WO2014007255A1 - Current control apparatus for solar cell inspection - Google Patents

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隆文 石井
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Abstract

A current source circuit (51) is provided with a constant current apparatus (511), which maintains a current value constant by means of variable resistance, and a voltage source apparatus (512) connected in series to the constant current apparatus (511), and irrespective of whether a solar cell is generating power or not, the current source circuit controls constant a current flowing in the direction equal to the current direction obtained when the solar cell is generating power. The constant current apparatus (511) may be configured from a plurality of elements formed by connecting a current regulation diode (514) and a zener diode (515) in parallel to each other.

Description

太陽電池検査用電流制御装置Current control device for solar cell inspection
　本発明は、太陽電池の検査用の電流を制御する太陽電池検査用電流制御装置に関する。 The present invention relates to a solar cell inspection current control device that controls a solar cell inspection current.
　太陽光を利用して発電を行う太陽光発電システムの故障としてよく知られるものに、バイパスダイオードのオープンモード故障と、太陽光発電システム内部の導通不良とがある。 The well-known failure of a solar power generation system that generates power using sunlight includes an open mode failure of a bypass diode and poor conduction inside the solar power generation system.
　バイパスダイオードのオープンモード故障を検知する方法としは、例えば下記特許文献１に記載されているように、太陽電池を遮蔽版により遮蔽すると共に、この遮蔽版に一体化された感熱紙により太陽電池における遮光部分の温度を検出し、太陽電池の遮蔽部分にホットスポット熱（異常発熱）の発生を検出した場合に、バイパスダイオードに電流が流れていないと判定し、これによりバイパスダイオードがオープンモードで故障していることを判定するものが知られている。 As a method for detecting an open mode failure of the bypass diode, for example, as described in Patent Document 1 below, the solar cell is shielded by a shielding plate, and the thermal paper integrated with the shielding plate is used in the solar cell. When the temperature of the light shielding part is detected and the occurrence of hot spot heat (abnormal heat generation) is detected in the shielding part of the solar cell, it is determined that no current flows through the bypass diode, and the bypass diode fails in the open mode. What determines what is being done is known.
　また、太陽光発電システム内の導通不良を検知する方法としては、例えば下記特許文献２に記載されているように、太陽光発電システムに測定信号波形を印加し、その応答信号波形と測定信号波形を比較することで、太陽光発電システム内の導通不良の存否と場所を検出するものが知られている。 Moreover, as a method of detecting a continuity failure in the photovoltaic power generation system, for example, as described in Patent Document 2 below, a measurement signal waveform is applied to the photovoltaic power generation system, and the response signal waveform and the measurement signal waveform are applied. Is known to detect the presence and location of poor continuity in a photovoltaic power generation system.
　更に、導通不良とバイパスダイオードのオープンモード故障の両方を検知する方法として、例えば下記特許文献３に記載されている診断方法が知られている。当該診断方法では、太陽電池が発電していない時間帯において、太陽電池ストリングのブロッキングダイオードを除いた測定対象部位に充電したコンデンサを接続して放電させ、放電時に測定対象部位の電圧及び電流を測定し、その結果得られるＩ－Ｖ特性の変化に基づいて測定対象部位の故障を診断する。このとき、コンデンサの放電により、太陽電池の負極から正極に電流を流すことで導通不良を判定し、逆に、太陽電池の正極から負極に電流を流すことでバイパスダイオードのオープンモード故障を判定する。 Furthermore, as a method for detecting both the conduction failure and the open mode failure of the bypass diode, for example, a diagnostic method described in Patent Document 3 below is known. In this diagnostic method, in the time zone when the solar cell is not generating power, the charged capacitor is connected to the measurement target part excluding the blocking diode of the solar cell string and discharged, and the voltage and current of the measurement target part are measured during discharge. Then, based on the change in the IV characteristic obtained as a result, the failure of the measurement target part is diagnosed. At this time, a conduction failure is determined by flowing current from the negative electrode of the solar cell to the positive electrode due to discharge of the capacitor, and conversely, an open mode failure of the bypass diode is determined by flowing current from the positive electrode to the negative electrode of the solar cell. .
