JP6992473B2 - 太陽電池アレイ検査システム、パワーコンディショナ及び太陽電池アレイ検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池アレイ検査システムとパワーコンディショナと太陽電池アレイ検査方法とに関する。

太陽電池アレイの状態を点検（把握）するために、Ｉ－Ｖカーブトレーサ等と呼ばれている機器により、太陽電池アレイを構成する各ストリングのＩ－Ｖカーブを計測することが行われている。また、各ストリングのＩ－Ｖカーブの計測結果から、各ストリングの状態評価を自動的に行う技術（例えば、特許文献１）も開発されている。

特開２０１５－１７３５１９号公報

特許文献１記載の技術によれば、Ｉ－Ｖカーブ計測に関する十分な知識を有さない者も、太陽電池アレイの状態を点検可能となる。ただし、ストリング毎にＩ－Ｖカーブを計測するという従来の検査方法では、太陽電池アレイの状態の点検毎に、太陽電池アレイを構成しているストリング数と同じ回数、Ｉ－Ｖカーブを計測し、計測された複数のＩ－Ｖカーブの比較等を行わないと、太陽電池アレイが正常な状態にあることを確認できない。

本発明は、上記問題に鑑みにてなされたものであり、太陽電池アレイが正常な状態にあることをより短時間で確認できる太陽電池アレイ検査システム及び太陽電池アレイ検査方法と、そのような太陽電池アレイ検査システムの構成要素として使用できるパワーコンディショナと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、本発明の一観点に係る太陽電池アレイ検査システムは、複数のストリングを含む太陽電池アレイのＩ－Ｖカーブ又はＰ－Ｖカーブである特性カーブを、各ストリングからの電流がブロッキングダイオードを介して入力される状態で計測する計測部と、前記計測部により計測された前記特性カーブから変曲点を探索し、変曲点の探索結果に基づき、前記太陽電池アレイの状態が、少なくとも１つのストリングに異常がある異常状態であるか否かを判定し、判定結果をユーザに通知する判定部と、を備える。

すなわち、太陽電池アレイの各ストリングからの電流がブロッキングダイオードを介して入力される状態で計測された太陽電池アレイの特性カーブ（Ｉ－Ｖカーブ又はＰＶカーブ）には、全ストリングが正常ではない場合には、変曲点が現れる。従って、上記太陽電池アレイ検査システムのユーザ（点検者等）は、１回の特性カーブ計測で（ストリング毎に特性カーブ計測を行う場合よりも短時間で）、太陽電池アレイが正常な状態にあることを確認できる。

太陽電池アレイ検査システムの判定部として、探索した変曲点から、前記計測部により計測された、正常状態にある前記太陽電池アレイの前記特性カーブに存在する変曲点を除いた残りの変曲点に基づき、前記太陽電池アレイの状態が前記異常状態であるか否かを判定するものを採用しても良い。この判定部を採用しておけば、元々、特性カーブに変曲点
がある太陽電池アレイ（各ストリングの太陽電池モジュール数）が同一ではない太陽電池アレイ等の状態も正確に検査できる太陽電池アレイ検査システムを得ることができる。

また、太陽電池アレイ検査システムに、『前記判定部は、前記太陽電池アレイの状態が前記異常状態であると判定した場合、前記計測部により今回計測された前記特性カーブの各変曲点の電圧値と、前記計測部により過去に計測された前記特性カーブの各変曲点の電圧値とを比較することで、今回計測された前記特性カーブの各変曲点の発生原因である異常が、一時的な異常であるか非一時的な異常であるかを判別し、判別結果を、ユーザに通知する前記判定結果に含める』構成を採用してもよい。この構成を採用しておけば、例えば、発生している異常が、一時的な異常（陰による出力低下）であることが通知された場合には、さらなる検査を行うことなく、太陽電池アレイの検査を終了することが可能となる。

太陽電池アレイ検査システムに、『前記判定部は、前記計測部により計測されたＩ－Ｖカーブに存在する変曲点の位置及び数から前記複数のストリングの中の異常が発生しているストリングの数（及びクラスタの数）を推定し、推定した数を、ユーザに通知する前記判定結果に含める』構成を採用しておいても良い。

また、本発明の一観点に係るパワーコンディショナは、請求項１から５のいずれか一項に記載の太陽電池アレイ検査システムの前記計測部と、前記計測部に前記太陽電池アレイの各ストリングからの電流を供給するブロッキングダイオードとを、備える。従って、このパワーコンディショナを用いれば、本発明の上記観点に係る太陽電池アレイ検査システムを容易に実現できる。

