode side (anode side) of the negative side of the solar cell clusters 121, 122, 123. Connected to each side.

公知のように、バイパスダイオード131、132、133は、故障や影等に起因して各太陽電池モジュール121、122、123に電流のアンバランスが生じ、いずれかの太陽電池モジュールに逆バイアスが印加される状況が発生した場合に導通状態となる。例えば、太陽電池モジュール12に逆バイアスが印加される状況が発生した場合、太陽電池モジュール12に含まれるバイパスダイオード132が導通状態になる。このバイパスダイオード132の動作により、逆バイアスが印加された太陽電池モジュール12(太陽電池クラスタ122)の発熱や破損を防止することができる。   As is well known, the bypass diodes 131, 132, and 133 cause current imbalance in each of the solar cell modules 121, 122, and 123 due to a failure or a shadow, and a reverse bias is applied to any of the solar cell modules. When a situation occurs, it becomes conductive. For example, when the situation where a reverse bias is applied to the solar cell module 12 occurs, the bypass diode 132 included in the solar cell module 12 becomes conductive. The operation of the bypass diode 132 can prevent the solar cell module 12 (solar cell cluster 122) to which the reverse bias is applied from being heated or damaged.

次いで、バイパスダイオードの故障検査装置100について説明する。図1に示すように、故障検査装置100は、太陽電池ストリング110の負極側(バイパスダイオード131、132、133のアノード側)の出力端子111に接続される陽極側端子1と、太陽電池ストリング110の正極側(バイパスダイオード131、132、133のカソード側)の出力端子112に接続される陰極側端子2を備える。陽極側端子1及び陰極側端子2には、陽極側端子1と陰極側端子2との間に接続された太陽電池ストリング110に掃引電圧を印加する電圧源3が接続されている。電圧源3が印加する掃引電圧は、低電圧側から高電圧側に向かう掃引電圧であり、バイパスダイオード131、132、133の順方向に印加される。電圧源3は、故障検査装置100を操作するオペレータの指示に応じて上記掃引電圧の印加を開始する。   Next, the failure inspection apparatus 100 for the bypass diode will be described. As shown in FIG. 1, the failure inspection apparatus 100 includes an anode-side terminal 1 connected to the output terminal 111 on the negative electrode side of the solar cell string 110 (the anode side of the bypass diodes 131, 132, and 133), and the solar cell string 110. The cathode side terminal 2 connected to the output terminal 112 on the positive electrode side (the cathode side of the bypass diodes 131, 132, 133). A voltage source 3 that applies a sweep voltage to the solar cell string 110 connected between the anode side terminal 1 and the cathode side terminal 2 is connected to the anode side terminal 1 and the cathode side terminal 2. The sweep voltage applied by the voltage source 3 is a sweep voltage from the low voltage side to the high voltage side, and is applied in the forward direction of the bypass diodes 131, 132, and 133. The voltage source 3 starts applying the sweep voltage in accordance with an instruction from an operator who operates the failure inspection apparatus 100.

また、故障検査装置100は、電流検知部4、電流遮断部5、及び判定部6を備える。電流検知部4は、陽極側端子1と陰極側端子2との間に接続された太陽電池ストリング110に流れる電流量を検知する。この例では、電流検知部4は、電圧源3と陰極側端子2
との間で電流量を検知する構成になっている。電流量の検知方法は、特に限定されず、公知の任意の手法を採用することができる。例えば、電流の流路に電流検知用抵抗を介在させ、当該電流検知用抵抗の両端に発生する電位差に基づいて電流量を検知する構成を採用することができる。
Moreover, the failure inspection apparatus 100 includes a current detection unit 4, a current interruption unit 5, and a determination unit 6. The current detection unit 4 detects the amount of current flowing through the solar cell string 110 connected between the anode side terminal 1 and the cathode side terminal 2. In this example, the current detection unit 4 includes a voltage source 3 and a cathode side terminal 2.
It is the structure which detects the electric current amount between. The method for detecting the amount of current is not particularly limited, and any known method can be employed. For example, it is possible to adopt a configuration in which a current detection resistor is interposed in the current flow path and the amount of current is detected based on a potential difference generated at both ends of the current detection resistor.

電流遮断部5は、予め指定された上限電流量が電流検知部4により検知された場合に太陽電池ストリング110に流れる電流を遮断する。特に限定されないが、この例では、電流遮断部5は、電流検知部4と陰極側端子2との間に介在された、エンハンスメント型のNチャネルMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)により構成されている。本構成では、電流検知部4は、予め指定された上限電流量の電流を検知した場合、電流遮断部5であるMOSFETのゲートに、MOSFETをオフ状態にする電圧(例えば、接地電位)を入力することで太陽電池ストリング110に流れる電流を瞬時に遮断する。   The current interrupting unit 5 interrupts the current flowing through the solar cell string 110 when a predetermined upper limit current amount is detected by the current detecting unit 4. In this example, the current interrupting unit 5 is configured by an enhancement type N-channel MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) interposed between the current detecting unit 4 and the cathode side terminal 2. Yes. In this configuration, the current detection unit 4 inputs a voltage (for example, ground potential) for turning off the MOSFET to the gate of the MOSFET that is the current cutoff unit 5 when detecting a current having a predetermined upper limit current amount. As a result, the current flowing through the solar cell string 110 is instantaneously interrupted.