特開２００１－０２４２０４号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-024204 特開２００９－２１３４１号公報JP 2009-21341 A 特開２０１１－６６３２０号公報JP2011-66320A
　しかしながら、上記特許文献１に記載されている診断方法では、バイパスダイオードのオープンモード故障を検出するために太陽電池を遮光する必要があるが、通常、太陽電池は屋根等の高所に設置されることから、遮光する作業が煩雑であり、安全性および費用の観点から日常的な点検に適さないという問題がある。また、当該技術を適用した場合、以下の理由により、バイパスダイオードが故障しているか否かの判定が困難である。すなわち、バイパスダイオードがオープンモード故障をしていない場合であっても、太陽電池を遮光した際に太陽電池にある程度の逆電圧が印加され、太陽電池の発熱が観測される場合がある。その発熱の程度は、その時の日射強度、遮光状態、太陽電池の電流密度、太陽電池の放熱状態、太陽電池のシャント抵抗成分に依存するため、一概に予測することができず、正常な範囲の発熱とバイパスダイオードの故障に起因する発熱とを区別することは極めて困難である。したがって、バイパスダイオードのオープンモード故障を精度良く検出できない虞がある。 However, in the diagnostic method described in Patent Document 1, it is necessary to shield the solar cell in order to detect an open mode failure of the bypass diode. Usually, the solar cell is installed at a high place such as a roof. For this reason, there is a problem that the work of shielding light is complicated and is not suitable for daily inspection from the viewpoint of safety and cost. In addition, when this technology is applied, it is difficult to determine whether or not the bypass diode has failed for the following reason. That is, even when the bypass diode does not have an open mode failure, when the solar cell is shielded from light, a certain amount of reverse voltage is applied to the solar cell, and heat generation of the solar cell may be observed. The degree of heat generation depends on the solar radiation intensity at that time, the light shielding state, the solar cell current density, the solar cell heat dissipation state, and the shunt resistance component of the solar cell. It is extremely difficult to distinguish between heat generation and heat generation due to a failure of the bypass diode. Therefore, there is a possibility that an open mode failure of the bypass diode cannot be accurately detected.
　また、上記特許文献２に記載されている導通不良の診断方法では、信号注入への応答を高速で測定する必要があり、そのため正確な測定が困難となり故障診断の精度が低下する虞があった。 Moreover, in the continuity failure diagnosis method described in Patent Document 2, it is necessary to measure the response to signal injection at a high speed, which may make accurate measurement difficult and reduce the accuracy of failure diagnosis. .
　更に、上記特許文献３に記載されている診断方法では、測定対象部位に不良がない場合にはコンデンサの電圧に応じた大きな電流が瞬時的に測定対象部位に流れるため、電流測定装置を故障させる虞があり、測定時の安全性の面で好ましくない。測定対象部位での大電流を低減するためにコンデンサの静電容量を小さくすることも考えられるが、この場合はＩ－Ｖ特性の測定時間が長く取れないため、Ｉ－Ｖ特性の正確な測定が困難となり、故障診断の精度が低下する問題があった。 Furthermore, in the diagnostic method described in the above-mentioned Patent Document 3, a large current corresponding to the voltage of the capacitor instantaneously flows to the measurement target part when there is no defect in the measurement target part. There is a fear, and it is not preferable in terms of safety during measurement. Although it is conceivable to reduce the capacitance of the capacitor in order to reduce the large current at the measurement target part, in this case, since the IV characteristic measurement time cannot be taken long, accurate measurement of the IV characteristic is possible. There is a problem that the accuracy of failure diagnosis is reduced.
　このように、太陽光発電システム内の複数の故障診断を行う場合、その故障の種類に応じた大掛かりな装置が必要となるという問題があった。また、個々の診断方法においても、安全且つ容易、正確に故障を検知することが要請されていた。 As described above, when performing a plurality of failure diagnosis in the photovoltaic power generation system, there is a problem that a large-scale device corresponding to the type of failure is required. Also, in each diagnosis method, it has been required to detect a failure safely, easily and accurately.
　そこで、本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、太陽光発電システムにおける複数種類の故障を安全、容易、且つ、正確に検知するための太陽電池検査用電流制御装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and provides a solar cell inspection current control device for safely, easily and accurately detecting a plurality of types of failures in a photovoltaic power generation system. For the purpose.
　上記課題を解決するため、本発明の一側面に係る太陽電池検査用電流制御装置は、可変抵抗により電流値を一定に保つ定電流装置と、定電流装置に直列に接続される電圧源装置とを備え、発電中の太陽電池の電流方向と同一方向への電流を、当該太陽電池が発電中であるか否かに関わらず一定に制御する。 In order to solve the above-described problems, a solar cell inspection current control device according to one aspect of the present invention includes a constant current device that maintains a constant current value using a variable resistor, and a voltage source device that is connected in series to the constant current device. The current in the same direction as the current direction of the solar cell during power generation is controlled to be constant regardless of whether or not the solar cell is generating power.
