JPH02159588A - コンデンサー負荷方式太陽電池ｉ・ｖカーブトレーサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 近年、太陽電池を適用する電子機器が発達し、その太陽
電池の性能として太陽光を受光した時の電流・電圧特性
を得る測定器が必要とされる様になった．本発明はその
測定器の１種であるコンデンサー負荷方式太陽電池■・
Ｖカーブトレーサーの回路の改良に係るものである。

［従来型の説明］ コンデンサー負荷方式太陽電池Ｉ−Ｖカーブトレーサー
（以下「カーブトレーサー』と略す、）は第７図の原理
で動作するものである。

第７図において、コンデンサー電荷放電スイッチ４を閉
じ、負荷コンデンサー６の電荷を放電しておく。次に電
荷放電スイッチ４を解放し、スイッチ５を閉じる。太陽
電池１からの出力は、負荷コンデンサーに充電される。

この時の電流と電圧との関係を電圧検出器２及び電流検
出器３より得てこのデータ処理は高速のＡＤコンバータ
でデジタル化し処理する。第８図（ｂ）は時間経過に対
する電圧と電流のグラフで、第７図のスイッチ５が閉じ
られてからの時間経過である。電圧は負荷コンデンサー
が接続されてから、一定の割合で上昇する。解放電圧（
ＶＯＣ）に近づくに従い、太陽電池からの出力電流が減
少し、電圧の上昇率が低下する。電流は太陽電池の端子
電圧が低い時は、一定な電流が流れる。電圧が上昇する
に従い電流は漸近的に０に近づいて行く、第８図（ａ）
は（ｂ）図の電圧と電流の関係をグラフにしたもので、
通常１−Ｖカーブと呼ばれているグラフである。第８図
（ａ）のイで示す点は第８図（ｂ）の口に対応するとこ
ろであり、回路配線ケーブルの抵抗等８により太陽電池
電圧■が０■になることはなく、従って太陽電池短絡電
流１　ｓｃ　（以下’　Ｉ　ｓｃＪと略す、）は実測で
きない、この原理回路を専ら用いている従来方式では、
太陽電池電圧がＯＶ近辺の曲線は外挿してｒｓｃを算出
しているが、太陽電池性能としてこのＸＳＣは重要なフ
ァクターである。

［発明により解決しようとする課題及びその手段］本発
明は、従来外挿でしか求まらない！ｓｃを容易かつ簡単
に求めようとするものである。このため負荷用のコンデ
ンサーに逆極性電荷をあらかじめ帯電させておくのが本
発明の解決手段の基本である。

［第１実施例］ 本発明第１実施例を示す第１図の回路において、まず測
定開始する前に、電荷放電及び逆電荷充電用スイッチ４
を閉じる。充放電電流制限抵抗７を通し、バイアス電源
８から負荷コンデンサー６に電圧Ｖが太陽電池出力と逆
極性で充電される。Ｉ−Ｖカーブを測定するには、電荷
放電及び逆電荷充電スイッチ４を解放し、次に負荷コン
デンサー接続スイッチ５を閉じる。この時あらかじめ帯
電した電荷のために、太陽電池の端子は太陽電池の出力
とは逆にバイアスされる。これを第２図の曲線部分へで
示す。負荷コンデンサー６は太陽電池出力電流Ｉで放電
され、次第にＯ■になってゆくがこのとき太陽電池の端
子電圧はｏｖを通過する。これを第２図の二で示す、更
に負荷コンデンサー６に太陽電池出力電流Ｉが流れ込み
、充電されるようになる。ここからは、従来のコンデン
サー負荷方式１−Ｖカーブトレーサーとまったく同じ動
作となる。太陽電池出力電流ｒ　ｈ＜　ｏに近くなった
時、負荷接続スイッチ５を解放し、電荷放電及び逆電荷
充電スイッチ４を閉じることにより測定が完了し、次の
測定の準備ができる。

［第２実施例］ より実用的な回路としては、逆極性電荷を帯電させたコ
ンデンサー（以下「逆電荷コンデンサー」と略す。）と
負荷用コンデンサーとを分離することにより有極性の大
静電容量コンデンサーの使用が可能となる。

このため第３図のように回路を構成する。

６は負荷用コンデンサーとして機能させる。８゜の逆電
荷コンデンサーを、６の負荷コンデンサーの数倍から数
十倍の静電容量に設計しておく。８°のコンデンサーが
逆電荷コンデンサーとして機能し、太陽電池に逆バイア
スをかけることができる。この動作を第４図で説明する
。

最初スイッチ４を閉じておく、コンデンサー８°には太
陽電池出力とは逆極性の別電源１０により電圧（以下バ
イアス電圧という、）ｖ４を充電する。この状態が第４
図の領域１である。