判定部6は、電圧源3により陽極側端子1と陰極側端子2との間に印加された電圧値及び電流検知部4により検知された電流量に基づいて、太陽電池ストリング110に含まれるバイパスダイオード131、132、133の故障の有無を判定する。具体的な判定方法については後述する。   The determination unit 6 includes a bypass included in the solar cell string 110 based on the voltage value applied between the anode side terminal 1 and the cathode side terminal 2 by the voltage source 3 and the amount of current detected by the current detection unit 4. The presence / absence of a failure in the diodes 131, 132, 133 is determined. A specific determination method will be described later.

図2は、本実施形態の故障検査装置100のより具体的な構成を示す概略構成図である。図2では、検査対象の太陽電池ストリング110の記載を省略している。図2に示すように、本実施形態では、電圧源3は、バッテリー31、昇圧部32、コンデンサ33、電圧検知部34、及び可変抵抗35を備える。   FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a more specific configuration of the failure inspection apparatus 100 of the present embodiment. In FIG. 2, the description of the solar cell string 110 to be inspected is omitted. As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the voltage source 3 includes a battery 31, a booster 32, a capacitor 33, a voltage detector 34, and a variable resistor 35.

昇圧部32は、バッテリー31の出力電圧を昇圧する。特に限定されないが、図2の例では、昇圧部32は昇圧コイル(フライバック式DC−DCコンバータ)により構成されており、昇圧部32の一次側にバッテリー31及び一次側回路をオン状態とオフ状態とに切り替えるスイッチ36が接続されている。なお、バッテリー31には、例えば、市販の乾電池を使用することができる。   The booster 32 boosts the output voltage of the battery 31. Although not particularly limited, in the example of FIG. 2, the booster 32 is configured by a booster coil (flyback DC-DC converter), and the battery 31 and the primary circuit are turned on and off on the primary side of the booster 32. A switch 36 for switching to a state is connected. As the battery 31, for example, a commercially available dry battery can be used.

昇圧部32の二次側には、昇圧部32の出力電圧により充電されるコンデンサ33が接続されている。特に限定されないが、本実施形態では、コンデンサ33は電解コンデンサにより構成されており、正極側が陽極側端子1に、負極側が陰極側端子2に、それぞれ接続されている。また、本実施形態の故障検査装置100では、掃引電圧の上限として100V程度の電圧が出力可能となるように、コンデンサ33には130V程度の電圧が充電可能になっている。なお、昇圧部32とコンデンサ33の正極との間、及びコンデンサ33と陽極側端子1との間には、逆流防止用のダイオード37、38がそれぞれ介在されている。   A capacitor 33 that is charged by the output voltage of the booster 32 is connected to the secondary side of the booster 32. Although not particularly limited, in this embodiment, the capacitor 33 is configured by an electrolytic capacitor, and the positive electrode side is connected to the anode side terminal 1 and the negative electrode side is connected to the cathode side terminal 2. In the fault inspection apparatus 100 according to the present embodiment, the capacitor 33 can be charged with a voltage of about 130 V so that a voltage of about 100 V can be output as the upper limit of the sweep voltage. Note that diodes 37 and 38 for backflow prevention are interposed between the boosting unit 32 and the positive electrode of the capacitor 33 and between the capacitor 33 and the anode side terminal 1, respectively.

電圧検知部34は、陽極側端子1と陰極側端子2との間の電圧値を検知する。本実施形態では、電圧検知部34は、図2に示すように、陽極側端子1の近傍に設けられた電位検知位置と、陰極側端子2の近傍に設けられた電位検知位置との間の電位差を検知する。電圧値の検知方法は特に限定されず、公知の任意の手法を採用することができる。また、本構成では、電圧源3により陽極側端子1と陰極側端子2との間に印加された電圧値は、電圧検知部34により判定部6へ通知される。   The voltage detector 34 detects a voltage value between the anode side terminal 1 and the cathode side terminal 2. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the voltage detection unit 34 is between a potential detection position provided in the vicinity of the anode side terminal 1 and a potential detection position provided in the vicinity of the cathode side terminal 2. Detect potential difference. The detection method of a voltage value is not specifically limited, A well-known arbitrary method is employable. In this configuration, the voltage value applied between the anode side terminal 1 and the cathode side terminal 2 by the voltage source 3 is notified to the determination unit 6 by the voltage detection unit 34.