　かかる太陽電池検査用電流制御装置によれば、太陽電池の非発電時においては、当該太陽電池の正極負極間に対し当該太陽電池の発電時における電圧と逆符号の電圧が印加され、所与の値の電流が流される。一方、太陽電池の発電時においては、当該太陽電池を流れる電流が制御され、所与の値の電流が流される。すなわち、太陽電池の非発電時と発電時の電流値を一定の値に維持することができる。 According to such a solar cell inspection current control device, when the solar cell is not generating power, a voltage having a sign opposite to that of the solar cell during power generation is applied between the positive electrode and the negative electrode of the solar cell. A current of value is passed. On the other hand, at the time of power generation of the solar cell, the current flowing through the solar cell is controlled, and a current having a given value flows. That is, the current value during non-power generation and power generation of the solar cell can be maintained at a constant value.
　ここで、例えば、少なくとも１つのバイパスダイオードを具備し、負荷に対して解列状態にある非発電時における太陽電池モジュールに対して、負極から正極に向かう一定の電流値の電流を供給し、その時に太陽電池モジュールの負極と正極との間に生じる電位差を測定することで、その電位差を基にバイパスダイオードの故障が検出することができる。なぜなら、バイパスダイオードが正常であれば当該電位差がバイパスダイオードの電圧降下値とほぼ同じであり、バイパスダイオードがオープンモード故障していれば太陽電池モジュールの寄生抵抗の電圧降下値が発生するため当該電位差がバイパスダイオードの電圧降下値に比べて大きくなるからである。従って、上述した太陽電池検査用電流制御装置によれば、負荷に対して解列状態にある非発電時の太陽電池モジュールに対して、負極から正極に向かう一定の電流値の電流を供給し、太陽電池モジュールの負極と正極との間に生じる電位差の大きさの違いを検出することにより、バイパスダイオードの故障の有無を容易かつ確実に判定することができる。 Here, for example, a current having a constant current value from the negative electrode to the positive electrode is supplied to the solar cell module that is provided with at least one bypass diode and is disconnected from the load during non-power generation, Further, by measuring the potential difference generated between the negative electrode and the positive electrode of the solar cell module, a failure of the bypass diode can be detected based on the potential difference. This is because if the bypass diode is normal, the potential difference is almost the same as the voltage drop value of the bypass diode, and if the bypass diode is in open mode failure, the voltage drop value of the parasitic resistance of the solar cell module is generated. This is because it becomes larger than the voltage drop value of the bypass diode. Therefore, according to the above-described solar cell inspection current control device, a current of a constant current value from the negative electrode to the positive electrode is supplied to the solar cell module in a non-power generation state in a disconnected state with respect to the load, By detecting the difference in the magnitude of the potential difference generated between the negative electrode and the positive electrode of the solar cell module, it is possible to easily and reliably determine whether or not the bypass diode has failed.
　また、例えば、太陽電池内部に導通不良箇所が存在する場合、太陽電池が発電したとき、導通不良箇所が抵抗となって導通不良がない場合と比較して著しく電圧が降下する。従って、上述した太陽電池検査用電流制御装置によれば、負荷に対して解列状態にある発電時の太陽電池モジュールに対して、可変抵抗を制御し負極から正極に向かう電流値を一定の値に制御し、その時に太陽電池モジュールの負極と正極との間に生じる電位差を測定することで、太陽電池の導通不良を容易かつ確実に判定することができる。 Also, for example, when there is a conduction failure location inside the solar cell, when the solar cell generates power, the conduction failure location becomes a resistance and the voltage drops significantly compared to when there is no conduction failure. Therefore, according to the solar cell inspection current control device described above, the current value from the negative electrode to the positive electrode is controlled to a constant value by controlling the variable resistance for the solar cell module during power generation in a disconnected state with respect to the load. By measuring the potential difference generated between the negative electrode and the positive electrode of the solar cell module at that time, it is possible to easily and reliably determine the conduction failure of the solar cell.
　このように、上述した太陽電池検査用電流制御装置によれば、一般的な電圧計さえ用意すれば、大掛かりな装置や高精度な測定機器を用いずに、簡単にバイパスダイオードのオープンモード故障と導通不良の両方を容易且つ確実に検知することができる。また、コンデンサを利用した故障検知方法のように、太陽電池モジュールに大電流を流すおそれも少なく、またＩ－Ｖ特性のスキャンの必要もない。これにより、検査時の安全性を確保しつつ、上述したバイパスダイオードの故障及び導通不良の故障の故障診断を、一台の装置で特別な制御を行うことなく実施することができる。 As described above, according to the solar cell inspection current control device described above, as long as a general voltmeter is prepared, an open mode failure of the bypass diode can be easily performed without using a large-scale device or a high-precision measuring device. Both continuity failures can be detected easily and reliably. In addition, unlike the failure detection method using a capacitor, there is little possibility of a large current flowing through the solar cell module, and there is no need to scan the IV characteristics. As a result, the above-described failure diagnosis of the failure of the bypass diode and the failure of the conduction failure can be performed without performing any special control while ensuring the safety at the time of inspection.