また、本発明の一観点に係る太陽電池アレイ検査方法は、コンピュータが、複数のストリングを含む太陽電池アレイのＩ－Ｖカーブであって、各ストリングからの電流がブロッキングダイオードを介して入力される状態で計測されたＩ－Ｖカーブを解析することにより、前記太陽電池アレイの状態が、少なくとも１つのストリングに異常が発生している異常状態であるか否かを判定する判定ステップと、前記判定ステップによる前記太陽電池アレイの状態の判定結果をユーザに通知する通知ステップと、を実行する。

従って、この太陽電池アレイ検査方法によれば、１回の特性カーブ計測で（ストリング毎に特性カーブ計測を行う場合よりも短時間で）、太陽電池アレイが正常な状態にあることを確認できる。

また、本発明の他の観点に係る太陽電池アレイ検査方法は、コンピュータが、複数のストリングを含む太陽電池アレイの各ストリングのＩ－Ｖカーブを加減算により合成して解析することにより、前記太陽電池アレイの状態が、少なくとも１つのストリングに異常が発生している異常状態であるか否かを判定する判定ステップと、前記判定ステップによる前記太陽電池アレイの状態の判定結果をユーザに通知する通知ステップと、を実行する。

従って、この太陽電池アレイ検査方法によれば、複数のＩ－Ｖカーブの比較等が必要とされない分、ストリング毎に特性カーブ計測を行う場合よりも短時間で、太陽電池アレイが正常な状態にあることを確認できる。なお、太陽電池アレイ検査方法で使用される各ストリングのＩ－Ｖカーブは、ほぼ同時に測定されたものであれば、ブロッキングダイオードを介して測定されたものでなくてもよい。

本発明によれば、太陽電池アレイが正常な状態にあることの確認を従来よりも短時間で行うことが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態に係る太陽電池アレイ検査システムの概略構成図である。 図２は、実施形態に係る太陽電池アレイ検査システムの判定装置が実行する状態判定処理の流れ図である。 図３は、実施形態に係る太陽電池アレイ検査システムの異常検出原理の説明図である。 図４は、異常種別判別処理の内容を説明するための図である。 図５は、異常種別判別処理の内容を説明するための図である。 図６は、異常種別判別処理の内容を説明するための図である。 図７は、故障ストリング数判別処理の内容を説明するための図である。 図８は、実施形態に係る太陽電池アレイ検査システムの変形例を説明するための図である。

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太陽電池アレイ検査システムの概略構成を示す。
本実施形態に係る太陽電池アレイ検査システムは、複数のストリング３１を含む太陽電池アレイ３０の状態を検査するためのシステムであり、パワーコンディショナ（ＰＣＳ）１０と判定装置２０とを備える。なお、ストリング３１とは、１個以上（通常１～３個）のクラスタと複数のバイパスダイオードで構成された太陽電池モジュールを複数個直列接続した太陽電池ユニットのことである。

本実施形態に係るＰＣＳ１０は、太陽電池アレイ３０と系統４０と負荷４５とに接続されて使用される装置である。図示してあるように、ＰＣＳ１０は、それぞれ、特定のストリング３１の出力電流が入力される複数（図１では、４つ）のブロッキングダイオード１５と、電力変換部１１と、制御部１２とを備える。

電力変換部１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータとＤＣ／ＡＣコンバータとにより構成された、直流電力を交流電力に変換するためのユニットである。図示してあるように、この電力変換部１１と各ブロッキングダイオード１５との間は、各ブロッキングダイオード１５を通過した電流の総和が電力変換部１１に入力されるように、接続されている。また、ＰＣＳ１０内には、各ブロッキングダイオード１５を通過した電流の総和を検出するための電流センサ２１、電力変換部１１の入力端子間の電圧を検出するための電圧センサ２２が設けられている。なお、ＰＣＳ１０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、判定装置２０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カーブ計測処理を行う。

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。

Ｉ－Ｖカーブ計測処理は、判定装置２０からＩ－Ｖカーブ計測が指示されたときに、制御部１２が実行する処理である。このＩ－Ｖカーブ計測処理時、制御部１２は、電力変換
部１１の制御により動作点電圧（電力変換部１１の入力電圧ＤＣＶ）を変化させながら、電力変換部１１の入力電圧ＤＣＶ及び入力電流ＤＣＩを測定することで、太陽電池アレイ３０のＩ－Ｖカーブを計測する。そして、制御部１２は、Ｉ－Ｖカーブの計測結果（測定した電圧値と電流値の複数の組合せ）を判定装置２０に提供してから、Ｉ－Ｖカーブ計測処理を終了する。

