JP7306605B2 - 太陽電池ストリングの検査装置、及び検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の太陽電池パネルが直列に接続された太陽電池ストリングの検査装置、及び太陽電池ストリングの検査方法に関する。

近年、環境に配慮したクリーンなエネルギーへの関心の高まりから、エネルギー源が無尽蔵に存在する太陽光を利用した太陽光発電が注目されている。太陽光発電によって長期的に安定したエネルギーを供給するためには、発電に使用する太陽電池パネルに不具合が生じていないかを任意に又は定期的に検査する必要がある。

太陽電池パネルの検査装置として、これまで本出願人は、太陽電池パネルのインピーダンスを当該太陽電池パネルの配線が集約されている接続箱を介して測定し、計測されたインピーダンスの大きさから太陽電池パネルの断線や劣化を判定する検査装置（特許文献１を参照）を開発してきた。太陽電池パネルの回路は、抵抗（Ｒ成分）とインダクタ（Ｌ成分）とキャパシタ（Ｃ成分）とが直列に接続された等価回路と見なすことができるが、太陽電池セルを複数接続してモジュール化した太陽電池パネルにおいては、回路内でのインダクタ（Ｌ成分）の影響が大きくなるため、太陽電池パネル全体のインピーダンスが見かけ上増大し、正確な検査結果を得ることが困難となる場合がある。そこで、特許文献１の太陽電池パネルの検査装置では、インダクタ（Ｌ成分）とキャパシタ（Ｃ成分）とが共振して互いに打ち消し合うような周波数の交流波を用いて太陽電池パネルのインピーダンスの最小値を測定している。これにより、モジュールとしての太陽電池パネルに異常な部位が含まれているか否かを事前に把握できる。

国際公開第２０１５／０８７３９０号

特許文献１の検査装置は、予め正常な太陽電池パネルで取得したインピーダンスの最小値を参照値として用い、検査対象の太陽電池パネルで測定されたインピーダンスの最小値との比較により欠陥を判定するものである。しかしながら、夜間や日射量が少ない天候においては、正常な太陽電池パネルのインピーダンスと、断線のある太陽電池パネルのインピーダンスとの差が小さくなるため、特許文献１の太陽電池パネルの検査装置では夜間の判定精度が低下する虞があった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、夜間や日射量が少ない天候においても、断線の有無を正確かつ容易に判定可能な太陽電池ストリングの検査装置、及び検査方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明に係る太陽電池ストリングの検査装置の特徴構成は、
複数の太陽電池パネルが直列に接続された太陽電池ストリングの検査装置であって、
前記太陽電池ストリングの第一出力端子と第二出力端子との間、並びに前記第一出力端子及び前記第二出力端子の何れか一方と前記太陽電池ストリングの接地端子との間に、周波数を変更させながら検査交流波を入力する交流波入力部と、
前記太陽電池ストリングから戻ってくる減衰交流波を計測する交流波計測部と、
前記検査交流波と前記減衰交流波とに基づいて、前記第一出力端子と前記第二出力端子との間の第一インピーダンス、並びに前記第一出力端子及び前記第二出力端子の何れか一方と前記接地端子との間の第二インピーダンスを算出する演算部と、
前記太陽電池ストリングの状態を判定する判定部と、
を備え、
前記判定部は、前記第一インピーダンスと前記第二インピーダンスとが一致する周波数よりも低い周波数において、前記第一インピーダンスと前記第二インピーダンスとを比較し、前記第一インピーダンスが前記第二インピーダンスより大きい場合に前記太陽電池ストリングに断線があると判定することにある。

発明者らは、太陽電池ストリングのインピーダンスを様々な条件で測定し、その特性を詳細に検討したところ、正常な太陽電池パネルと断線のある太陽電池パネルとでは、第一インピーダンスと第二インピーダンスとの大小関係が逆転しており、この現象は昼間及び夜間を問わず生じていることを見い出した。本構成の太陽電池ストリングの検査装置では、この知見に基づいて、検査対象の太陽電池ストリングにおいて測定した第一インピーダンスと第二インピーダンスとの比較により断線を判定するため、昼間及び夜間を問わず、断線を正確かつ容易に判定することができる。また、断線を判定するために他の正常な太陽電池ストリングのインピーダンスを参照値として用いる必要がないため、夜間や日射量が少ない天候において正常な太陽電池パネルのインピーダンスと断線のある太陽電池パネルのインピーダンスとの差が小さくなろうとも、判定精度が低下することがない。

本発明に係る太陽電池ストリングの検査装置において、
前記判定部は、１００ｋＨｚ以下の周波数において、前記第一インピーダンスと前記第二インピーダンスとを比較し、前記第一インピーダンスが前記第二インピーダンスより大きい場合に前記太陽電池ストリングに断線があると判定することが好ましい。

第一インピーダンスと第二インピーダンスとは、特に１００ｋＨｚ以下の低周波数において大きく相違することになる。本構成の太陽電池ストリングの検査装置によれば、１００ｋＨｚよりも低い周波数における第一インピーダンスと第二インピーダンスとを判定に用いることにより、断線をより正確かつ容易に判定することができる。

本発明に係る太陽電池ストリングの検査装置において、
前記判定部は、前記第一インピーダンスが前記第二インピーダンスより小さい場合に前記太陽電池ストリングに断線がないと判定することが好ましい。

本構成の太陽電池ストリングの検査装置によれば、判定部が、第一インピーダンスが第二インピーダンスより小さい場合に太陽電池ストリングに断線がないと判定することにより、断線の有無を確実に判断できるとともに、断線している太陽電池パネルを特定するための追加の作業の必要がないことが速やかに分かり、検査の効率を向上させることが可能となる。

本発明に係る太陽電池ストリングの検査装置において、
前記接地端子を、インダクタが挿入された電路と、前記インダクタが挿入されていない電路とに切り替えて接続する接続部と、
前記インダクタが挿入された電路に前記接地端子が接続された状態、及び前記インダクタが挿入されていない電路に前記接地端子が接続された状態の夫々で、前記第一出力端子と前記接地端子との間のインピーダンスが最小値となる共振周波数と、前記第二出力端子と前記接地端子との間のインピーダンスが最小値となる共振周波数とを特定する特定部と、
前記特定部において特定した共振周波数、及び前記インダクタのインダクタンスに基づいて、前記第一出力端子と前記接地端子との間の第一静電容量、及び前記第二出力端子と前記接地端子との間の第二静電容量を算出する容量算出部と、
をさらに備え、
前記判定部は、前記太陽電池ストリングに断線があると判定した場合において、前記第一静電容量より前記第二静電容量が大きい場合、前記第二出力端子より前記第一出力端子に近い位置の太陽電池パネルが断線していると判定し、前記第一静電容量より前記第二静電容量が小さい場合、前記第一出力端子より前記第二出力端子に近い位置の太陽電池パネルが断線していると判定し、前記第一静電容量と前記第二静電容量とが一致する場合、太陽電池ストリングの中央の位置の太陽電池パネルが断線していると判定することが好ましい。

通常、太陽電池ストリング毎に断線があることが判明した場合、作業員が個々の太陽電池パネルに接近して、断線している太陽電池パネルを特定するための作業が必要である。本構成の太陽電池ストリングの検査装置によれば、容量算出部が第一静電容量、及び第二静電容量を算出し、判定部が、第一静電容量より第二静電容量が大きい場合、第二出力端子より第一出力端子に近い位置の太陽電池パネルが断線していると判定し、第一静電容量より第二静電容量が小さい場合、第一出力端子より第二出力端子に近い位置の太陽電池パネルが断線していると判定し、第一静電容量と第二静電容量とが一致する場合、太陽電池ストリングの中央の位置の太陽電池パネルが断線していると判定することにより、太陽電池ストリング内のおおまかな断線位置を容易に推定することができる。そのため、作業員の作業を軽減し、検査の効率を向上させることが可能となる。

上記課題を解決するための本発明に係る太陽電池ストリングの検査方法の特徴構成は、
複数の太陽電池パネルが直列に接続された太陽電池ストリングの検査方法であって、
前記太陽電池ストリングの第一出力端子と第二出力端子との間に周波数を変更しながら交流波を入力することにより、前記第一出力端子と前記第二出力端子との間の第一インピーダンスを特定する第二インピーダンス特定工程と、
前記第一出力端子及び前記第二出力端子の何れか一方と前記太陽電池ストリングの接地端子との間に周波数を変更させながら交流波を入力することにより、前記第一出力端子及び前記第二出力端子の何れか一方と前記接地端子との間の第二インピーダンスを特定する第一インピーダンス特定工程と、
前記第一インピーダンスと前記第二インピーダンスとが一致する周波数よりも低い周波数において、前記第一インピーダンスと前記第二インピーダンスとを比較し、前記第一インピーダンスが前記第二インピーダンスより大きい場合に前記太陽電池ストリングに断線があると判定する判定工程と、
を包含することにある。