　本発明によれば、非発電時及び発電時の太陽電池を検査するための電流を、安全性を確保しつつ制御することができる。 According to the present invention, the current for inspecting the solar cell during non-power generation and during power generation can be controlled while ensuring safety.
本発明の実施形態に係る太陽光発電システムを示す構成図である。It is a block diagram which shows the solar energy power generation system which concerns on embodiment of this invention. 図１の太陽光発電システムに含まれる太陽電池ストリングの詳細構成を示す図である。It is a figure which shows the detailed structure of the solar cell string contained in the solar energy power generation system of FIG. 図２の太陽電池セルの等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit of the photovoltaic cell of FIG. 非発電時における図２の太陽電池ストリングの電流－電圧特性を示すグラフである。3 is a graph showing current-voltage characteristics of the solar cell string of FIG. 2 during non-power generation. 発電時における図２の太陽電池モジュールの電流－電圧特性を示すグラフである。3 is a graph showing current-voltage characteristics of the solar cell module of FIG. 2 during power generation. 発電時における図２の太陽電池ストリングの電流－電圧特性を示すグラフである。3 is a graph showing current-voltage characteristics of the solar cell string of FIG. 2 during power generation. 本発明の実施形態に係る電流源回路を示す構成図である。It is a block diagram which shows the current source circuit which concerns on embodiment of this invention. 図７の電流源回路の電流－電圧特性を示すグラフである。It is a graph which shows the current-voltage characteristic of the current source circuit of FIG. 非発電時における図２の太陽電池ストリングの電流－電圧特性を示すグラフである。3 is a graph showing current-voltage characteristics of the solar cell string of FIG. 2 during non-power generation. 発電時における図２の太陽電池ストリングの電流－電圧特性を示すグラフである。3 is a graph showing current-voltage characteristics of the solar cell string of FIG. 2 during power generation. 本発明の実施形態に係る電流源回路を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the current source circuit which concerns on embodiment of this invention. 電流値がずれたＣＲＤを直列接続した際のＩ－Ｖ特性を示す図である。It is a figure which shows the IV characteristic at the time of connecting CRD which the electric current value shifted | deviated in series. ＣＲＤとツェナーダイオードとを並列接続した際のＩ－Ｖ特性を示す図である。It is a figure which shows the IV characteristic at the time of connecting CRD and a Zener diode in parallel. ３つの定電流素子のＩ－Ｖ特性を示す図である。It is a figure which shows the IV characteristic of three constant current elements.
　以下、添付図面を参照しながら本発明による太陽電池検査用電流制御装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of a current control device for solar cell inspection according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
　［太陽光発電システムの全体構成］
　図１は、本発明の実施形態に係る太陽光発電システムの構成図であり、図２は、図１の太陽光発電システムに含まれる太陽電池ストリングの詳細構成を示す図である。図１に示す太陽光発電システム１は、太陽光エネルギを利用して発電を行う発電システムであり、例えば屋根等の高所に設置され、２００Ｖ以上の出力電圧を有する系統連系型のものとされている。太陽光発電システム１は、太陽電池アレイ１００とパワーコンディショナ１１０とを具備している。なお系統連系型システムに限定する必要はなく、電力系統から独立（自立）した独立型システムであっても良い。 [Entire configuration of photovoltaic power generation system]
FIG. 1 is a configuration diagram of a solar power generation system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration of a solar cell string included in the solar power generation system of FIG. A solar power generation system 1 shown in FIG. 1 is a power generation system that uses solar energy to generate power. For example, the solar power generation system 1 is installed in a high place such as a roof and has a grid connection type having an output voltage of 200 V or more. Has been. The solar power generation system 1 includes a solar cell array 100 and a power conditioner 110. Note that it is not necessary to limit to a grid-connected system, and an independent system independent (independent) from the power system may be used.
　太陽電池アレイ１００は、太陽光エネルギを電気エネルギへ変換し、直流出力としてパワーコンディショナ１１０へ供給する。図２に示すように、太陽電池アレイ１００は、太陽電池モジュール１２０が複数直列接続されてなる太陽電池ストリング１３０を、少なくとも１つ備えている。ここでは、３つの太陽電池ストリング１３０が互いに並列接続されて太陽電池アレイ１００が構成されている。これらの太陽電池ストリング１３０は、パワーコンディショナ１１０に対し、後述する故障検知システム２のスイッチ群を介して接続されている。 The solar cell array 100 converts solar energy into electric energy and supplies it to the power conditioner 110 as a DC output. As shown in FIG. 2, the solar cell array 100 includes at least one solar cell string 130 in which a plurality of solar cell modules 120 are connected in series. Here, the solar cell array 100 is configured by connecting three solar cell strings 130 to each other in parallel. These solar cell strings 130 are connected to the power conditioner 110 via a switch group of the failure detection system 2 described later.