可変抵抗35は、陰極側端子2に接続されるとともに、電圧検知部34による電圧値検知対象(すなわち、太陽電池ストリング110)と直列に接続される。可変抵抗35は、電圧検知部34の検知結果に基づいて抵抗値を変化させることで、充電されたコンデンサ33の電荷を使用して上述の掃引電圧を陽極側端子1と陰極側端子2との間に印加する。
特に限定されないが、本実施形態では、可変抵抗35は、電流遮断部5であるMOSFETにより構成されている。
The variable resistor 35 is connected to the cathode side terminal 2 and is connected in series with a voltage value detection target (that is, the solar cell string 110) by the voltage detection unit 34. The variable resistor 35 changes the resistance value based on the detection result of the voltage detector 34, thereby using the charge of the charged capacitor 33 to change the above sweep voltage between the anode side terminal 1 and the cathode side terminal 2. Apply between.
Although not particularly limited, in the present embodiment, the variable resistor 35 is configured by a MOSFET that is the current interrupting unit 5.

この構成では、掃引電圧の印加開始前は、可変抵抗35の抵抗値は無限大(MOSFETがオフ状態)に維持されている。このとき、電圧源3により、陽極側端子1と陰極側端子2との間に接続された太陽電池ストリング110に印加される電圧は0Vである。特に限定されないが、本実施形態では、電圧検知部34が、可変抵抗35であるMOSFETのゲートに、MOSFETをオフ状態にする電圧(ここでは、接地電位)を入力することで当該状態が実現されている。   In this configuration, before the application of the sweep voltage is started, the resistance value of the variable resistor 35 is maintained at infinity (the MOSFET is in an off state). At this time, the voltage applied by the voltage source 3 to the solar cell string 110 connected between the anode side terminal 1 and the cathode side terminal 2 is 0V. Although not particularly limited, in the present embodiment, the voltage detection unit 34 inputs the voltage (here, the ground potential) that turns off the MOSFET to the gate of the MOSFET that is the variable resistor 35, so that the state is realized. ing.

オペレータによる掃引開始指示が入力されると、電圧検知部34が、MOSFETのゲートに、次第に大きくなる正電圧を入力することで可変抵抗35の抵抗値を減少させる。これにより、陽極側端子1と陰極側端子2との間に接続された太陽電池ストリング110には0Vから次第に増大する掃引電圧が印加されることになる。特に、本構成では、電圧検知部34は、自身が検知した電圧値に応じてMOSFETのゲートに入力する正電圧の大きさを設定することで、定速での電圧掃引を実現している。また、本構成では、数百msec程度の比較的高速での掃引が可能である。なお、MOSFETを可変抵抗35として動作させる場合、MOSFETの線形領域が使用される。   When the sweep start instruction by the operator is input, the voltage detection unit 34 decreases the resistance value of the variable resistor 35 by inputting a gradually increasing positive voltage to the gate of the MOSFET. Thereby, a sweep voltage gradually increasing from 0V is applied to the solar cell string 110 connected between the anode side terminal 1 and the cathode side terminal 2. In particular, in this configuration, the voltage detection unit 34 realizes voltage sweep at a constant speed by setting the magnitude of the positive voltage input to the gate of the MOSFET according to the voltage value detected by itself. In addition, in this configuration, sweeping at a relatively high speed of about several hundred msec is possible. When the MOSFET is operated as the variable resistor 35, the linear region of the MOSFET is used.

また、上述のように、本実施形態では、可変抵抗35を構成するMOSFETと電流遮断部5であるMOSFETとが同一のMOSFETで構成されている。このような構成であっても、電流検知部4は、予め指定された上限電流量の電流を検知した場合、電圧検知部34によりMOSFETのゲートに入力されている電圧値に関わらず、当該ゲートにMOSFETをオフ状態にする電圧(ここでは、接地電位)を入力することで太陽電池ストリング110に流れる電流を遮断するは可能である。   Further, as described above, in the present embodiment, the MOSFET that constitutes the variable resistor 35 and the MOSFET that is the current cutoff unit 5 are constituted by the same MOSFET. Even in such a configuration, when the current detection unit 4 detects a current having a predetermined upper limit current amount, the current detection unit 4 does not depend on the voltage value input to the gate of the MOSFET by the voltage detection unit 34. It is possible to cut off the current flowing through the solar cell string 110 by inputting a voltage (here, ground potential) for turning the MOSFET off.