本構成の太陽電池ストリングの検査方法によれば、検査対象の太陽電池ストリングにおいて測定した第一インピーダンスと第二インピーダンスとの比較により断線を判定するため、昼間及び夜間を問わず、断線を正確かつ容易に判定することができる。また、断線を判定するために他の正常な太陽電池ストリングのインピーダンスを参照値として用いる必要がないため、夜間や日射量が少ない天候において正常な太陽電池パネルのインピーダンスと断線のある太陽電池パネルのインピーダンスとの差が小さくなろうとも、判定精度が低下することがない。

本発明に係る太陽電池ストリングの検査方法において、
前記判定工程において、前記第一インピーダンスが前記第二インピーダンスより小さい場合に前記太陽電池ストリングに断線がないと判定することが好ましい。

本構成の太陽電池ストリングの検査装置によれば、判定工程において、第一インピーダンスが第二インピーダンスより小さい場合に太陽電池ストリングに断線がないと判定することにより、断線の有無を確実に判断できるとともに、断線している太陽電池パネルを特定するための追加の作業の必要がないことが速やかに分かり、検査の効率を向上させることが可能となる。

本発明に係る太陽電池ストリングの検査方法において、
前記接地端子をインダクタが挿入された電路に接続する第一接続工程と、
前記インダクタが挿入された電路に前記接地端子が接続された状態で、前記第一出力端子と前記接地端子との間のインピーダンスが最小値となる共振周波数と、前記第二出力端子と前記接地端子との間のインピーダンスが最小値となる共振周波数とを特定する第一共振周波数特定工程と、
前記接地端子を前記インダクタが挿入されていない電路に接続する第二接続工程と、
前記インダクタが挿入されていない電路に前記接地端子が接続された状態で、前記第一出力端子と前記接地端子との間のインピーダンスが最小値となる共振周波数と、前記第二出力端子と前記接地端子との間のインピーダンスが最小値となる共振周波数とを特定する第二共振周波数特定工程と、
前記インダクタのインダクタンス、並びに前記第一共振周波数特定工程及び前記第二共振周波数特定工程において特定した共振周波数に基づいて、前記第一出力端子と前記接地端子との間の第一静電容量、及び前記第二出力端子と前記接地端子との間の第二静電容量を算出する容量算出工程と、
をさらに包含し、
前記判定工程において、前記太陽電池ストリングに断線があると判定した場合において、前記第一静電容量より前記第二静電容量が大きい場合、前記第二出力端子より前記第一出力端子に近い位置の太陽電池パネルが断線していると判定し、前記第一静電容量より前記第二静電容量が小さい場合、前記第一出力端子より前記第二出力端子に近い位置の太陽電池パネルが断線していると判定し、前記第一静電容量と前記第二静電容量とが一致する場合、太陽電池ストリングの中央の位置の太陽電池パネルが断線していると判定することが好ましい。

通常、太陽電池ストリング毎に断線があることが判明した場合、作業員が個々の太陽電池パネルに接近して、断線している太陽電池パネルを特定するための作業が必要である。本構成の太陽電池ストリングの検査方法によれば、容量算出工程において、第一出力端子と接地端子との間の第一静電容量、及び第二出力端子と接地端子との間の第二静電容量を算出し、断線箇所判定工程において、第一静電容量より第二静電容量が大きい場合、第二出力端子より第一出力端子に近い位置の太陽電池パネルが断線していると判定し、第一静電容量より第二静電容量が小さい場合、第一出力端子より第二出力端子に近い位置の太陽電池パネルが断線していると判定し、第一静電容量と第二静電容量とが一致する場合、太陽電池ストリングの中央の位置の太陽電池パネルが断線していると判定することにより、太陽電池ストリング内のおおまかな断線位置を容易に推定することができる。そのため、作業員の作業を軽減し、検査の効率を向上させることが可能となる。

図１は、太陽電池ストリングに関する説明図であり、（ａ）は太陽電池ストリングの概略構成図であり、（ｂ）は太陽電池ストリングの等価回路図である。 図２は、本発明に係る太陽電池ストリングの検査装置に関する説明図であり、（ａ）は太陽電池ストリングに交流波を入力したときの交流波の流れを示す図であり、（ｂ）は（ａ）から導かれる実質的な等価回路図である。 図３は、昼間に測定した太陽電池ストリングのインピーダンスの周波数特性を示すグラフであり、（ａ）は正常な太陽電池ストリングでの測定結果であり、（ｂ）は断線のある太陽電池ストリングでの測定結果である。 図４は、夜間に測定した太陽電池ストリングのインピーダンスの周波数特性を示すグラフであり、（ａ）は正常な太陽電池ストリングでの計測結果であり、（ｂ）は断線のある太陽電池ストリングでの計測結果である。 図５は、断線のある太陽電池ストリングでの出力端子間の電路に関する説明図である。 図６は、断線のある太陽電池ストリングでの電路に関する説明図であり、（ａ）は断線箇所に近い側の出力端子と接地端子間の電路であり、（ｂ）は断線箇所から遠い側の出力端子と接地端子間の電路である。 図７は、第一実施形態に係る太陽電池ストリングの検査装置の概略構成図である。 図８は、太陽電池ストリングの検査装置が実行する演算に関する回路図である。 図９は、第一実施形態に係る太陽電池ストリングの検査装置を用いて実施する太陽電池ストリングの検査方法のフローチャートである。 図１０は、太陽電池ストリングの検査方法の付加的な処理のフローチャートである。 図１１は、第二実施形態に係る太陽電池ストリングの検査装置の概略構成図である。 図１２は、第二実施形態に係る太陽電池ストリングの検査装置を用いて実施する太陽電池ストリングの検査方法のフローチャートである。

以下、本発明の太陽電池ストリングの検査装置、及び検査方法に関する実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明は、以下に説明する構成に限定されることを意図しない。

＜第一実施形態＞
［太陽電池ストリングの等価回路］
初めに、本発明の太陽電池ストリングの検査装置を開発するにあたり、太陽電池ストリングの構成及び等価回路について以下のような考察をした。これについて図１に基づいて説明する。図１は、太陽電池ストリングＳに関する説明図である。図１（ａ）は、太陽電池ストリングＳの概略構成図である。太陽電池ストリングＳは、複数枚の太陽電池パネルＭが直列に接続されて構成される。太陽電池パネルＭは、複数のセルＣが直列に接続された太陽電池モジュールとして構成される。図１（ａ）では４枚の太陽電池パネルＭが接続された太陽電池ストリングＳを例示している。夫々の太陽電池パネルＭを構成するセルＣは、負の電荷を有する電子を多く含むｎ型半導体と、正の電荷を有するホールを多く含むｐ型半導体とが接合されたものである。ホールがｎ型半導体に入ると電子と結合する。これと同様に、電子がｐ型半導体に入るとホールと結合する。このように、ｎ型半導体とｐ型半導体とが接合した際、接合面では電子もホールもない空乏層と呼ばれる領域が形成される。この空乏層には電界が生じており、空乏層に太陽光が入射すると光が半導体に吸収されて電子とホールが生じ、これらが電界で押し出されることにより外部回路へ電流として流れる。この一連の仕組みが発電である。太陽電池パネルＭで生成された電流は直流であり、電気として利用するためには交流に変換する必要がある。図１（ａ）に示すように、太陽電池パネルＭの各配線は一対の出力端子Ｐ、Ｎにより接続箱１に接続されており、接続箱１はさらにパワーコンディショナー２に接続されている。太陽電池パネルＭで発電された直流は、パワーコンディショナー２によって交流に変換され、工場、オフィス、住居等で電力として利用される。また、太陽電池ストリングＳは、感電、漏電火災等を防止するために、すべての太陽電池パネルＭの外郭金属部分（フレームＦ）が接続され接地端子Ｅにより接地される。