　パワーコンディショナ１１０は、太陽電池アレイ１００から供給された直流出力を交流出力に変換し、この交流出力を後段の負荷装置に繋がる電力系統（例えば商用電力系統）へ供給する。このパワーコンディショナ１１０は、太陽電池アレイ１００の最大出力が得られるよう太陽電池アレイ１００の動作電圧を制御する動作電圧制御機能と、電力系統の異常が検知された場合に安全にシステム停止する等の系統保護機能と、を有している。なお、パワーコンディショナ１１０は、絶縁トランスを有するトランス絶縁型であってもよいし、トランスレス（非絶縁）型であってもよい。 The power conditioner 110 converts the DC output supplied from the solar cell array 100 into an AC output, and supplies the AC output to an electric power system (for example, a commercial electric power system) connected to the load device at the subsequent stage. The power conditioner 110 has an operating voltage control function for controlling the operating voltage of the solar cell array 100 so that the maximum output of the solar cell array 100 can be obtained, and the system is safely stopped when an abnormality in the power system is detected. System protection function. The power conditioner 110 may be a transformer insulation type having an insulation transformer or a transformerless (non-insulation) type.
　太陽電池モジュール１２０は、パネル状に構成されており、図２に示すように、互いに直列接続された複数（ここでは、６つ）の太陽電池セル１４０を備えている。また、太陽電池モジュール１２０は、複数の直列接続された太陽電池セル１４０に並列に接続されたバイパスダイオード１５０を含んでいる。すなわち、バイパスダイオード１５０のアノード端子が太陽電池モジュール１２０の負極側に接続され、バイパスダイオードのカソード端子が太陽電池モジュールの正極側に接続されている。なお、太陽電池モジュール１２０は、複数の太陽電池セル１４０とそれらに並列接続されたバイパスダイオード１５０からなる太陽電池クラスタを複数有していてもよい。 The solar cell module 120 is configured in a panel shape and includes a plurality (six in this case) of solar cells 140 connected in series as shown in FIG. Moreover, the solar cell module 120 includes a bypass diode 150 connected in parallel to the plurality of solar cells 140 connected in series. That is, the anode terminal of the bypass diode 150 is connected to the negative electrode side of the solar cell module 120, and the cathode terminal of the bypass diode is connected to the positive electrode side of the solar cell module. Note that the solar cell module 120 may include a plurality of solar cell clusters including a plurality of solar cells 140 and bypass diodes 150 connected in parallel to them.
　複数の太陽電池セル１４０は、太陽光を利用して発電を行うものであり、マトリクス状に並置された状態でアルミフレームに固定されていると共に、その受光面側が強化ガラスで覆われている。太陽電池セル１４０としては、例えば０．５Ｖの出力電圧の結晶系太陽電池セルが用いられている。 The plurality of solar cells 140 generate power using sunlight, and are fixed to an aluminum frame in a state of being arranged in a matrix, and the light receiving surface side is covered with tempered glass. As the solar cell 140, for example, a crystalline solar cell having an output voltage of 0.5V is used.
　バイパスダイオード１５０は、複数の太陽電池セル１４０に並列接続されている。バイパスダイオード１５０としては、順方向電圧を小さくし且つ逆回復時間を短縮化するために、例えばショットキーバリアダイオードが用いられている。このバイパスダイオード１５０は、太陽電池モジュール１２０に逆電圧が印加されたときに電流が流れるよう設けられており、その順方向が太陽電池モジュール１２０内における太陽電池セル１４０の等価寄生ダイオードの順方向に対し逆方向とされている。具体的には、バイパスダイオード１５０のカソード側は、太陽電池モジュール１２０を直列接続する電路上において、太陽電池モジュール１２０の正極側に接続されている。また、バイパスダイオード１５０のアノード側は、電路上において太陽電池モジュール１２０の負極側に接続されている。 The bypass diode 150 is connected to the plurality of solar cells 140 in parallel. As the bypass diode 150, for example, a Schottky barrier diode is used in order to reduce the forward voltage and shorten the reverse recovery time. The bypass diode 150 is provided such that a current flows when a reverse voltage is applied to the solar cell module 120, and its forward direction is the forward direction of the equivalent parasitic diode of the solar cell 140 in the solar cell module 120. On the other hand, it is the opposite direction. Specifically, the cathode side of the bypass diode 150 is connected to the positive electrode side of the solar cell module 120 on the electric circuit connecting the solar cell modules 120 in series. The anode side of the bypass diode 150 is connected to the negative electrode side of the solar cell module 120 on the electric circuit.