判定装置２０は、図２に示した手順の状態検査処理を行えるように構成したコンピュータである。この判定装置２０は、一般的なコンピュータ（ノートパソコン、デスクトップパソコン等）を、状態検査処理を実行可能なようにプログラミングしたものであっても、太陽電池アレイ検査システムの構成要素として使用するための製造された装置であっても良い。また、判定装置２０は、ケーブルでＰＣＳ１０と接続されるものであっても、インターネット等を介してＰＣＳ１０と接続されたものであっても良い。

太陽電池アレイ検査システムの運用開始時には、状態判定装置２０に、太陽電池アレイ３０の各クラスタの開放電圧、太陽電池アレイ３０を構成しているストリング３１の数、各ストリング３１を構成している太陽電池モジュールの数、太陽電池モジュールを構成しているクラスタの数（通常、３）が設定される。

以下、状態検査処理の内容を説明する。
この状態検査処理は、所定の指示が与えられたときに、判定装置２０（判定装置２０内のプロセッサ）が開始する処理である。

図示してあるように、状態検査処理を開始した判定装置２０は、まず、ＰＣＳ１０（制御部１２）にＩ－Ｖカーブ計測を指示する（ステップＳ１００）。そして、判定装置２０は、その指示に従って、制御部１２が実行した上記Ｉ－Ｖカーブ計測処理の処理結果（Ｉ－Ｖカーブの計測結果）を、ＰＣＳ１０から取得する（ステップＳ１００）。

なお、ＰＣＳ１０（制御部１２）に、所定条件（時刻が設定時刻となる、発電電力が設定電力以上となる等）が満たされた場合に、Ｉ－Ｖカーブを計測して内部に保存する機能を付与しておき、ステップＳ１００の処理をＰＣＳ１０内に保存されているＩ－ＶカーブをＰＣＳ１０から取得する処理としておいても良い。

太陽電池アレイ３０の各ストリング３１が同一構成のものであり、且つ、いずれのストリング３１においても異常が発生していない場合、ＰＣＳ１０により計測されるＩ－Ｖカーブは、図３（Ａ）に示したように、変曲点がないものとなる。そして、いずれかのストリング３１にて異常が発生した場合、ＰＣＳ１０により計測されるＩ－Ｖカーブ上に、図３（Ｂ）に示したように、変曲点が現れる。

状態検査処理（図２）は、基本的には、図３（Ｂ）に示したようなＩ－Ｖカーブが得られた場合に、太陽電池アレイ３０の状態が異常であると判定する処理である。ただし、太陽電池アレイ３０の各ストリング３１の太陽電池モジュール数が同一ではない場合等には、全てのストリング３１に異常がなくても、ＰＣＳ１０により計測されるＩ－Ｖカーブは、変曲点が存在するものとなる。そのため、単に、変曲点の有無で異常の有無を判定するようにしたのでは状態が誤判定されてしまう場合がある。

また、各ストリング３１には、陰による出力低下等の一時的な異常と、クラスタ故障等の非一時的な（恒常的な）異常とが発生し得る。なお、クラスタ故障とは、太陽電池モジュール内の断線や太陽電池モジュール内のセル（クラスタの構成要素）の異常により、太陽電池モジュールの出力が低下している現象のことである。

ストリング３１に発生している異常が、一時的な異常であるか非一時的な異常であるかが分かれば、発生している異常が一時的な異常である場合には、さらなる検査を行うことなく、太陽電池アレイの検査を終了するといったことが可能となる。従って、状態検査処理は、発生している異常が、一時的な異常であるか非一時的な異常であるかを判定できるものであることが望まれる。

本状態検査処理のステップＳ１０１～Ｓ１０９の処理は、上記のような考えに基づき、想到されたものである。

詳細には、ステップＳ１００の処理を終えた判定装置２０は、Ｉ－Ｖカーブの計測結果を解析することにより、Ｉ－Ｖカーブから変曲点を探索する（ステップＳ１０２）。より具体的には、判定装置２０は、このステップＳ１０２において、以下の処理を行う。

判定装置２０は、まず、Ｉ－Ｖカーブを二階微分したｄ^２Ｉ／ｄＶ^２－Ｖカーブを生成する。次いで、判定装置２０は、生成したｄ^２Ｉ／ｄＶ^２－Ｖカーブの“ｄ^２Ｉ”値が予め設定されている閾値以上となっている電圧値を、変曲点の電圧値とする第１処理を行う。なお、このような処理を行っているのは、ｄ^２Ｉ／ｄＶ^２－Ｖカーブにはノイズが載っているため、ｄ^２Ｉ／ｄＶ^２－Ｖカーブから、正確な“０”クロス点（Ｉ－Ｖカーブの変曲点）を求めることが困難であるためである。