図１（ｂ）は、太陽電池パネルＭを構成する１枚のセルＣにおける等価回路図である。太陽電池パネルＭ全体の構成は上記のとおりであるが、電気回路図で考えた場合、太陽電池パネルＭを構成する１枚のセルＣは、図１（ｂ）に示すように定電流源（Ｉ成分）、並列ダイオード（Ｄ成分）、直列抵抗（Ｒｓ成分）、及び並列抵抗（Ｒｓｈ成分）の組み合わせで表すことができる。太陽電池ストリングＳ全体でもセルＣを直列に接続したモジュール構造をしているが、図１（ｂ）に示す等価回路がセルＣの枚数だけ直列に接続したものと考えることができる。従って、太陽電池モジュールの等価回路図は、直列抵抗等の各成分の値は変わるものの、セルＣが１枚のときと同様に図１（ｂ）の等価回路図として表すことができる。

図２は、本発明に係る太陽電池ストリングＳの検査装置に関する説明図である。図２（ａ）は、太陽電池ストリングＳに交流波を入力したときの交流波の流れを示す図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）から導かれる実質的な等価回路図である。上記のとおり、セルＣ内には空乏層が形成され電界が生じている。ここに交流波を入力すると、交流波は空乏層を電荷が蓄えられるコンデンサとして捉えるため、図２（ａ）に示すように、等価回路図には容量性リアクタンス（Ｃ成分）を表記することができる。そして、図２（ａ）中の矢印で示すように、交流波は並列抵抗（Ｒｓｈ成分）を通らず、電気容量の大きいコンデンサを通る。つまり、図２（ａ）において、実線で示してある部分の誘導性リアクタンス（Ｌ成分）、直列抵抗（Ｒｓ成分）、及び容量性リアクタンス（Ｃ成分）を通ることとなる。従って、図２（ｂ）に示すように、太陽電池パネルＭに交流波を入力した場合の等価回路図は、実質的には直列抵抗（Ｒｓ成分）と誘導性リアクタンス（Ｌ成分）と容量性リアクタンス（Ｃ成分）とで表される等価回路図となる。

図２（ｂ）のような等価回路図で表されるとき、Ｚをインピーダンス（Ω）、Ｒを抵抗（Ω）、ωを角周波数（ｒａｄ／ｓ）とすると、次の式（１）が成り立つ。

式（１）において、角周波数ωは次の式（２）を意味する。

ここで、式（１）のＣは、空乏層により生じるが、夜間や日射量が少ない天候では空乏層が広がることによりＣ成分が低下し、インピーダンスＺが大きくなる。そこで、日射量の低下がインピーダンスの周波数特性に及ぼす影響を検討するため、太陽電池ストリングＳの出力端子Ｐ－出力端子Ｎ間のインピーダンスＺ_Ｐ－Ｎ、出力端子Ｐ－接地端子Ｅ間のインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅ、及び出力端子Ｎ－接地端子Ｅ間のインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅについて、昼間と夜間とに周波数特性の測定を行った。周波数特性の測定は、太陽電池パネルを１４枚接続した太陽電池ストリングについて行った。図３は、昼間に測定した太陽電池ストリングのインピーダンスの周波数特性を示すグラフであり、（ａ）は正常な太陽電池ストリングでの測定結果であり、（ｂ）は断線のある太陽電池ストリングでの測定結果である。図４は、夜間に測定した太陽電池ストリングのインピーダンスの周波数特性を示すグラフであり、（ａ）は正常な太陽電池ストリングでの計測結果であり、（ｂ）は断線のある太陽電池ストリングでの計測結果である。ここで、Ｐ－Ｎ間のインピーダンスＺ_Ｐ－Ｎ、及びＰ－Ｅ間のインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅについて注目すると、正常な太陽電池ストリングでは、昼間に測定した場合、周波数を低周波数から高周波数に徐々に上げていくと、図３（ａ）に示すグラフのように、低周波領域においてＰ－Ｎ間のインピーダンスＺ_Ｐ－Ｎは、インピーダンスＺ_Ｐ－Ｅよりも小さくなった。高周波領域では、インピーダンスＺ_Ｐ－Ｎが、インピーダンスＺ_Ｐ－Ｅより大きくなった。低周波領域においてインピーダンスＺ_Ｐ－ＮがインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅよりも小さくなるという特性は、図４（ａ）に示すグラフのように、夜間に測定した場合にも変化していなかった。

一方、断線のある太陽電池ストリングでは、昼間及び夜間の何れの測定でも、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すグラフのように、低周波領域においてインピーダンスＺ_Ｐ－Ｎは、正常な太陽電池ストリングとは逆に、インピーダンスＺ_Ｐ－Ｅよりも大きくなった。このように、正常な太陽電池ストリングでの特性と、断線のある太陽電池ストリングでの特性とでは、昼間及び夜間を問わず、インピーダンスＺ_Ｐ－ＮとインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅとの大小関係が逆転する現象が見られた。また、断線の有無によって低周波領域のインピーダンスＺの大小関係が逆転する現象は、インピーダンスＺ_Ｐ－Ｎ、及びインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅの間だけではなく、インピーダンスＺ_Ｐ－Ｎ、及びＮ－Ｅ間のインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅの間でも同様に見られた。このような現象は、断線のある太陽電池ストリングでは、図５において破線で示すように、断線箇所と他の一カ所において、太陽電池パネルＭの本来の電路とフレームＦとの間に形成される比較的小さな静電容量を２度通ることで、Ｐ－Ｎ間の電路のＣ成分が小さくなり、Ｃ成分に大きく影響される低周波領域でインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅが増大するためと考えられる。そこで、このような知見に基づき、低周波領域でのＰ－Ｎ間のインピーダンスＺ_Ｐ－Ｎと、Ｐ－Ｅ間のインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅ及びＮ－Ｅ間のインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅの少なくとも一方との大小関係を参照することにより、昼夜を問わず、太陽電池ストリングＳの断線の有無を判定することができる装置、及び検査方法を開発した。つまり、周波数ｆを変更しながら式（１）及び式（２）によりインピーダンスＺ_Ｐ－Ｎと、インピーダンスＺ_Ｐ－Ｅ及びインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅの少なくとも一方とを算出し、これらを比較することによって、太陽電池ストリングＳの断線の有無等を発見するものである。以下では、太陽電池ストリングＳの断線の有無を判定するときに、Ｐ－Ｎ間のインピーダンスＺ_Ｐ－ＮをＰ－Ｅ間のインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅと比較する構成について説明するが、本発明は、太陽電池ストリングＳの断線の有無を判定するときに、Ｐ－Ｎ間のインピーダンスＺ_Ｐ－ＮをＮ－Ｅ間のインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅと比較する構成や、Ｐ－Ｎ間のインピーダンスＺ_Ｐ－ＮをＰ－Ｅ間のインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅ及びＮ－Ｅ間のインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅの両方と比較する構成として実施することも可能である。

さらに、Ｐ－Ｅ間のインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅ、及びＮ－Ｅ間のインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅについて注目すると、正常な太陽電池ストリングでは、昼間に測定した場合、図３（ａ）に示すグラフのように、インピーダンスＺ_Ｐ－Ｅ及びインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅは略一致した。このインピーダンスＺ_Ｐ－ＥとインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅとが略一致するという特性は、図４（ａ）に示すグラフのように、夜間に測定した場合にも、低周波領域では変化していなかった。

一方、断線のある太陽電池ストリングでは、昼間及び夜間の何れの測定でも、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すグラフのように、低周波領域においてもインピーダンスＺ_Ｐ－ＥとインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅとが一致しなかった。このように、正常な太陽電池ストリングでの特性と、断線のある太陽電池ストリングでの特性とでは、昼間及び夜間を問わず、インピーダンスＺ_Ｐ－Ｅ及びインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅの一致度合いに相違が見られた。このような現象は、断線のある太陽電池ストリングでは、断線箇所において太陽電池パネルＭの本来の電路とフレームＦとの間に形成される静電容量を通じて接地端子Ｅに接続する電路を交流波が通ることで、断線箇所に近い側の出力端子と接地端子Ｅ間のＣ成分が小さくなり、Ｃ成分に大きく影響される低周波数帯域でインピーダンスＺが増大するためと考えられる。例えば、出力端子Ｐに近い太陽電池パネルＭで断線している場合、図６（ａ）において破線で示す出力端子Ｐと接地端子Ｅ間の電路は、図６（ｂ）において破線で示す出力端子Ｎと接地端子Ｅ間の電路よりもＣ成分が小さくなる。このような知見に基づき、低周波領域でのＰ－Ｅ間の静電容量ＣｐとＮ－Ｅ間の静電容量Ｃｎとの大小関係を参照することにより、昼夜を問わず、太陽電池ストリングＳの断線位置を判定することができると考えられる。以下、第一実施形態に係る太陽電池ストリングＳの検査装置１００について説明する。