本実施形態の故障検査装置100を使用して太陽電池ストリング110の検査を実施する場合、太陽電池ストリング110の負極側出力端子111が陽極側端子1に接続されるとともに、正極側出力端子112に陰極側端子2が接続される。故障検査装置100と検査対象である1つの太陽電池ストリング110との電気的接続は、例えば、太陽電池アレイとパワーコンディショナとの間に設置され、各太陽電池ストリング110に接続される電気配線を集約する集電部(集電箱)を利用することで、容易に実現可能である。なお、故障検査装置100によるバイパスダイオード131、132、133の検査は、例えば、夜間等、太陽電池ストリング110が発電を行っていない状況下で実施される。   When the inspection of the solar cell string 110 is performed using the failure inspection apparatus 100 according to the present embodiment, the negative electrode side output terminal 111 of the solar cell string 110 is connected to the anode side terminal 1 and the positive electrode side output terminal 112 is connected. The cathode side terminal 2 is connected. The electrical connection between the failure inspection apparatus 100 and one solar cell string 110 to be inspected is, for example, installed between a solar cell array and a power conditioner, and electric wiring connected to each solar cell string 110 is connected. This can be easily realized by using a collecting unit (collecting box) to be aggregated. In addition, the inspection of the bypass diodes 131, 132, and 133 by the failure inspection apparatus 100 is performed under a situation where the solar cell string 110 is not generating power, such as at night.

接続が完了すると、オペレータの指示に応じてスイッチ36のオン、オフの切り替えが繰り返し実施され、コンデンサ33が充電される。コンデンサ33の充電が完了すると、スイッチ36のオン、オフの切り替えが停止される。なお、コンデンサ33の充電完了は、スイッチ36のオン、オフ切り替え動作の継続時間や、コンデンサ33の正電極と負電極との間の電位差等により検知可能である。また、充電完了は、充電完了ランプの点灯や充電完了音の発生等、オペレータが認識可能な任意の手法によりオペレータに通知されることが好ましい。   When the connection is completed, the switch 36 is repeatedly switched on and off in accordance with an instruction from the operator, and the capacitor 33 is charged. When charging of the capacitor 33 is completed, switching of the switch 36 between on and off is stopped. The completion of charging of the capacitor 33 can be detected by the duration of the on / off switching operation of the switch 36, the potential difference between the positive electrode and the negative electrode of the capacitor 33, and the like. The completion of charging is preferably notified to the operator by any method that can be recognized by the operator, such as lighting of a charging completion lamp or generation of a charging completion sound.

充電完了後、オペレータの指示に応じて電圧検知部34が可変抵抗35の抵抗値を上述のように変化させ、太陽電池ストリング110に掃引電圧を印加する。なお、オペレータによる指示を求めることなく、コンデンサ33の充電完了後、自動的に掃引電圧の印加が開始される構成であってもよい。なお、特に限定されないが、本実施形態では、陽極側端子1と陰極側端子2との間に掃引電圧を印加している間、昇圧部32の一次側回路のスイッチ36はオフ状態に維持される。これにより、電流検知部4及び電圧検知部34は、電気特性をより安定して取得することができる。   After the charging is completed, the voltage detector 34 changes the resistance value of the variable resistor 35 as described above in accordance with an instruction from the operator, and applies a sweep voltage to the solar cell string 110. Note that the application of the sweep voltage may be started automatically after the charging of the capacitor 33 is completed without obtaining an instruction from the operator. Although not particularly limited, in the present embodiment, the switch 36 of the primary circuit of the booster 32 is maintained in the OFF state while the sweep voltage is applied between the anode side terminal 1 and the cathode side terminal 2. The Thereby, the electric current detection part 4 and the voltage detection part 34 can acquire an electrical property more stably.

図3は、掃引電圧を印加した際に検知される電流の一例を示す模式図である。図3において、横軸は掃引電圧(電圧検知部34により検知された電圧値)に対応し、縦軸が電流検知部4により検知された電流量に対応する。また、図3は、太陽電池ストリング110に含まれるバイパスダイオード数が比較的少ない3個の場合(図1参照)について例示している。   FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a current detected when a sweep voltage is applied. In FIG. 3, the horizontal axis corresponds to the sweep voltage (voltage value detected by the voltage detection unit 34), and the vertical axis corresponds to the amount of current detected by the current detection unit 4. FIG. 3 illustrates a case where the number of bypass diodes included in the solar cell string 110 is relatively small (see FIG. 1).