そして、第１処理にて変曲点の電圧値を特定できなかった場合、判定装置２０は、Ｉ－Ｖカーブに変曲点が存在していないことを処理結果として、ステップＳ１０２の処理を終了する。一方、第１処理にて、１つ以上の変曲点の電圧値を特定できた場合、判定装置２０は、各変曲点の電圧値におけるＩ－Ｖカーブの電流値を特定し、特定した電流値と電圧値とが示すＩ－Ｖ座標に第ｎ変曲点があることを記憶する。そして、判定装置２０は、それらの情報（１つ以上の編曲点があること及び各変曲点のＩ－Ｖ座標）を処理結果として、ステップＳ１０１の処理を終了する。

ステップＳ１０１の処理にて変曲点を見いだせなかった場合（ステップＳ１０２；ＮＯ）、判定装置２０は、太陽電池アレイ３０のいずれのストリング３１にも異常がないことを検査結果とする（ステップＳ１０５）。次いで、判定装置２０は、変曲点の特定結果（この場合、変曲点がないこと）及びＩ－Ｖカーブの計測結果を、検査日時（状態検査処理の実行日時）に対応づけた形で、判定装置２０内の記憶装置（内蔵メモリ、ＨＤＤ等）に保存する（ステップＳ１０８）。

そして、判定装置２０は、検査結果を出力する（ステップＳ１０９）ことにより、ユーザに、太陽電池アレイ３０のいずれのストリング３１にも異常がないことを通知してから、この状態検査処理を終了する。なお、本実施形態に係る判定装置２０がステップＳ１０９にて行う処理は、判定装置２０が備えるディスプレイ上に、太陽電池アレイ３０のいずれのストリング３１にも異常がない旨のメッセージを表示する処理である。ただし、ステップＳ１０９の処理は、他の処理（例えば、検査結果をプリントアウトする処理、検査結果を音声出力する処理、ネットワーク接続された他装置に送信する処理）であってもよい。

また、判定装置２０は、ステップＳ１０１の処理にて変曲点を見いだせた場合（ステップＳ１０２；ＹＥＳ）には、変曲点の特定結果（ステップＳ１０１の処理の処理結果）から、固有変曲点を除外する（ステップＳ１０３）。

ここで、固有変曲点とは、太陽電池アレイ３０のＩ－Ｖカーブ（ＰＣＳ１０により計測されたもの）に、元々（全てのストリング３１に異常がなくても）、存在する変曲点のこ
とである。なお、判定装置２０は、固有変曲点を特定して判定装置２０内の記憶装置に記憶する固有変曲点特定処理を実行可能なように構成されている。この固有変曲点特定処理は、状態検査処理のステップＳ１００、Ｓ１０１、Ｓ１０８の処理に相当する処理が順次行われる処理である。そのため、その詳細説明は省略するが、ユーザは、太陽電池アレイ３０が正常な状態にあるときに、判定装置２０に固有変曲点特定処理を実行させる。以下、固有変曲点特定処理により判定装置２０の記憶装置に記憶される計測結果が示すＩ－Ｖカーブのことを、正常Ｉ－Ｖカーブと表記する。

固有変曲点を除外した結果、変曲点が無くなった場合（ステップＳ１０４；ＮＯ）、判定装置２０は、ステップＳ１０５以降の処理を実行する。すなわち、判定装置２０は、ステップＳ１０１の処理にて変曲点を見いだせなかった場合と同様に、太陽電池アレイ３０のいずれのストリング３１にも異常がないことを検査結果とし、変曲点の特定結果及びＩ－Ｖカーブの計測結果を、検査日時に対応づけた形で、判定装置２０内の記憶装置に保存する。そして、判定装置２０は、検査結果を出力してから、この状態判定処理を終了する。

判定装置２０は、固有変曲点が無かった場合と固有変曲点を除外しても変曲点が残った場合（ステップＳ１０４；ＹＥＳ）には、異常種別判別処理及び故障ストリング数判別処理（ステップＳ１０６）を行う。

異常種別判別処理は、基本的には、今回の状態判定処理により特定された各変曲点について、その変曲点の電圧値と電圧値が同じと見なせる変曲点が、前回の状態判定処理による変曲点の特定結果に含まれているか否かにより、その変曲点の発生原因となっている異常が非一時的な異常であるか一時的な異常であるかを判別する処理である。

以下、図面を参照して、異常種別判別処理の内容を具体的に説明する。
太陽電池アレイ３０の或るストリング３１の１個のクラスタが故障した場合に、ＰＣＳ１０により計測されるＩ－Ｖカーブを、図４（Ａ）に示し、当該Ｉ－Ｖカーブの一階微分結果及び二階微分結果を図４（Ｂ）に示す。これらの図から明らかなように、太陽電池アレイ３０の或るストリング３１の１個以上のクラスタが故障した場合、１個の変曲点を有するＩ－Ｖカーブが得られる。