［太陽電池パネルの検査装置］
図７は、第一実施形態に係る太陽電池ストリングＳの検査装置１００（以下、「検査装置１００」と称する。）の概略構成図である。図８は、太陽電池ストリングＳの検査装置１００が実行する演算に関する回路図である。図７に示すように、検査装置１００は、接続箱１に接続されており、太陽電池ストリングＳに検査のための検査交流波を入力する交流波入力部１０と、太陽電池ストリングＳから戻ってくる減衰交流波を計測する交流波計測部２０と、太陽電池ストリングＳのインピーダンスを算出する演算部３０と、演算部３０によって算出されたインピーダンスから太陽電池ストリングＳの状態を判定する判定部４０とを備えている。また、任意の構成要素として、接地端子ＥにインダクタＬ０を接続する接続部５０と、太陽電池ストリングＳのインピーダンスが最小値となる共振周波数を特定する特定部６０と、端子間の電路の静電容量を算出する容量算出部７０とを備える。本明細書において、「太陽電池ストリングＳのインピーダンスＺ」とは、出力端子Ｐ－出力端子Ｎ間のインピーダンスＺ_Ｐ－Ｎだけではなく、出力端子Ｐ－接地端子Ｅ間のインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅ、及び出力端子Ｎ－接地端子Ｅ間のインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅをも含むものとする。

図７で示すように、検査装置１００における交流波入力部１０と交流波計測部２０とは、接続箱１を介して太陽電池ストリングＳに接続されている。太陽電池ストリングＳは屋外の高所に設置されているため、作業員が検査機器を用いて行う検査には危険や負担が伴う。しかしながら、上記のような構成であれば、作業員が行う検査の前に予め接続箱１を介して太陽電池ストリングＳの状態を容易に確認することができる。このため、作業員は真に検査の必要な太陽電池ストリングＳを知ることができる。その結果、作業員の危険や負担が軽減し、検査の効率を向上させることができる。

〔交流波入力部、交流波計測部〕
交流波入力部１０、及び交流波計測部２０は、夫々出力端子Ｐ、出力端子Ｎ、及び接地端子Ｅの何れかに接続することができるよう、切り替え可能なスイッチｓｗ１、及びｓｗ２に接続されている。このスイッチｓｗ１、及びｓｗ２を適宜切り替えて、交流波入力部１０は、太陽電池ストリングＳの断線検査のために、周波数ｆの交流波（これを、「検査交流波ｆ」と称する。）をＰ－Ｎ間、Ｐ－Ｅ間、及びＮ－Ｅ間の電路に入力する。このとき、交流波入力部１０は、周波数ｆを低周波数から高周波数に、例えば、４～６３０ｋＨｚの範囲で周波数ｆを変更する。検査交流波ｆは、Ｐ－Ｎ間、Ｐ－Ｅ間、及びＮ－Ｅ間の電路を通るとき、インピーダンスＺによっていくらか減衰する。この減衰した交流波を検査交流波ｆに対して減衰交流波ｇと称する。交流波計測部２０は、太陽電池ストリングＳから戻ってくる減衰交流波ｇを計測する。検査交流波ｆ及び減衰交流波ｇは、インピーダンスＺの演算に利用される。

〔演算部〕
演算部３０は、検査交流波ｆと減衰交流波ｇとに基づいて太陽電池ストリングＳのインピーダンスＺ（Ｐ－Ｅ間のインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅ、Ｎ－Ｅ間のインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅ、及びＰ－Ｎ間のインピーダンスＺ_Ｐ－Ｎ）の値を算出する。ここで、検査交流波ｆに対応する電圧をＶ０とし、減衰交流波ｇに対応する電圧をＶ１とし、テスター本体内のインピーダンスをＺ１とし、太陽電池ストリングＳのインピーダンスをＺ２とすると、図８に示すような等価回路図で表すことができる。図８に示すように、Ｚ１及びＺ２は直列に接続されているため、以下のような分圧の式が成り立つ。

式（３）から以下の式（４）を導くことができる。

式（４）において、Ｖ０は交流波入力部１０から検査交流波ｆを入力する際に設定される電圧であり、Ｖ１は交流波計測部２０により計測される減衰交流波ｇの電圧であり、Ｚ１は既知であるから、式（４）にＶ０、Ｖ１、及びＺ１を代入すれば、太陽電池ストリングＳのインピーダンスＺ２の値を算出することができる。ここで、式（４）におけるインピーダンスＺ２は太陽電池ストリングＳのインピーダンスを意味するから、前述の式（１）におけるインピーダンスＺに相当する。そして、上記にて説明したように、交流波入力部１０が周波数ｆの値を変更してゆき、その都度、前述の式（１）及び（２）に基づいて、インピーダンスＺ（Ｐ－Ｅ間のインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅ、Ｎ－Ｅ間のインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅ、及びＰ－Ｎ間のインピーダンスＺ_Ｐ－Ｎ）の値が算出される。演算部３０によって算出されたインピーダンスＺの値は判定部４０で使用されるため、例えば、メモリやハードディスク等にデータとして記憶される。

〔接続部〕
接続部５０は、インダクタＬ０、又はインダクタＬ０が存在しない導通部のどちらかに接続することができるよう、切り替え可能なスイッチ回路として構成されており、後述する断線位置の判定を行うときに、接地端子ＥにインダクタＬ０を接続する。

〔特定部〕
特定部６０は、接続部５０のスイッチがインダクタＬ０が存在しない導通部側に接続された状態でＰ－Ｅ間のインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅが最小値となる共振周波数ｆｐ１と、接続部５０のスイッチがインダクタＬ０側に接続された状態でインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅが最小値となる共振周波数ｆｐ２と、接続部５０のスイッチがインダクタＬ０が存在しない導通部側に接続された状態でＮ－Ｅ間のインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅが最小値となる共振周波数ｆｎ１と、接続部５０のスイッチがインダクタＬ０側に接続された状態でインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅが最小値となる共振周波数ｆｎ２とを特定する。共振周波数ｆｐ１、ｆｐ２、ｆｎ１、及びｆｎ２は、交流波入力部１０が周波数ｆの値を変更してゆき、その都度、インピーダンスＺの値が算出され、最終的にωＬと１／ωＣとが等しくなり、インピーダンスＺが最小値となったときの周波数ｆが用いられる。

〔容量算出部〕
容量算出部７０は、Ｐ－Ｅ間の静電容量Ｃｐ、及びＮ－Ｅ間の静電容量Ｃｎを算出する。太陽電池ストリングＳのインダクタンスをＬとすると、Ｐ－Ｅ間の静電容量Ｃｐについて、次の式（５）及び式（６）が成り立つ。

インダクタＬ０のインダクタンスは既知であるから、容量算出部７０は、インダクタＬ０のインダクタンスと、特定部６０により特定された共振周波数ｆｐ１、及びｆｐ２とを、式（５）及び式（６）に代入して、Ｐ－Ｅ間の静電容量Ｃｐを算出することができる。

同様に、Ｎ－Ｅ間の静電容量Ｃｎについては、次の式（７）及び式（８）が成り立つ。

容量算出部７０は、インダクタＬ０のインダクタンスと、特定部６０により特定された共振周波数ｆｎ１、ｆｎ２とを、式（７）及び式（８）に代入して、Ｎ－Ｅ間の静電容量Ｃｎを算出することができる。なお、図７では、専用の容量算出部７０を設けているが、演算部３０が容量算出部７０の機能を兼ねる構成であってもよい。