なお、図3において、実線は、各バイパスダイオード131、132、133が正常な場合に対応する。破線は、バイパスダイオード131、132、133のいずれかがオープン故障であり、かつ故障したバイパスダイオードに並列に接続された太陽電池セルがフロントコンタクト型である場合に対応する。点線は、バイパスダイオード131、132、133のいずれかがオープン故障であり、かつ故障したバイパスダイオードに並列に接続された太陽電池セルがバックコンタクト型である場合に対応する。公知のように、フロントコンタクト型は、一方の出力電極が太陽電池セルの表面側に存在し、他方の出力電極が太陽電池セルの裏面側に存在する構造を有する。また、バックコンタクト型は、両方の出力電極が太陽電池セルの裏面側に存在する構造を有する。なお、この例では、電流検知部4に予め設定された上限電流量は0.1Aである。   In FIG. 3, the solid line corresponds to the case where each bypass diode 131, 132, 133 is normal. The broken line corresponds to the case where any of the bypass diodes 131, 132, 133 has an open failure, and the solar cells connected in parallel to the failed bypass diode are of the front contact type. The dotted line corresponds to the case where any of the bypass diodes 131, 132, 133 has an open failure and the solar cells connected in parallel to the failed bypass diode are of the back contact type. As is well known, the front contact type has a structure in which one output electrode exists on the front surface side of the solar battery cell and the other output electrode exists on the back surface side of the solar battery cell. The back contact type has a structure in which both output electrodes are present on the back side of the solar battery cell. In this example, the upper limit current amount preset in the current detector 4 is 0.1A.

バイパスダイオード131、132、133が正常である場合、各バイパスダイオード131、132、133のアノード−カソード間には均等に電圧が印加される。そして、図3に実線で示すように、各バイパスダイオード131、132、133のアノード−カソード間に順電圧Vfが印加されたとき(すなわち、陽極側端子1と陰極側端子2間に印加される電圧が順電圧Vfの3倍であるとき)に各バイパスダイオード131、132、133はオン状態となり急激に順方向電流が流れ始める。例えば、各バイパスダイオード131、132、133の順電圧Vfが1.0Vである場合、電流検知部4における検知電流は、掃引電圧が3.0Vを超えると流れ始める。   When the bypass diodes 131, 132, and 133 are normal, a voltage is evenly applied between the anode and the cathode of each bypass diode 131, 132, and 133. 3, when the forward voltage Vf is applied between the anode and cathode of each of the bypass diodes 131, 132, and 133 (that is, applied between the anode side terminal 1 and the cathode side terminal 2). When the voltage is three times the forward voltage Vf), each of the bypass diodes 131, 132, 133 is turned on, and the forward current starts to flow rapidly. For example, when the forward voltage Vf of each bypass diode 131, 132, 133 is 1.0V, the detection current in the current detection unit 4 starts to flow when the sweep voltage exceeds 3.0V.

一方、バイパスダイオード131、132、133のいずれかがオープン故障である場合、故障したバイパスダイオードには電流が流れない。その結果、陽極側端子1と陰極側端子2間に印加される電圧の大部分(印加電圧−2×Vf)が故障したバイパスダイオードに並列接続されている太陽電池クラスタに逆方向電圧として印加される。例えば、図1において、バイパスダイオード132がオープン故障であった場合、掃引電圧が100Vに到達した時点で、太陽電池クラスタ122に98Vの逆方向電圧が印加されることになる。   On the other hand, when any of the bypass diodes 131, 132, 133 has an open failure, no current flows through the failed bypass diode. As a result, most of the voltage applied between the anode-side terminal 1 and the cathode-side terminal 2 (applied voltage −2 × Vf) is applied as a reverse voltage to the solar cell cluster connected in parallel to the failed bypass diode. The For example, in FIG. 1, when the bypass diode 132 has an open failure, a reverse voltage of 98 V is applied to the solar cell cluster 122 when the sweep voltage reaches 100 V.

図3から理解できるように、太陽電池クラスタ122を構成する太陽電池セルがフロントコンタクト型である場合、出力電極と半導体とのオーミックコンタクトを実現するN型高濃度不純物領域及びP型高濃度不純物領域が、太陽電池セルの表面側と裏面側とに離れて設けられるため、98Vの逆方向電圧が印加されても逆方向電流は流れていない。また、太陽電池クラスタ122を構成する太陽電池セルがバックコンタクト型である場合、出力電極と半導体とのオーミックコンタクトを実現するN型高濃度不純物領域及びP型高濃度不純物領域が、太陽電池セルの裏面側で隣接して設けられるため、逆方向電圧が20Vを超えると逆方向電流が流れていることが理解できる。したがって、98Vの逆方向電圧が太陽電池クラスタ122に印加された場合、逆方向のブレークダウンが発生して太陽電池セルが破損してしまう可能性がある。   As can be understood from FIG. 3, when the solar cells constituting the solar cell cluster 122 are of the front contact type, an N-type high concentration impurity region and a P-type high concentration impurity region that realize an ohmic contact between the output electrode and the semiconductor. However, since it is provided apart from the front surface side and the back surface side of the solar battery cell, a reverse current does not flow even when a reverse voltage of 98 V is applied. Further, when the solar battery cells constituting the solar battery cluster 122 are of the back contact type, the N-type high-concentration impurity region and the P-type high-concentration impurity region that realize the ohmic contact between the output electrode and the semiconductor are formed in the solar battery cell. Since it is provided adjacent on the back side, it can be understood that a reverse current flows when the reverse voltage exceeds 20V. Therefore, when a reverse voltage of 98 V is applied to the solar battery cluster 122, a reverse breakdown may occur and the solar battery cell may be damaged.