また、太陽電池アレイ３０の或るストリング３１の出力が陰により低下した場合にも、ＰＣＳ１０により計測されるＩ－Ｖカーブは、図４（Ｃ）に示したように、１個の変曲点を有するもの（図４（Ｄ）の一階微分結果と二階微分結果参照）となる。

そして、クラスタ故障と陰による出力低下が同時に発生すると、ＰＣＳ１０により計測されるＩ－Ｖカーブは、図４（Ｅ）に示したように、２個の変曲点を有するもの（図４（Ｆ）の一階微分結果と二階微分結果参照）となる。

このように、一時的な異常と非一時的な異常とが同時に発生し得るため、１つのＩ－Ｖカーブ（図４（Ｅ））から、発生している異常が非一時的な異常であるか一時的な異常であるかを判別することは困難である。ただし、変曲点が、クラスタ故障により生じたものである場合、図５に示したように、連続した２回の状態判定処理で同じ位置に変曲点（ピーク）が存在することが多い。なお、図５（Ａ）に示してあるＩ－Ｖカーブは、シミュレーション結果であり、図５（Ｂ）に示してある２つのカーブは、図５（Ａ）に示したＩ－Ｖカーブの一階微分結果と二階微分結果である。図５（Ｃ）に示してあるＩ－Ｖカーブは、図５（Ａ）のＩ－Ｖカーブの計測した後、陰の位置が変わるのを待ってから計測したＩ－Ｖカーブである。図５（Ｄ）に示してある２つのカーブは、図５（Ｃ）に示したＩ－Ｖカーブの一階微分結果と二階微分結果である。

一方、変曲点が、陰により生じたものである場合、図５に示してあるように、時間経過に伴い、変曲点の位置がずれることになる。従って、基本的には、上記内容／手順の異常種別判別処理で、各変曲点の発生原因となっている異常が非一時的な異常であるか一時的な異常であるかを判別することができる。

ただし、日照量が大きく異なっていると、クラスタ故障に起因した変曲点の位置もずれる。具体的には、図６（Ａ）、図６（Ｃ）に、１個のクラスタが故障している太陽電池アレイ３０の、日照量３００Ｗ／ｍ^２、１０００Ｗ／ｍ^２という条件下でのＩ－Ｖカーブのシミュレーション結果を示す。また、図６（Ｂ）に、図６（Ａ）に示したＩ－Ｖカーブの一階微分結果と二階微分結果を示し、図６（Ｄ）に、図６（Ｃ）に示したＩ－Ｖカーブの一階微分結果と二階微分結果を示す。

図６（Ａ）～図６（Ｄ）から明らかなように、日照量が大きく異なっていると、クラスタ故障に起因した変曲点の位置もずれる。従って、単に電圧値を比較したのでは、発生している異常の種別が誤って判別されてしまう虞がある。そのため、本実施形態に係る太陽電池アレイ検査システムには、比較する２つのＩ－Ｖカーブの短絡電流が大きく異なっている場合（つまり、日照量が大きく異なっている可能性がある場合）、判定装置２０に、以下の手順で発生している障害の種別を判別させる異常種別判別処理が採用されている。

比較する２つのＩ－Ｖカーブの短絡電流が大きく異なっている場合、判定装置２０は、今回、計測されたＩ－Ｖカーブの各変曲点の電圧値を当該Ｉ－Ｖカーブの開放電圧で除算することで、各変曲点の正規化電圧値（電圧比）を算出する。また、判定装置２０は、比較対象となっているＩ－Ｖカーブの各変曲点の電圧値を当該Ｉ－Ｖカーブの開放電圧で除算することで、各変曲点の正規化電圧値を算出する。そして、判定装置２０は、正規化電圧値を比較することにより、発生している障害の種別を判別する。

このような手順の処理によれば、日照量が違っても、発生している障害の種別を正確に判別することができる。具体的には、例えば、以下の表に示したように、図６（Ａ）のＩ－Ｖカーブの開放電圧Ｖｏｃは、３８９．４Ｖであり、当該Ｉ－Ｖカーブの変曲点の電圧Ｖａは、３７７．４３Ｖである。また、図６（Ｃ）のＩ－Ｖカーブの開放電圧Ｖｏｃは、４１１．２２Ｖであり、当該Ｉ－Ｖカーブの変曲点の電圧Ｖａは、３７７．４３Ｖよりも２０Ｖ以上高い３９８．５７Ｖである。一方、各Ｉ－Ｖカーブについての正規化電圧値（電圧比Ｖａ／Ｖｏｃ）は、以下の表に示してあるように、一致する。従って、上記手順の処理によれば、日照量の違っても、発生している障害の種別を正確に判別することができる。