〔判定部〕
判定部４０は、太陽電池ストリングＳの状態として、断線の有無を判定する。断線の有無を判定するとき、判定部４０は、演算部３０によって算出されたＰ－Ｎ間のインピーダンスＺ_Ｐ－Ｎと、Ｐ－Ｅ間のインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅと比較する。ここでの比較には、低周波領域、例えば、インピーダンスＺ_Ｐ－ＮとインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅとが一致する周波数よりも低い周波数領域、又はＰ－Ｎ間のインピーダンスＺ_Ｐ－Ｎが最小値となる共振周波数よりも低い周波数領域でのインピーダンスＺ_Ｐ－Ｎ、及びインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅを用いるが、１００ｋＨｚ以下の周波数領域でのインピーダンスＺ_Ｐ－Ｎ、及びインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅを用いることが好ましい。インピーダンスＺ_Ｐ－ＮとインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅとが一致する周波数よりも低い周波数領域とは、図３（ａ）、図３（ｂ）、及び図４（ａ）における領域Ｂ１である。Ｐ－Ｎ間のインピーダンスＺ_Ｐ－Ｎが最小値となる共振周波数よりも低い周波数領域とは、図４（ｂ）における領域Ｂ１である。領域Ｂ１では、太陽電池ストリングＳに断線がない場合、図３（ａ）、及び図４（ａ）に示すグラフのように、インピーダンスＺ_Ｐ－ＮがインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅよりも小さくなるが、太陽電池ストリングＳに断線がある場合、図３（ｂ）、及び図４（ｂ）に示すグラフのように、インピーダンスＺ_Ｐ－ＮがインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅよりも大きくなる。特に、１００ｋＨｚ以下の低周波数においては、インピーダンスＺ_Ｐ－Ｎ、及びインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅの相違が大きく、これらの比較が容易である。そのため、演算部３０により算出されたインピーダンスＺ_Ｐ－ＮとインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅとを比較すれば、検査対象の太陽電池ストリングＳに断線があるかどうか判別することができる。判定基準としては、インピーダンスＺ_Ｐ－ＮがインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅよりも大きい場合、太陽電池ストリングに断線があると判定することができる。さらに、太陽電池ストリングＳに断線がないことを明確にするためには、インピーダンスＺ_Ｐ－ＮがインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅよりも小さい場合に、太陽電池ストリングＳに断線がないと判定してもよい。

判定部４０は、太陽電池ストリングＳに断線があると判定した場合において、太陽電池ストリングＳの状態を判定する付加的な機能として、断線の位置をさらに判定する。断線の位置を判定するとき、判定部４０は、容量算出部７０によって算出されたＰ－Ｅ間の静電容量ＣｐとＮ－Ｅ間の静電容量Ｃｎとを比較する。例えば、出力端子Ｐに近い太陽電池パネルＭで断線している場合、図６（ａ）において破線で示すＰ－Ｅ間の電路の静電容量Ｃｐは、図６（ｂ）において破線で示すＮ－Ｅ間の電路の静電容量Ｃｎより小さくなる。太陽電池ストリングＳの中央の位置で太陽電池パネルＭが断線している場合は、静電容量Ｃｐと静電容量Ｃｎとが一致する。そのため、容量算出部７０によって算出されたＰ－Ｅ間の静電容量ＣｐとＮ－Ｅ間の静電容量Ｃｎとを比較すれば、断線のおおまかな位置を判別することができる。判定基準としては、Ｐ－Ｅ間の静電容量ＣｐよりＮ－Ｅ間の静電容量Ｃｎが大きい場合、太陽電池ストリングＳの出力端子Ｐに近い位置の太陽電池パネルＭが断線していると判定し、Ｐ－Ｅ間の静電容量ＣｐよりＮ－Ｅ間の静電容量Ｃｎが小さい場合、太陽電池ストリングＳの出力端子Ｎに近い位置の太陽電池パネルＭが断線していると判定し、Ｐ－Ｅ間の静電容量ＣｐとＮ－Ｅ間の静電容量Ｃｎとが一致する場合、太陽電池ストリングＳの中央の位置の太陽電池パネルＭが断線していると判定する。ここで、「静電容量Ｃｐと静電容量Ｃｎとが一致」とは、夫々の値が完全に一致する場合だけではなく、例えば、静電容量Ｃｐと静電容量Ｃｎとの差分が静電容量Ｃｐと静電容量Ｃｎの１０％以下であれば一致とみなし、断線がないと判定する。なお、この一致の基準となる倍率は一例であり、太陽電池ストリングＳの種類や使用環境等に応じて適宜設定することができる。また、「太陽電池ストリングＳの中央の位置」とは、出力端子Ｐ側から数えた太陽電池パネルＭの枚数と、出力端子Ｎ側から数えた太陽電池パネルＭの枚数とが一致する位置を意味する。このように、判定部４０では、単に太陽電池ストリングＳの断線の有無を判定するだけではなく、その断線の位置をおおまかに判定することができる。従って、太陽電池パネルＭに直接検査機器を近づけて行う検査に際し、作業員は真に検査の必要な太陽電池パネルＭのおおよその位置を予め知ることができる。その結果、作業員の負担が軽減し、検査効率を向上させることができる。

［太陽電池ストリングの検査方法］
検査装置１００を用いた太陽電池ストリングＳの検査方法（以下、「検査方法」とする。）について説明する。図９は、検査装置１００用いて実施する太陽電池ストリングＳの検査方法のフローチャートである。検査方法では、第一インピーダンス特定工程、第二インピーダンス特定工程、及び判定工程の各工程を順に実行する。なお、以下の検査方法の説明及び図９において、検査方法における各ステップを記号「Ｓ」で示してある。

〔第一インピーダンス特定工程：Ｓ１～Ｓ６〕
第一インピーダンス特定工程では、初めにスイッチｓｗ１を太陽電池ストリングＳの出力端子Ｎに接続するように切り替え、スイッチｓｗ２を太陽電池ストリングＳの出力端子Ｐに接続するように切り替えることで、検査装置１００を、Ｐ－Ｎ間に接続する（Ｓ１）。この接続状態で、交流波入力部１０が、検査交流波ｆをＰ－Ｎ間の電路に入力する（Ｓ２）。ここで入力する検査交流波ｆの周波数は、予め設定された周波数帯域（例えば、４～６３０ｋＨｚ）の最小値（例えば、４ｋＨｚ）である。入力された検査交流波ｆは、Ｐ－Ｎ間の電路を通るときインピーダンスＺ_Ｐ－Ｎによって減衰し、減衰交流波ｇとなる。交流波計測部２０は、太陽電池ストリングＳから戻ってくる減衰交流波ｇを計測する（Ｓ３）。次に、演算部３０が、検査交流波ｆと減衰交流波ｇとに基づいてＰ－Ｎ間のインピーダンスＺ_Ｐ－Ｎの値を算出する（Ｓ４）。算出されたインピーダンスＺ_Ｐ－Ｎの値は、算出に用いた検査交流波ｆの周波数と対応付けて、例えば、メモリやハードディスク等にデータとして記憶される。ここで、検査交流波ｆの周波数が、予め設定された周波数帯域の最大値（例えば、６３０ｋＨｚ）に達していなければ（Ｓ５：ＮＯ）、検査交流波ｆの周波数を所定幅（例えば２０ｋＨｚ）だけ上げて（Ｓ６）、Ｓ２から処理手順を繰り返す。そして、Ｓ２～Ｓ６の繰り返しにより徐々に検査交流波ｆの周波数を上げ、その都度、インピーダンスＺ_Ｐ－Ｎの値を算出し、これを検査交流波ｆの周波数と対応付けて記憶することで、インピーダンスＺ_Ｐ－Ｎの周波数特性、即ち、図３や図４に示すＰ－Ｎのグラフが特定される。検査交流波ｆの周波数が、予め設定された周波数帯域の最大値（例えば、６３０ｋＨｚ）に達すると（Ｓ５：ＹＥＳ）、第二インピーダンス特定工程へ処理を進める。

〔第二インピーダンス特定工程：Ｓ７～Ｓ１２〕
第二インピーダンス特定工程では、初めにスイッチｓｗ１を太陽電池ストリングＳの接地端子Ｅに接続するように切り替え、スイッチｓｗ２を太陽電池ストリングＳの出力端子Ｐに接続するように切り替えることで、検査装置１００を、Ｐ－Ｅ間に接続する（Ｓ７）。この接続状態で、交流波入力部１０が、検査交流波ｆをＰ－Ｅ間の電路に入力する（Ｓ８）。交流波計測部２０は、入力された検査交流波ｆがＰ－Ｅ間の電路を通るときにインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅによって減衰した減衰交流波ｇを計測する（Ｓ９）。次に、演算部３０が、検査交流波ｆと減衰交流波ｇとに基づいてＰ－Ｅ間のインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅの値を算出する（Ｓ１０）。算出されたインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅの値は、算出に用いた検査交流波ｆの周波数と対応付けて、例えば、メモリやハードディスク等にデータとして記憶される。インピーダンスＺ_Ｐ－Ｅの算出後、検査交流波ｆの周波数が、予め設定された周波数帯域の最大値に達していなければ（Ｓ１１：ＮＯ）、検査交流波ｆの周波数を所定幅だけ上げて（Ｓ１２）、Ｓ８から処理手順を繰り返す。Ｓ８～１２を繰り返すことにより、予め設定された周波数帯域におけるインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅの周波数特性、即ち、図３や図４に示すＰ－Ｅのグラフが特定される。第二インピーダンス特定工程において、Ｐ－Ｅ間の電路に入力する検査交流波ｆの周波数が、予め設定された周波数帯域の最大値に達すると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、判定工程へ処理を進める。