次に、スイッチ４を解放し直後にスイッチ５を閉じる。

動作は第４図の領域工から領域ＩＩに入る。負荷コンデ
ンサー６には太陽電池から電荷が充電され、第４図の充
電曲線ｖ２の推穆をとる。電圧が低い時は定電流に近い
状態で充電され、電圧が高くなると電流が減少し電圧は
漸近的に一定値に近づく、一方、逆電荷コンデンサー８
゛の静電容量はコンデンサー６の静電容量より大きいた
め、■、で示す様に、電圧の変化量は小さい、この逆バ
イアス用であるコンデンサー８゛は太陽電池の出力で放
電されるが放電電流が少なくなった時、バイアス電源か
らの充電量のほうが多くなり電圧は回復し、ｖ４のバイ
アス電圧になるまで充電される。■３°で示す破線は逆
電荷コンデンサー８°の静電容量が負荷コンデンサー６
の静電容量と同等か少ない場合を例示する曲線でこの場
合逆電荷コンデンサー８′の端子電圧は急速に放電され
Ｏｖになり逆方向に電圧がかかるが、逆充電防止ダイオ
ード（第３図１１）の効果でダイオードの順方向電圧に
クランプされる。

コンデンサー６の電圧■２とコンデンサー８′の電圧Ｖ
、とが一致した時点が、第４図のＡ点で、太陽電池の端
子電圧ｖ１がほぼＯＶになる。Ａ点を過ぎてからの推移
は、従来のコンデンサー負荷方式太陽電池Ｉ・■特性測
定装置と同じ動作となる。

太陽電池１の電流■が、最大値に対し無視できる量以下
（通常１％未満）になった時点（領域ｎｉ　）で、（は
とんどの場合はスイッチとしてサイリスタを使用してい
るため、Ｉがサイリスタの持続電流以下になり自動的に
電流がＯとなる。）スイッチ５を解放し、スイッチ４を
閉じることにより、Ｉ−Ｖ特性の測定が終了する。

第４図のｖｌは太陽電池端子電圧を表わし、バイアス電
圧分だけＶ２を一方向へ平行移動したものに近似してい
る。■２は負荷コンデンサーの端子電圧で、第８図（ｂ
）の太陽電池端子の電圧特性とほとんど一致する。

第４図に示す曲線Ｉは太陽電池の出力電流で第８図（ｂ
）の電流特性とほとんど一致する。

太陽電池の出力電流が小さくなった時（第３図でＶ４　
／Ｒ以下になった時）、逆電荷コンデンサー８°は充電
されはじめ、ｖ４の電圧になるまで充電される。Ａの位
置は、逆電荷コンデンサーの電圧Ｖ、と、負荷コンデン
サごの端子電圧ｖ２との絶対値が一致した時点を示し、
回路の配線抵抗等の電圧降下を無視すれば、太陽電池の
端子電圧ＶｌがＯｖになる時点に相当し、太陽電池の短
絡電流が実測できる時点である。

［第３実施例］ 第１、第２実施例に示すコンデンサー負荷方式太陽電池
１−Ｖカーブトレーサーにおいて、負荷接続スイチ５の
代りにサイリスタスイッチを使用した場合の従来回路を
第５図に示す。

１４はサイリスタ５のゲート・トリガ用パルストランス
である０本回路ではサイリスタを流れる電流が小さい場
合、サイリスタがターンオンするまでに時間遅れがあり
、Ｉ−Ｖカーブトレーサーは数１０μｓｅｃのオーダで
動作する関係上、負荷コンデンサーへの充電開始直後の
１−Ｖ特性を正確に測定できない、サイリスタ持続電流
より少ない電流出力の太陽電池はゲート電流を流し続け
なければ測定できない。

また、負荷コンデンサーに電荷が充電されてゆきサイリ
スタを流れる電流がサイリスタの持続電流以下になった
時点で、電流０になフてしまい、太陽電池の解放電圧（
電流はＯに近い）近辺の電流、電圧■・Ｖ特性が正確に
測定しにくい。

これを解決するため、第６図の回路構成の様に逆流防止
ダイオード１２を介してサイリスタ持続電流をサイリス
タ５に流す、これをスピードアップ電流と呼ぶことにす
る。スピードアップ電流は、電源１６から限流抵抗１５
、電流遮断トランス１３、逆流防止ダイオード１２、負
荷接続サイリスタ５を流れ電源１６に戻る。従って、こ
のスピードアップ電流は、負荷接続サイリスタには流れ
るが太陽電池の電流検出器３には何部影響を与えない、
太陽電池の■・Ｖ特性は、このスピードアップ電流のな
い場合と全く同様に測定できる。なお、１３は必要な時
間の経過後に、スピードアップ電流を遮断するためのも
のであるから、電磁開閉器、半導体スイッチなどでもよ
い。