図２に戻って、状態判定処理の説明を続ける。
故障ストリング数判別処理（ステップＳ１０６）は、計測されたＩ－Ｖカーブの各変曲点の電圧値に基づき、各変曲点がクラスタ故障により生じたものであるか否かを判別する
と共に、クラスタ故障により生じている変曲点については、その電流値に基づき、故障しているクラスタ数を判別する処理である。

以下、太陽電池アレイ３０が、１４個の太陽電池モジュール（クラスタ数は“３”）からなる３つのストリング３１で構成されているもの（以下、注目アレイ３０と表記する）である場合を例に、故障ストリング数判別処理の内容を説明する。なお、注目アレイ３０の各太陽電池モジュールの公称最大出力動作電圧は、およそ３０Ｖであるとする。また、以下で説明する各Ｉ－Ｖカーブ計測時の日照量は、正常Ｉ－Ｖカーブ（固有変曲点特定処理により判定装置２０内に記憶された計測結果が示しているＩ－Ｖカーブ）計測時の日照量と同一であるとする。

１太陽電池モジュールのみが故障している状態で、注目アレイ３０のＩ－ＶカーブをＰＣＳ１０により計測した場合、図７（Ａ）に示してあるようなＩ－Ｖカーブが得られる。このＩ－Ｖカーブの一階微分結果と二階微分結果は、図７（Ｂ）に示したものとなる。すなわち、１個の太陽電池モジュールのみが故障している場合、注目アレイ３０のＩ－Ｖカーブには、開放電圧から約３０Ｖ（≒太陽電池モジュールの開放電圧）低い電圧に変曲点が現れる。

同一ストリング３１の２太陽電池モジュールが故障している場合、注目アレイ３０のＩ－Ｖカーブは、図７（Ｃ）に示してあるようなものとなる。すなわち、図７（Ｄ）に示したＩ－Ｖカーブの一階微分結果と二階微分結果から明らかなように、同一ストリング３１の２太陽電池モジュールが故障している場合、注目アレイ３０のＩ－Ｖカーブには、開放電圧から約６０Ｖ（≒太陽電池モジュールの公称最大出力動作電圧×２）低い電圧に変曲点が現れる。

２つのストリング３１において太陽電池モジュールが１個ずつ故障している場合、注目アレイ３０のＩ－Ｖカーブは、図７（Ｅ）に示したものとなり、当該Ｉ－Ｖカーブの一階微分結果と二階微分結果は、図７（Ｆ）に示したものとなる。すなわち、２つのストリング３１において太陽電池モジュールが１個ずつ故障している場合、注目アレイ３０のＩ－Ｖカーブには、開放電圧から約３０Ｖ（≒太陽電池モジュールの開放電圧）低い電圧に変曲点が現れる。

既に説明したように、判定装置２０は、クラスタの開放電圧が設定された状態で動作する。従って、“開放電圧－変曲点の電圧値”がクラスタの開放電圧のＭ（Ｍは、自然数）倍となっていると見なせるＩ－Ｖカーブが得られた場合、同一ストリング３１のＭ個のクラスタが故障していると判別することができる。

また、クラスタ故障のみが生じている場合、変曲点電圧Ｖａにおける電流量が、正常Ｉ－Ｖカーブの電圧Ｖａにおける電流量より、電圧Ｖａにおける１ストリングの出力電流量×故障ストリング数だけ減少していることになる。電圧Ｖａにおける１ストリングの出力電流量は、正常Ｉ－Ｖカーブの電圧Ｖａにおける電流量をストリング数で割ることにより算出することができる。故障ストリング数判別処理は、基本的には、上記のような原理で、故障しているクラスタ総数、クラスタ故障が発生しているストリング数を判別する処理である。

ただし、実際には、状態判定処理実行時の日照量が、正常Ｉ－Ｖカーブ計測時の日照量と同一でない場合が多い。そのため、故障ストリング数判別処理は、ステップＳ１００の処理で得られたＩ－Ｖカーブの開放電圧、短絡電流を、それぞれ、Ｖｏｃ１、Iｓｃ１と
表記し、正常Ｉ－Ｖカーブの開放電圧、短絡電流、それぞれ、Ｖｏｃ０、Iｓｃ０と表記
すると、変曲点の電圧、電流に、それぞれ、“Ｖｏｃ０／Ｖｏｃ１”、“Iｓｃ０／Iｓｃ
１”を乗じてから、上記手順／内容の処理にて、故障しているクラスタ総数、クラスタ故障が発生しているストリング数を判別する処理となっている。