なお、第一インピーダンス特定工程と第二インピーダンス特定工程とは、判定工程の前に実行するのであれば、必ずしも図９に示す順に実行する必要はなく、第二インピーダンス特定工程を先に実行し、第一インピーダンス特定工程を後に実行してもよい。

〔判定工程：Ｓ１３～Ｓ１５〕
判定工程では、判定部４０が、メモリやハードディスク等にデータとして記憶されているインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅの周波数特性と、インピーダンスＺ_Ｐ－Ｎの周波数特性とを読み出し、低周波領域、例えば、インピーダンスＺ_Ｐ－ＮとインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅが一致する周波数よりも低い周波数領域、又はＰ－Ｎ間のインピーダンスＺ_Ｐ－Ｎが最小値となる共振周波数よりも低い周波数領域、即ち、図３、及び図４においてＢ１で示される領域内の周波数（例えば、５０ｋＨｚ）におけるインピーダンスＺ_Ｐ－ＥとインピーダンスＺ_Ｐ－Ｎとを比較する（Ｓ１３）。比較したインピーダンスＺ_Ｐ－Ｎの値がインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅの値より大きい場合（Ｓ１３：ＮＯ）、判定部４０は、太陽電池ストリングＳに断線があると判定し（Ｓ１４）、太陽電池ストリングＳの状態として断線を判定する検査を終了する。なお、太陽電池ストリングＳに断線がないことを明確にするためには、Ｓ１３において比較したインピーダンスＺ_Ｐ－Ｎの値がインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅの値より小さい場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、判定部４０は、太陽電池ストリングＳに断線がないと判定してもよい（Ｓ１５）。

検査装置１００を用いた太陽電池ストリングＳの検査方法では、さらに、太陽電池ストリングＳの断線があると判定した場合に、断線の位置を判定するための付加的な処理を実施してもよい。図１０は、太陽電池ストリングの検査方法の付加的な処理のフローチャートである。検査方法の付加的な処理では、Ｓ１４の処理に続けて、図１０に示す第一接続工程、第一共振周波数特定工程、第二接続工程、第二共振周波数特定工程、容量算出工程、及び判定工程（断線箇所判定工程）の各工程を順に実行する。

〔第一接続工程：Ｓ２１〕
第一接続工程は、接続部５０のスイッチが、インダクタＬ０が存在しない導通部側に接続を切り替える工程である（Ｓ２１）。

〔第一共振周波数特定工程：Ｓ２２～Ｓ２５〕
第一共振周波数特定工程では、初めにスイッチｓｗ１を太陽電池ストリングＳの接地端子Ｅに接続するように切り替え、スイッチｓｗ２を太陽電池ストリングＳの出力端子Ｐに接続するように切り替えることで、検査装置１００を、Ｐ－Ｅ間に接続する（Ｓ２２）。この接続状態で、Ｓ２３では、先ず、インピーダンスＺ_Ｐ－Ｅの周波数特性を特定する。インピーダンスＺ_Ｐ－Ｅの周波数特性は、検査方法の第二インピーダンス特定工程のＳ８～Ｓ１２と同一の処理により特定することができる。インピーダンスＺ_Ｐ－Ｅの周波数特性を得た後は、特定部６０が、このインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅを参照して、接続部５０のスイッチがインダクタＬ０が存在しない導通部側に接続された状態でインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅが最小値となる共振周波数ｆｐ１を特定する（Ｓ２３）。

次に、スイッチｓｗ１を太陽電池ストリングＳの接地端子Ｅに接続するように切り替え、スイッチｓｗ２を太陽電池ストリングＳの出力端子Ｎに接続するように切り替えることで、検査装置１００を、Ｎ－Ｅ間に接続する（Ｓ２４）。この接続状態で、Ｓ２５では、先ず、インピーダンスＺ_Ｎ－Ｅの周波数特性を特定する。インピーダンスＺ_Ｎ－Ｅの周波数特性を特定する手順は、交流波入力部１０が検査交流波ｆを入力する電路がＮ－Ｅ間の電路となっている以外は、インピーダンスＺ_Ｐ－Ｅの周波数特性を特定する手順と同様である。インピーダンスＺ_Ｎ－Ｅの周波数特性を得た後は、特定部６０が、このインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅを参照して、接続部５０のスイッチがインダクタＬ０が存在しない導通部側に接続された状態でインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅが最小値となる共振周波数ｆｎ１を特定する（Ｓ２５）。

〔第二接続工程：Ｓ２６〕
第二接続工程は、接続部５０がインダクタＬ０側に接続を切り替える工程である（Ｓ２６）。

〔第二共振周波数特定工程：Ｓ２７～Ｓ３０〕
第二共振周波数特定工程のＳ２７～Ｓ３０の処理における検査装置１００の動作は、第一共振周波数特定工程のＳ２２～Ｓ２５の処理における検査装置１００の動作と同一のものである。ただし、先に実行された第二接続工程において接地端子Ｅと交流波入力部１０との間にインダクタＬ０が挿入されたことにより、交流波入力部１０が出力する検査交流波ｆは、インダクタＬ０を通って太陽電池ストリングＳへ入力されることになる。そのため、ここでのインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅ、及びインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅの周波数特性は、Ｓ２３、及びＳ２５での周波数特性と異なるものとなる。その結果、Ｓ２８では、特定部６０が、インピーダンスＺ_Ｐ－Ｅを参照して、接続部５０のスイッチがインダクタＬ０側に接続された状態でインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅが最小値となる共振周波数ｆｐ２を特定し、Ｓ３０では、特定部６０が、インピーダンスＺ_Ｎ－Ｅを参照して、接続部５０のスイッチがインダクタＬ０側に接続された状態でインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅが最小値となる共振周波数ｆｎ２を特定する。

なお、第一接続工程、第一共振周波数特定工程、第二接続工程、及び第二共振周波数特定工程は、必ずしも図１０に示す順に実行する必要はなく、第一接続工程を第一共振周波数特定工程の直前に実行し、第二接続工程を第二共振周波数特定工程の直前に実行するのであれば、第二接続工程及び第二共振周波数特定工程を先に実行し、第一接続工程及び第一共振周波数特定工程を後に実行してもよい。

〔容量算出工程：Ｓ３１、Ｓ３２〕
容量算出工程では、容量算出部７０が、インダクタＬ０のインダクタンスと、第一共振周波数特定工程において特定された共振周波数ｆｐ１と、第二共振周波数特定工程において特定された共振周波数ｆｐ２とに基づいて、前述の式（５）及び式（６）により、Ｐ－Ｅ間の静電容量Ｃｐを算出する（Ｓ３１）。容量算出工程ではさらに、容量算出部７０が、インダクタＬ０のインダクタンスと、第一共振周波数特定工程において特定された共振周波数ｆｎ１と、第二共振周波数特定工程において特定された共振周波数ｆｎ２とに基づいて、前述の式（７）及び式（８）により、Ｎ－Ｅ間の静電容量Ｃｎを算出する（Ｓ３２）。

なお、静電容量Ｃｐを算出するＳ３１と、静電容量Ｃｎを算出するＳ３２とは、必ずしもこの順に実行する必要はなく、Ｓ３２を先に実行し、Ｓ３１を後に実行してもよい。また、容量算出工程は、必ずしもＳ３１及びＳ３２を連続して実行する必要はなく、例えば、第一共振周波数特定工程（Ｓ２２～Ｓ２５）の実行後、且つ第二共振周波数特定工程（Ｓ２７～Ｓ３０）の実行前に、静電容量Ｃｐを算出するＳ３１のみを実行し、第二共振周波数特定工程（Ｓ２７～Ｓ３０）の実行後に静電容量Ｃｎを算出するＳ３２のみ実行してもよい。