しかしながら、本実施形態の故障検査装置100では、電流検知部4により予め指定された上限電流量(ここでは、0.1A)に到達した時点で、電流遮断部5であるMOSFETがオフ状態になるため、太陽電池セルの破損を確実に防止することができる。   However, in the fault inspection apparatus 100 according to the present embodiment, when the upper limit current amount (here, 0.1 A) designated in advance by the current detection unit 4 is reached, the MOSFET that is the current cutoff unit 5 is turned off. Therefore, damage to the solar battery cell can be reliably prevented.

判定部6は、掃引電圧を印加したときに、電流検知部4に検知される電流量に以上のような差異があることを利用してバイパスダイオードに故障があるか否かを判定する。すなわち、電流検知部4により順方向電流の流れ始め(例えば、1mAの順方向電流)が検知されたときに電圧検知部34により検知された電圧値と、電流検知部4により上限電流量到達が検知されたときに電圧検知部34により検知された電圧値との差が比較的小さい(上限電流値の大きさにもよるが、例えば、10V未満)である場合、判定部6はバイパスダイオードに故障はないと判定する。また、電流検知部4により順方向電流の流れ始めが検知されたときに電圧検知部34により検知された電圧値と、電流検知部4により上限電流量到達が検知されたときに電圧検知部34により検知された電圧値との差が比較的大きい(例えば、10V以上)である場合、又は、電圧掃引中に上限電流量到達が検知されなかった場合、判定部6はいずれかのバイパスダイオードが故障していると判断する。なお、判定結果の通知は、故障検査装置100が備えるディスプレイ上での故障有を示すメッセージ表示、故障有を示すランプの点灯や点滅、故障有を示すアラームの発報等、オペレータが認識可能な任意の手法で実施することができる。また、故障したバイパスダイオードを含む太陽電池モジュールは、例えば、バイパスダイオードの故障が検知された太陽電池ストリングに属する各太陽電池モジュールについて個別に検査をすることで特定すればよい。   The determination unit 6 determines whether there is a failure in the bypass diode by utilizing the above difference in the amount of current detected by the current detection unit 4 when the sweep voltage is applied. That is, the voltage value detected by the voltage detection unit 34 when the current detection unit 4 detects the start of forward current flow (for example, 1 mA forward current), and the current detection unit 4 reaches the upper limit current amount. When the difference from the voltage value detected by the voltage detection unit 34 when detected is relatively small (for example, less than 10 V, depending on the magnitude of the upper limit current value), the determination unit 6 is replaced with a bypass diode. It is determined that there is no failure. The voltage detection unit 34 detects the voltage value detected by the voltage detection unit 34 when the current detection unit 4 detects the start of forward current flow, and the voltage detection unit 34 when the current detection unit 4 detects arrival of the upper limit current amount. When the difference from the voltage value detected by the above is relatively large (for example, 10 V or more), or when the upper limit current amount is not detected during the voltage sweep, the determination unit 6 determines whether any bypass diode is present. Judge that it is broken. The notification of the determination result can be recognized by the operator, such as a message display indicating that there is a failure on the display included in the failure inspection apparatus 100, lighting or blinking of a lamp indicating that there is a failure, and issuing an alarm indicating that there is a failure. It can be implemented in any manner. Moreover, what is necessary is just to specify the solar cell module containing the failed bypass diode by test | inspecting individually about each solar cell module which belongs to the solar cell string by which the failure of the bypass diode was detected, for example.

なお、以上では、判定部6が、単一の太陽電池ストリングについて取得された電圧−電流特性に基づいてバイパスダイオードの故障の有無を判定する構成としたが、判定部6は、太陽電池アレイを構成する複数の太陽電池ストリングの電圧−電流特性の相対比較に基づいて故障の有無を判定する構成であってもよい。例えば、判定部6が、太陽電池アレイを構成する複数の太陽電池ストリングについてそれぞれ取得された電圧−電流特性を比較し、他の電圧−電流特性と異なる特性を示す太陽電池ストリングについてバイパスダイオードに故障があると判定する構成であってもよい。   In the above description, the determination unit 6 is configured to determine the presence or absence of a failure of the bypass diode based on the voltage-current characteristics acquired for a single solar cell string. The structure which determines the presence or absence of a failure based on the relative comparison of the voltage-current characteristic of the some solar cell string to comprise may be sufficient. For example, the determination unit 6 compares the voltage-current characteristics acquired for each of the plurality of solar battery strings constituting the solar battery array, and the bypass diode fails in the solar battery string that shows characteristics different from other voltage-current characteristics. The structure which determines with there may be sufficient.