ステップＳ１０６の処理（異常種別判別処理及び故障ストリング数判別処理）を終えた判定装置２０は、異常あり及びステップＳ１０６の処理結果（異常種別等の判別結果）を検査結果とする（ステップＳ１０７）。そして、判定装置２０は、ステップＳ１０８及びＳ１０９の処理を行ってから、状態判定処理を終了する。

以上、説明したように、本実施形態に係る太陽電池アレイ検査システムは、１回のＩ－Ｖカーブ計測で、太陽電池アレイ３０が正常な状態にあることを確認できる構成を有している。従って、本実施形態に係る太陽電池アレイ検査システムによれば、ストリング３１毎にＩ－Ｖカーブ計測を行う場合よりも短時間で、太陽電池アレイ３０が正常な状態にあることを確認できる。また、太陽電池アレイ検査システムは、発生している異常が、一時的な異常（陰による出力低下）であるか非一時的な異常であるかをユーザに通知する機能を有している。従って、太陽電池アレイ検査システムによれば、一時的な異常であることが通知された場合には、さらなる検査を行うことなく、太陽電池アレイの検査を終了するといったようなことが可能となる。

《変形例》
上記した実施形態に係る太陽電池アレイ検査システムは、各種の変形が行えるものである。例えば、図８に示したように、太陽電池アレイ検査システムを、ブロッキングダイオード１５を内蔵した接続箱１８で集約された太陽電池アレイ３０の出力に基づき、太陽電池アレイ３０のＩ－Ｖカーブを計測するシステムに変形しても良い。

また、Ｉ－Ｖカーブに変曲点が現れる場合、Ｐ－Ｖカーブにも変曲点が現れる。従って、太陽電池アレイ検査システムを、Ｐ－Ｖカーブに基づき、太陽電池アレイ３０の状態を検査するシステムに変形しても良い。太陽電池アレイ検査システムを、太陽電池アレイ３０の検査機能のみを有するシステムや、ＰＣＳ１０内の制御部１２が判定装置２０としての機能を有するシステムに変形しても良い。

日照量の違いによる誤判定を防ぐために、異常種別判別処理時に、故障ストリング数判別処理時と同様の正規化を行っても良く、故障ストリング数判別処理時に、異常種別判別処理時と同様の正規化を行っても良い。各処理時に、上記したものとは内容が異なる正規化を行っても良いし、状態判定処理（図２）を、故障ストリング数判別処理、異常種別判別処理の双方又は一方を行わない処理に変形しても良い。

また、ほぼ同時に計測された複数のＩ－Ｖカーブを積算すれば、ＰＣＳ１０により計測されるものと同様のＩ－Ｖカーブ（つまり、変曲点の有無等から太陽電池アレイが正常な状態にあるか否かを判定可能なＩ－Ｖカーブ）を得ることができる。また、ほぼ同時に計測された複数のＩ－Ｖカーブ中の一部の積算結果から残りの各Ｉ－Ｖカーブを減算しても、変曲点の有無等から太陽電池アレイが正常な状態にあるか否かを判定可能なＩ－Ｖカーブを得ることができる。従って、状態判定処理を、ほぼ同時に計測された複数のＩ－Ｖカーブを加減算により合成する処理がステップＳ１０１にて行われる処理に変形しても良い。なお、そのように変形した状態判定処理によれば、複数のＩ－Ｖカーブの比較等を行うことなく、太陽電池アレイが正常な状態にあることを確認できる。従って、従来よりも短時間で、太陽電池アレイが正常な状態にあることを確認できる

《付記》
本発明の構成要件と実施形態の構成とを対比可能とするために、以下に、各独立請求項にかかる発明の構成要件を図面の符号付きで記載しておく。

［請求項１］
複数のストリング（３１）を含む太陽電池アレイ（３０）のＩ－Ｖカーブ又はＰ－Ｖカーブである特性カーブを、各ストリング（３１）からの電流がブロッキングダイオード（１５）を介して入力される状態で計測する計測部（１１、１２）と、
前記計測部（１１、１２）により計測された前記特性カーブから変曲点を探索し、変曲点の探索結果に基づき、前記太陽電池アレイ（３０）の状態が、少なくとも１つのストリング（３１）に異常がある異常状態であるか否かを判定し、判定結果をユーザに通知する判定部（２０）と、
を備えることを特徴とする太陽電池アレイ検査システム。