〔判定工程：Ｓ３３～Ｓ３６〕
ここでの判定工程は、特に断線箇所を判定する断線箇所判定工程である。断線箇所判定工程では、判定部４０が、容量算出工程おいて算出された静電容量Ｃｐと静電容量Ｃｎとを比較する（Ｓ３３）。比較の結果、静電容量Ｃｐより静電容量Ｃｎが大きい場合（Ｃｐ＜Ｃｎ）、判定部４０は、太陽電池ストリングＳの出力端子Ｐに近い位置の太陽電池パネルＭが断線していると判定する（Ｓ３４）。比較の結果、静電容量Ｃｐより静電容量Ｃｎが小さい場合（Ｃｐ＞Ｃｎ）、判定部４０は、太陽電池ストリングＳの出力端子Ｎに近い位置の太陽電池パネルＭが断線していると判定する（Ｓ３５）。比較の結果、静電容量Ｃｐと静電容量Ｃｎとが一致する場合（Ｃｐ＝Ｃｎ）、判定部４０は、太陽電池ストリングＳの中央の位置の太陽電池パネルＭが断線していると判定する（Ｓ３６）。Ｓ３４～Ｓ３６の何れかの処理が実行されることで、検査を終了する。このように、検査方法では、付加的な処理を実施することで、単に太陽電池ストリングＳの断線の有無を判定するだけではなく、その断線の位置をおおまかに判定することができる。

＜第二実施形態＞
第一実施形態では、Ｐ－Ｎ間のインピーダンスＺ_Ｐ－ＮとＰ－Ｅ間のインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅとの関係に注目したが、ここでは、Ｐ－Ｅ間のインピーダンスＺ_Ｐ－ＥとＮ－Ｅ間のインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅとの関係に注目すると、正常な太陽電池ストリングでは、昼間に測定した場合、周波数を低周波数から高周波数に徐々に上げていくと、図３（ａ）に示すグラフのように、インピーダンスＺ_Ｐ－Ｅ及びインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅは略一致した。このインピーダンスＺ_Ｐ－ＥとインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅとが略一致するという特性は、図４（ａ）に示すグラフのように、夜間に測定した場合にも、低周波領域では変化していなかった。

一方、断線のある太陽電池ストリングでは、昼間及び夜間の何れの測定でも、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すグラフのように、低周波領域においてもインピーダンスＺ_Ｐ－ＥとインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅとが一致しなかった。このように、正常な太陽電池ストリングでの特性と、断線のある太陽電池ストリングでの特性とでは、昼間及び夜間を問わず、インピーダンスＺ_Ｐ－Ｅ及びインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅの一致度合いに相違が見られた。このような現象は、断線のある太陽電池ストリングでは、断線箇所において太陽電池パネルＭの本来の電路とフレームＦとの間に形成される静電容量を通じて接地端子Ｅに接続する電路を交流波が通ることで、断線箇所に近い側の出力端子と接地端子Ｅ間のＣ成分が小さくなり、Ｃ成分に大きく影響される低周波数帯域でインピーダンスＺが増大するためと考えられる。例えば、出力端子Ｐに近い太陽電池パネルＭで断線している場合、図６（ａ）において破線で示す出力端子Ｐと接地端子Ｅ間の電路は、図６（ｂ）において破線で示す出力端子Ｎと接地端子Ｅ間の電路よりもＣ成分が小さくなる。その結果、低周波数帯域においてインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅは、インピーダンスＺ_Ｎ－Ｅよりも大きくなる。このような知見に基づき、低周波数でのＰ－Ｅ間のインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅ及びＮ－Ｅ間のインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅの一致度合いを参照することにより、昼夜を問わず、太陽電池ストリングＳの断線の有無を判定することができる装置、及び検査方法を開発した。つまり、周波数ｆを変更しながら式（１）及び式（２）によりインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅ及びインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅを算出し、これらが一致するか否かによって、太陽電池ストリングＳの断線の有無等を発見するものである。

［太陽電池パネルの検査装置］
図１１は、第二実施形態に係る太陽電池ストリングＳの検査装置２００（以下、「検査装置２００」と称する。）の概略構成図である。検査装置２００は、検査装置１００と比較して、判定部４１による太陽電池ストリングＳの断線の有無の判定処理が相違する。その他の構成要素は、図７に示す第一実施形態に係る検査装置１００と同様のものであるため、これらについては図１１において同一の符号を付し、ここでの説明を省略する。

〔判定部〕
判定部４１は、太陽電池ストリングＳの状態として断線の有無を判定するとき、演算部３０によって算出されたＰ－Ｅ間のインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅと、Ｎ－Ｅ間のインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅとを比較する。ここでの比較には、Ｐ－Ｅ間のインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅが最小値となる共振周波数及びＮ－Ｅ間のインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅが最小値となる共振周波数の何れよりも低い周波数でのインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅ、並びにインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅを用いるが、１００ｋＨｚ以下の周波数でのインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅ、及びインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅを用いることが好ましい。インピーダンスＺ_Ｐ－Ｅが最小値となる共振周波数及びインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅが最小値となる共振周波数の何れよりも低い周波数とは、図３、及び図４において、領域Ｂ２に含まれる周波数である。この領域Ｂ２では、太陽電池ストリングＳに断線がない場合、図３（ａ）、及び図４（ａ）に示すグラフのように、インピーダンスＺ_Ｐ－Ｅ、及びインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅは一致するが、太陽電池ストリングＳに断線がある場合、図３（ｂ）、及び図４（ｂ）に示すグラフのように、インピーダンスＺ_Ｐ－Ｅ、及びインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅは相違する。特に、１００ｋＨｚ以下の低周波数においては、インピーダンスＺ_Ｐ－Ｅ、及びインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅの相違が大きくなる。そのため、演算部３０により算出されたインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅ、及びインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅを比較すれば、検査対象の太陽電池ストリングＳに断線があるかどうか判別することができる。判定基準としては、インピーダンスＺ_Ｐ－Ｅ及びインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅが相違する場合、太陽電池ストリングＳに断線があると判定することができる。さらに、太陽電池ストリングＳに断線がないことを明確にするためには、インピーダンスＺ_Ｐ－Ｅ及びインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅが一致する場合に、太陽電池ストリングＳに断線がないと判定してもよい。ここで、「インピーダンスＺ_Ｐ－Ｅ及びインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅが一致する」とは、夫々の値が完全に一致する場合だけではなく、例えば、インピーダンスＺ_Ｐ－ＥとインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅとの差分がインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅ又はインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅの１０％未満であれば一致するとみなし、１０％以上であれば相違するとみなすことができる。なお、この一致の基準となる倍率は一例であり、太陽電池ストリングＳの種類や使用環境等に応じて適宜設定することができる。

［太陽電池ストリングの検査方法］
検査装置２００を用いた太陽電池ストリングＳの検査方法について説明する。図１２は、検査装置２００用いて実施する太陽電池ストリングＳの検査方法のフローチャートである。検査方法では、第一インピーダンス特定工程、第二インピーダンス特定工程、及び判定工程の各工程を順に実行する。

〔第一インピーダンス特定工程：Ｓ１０１～Ｓ１０６〕
第一インピーダンス特定工程では、初めにスイッチｓｗ１を太陽電池ストリングＳの接地端子Ｅに接続するように切り替え、スイッチｓｗ２を太陽電池ストリングＳの出力端子Ｐに接続するように切り替えることで、検査装置２００を、Ｐ－Ｅ間に接続する（Ｓ１０１）。その後の処理は、第一実施形態の検査装置１００を用いた検査方法における第一インピーダンス特定工程（図９のＳ２～Ｓ６）と同様のものであるため、ここでは詳細な説明を省略するが、Ｓ１０２～Ｓ１０６を繰り返すことにより、予め設定された周波数帯域におけるインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅの周波数特性、即ち、図３や図４に示すＰ－Ｅのグラフが特定される。

〔第二インピーダンス特定工程：Ｓ１０７～Ｓ１１２〕
第二インピーダンス特定工程では、初めにスイッチｓｗ１を太陽電池ストリングＳの接地端子Ｅに接続するように切り替え、スイッチｓｗ２を太陽電池ストリングＳの出力端子Ｎに接続するように切り替えることで、検査装置２００を、Ｎ－Ｅ間に接続する（Ｓ１０７）。その後は、第一インピーダンス特定工程と同様に、Ｓ１０８～Ｓ１１２を繰り返すことにより、予め設定された周波数帯域におけるインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅの周波数特性、即ち、図３や図４に示すＮ－Ｅのグラフが特定される。