　図３には、太陽電池セル１４０の等価回路図を示している。同図に示すように、太陽電池セル１４０は、電流源１４１と、寄生ダイオード１４２と、シャント抵抗１４３との並列回路と等価と考えることができる。すなわち、太陽電池セル１４０は、日射強度に応じた電流をセル１４０の内部で負極から正極に向けて生成する電流源１４１と、セル１４０の内部の正極から負極に向けた方向を順方向とする寄生ダイオード１４２と、数百～１ｋΩ（理想的には無限大Ω）の抵抗値を有するシャント抵抗１４３を含むものと等価である。この寄生ダイオード１４２の存在により、太陽電池セル１４０には、日射状態にかかわらず逆方向電流が生じている。また、太陽電池セル１４０に電流源１４１の生成する電流以上の電流を負極から正極に向けて生じさせた場合には、その電流は、シャント抵抗１４３を流れるか、寄生ダイオード１４２を降伏させて流れるかのいずれかとなる。 FIG. 3 shows an equivalent circuit diagram of the solar battery cell 140. As shown in the figure, the solar cell 140 can be considered equivalent to a parallel circuit of a current source 141, a parasitic diode 142, and a shunt resistor 143. That is, the solar cell 140 has a current source 141 that generates a current corresponding to the solar radiation intensity from the negative electrode to the positive electrode inside the cell 140, and a direction from the positive electrode to the negative electrode inside the cell 140 as a forward direction. This is equivalent to a parasitic diode 142 and a shunt resistor 143 having a resistance value of several hundred to 1 kΩ (ideally infinite Ω). Due to the presence of the parasitic diode 142, a reverse current is generated in the solar cell 140 regardless of the solar radiation state. Further, when a current equal to or greater than the current generated by the current source 141 is generated in the solar cell 140 from the negative electrode to the positive electrode, the current flows through the shunt resistor 143 or the parasitic diode 142 breakdown. Either.
　図１に戻って、太陽光発電システム１に含まれる故障検知システム２の構成を説明する。故障検知システム２は、パワーコンディショナ１１０を含む負荷装置に対して解列状態に切り替えた太陽電池ストリング１３０を対象にして、太陽電池ストリング１３０に内蔵されたバイパスダイオード１５０の故障及び太陽電池ストリング１３０の導通不良を検知するための装置群である。詳細には、故障検知システム２は、スイッチ群（スイッチング部）３，４、及び故障検知装置５によって構成されている。 Referring back to FIG. 1, the configuration of the failure detection system 2 included in the solar power generation system 1 will be described. The failure detection system 2 targets the solar cell string 130 that is switched to the disconnected state with respect to the load device including the power conditioner 110, and the failure of the bypass diode 150 built in the solar cell string 130 and the solar cell string 130. It is an apparatus group for detecting a conduction failure. Specifically, the failure detection system 2 includes switch groups (switching units) 3 and 4 and a failure detection device 5.
　スイッチ群３は、３つの太陽電池ストリング１３０とパワーコンディショナ１１０との接続を故障検査時に解列状態に切り替えるために設けられ、太陽電池ストリング１３０の数に対応した６つのスイッチング素子３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ，３３Ａ，３３Ｂによって構成されている。スイッチング素子３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ，３３Ａ，３３Ｂは、太陽電池ストリング１３０とパワーコンディショナ１１０との電気的接続を制御する開閉器である。スイッチング素子３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ，３３Ａ，３３Ｂとしては、電流を遮断するものであれば如何なる構成のものも用いることができ、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の半導体スイッチ、機械式リレー等の電磁開閉器を用いることができる。このスイッチング素子３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ，３３Ａ，３３Ｂは、通常時（発電時）には閉状態とされ、太陽電池ストリング１３０及びパワーコンディショナ１１０を互いに接続させる一方、故障検査時には開状態とされ、これらを互いに解列状態にさせる。 The switch group 3 is provided for switching the connection between the three solar cell strings 130 and the power conditioner 110 to the disconnected state at the time of failure inspection, and includes six switching elements 31A, 31B, 32A, 32B, 33A, 33B. The switching elements 31 </ b> A, 31 </ b> B, 32 </ b> A, 32 </ b> B, 33 </ b> A, 33 </ b> B are switches that control the electrical connection between the solar cell string 130 and the power conditioner 110. As the switching elements 31A, 31B, 32A, 32B, 33A, and 33B, any configuration can be used as long as it cuts off the current. An electromagnetic switch such as a semiconductor switch or a mechanical relay can be used. The switching elements 31A, 31B, 32A, 32B, 33A, and 33B are closed during normal time (during power generation), and connect the solar cell string 130 and the power conditioner 110 to each other while being open during failure inspection. And let them be disconnected from each other.