′ｓ６図のダイオード９は、スピードアップ電流１６か
らの電流が、負荷コンデンサー６に流入するのを防止す
るためのもの、逆流防止ダイオード１２は、太陽電池の
出力電流がスピードアップ電源１６へ流入するのを防止
するためのもの。パルストランス１３は、ターンオンし
たサイリスタ５をターンオフするためのトランスである
。この回路は、太陽電池の接続の有無に関係なく、サイ
リスタ５が必ずターンオンする。

ターンオフを確実に行うためには、太陽電池出力電流が
ターンオフ電圧以下になっていることが条件であるが、
これは容易に実現できる。主回路にパルストランスを入
れればこの条件は必要ないが、電流が流せるトランスが
必要となるため、実用的に不利となる。

測定に際し、電荷放電スイッチ４を閉状態で、負荷コン
デンサー６の電荷を十分放電させておく、電荷放電をス
イッチ４を解放する。サイリスタゲートトリガートラン
ス１４にトリガーパルスを印加する。サイリスタに、ス
ピードアップ電源１６からの電流が流れ、サイリスタが
直ちにターンオンする。太陽電池１からの出力電流は、
このターンオンしたサイリスタを通し、負荷コンデンサ
ー６に充電される。

第５図回路では、負荷コンデンサー６が充電されると、
太陽電池の電流は流れなくなり、サイリスタはターンオ
フし正確な測定ができなくなる。しかし、第６図回路で
はサイリスタはターンオンしたままであるため、太陽電
池の開放電圧近辺の特性も正確に測定することができる
。

太陽電池の出力電流が十分小さくなったところで、電流
遮断トランス１３に、スピードアップ電源１６と逆極性
の電圧が加わるように、パルス電圧を印加することによ
り、サイリスタ５はターンオフする。電荷放電スイッチ
４を閉じ、負荷コンデンサー６の電荷を放電して、１サ
イクルの測定を終了する。

［効　　　果］ 本発明によれば測定の開始からサイリスタに十分な電流
が流れるため、サイリスタのターンオン時間を最短時間
でターンオンさせることができる。然も測定の終了まで
サイリスタをターンオンさせたままなので、負荷コンデ
ンサー充電終了近辺の電流、電圧のなめらかな測定が可
第１図は本発明第１実施例回路図、第２図はその動作曲
線を示し、第３図は本発明第２実施例回路図、第４図は
その動作曲線を示し、第５図は本発明第３実施例回路図
である第６図をを説明するグラフである。尚各図に於い
て同一の作用部材には同一の記号数字を用いて示しであ
る。

１・・・太陽電池モジュール ２・・・電圧検出器 ３・・・電流検出器 ４・・・電荷放電スイッチ ５・・・負荷接続サイリスタ ６…負荷コンデンサー ７・・・放電限流抵抗 ８°・・・逆電荷コンデンサー ９・・・スピードアップ電流逆流防止ダイオード１２・
・・スピードアップ電源逆流防止ダイオード１３・・・
電源遮断トランス １４・・・ゲートトリガーパルストランス１５・・・限
流抵抗 １６・・・スピードアップ電源 Ｖ、−・・太陽電池電圧 ｖ２・・・負荷コンデンサー電圧 ■３・・・逆バイアスコンデンサー電圧■４・・・バイ
アス電源電圧 Ａ／Ｄ…アナログデジタルコンバータ Ｐ・・・データ処理装置。

第 図・ 第 図 ｏＣ ■ 第 図 第 図 （Ｑ） 第 図 第 図 第 図 第 図 （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　太陽電池よりの出力電流をコンデンサーに充電し、
   この負荷コンデンサーを負荷とし太陽電池の電流と電圧
   との特性を測定するコンデンサー負荷方式太陽電池Ｉ・
   Ｖカーブト レーサーに於いてあらかじめ、太陽電池出力と逆極性の
   電荷を帯電させたコンデンサーを負荷に用いた事を特徴
   とするコンデンサー負荷方式太陽電池Ｉ・Ｖカーブトレ
   ーサー。 ２　上記負荷コンデンサーを第１の有極性コンデンサー
   とし、該コンデサーに直列に他の第２の有極性コンデン
   サーを接続し、該第２の有極性コンデンサーを第１の有
   極性コンデンサーとは逆極性に帯電させる事を特徴とす
   る前記請求項１記載のコンデンサー負荷方式太陽電池Ｉ
   ・Ｖカーブトレーサー。 ３　上記負荷コンデンサーを太陽電池回路に接続するス
   イッチとして、サイリスタスイッチを使用し、太陽電池
   の回路とは別にサイリスタに電流を流しておく回路を設
   け、サイリスタのターンオン時間を早め、サイリスタの ターンオフ時間を遅くした事を特徴とする前記請求項１
   記載のコンデンサー負荷方式太陽電池Ｉ・Ｖカーブトレ
   ーサー。