なお、第一インピーダンス特定工程と第二インピーダンス特定工程とは、判定工程の前に実行するのであれば、必ずしも図１２に示す順に実行する必要はなく、第二インピーダンス特定工程を先に実行し、第一インピーダンス特定工程を後に実行してもよい。

〔判定工程：Ｓ１１３～Ｓ１１５〕
判定工程では、判定部４０が、メモリやハードディスク等にデータとして記憶されているインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅの周波数特性と、インピーダンスＺ_Ｎ－Ｅの周波数特性とを読み出し、インピーダンスＺ_Ｐ－Ｅが最小値となる共振周波数、及びインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅが最小値となる共振周波数よりも低い周波数（例えば、５０ｋＨｚ）において、インピーダンスＺ_Ｐ－ＥとインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅとを比較する（Ｓ１１３）。比較したインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅの値とインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅの値とが異なる場合（Ｓ１１３：ＮＯ）、判定部４０は、太陽電池ストリングＳに断線があると判定し（Ｓ１１４）、検査を終了する。なお、太陽電池ストリングＳに断線がないことを明確にするためには、Ｓ１１３において比較したインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅの値とインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅの値とが一致する場合（Ｓ１１３：ＹＥＳ）、判定部４０は、太陽電池ストリングＳに断線がないと判定してもよい（Ｓ１１５）。インピーダンスＺ_Ｐ－Ｅの値とインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅの値とが一致するか否かは、夫々の値が完全に一致する場合だけではなく、例えば、インピーダンスＺ_Ｐ－Ｅ及びインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅとの差分がインピーダンスＺ_Ｐ－Ｅ又はインピーダンスＺ_Ｎ－Ｅの１０％未満であれば一致とみなし、１０％以上であれば相違するとみなすことができる。なお、この一致の基準となる倍率は一例であり、太陽電池ストリングＳの種類や使用環境等に応じて適宜設定することができる。

本発明の太陽電池ストリングの検査装置、及び検査方法は、太陽電池ストリングにおける断線を検査する用途に利用可能である。

１００、２００ 検査装置
１０ 交流波入力部
２０ 交流波計測部
３０ 演算部
４０、４１ 判定部
５０ 接続部
６０ 特定部
７０ 容量算出部
Ｓ 太陽電池ストリング

Claims (7)

1. 複数の太陽電池パネルが直列に接続された太陽電池ストリングの検査装置であって、
   前記太陽電池ストリングの第一出力端子と第二出力端子との間、並びに前記第一出力端子及び前記第二出力端子の何れか一方と前記太陽電池ストリングの接地端子との間に、周波数を変更させながら検査交流波を入力する交流波入力部と、
   前記太陽電池ストリングから戻ってくる減衰交流波を計測する交流波計測部と、
   前記検査交流波と前記減衰交流波とに基づいて、前記第一出力端子と前記第二出力端子との間の第一インピーダンス、並びに前記第一出力端子及び前記第二出力端子の何れか一方と前記接地端子との間の第二インピーダンスを算出する演算部と、
   前記太陽電池ストリングの状態を判定する判定部と、
   を備え、
   前記判定部は、前記第一インピーダンスと前記第二インピーダンスとが一致する周波数よりも低い周波数において、前記第一インピーダンスと前記第二インピーダンスとを比較し、前記第一インピーダンスが前記第二インピーダンスより大きい場合に前記太陽電池ストリングに断線があると判定する太陽電池ストリングの検査装置。
2. 前記判定部は、１００ｋＨｚ以下の周波数において、前記第一インピーダンスと前記第二インピーダンスとを比較し、前記第一インピーダンスが前記第二インピーダンスより大きい場合に前記太陽電池ストリングに断線があると判定する請求項１に記載の太陽電池ストリングの検査装置。
3. 前記判定部は、前記第一インピーダンスが前記第二インピーダンスより小さい場合に前記太陽電池ストリングに断線がないと判定する請求項１又は２に記載の太陽電池ストリングの検査装置。
4. 前記接地端子を、インダクタが挿入された電路と、前記インダクタが挿入されていない電路とに切り替えて接続する接続部と、
   前記インダクタが挿入された電路に前記接地端子が接続された状態、及び前記インダクタが挿入されていない電路に前記接地端子が接続された状態の夫々で、前記第一出力端子と前記接地端子との間のインピーダンスが最小値となる共振周波数と、前記第二出力端子と前記接地端子との間のインピーダンスが最小値となる共振周波数とを特定する特定部と、
   前記特定部において特定した共振周波数、及び前記インダクタのインダクタンスに基づいて、前記第一出力端子と前記接地端子との間の第一静電容量、及び前記第二出力端子と前記接地端子との間の第二静電容量を算出する容量算出部と、
   をさらに備え、
   前記判定部は、前記太陽電池ストリングに断線があると判定した場合において、前記第一静電容量より前記第二静電容量が大きい場合、前記第二出力端子より前記第一出力端子に近い位置の太陽電池パネルが断線していると判定し、前記第一静電容量より前記第二静電容量が小さい場合、前記第一出力端子より前記第二出力端子に近い位置の太陽電池パネルが断線していると判定し、前記第一静電容量と前記第二静電容量とが一致する場合、太陽電池ストリングの中央の位置の太陽電池パネルが断線していると判定する請求項１～３の何れか一項に記載の太陽電池ストリングの検査装置。
5. 複数の太陽電池パネルが直列に接続された太陽電池ストリングの検査方法であって、
   前記太陽電池ストリングの第一出力端子と第二出力端子との間に周波数を変更しながら交流波を入力することにより、前記第一出力端子と前記第二出力端子との間の第一インピーダンスを特定する第二インピーダンス特定工程と、
   前記第一出力端子及び前記第二出力端子の何れか一方と前記太陽電池ストリングの接地端子との間に周波数を変更させながら交流波を入力することにより、前記第一出力端子及び前記第二出力端子の何れか一方と前記接地端子との間の第二インピーダンスを特定する第一インピーダンス特定工程と、
   前記第一インピーダンスと前記第二インピーダンスとが一致する周波数よりも低い周波数において、前記第一インピーダンスと前記第二インピーダンスとを比較し、前記第一インピーダンスが前記第二インピーダンスより大きい場合に前記太陽電池ストリングに断線があると判定する判定工程と、
   を包含する太陽電池ストリングの検査方法。
6. 前記判定工程において、前記第一インピーダンスが前記第二インピーダンスより小さい場合に前記太陽電池ストリングに断線がないと判定する請求項５に記載の太陽電池ストリングの検査方法。
7. 前記接地端子をインダクタが挿入された電路に接続する第一接続工程と、
   前記インダクタが挿入された電路に前記接地端子が接続された状態で、前記第一出力端子と前記接地端子との間のインピーダンスが最小値となる共振周波数と、前記第二出力端子と前記接地端子との間のインピーダンスが最小値となる共振周波数とを特定する第一共振周波数特定工程と、
   前記接地端子を前記インダクタが挿入されていない電路に接続する第二接続工程と、
   前記インダクタが挿入されていない電路に前記接地端子が接続された状態で、前記第一出力端子と前記接地端子との間のインピーダンスが最小値となる共振周波数と、前記第二出力端子と前記接地端子との間のインピーダンスが最小値となる共振周波数とを特定する第二共振周波数特定工程と、
   前記インダクタのインダクタンス、並びに前記第一共振周波数特定工程及び前記第二共振周波数特定工程において特定した共振周波数に基づいて、前記第一出力端子と前記接地端子との間の第一静電容量、及び前記第二出力端子と前記接地端子との間の第二静電容量を算出する容量算出工程と、
   をさらに包含し、
   前記判定工程において、前記太陽電池ストリングに断線があると判定した場合において、前記第一静電容量より前記第二静電容量が大きい場合、前記第二出力端子より前記第一出力端子に近い位置の太陽電池パネルが断線していると判定し、前記第一静電容量より前記第二静電容量が小さい場合、前記第一出力端子より前記第二出力端子に近い位置の太陽電池パネルが断線していると判定し、前記第一静電容量と前記第二静電容量とが一致する場合、太陽電池ストリングの中央の位置の太陽電池パネルが断線していると判定する請求項５又は６に記載の太陽電池ストリングの検査方法。

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