　具体的には、スイッチング素子３１Ａ，３２Ａ，３３Ａは、それぞれの太陽電池ストリング１３０の正極とパワーコンディショナ１１０の一方の入力端子との間をつなぐ電路上に設けられ、スイッチング素子３１Ｂ，３２Ｂ，３３Ｂは、それぞれの太陽電池ストリング１３０の負極とパワーコンディショナ１１０の他方の入力端子との間をつなぐ電路上に設けられる。なお、スイッチ群３は、太陽電池ストリング１３０の正極及び負極につながる両方の電路上に設けられているが、いずれかの電路上のみに設けられてもよい。例えば、スイッチ群３は、スイッチング素子３１Ａ，３２Ａ，３３Ａのみから構成されていてもよい。このような構成でも、故障検査時に太陽電池ストリング１３０及びパワーコンディショナ１１０を互いに解列状態とすることができる。 Specifically, the switching elements 31A, 32A, and 33A are provided on an electric circuit that connects between the positive electrode of each solar cell string 130 and one input terminal of the power conditioner 110, and the switching elements 31B, 32B, and 33B. Is provided on an electric circuit that connects between the negative electrode of each solar cell string 130 and the other input terminal of the power conditioner 110. In addition, although the switch group 3 is provided on both electric circuits connected to the positive electrode and the negative electrode of the solar cell string 130, it may be provided only on one of the electric circuits. For example, the switch group 3 may be composed of only the switching elements 31A, 32A, and 33A. Even in such a configuration, the solar cell string 130 and the power conditioner 110 can be disconnected from each other at the time of failure inspection.
　また、スイッチ群４は、３つの太陽電池ストリング１３０と故障検知装置５との間を故障検査時に電気的に接続するために設けられ、太陽電池ストリング１３０の数に対応した６つのスイッチング素子４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ，４３Ａ，４３Ｂによって構成されている。スイッチング素子４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ，４３Ａ，４３Ｂは、太陽電池ストリング１３０と故障検知装置５との電気的接続を制御する開閉器であり、スイッチ群３と同様な半導体スイッチや電磁開閉器等を採用できる。このスイッチング素子４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ，４３Ａ，４３Ｂは、通常時（発電時）には開状態とされ、及び故障検知装置５を太陽電池ストリング１３０から電気的に切断させる一方、バイパスダイオード検査時には閉状態とされ、これらを互いに接続状態にさせる。 The switch group 4 is provided to electrically connect the three solar cell strings 130 and the failure detection device 5 at the time of failure inspection, and includes six switching elements 41A, corresponding to the number of solar cell strings 130, 41B, 42A, 42B, 43A, 43B. The switching elements 41A, 41B, 42A, 42B, 43A, and 43B are switches that control the electrical connection between the solar cell string 130 and the failure detection device 5, and are the same semiconductor switches and electromagnetic switches as the switch group 3. Can be adopted. The switching elements 41A, 41B, 42A, 42B, 43A, and 43B are normally opened (during power generation), and the failure detection device 5 is electrically disconnected from the solar cell string 130 while bypass diode inspection is performed. Sometimes they are closed and they are connected to each other.
　具体的には、スイッチング素子４１Ａ，４２Ａ，４３Ａは、それぞれの太陽電池ストリング１３０の正極と故障検知装置５の一方の接続端子との間をつなぐ電路上に設けられ、スイッチング素子４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂは、それぞれの太陽電池ストリング１３０の負極と故障検知装置５の他方の接続端子との間をつなぐ電路上に設けられる。なお、スイッチ群４は、太陽電池ストリング１３０の正極及び負極につながる両方の電路上に設けられているが、いずれかの電路上のみに設けられてもよい。例えば、スイッチ群４は、スイッチング素子４１Ａ，４２Ａ，４３Ａのみから構成されていてもよい。このような構成でも、通常時に太陽電池ストリング１３０及び故障検知装置５を互いに切断状態とすることができる。 Specifically, the switching elements 41A, 42A, 43A are provided on an electric circuit that connects between the positive electrode of each solar cell string 130 and one connection terminal of the failure detection device 5, and the switching elements 41B, 42B, 43B. Are provided on the electric circuit connecting between the negative electrode of each solar cell string 130 and the other connection terminal of the failure detection device 5. In addition, although the switch group 4 is provided on both the electric circuits connected to the positive electrode and the negative electrode of the solar cell string 130, it may be provided only on one of the electric circuits. For example, the switch group 4 may be configured only from the switching elements 41A, 42A, and 43A. Even with such a configuration, the solar cell string 130 and the failure detection device 5 can be disconnected from each other at normal times.