以上説明したように、故障検査装置100では、太陽電池ストリング110に含まれるバイパスダイオード131、132、133の順方向に、低電圧側から高電圧側に向かう掃引電圧が印加される。そのため、仮に、オープン故障のバイパスダイオードが存在していても、検査の開始時点で、そのバイパスダイオードに並列に接続された太陽電池クラスタに大きな逆方向電圧が印加されることがない。また、掃引電圧の印加過程で太陽電池ストリングに流れる電流量が予め指定された上限電流量に到達すると、電流経路が遮断される構成であるため、オープン故障のバイパスダイオードに並列に接続された太陽電池クラスタに、逆方向電圧に起因するブレークダウン電流が流れたときに電圧印加を停止することができる。したがって、バイパスダイオードの検査過程において、オープン故障のバイパスダイオードに並列に接続された太陽電池クラスタが破損することを確実に防止することができる。また、比較的大きな電圧を出力可能であるため、多くのバイパスダイオードが直列に接続された近年の太陽電池ストリングに対しても、故障検査を確実に実施することができる。   As described above, in the fault inspection apparatus 100, the sweep voltage from the low voltage side to the high voltage side is applied in the forward direction of the bypass diodes 131, 132, and 133 included in the solar cell string 110. Therefore, even if an open-failed bypass diode exists, a large reverse voltage is not applied to the solar cell cluster connected in parallel to the bypass diode at the start of the inspection. In addition, when the amount of current flowing through the solar cell string in the process of applying the sweep voltage reaches a predetermined upper limit current amount, the current path is cut off, so that the solar connected in parallel to the open-failure bypass diode The voltage application can be stopped when a breakdown current due to the reverse voltage flows through the battery cluster. Therefore, in the inspection process of the bypass diode, it is possible to reliably prevent the solar cell cluster connected in parallel to the open failure bypass diode from being damaged. In addition, since a relatively large voltage can be output, it is possible to reliably perform a failure test on a recent solar cell string in which many bypass diodes are connected in series.

また、故障検査装置100は、バッテリー31での動作が可能であるため、屋外での持ち運びが容易なポータブル型の故障検査装置を実現することができる。そのため、建物の屋根上等に設置された実使用状態にある太陽電池アレイに対しても容易に故障検査を実施することができる。   In addition, since the failure inspection apparatus 100 can be operated with the battery 31, a portable failure inspection apparatus that can be easily carried outdoors can be realized. Therefore, it is possible to easily perform a failure inspection on a solar cell array that is actually used and installed on the roof of a building.

なお、上述した実施形態は本発明の技術的範囲を制限するものではなく、既に記載したもの以外でも、本発明の範囲内で種々の変形や応用が可能である。例えば、上記実施形態では、特に好ましい形態として、判定部6を備える構成としたが、判定部6を備えることは必須ではない。例えば、測定結果のみを故障検査装置100が備えるディスプレイに表示し、当該表示からオペレータ等が故障の有無を判断する構成であってよい。   The above-described embodiments do not limit the technical scope of the present invention, and various modifications and applications other than those already described are possible within the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, as a particularly preferable mode, the determination unit 6 is provided. However, the determination unit 6 is not essential. For example, only the measurement result may be displayed on a display included in the failure inspection apparatus 100, and an operator or the like may determine whether or not there is a failure from the display.

また、上記実施形態では、特に好ましい形態として、可変抵抗35と電流遮断部5とを同一のMOSFETで構成したが、可変抵抗35と電流遮断部5とは個別のトランジスタ等により構成することも可能である。   In the above embodiment, as a particularly preferable form, the variable resistor 35 and the current interrupting unit 5 are configured by the same MOSFET. However, the variable resistor 35 and the current interrupting unit 5 can be configured by individual transistors or the like. It is.

さらに、図2に示す電圧源3の回路構成は、特に好適な態様の例示であって、他の構成の採用を排除するものではない。本発明の効果を奏する範囲において任意に変更可能であり、同様の作用を奏する他の回路構成を採用することも可能である。   Furthermore, the circuit configuration of the voltage source 3 shown in FIG. 2 is an example of a particularly preferable aspect, and does not exclude the adoption of other configurations. It is possible to change arbitrarily within the range where the effects of the present invention are exhibited, and it is also possible to adopt other circuit configurations that exhibit the same action.

本発明によれば、並列接続された太陽電池クラスタを破損することなく、バイパスダイオードの故障を検知することができ、バイパスダイオードの故障検査装置として有用である。   According to the present invention, it is possible to detect a failure of the bypass diode without damaging the solar cell clusters connected in parallel, which is useful as a failure inspection device for the bypass diode.