［請求項７］
コンピュータが、
複数のストリング（３１）を含む太陽電池アレイ（３０）のＩ－Ｖカーブであって、各ストリング（３１）からの電流がブロッキングダイオード（１５）を介して入力される状態で計測されたＩ－Ｖカーブを解析することにより、前記太陽電池アレイ（３０）の状態が、少なくとも１つのストリングに異常が発生している異常状態であるか否かを判定する判定ステップ（Ｓ１００－Ｓ１０７）と、
前記判定ステップによる前記太陽電池アレイの状態の判定結果をユーザに通知する通知ステップ（Ｓ１０９）と、
を実行することを特徴とする太陽電池アレイ検査方法。

［請求項８］
コンピュータが、
複数のストリング（３１）を含む太陽電池アレイ（３０）の各ストリング（３１）のＩ－Ｖカーブを加減算により合成して解析することにより、前記太陽電池アレイ（３０）の状態が、少なくとも１つのストリングに異常が発生している異常状態であるか否かを判定する判定ステップ（Ｓ１０１－Ｓ１０７）と、
前記判定ステップによる前記太陽電池アレイの状態の判定結果をユーザに通知する通知ステップ（Ｓ１０９）と、
を実行することを特徴とする太陽電池アレイ検査方法。

Claims (7)

1. 複数のストリングを含む太陽電池アレイのＩ－Ｖカーブ又はＰ－Ｖカーブである特性カーブを、各ストリングからの電流がブロッキングダイオードを介して入力される状態で計測する計測部と、
   前記計測部により計測された前記特性カーブから変曲点を探索し、変曲点の探索結果に基づき、前記太陽電池アレイの状態が、少なくとも１つのストリングに異常がある異常状態であるか否かを判定し、判定結果をユーザに通知する判定部と、
   を備え、
   前記判定部は、前記太陽電池アレイの状態が前記異常状態であると判定した場合、前記計測部により今回計測された前記特性カーブの各変曲点の電圧値と、前記計測部により過去に計測された前記特性カーブの各変曲点の電圧値とを比較することで、今回計測された前記特性カーブの各変曲点の発生原因である異常が、一時的な異常であるか非一時的な異常であるかを判別し、判別結果を、ユーザに通知する前記判定結果に含める、
   ことを特徴とする太陽電池アレイ検査システム。
2. 前記判定部は、探索した変曲点から、前記計測部により計測された、正常状態にある前記太陽電池アレイの前記特性カーブに存在する変曲点を除いた残りの変曲点に基づき、前記太陽電池アレイの状態が前記異常状態であるか否かを判定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池アレイ検査システム。
3. 前記判定部は、前記計測部により計測されたＩ－Ｖカーブに存在する変曲点の位置及び数から前記複数のストリングの中の異常が発生しているストリングの数を推定し、推定した数を、ユーザに通知する前記判定結果に含める、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池アレイ検査システム。
4. 前記判定部は、前記計測部により計測されたＩ－Ｖカーブに存在する変曲点の位置及び数から前記複数のストリングの中の異常が発生しているストリングの数及びクラスタの数を推定し、推定した数を、ユーザに通知する前記判定結果に含める、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池アレイ検査システム。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の太陽電池アレイ検査システムの前記計測部と、
   前記計測部に前記太陽電池アレイの各ストリングからの電流を供給するブロッキングダイオードと、
   を備えることを特徴とするパワーコンディショナ。
6. コンピュータが、
   複数のストリングを含む太陽電池アレイのＩ－Ｖカーブであって、各ストリングからの電流がブロッキングダイオードを介して入力される状態で計測されたＩ－Ｖカーブから変曲点を探索し、変曲点の探索結果に基づき、前記太陽電池アレイの状態が、少なくとも１つのストリングに異常が発生している異常状態であるか否かを判定する判定ステップと、
   前記判定ステップによる前記太陽電池アレイの状態の判定結果をユーザに通知する通知ステップと、
   を実行し、
   前記判定ステップは、
   前記太陽電池アレイの状態が前記異常状態であると判定した場合、今回計測された前記Ｉ－Ｖカーブの各変曲点の電圧値と、過去に計測された前記Ｉ－Ｖカーブの各変曲点の電圧値とを比較することで、今回計測された前記Ｉ－Ｖカーブの各変曲点の発生原因である異常が、一時的な異常であるか非一時的な異常であるかを判別する異常種別判別処理を有することを特徴とする太陽電池アレイ検査方法。
7. 前記コンピュータが、
   前記判定ステップにおいて、前記複数のストリングを含む前記太陽電池アレイの前記各ストリングの前記Ｉ－Ｖカーブを加減算により合成して解析することを特徴とする請求項６に記載の太陽電池アレイ検査方法。

Images