1 陽極側端子
2 陰極側端子
3 電圧源
4 電流検知部
5 電流遮断部
6 判定部
11、12、13 太陽電池モジュール
31 バッテリー
32 昇圧部
33 コンデンサ
34 電圧検知部
35 可変抵抗
100 故障検査装置
110 太陽電池ストリング
111 負極側出力端子
112 正極側出力端子
121、122、123 バイパスダイオード
131、132、133 太陽電池クラスタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Anode side terminal 2 Cathode side terminal 3 Voltage source 4 Current detection part 5 Current interruption part 6 Judgment part 11, 12, 13 Solar cell module 31 Battery 32 Boosting part 33 Capacitor 34 Voltage detection part 35 Variable resistance 100 Fault inspection apparatus 110 Sun Battery string 111 Negative electrode side output terminal 112 Positive electrode side output terminal 121, 122, 123 Bypass diode 131, 132, 133 Solar cell cluster

Claims (3)

1又は直列接続された複数の太陽電池セルと当該太陽電池セルと並列に接続されたバイパスダイオードとを含む太陽電池モジュールが直列に複数接続された太陽電池ストリングを含む太陽電池アレイにおける、バイパスダイオードの故障検査装置であって、
前記太陽電池ストリングの負極側に接続される陽極側端子と、
前記太陽電池ストリングの正極側に接続される陰極側端子と、
前記陽極側端子と前記陰極側端子との間に接続された前記太陽電池ストリングに、前記バイパスダイオードの順方向に、低電圧側から高電圧側に向かう掃引電圧を印加する電圧源と、
前記陽極側端子と前記陰極側端子との間に接続された前記太陽電池ストリングに流れる電流量を検知する電流検知部と、
前記電流検知部により、予め指定された上限電流量が検知された場合、前記太陽電池ストリングに流れる電流を遮断する電流遮断部と、
を備え、
前記電圧源が、
バッテリーと、
前記バッテリーの出力電圧を昇圧する昇圧部と、
前記昇圧部の出力電圧により充電されるコンデンサと、
前記陽極側端子と前記陰極側端子との間の電圧値を検知する電圧検知部と、
前記陰極側端子または前記陽極側端子に接続されるとともに、前記電圧検知部による電圧値検知対象と直列に接続され、前記電圧検知部の検知結果に基づいて抵抗値を変化させることで、前記充電されたコンデンサにより前記掃引電圧を前記陽極側端子と前記陰極側端子との間に印加する可変抵抗と、
を備える、バイパスダイオードの故障検査装置。
A bypass diode in a solar cell array including a solar cell string in which a plurality of solar cell modules including one or a plurality of solar cells connected in series and a bypass diode connected in parallel to the solar cells are connected in series A fault inspection device,
An anode side terminal connected to the negative electrode side of the solar cell string;
A cathode side terminal connected to a positive electrode side of the solar cell string;
A voltage source for applying a sweep voltage from the low voltage side to the high voltage side in the forward direction of the bypass diode to the solar cell string connected between the anode side terminal and the cathode side terminal;
A current detector for detecting the amount of current flowing through the solar cell string connected between the anode side terminal and the cathode side terminal;
A current interrupting unit configured to interrupt a current flowing through the solar cell string when a predetermined upper limit current amount is detected by the current detection unit;
With
The voltage source is
Battery,
A booster for boosting the output voltage of the battery;
A capacitor charged by the output voltage of the booster;
A voltage detector for detecting a voltage value between the anode side terminal and the cathode side terminal;
Connected to the cathode side terminal or the anode side terminal and connected in series with the voltage value detection target by the voltage detection unit, and changing the resistance value based on the detection result of the voltage detection unit, the charging A variable resistor that applies the sweep voltage between the anode-side terminal and the cathode-side terminal by a capacitor that is formed;
A failure inspection apparatus for a bypass diode.
前記可変抵抗がトランジスタにより構成され、前記電流遮断部が当該トランジスタをオフ状態にすることで前記太陽電池ストリングに流れる電流を遮断する、請求項記載のバイパスダイオードの故障検査装置。 Wherein the variable resistance is a transistor, the current blocking unit blocks the current flowing through the solar cell string by the transistor in the OFF state, failure detection device of the bypass diode of claim 1, wherein. 前記電圧源により前記陽極側端子と前記陰極側端子との間に印加された電圧値及び前記
電流検知部により検知された電流量に基づいて、前記太陽電池ストリングに含まれる前記バイパスダイオードの故障の有無を判定する判定部をさらに備える、請求項1または請求項2記載のバイパスダイオードの故障検査装置。
Based on the voltage value applied between the anode side terminal and the cathode side terminal by the voltage source and the amount of current detected by the current detection unit, the failure of the bypass diode included in the solar cell string The failure inspection apparatus for a bypass diode according to claim 1, further comprising a determination unit that determines presence or absence.
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