　なお、太陽電池ストリング１３０とパワーコンディショナ１１０の間には、太陽電池ストリング１３０に逆電流が流れることを防止する逆流防止ダイオード（不図示）が、太陽電池ストリング１３０の正極側または負極側（或いは両方極）の電路上に直列に接続される。この逆流防止ダイオードは、故障検知装置５による測定対象となる電路内に位置する構成としても良いし、測定対象の電路外に位置する構成としても良い。すなわち、スイッチ群３の位置や故障検知装置５との接続点６１～６６の位置にかかわらず、太陽電池ストリングの正極（または負極）とパワーコンディショナ１１０とを結ぶ電路上のいずれに位置しても良い（ただし、他の太陽電池ストリング１３０との並列接続点より太陽電池ストリング１３０側に位置する必要がある）。 A backflow prevention diode (not shown) that prevents a reverse current from flowing through the solar cell string 130 is provided between the solar cell string 130 and the power conditioner 110. (Both poles) are connected in series on the electric circuit. The backflow prevention diode may be configured to be located in the electric circuit to be measured by the failure detection device 5 or may be configured to be located outside the electric circuit to be measured. In other words, regardless of the position of the switch group 3 or the position of the connection points 61 to 66 with the failure detection device 5, it is located anywhere on the electric circuit connecting the positive electrode (or negative electrode) of the solar cell string and the power conditioner 110. (However, it is necessary to be located closer to the solar cell string 130 than the parallel connection point with the other solar cell strings 130).
　故障検知装置５は、電流源回路５１（太陽電池検査用電流制御装置）、電圧測定部５２、制御／判定部５３、スイッチ５４、電流測定部５５１及びスイッチ５５２によって構成されている。電流源回路５１は、規定の電流値の定電流を生成する回路であり、その両端子は、それぞれ、スイッチング素子４１Ａ，４２Ａ，４３Ａ及びスイッチング素子４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂを経由して、３つの太陽電池ストリング１３０の正極及び負極に接続可能にされている。ここで、電流源回路５１の生成する電流の電流値は、制御／判定部５３による制御によって調整可能にされている。このような電流源回路５１により、３つの太陽電池ストリング１３０のいずれかに対して、負極から正極に向かう規定の電流値の電流が供給される。 The failure detection device 5 includes a current source circuit 51 (a solar battery inspection current control device), a voltage measurement unit 52, a control / determination unit 53, a switch 54, a current measurement unit 551, and a switch 552. The current source circuit 51 is a circuit that generates a constant current having a specified current value. Both terminals of the current source circuit 51 pass through three switching elements 41A, 42A, 43A and switching elements 41B, 42B, 43B, respectively. The battery string 130 can be connected to the positive electrode and the negative electrode. Here, the current value of the current generated by the current source circuit 51 can be adjusted by control by the control / determination unit 53. With such a current source circuit 51, a current having a predetermined current value from the negative electrode to the positive electrode is supplied to any one of the three solar cell strings 130.
　電圧測定部５２は、太陽電池ストリング１３０の負極と正極との間の電位差を測定するための回路部であり、その両端子は、それぞれ、スイッチング素子４１Ａ，４２Ａ，４３Ａ及びスイッチング素子４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂを経由して、３つの太陽電池ストリング１３０の正極及び負極に接続可能にされている。ここで、電圧測定部５２による電位差の測定タイミングは、制御／判定部５３による制御可能にされており、電圧測定部５２によって測定された電位差を示す信号は、制御／判定部５３によって取得可能にされている。このような電圧測定部５２により、３つの太陽電池ストリング１３０のいずれかにおける電位差が測定される。 The voltage measuring unit 52 is a circuit unit for measuring a potential difference between the negative electrode and the positive electrode of the solar cell string 130, and both terminals thereof are respectively switching elements 41A, 42A, 43A and switching elements 41B, 42B, It is possible to connect to the positive and negative electrodes of the three solar cell strings 130 via 43B. Here, the measurement timing of the potential difference by the voltage measurement unit 52 can be controlled by the control / determination unit 53, and a signal indicating the potential difference measured by the voltage measurement unit 52 can be acquired by the control / determination unit 53. Has been. Such a voltage measurement unit 52 measures the potential difference in any of the three solar cell strings 130.
　制御／判定部５３は、バイパスダイオードの故障検査及び導通不良の故障検査時において、スイッチ群３，４及びスイッチ５４の開閉状態を切り替えるように制御し、電圧測定部５２によって測定される電位差を取得する。そして、制御／判定部５３は、取得した電位差に基づいていずれかの太陽電池ストリング１３０に内蔵されるバイパスダイオード１５０の故障及び太陽電池ストリング１３０の導通不良を検知して検知結果を出力する。 The control / determination unit 53 performs control so as to switch the open / close state of the switch groups 3 and 4 and the switch 54 at the time of failure inspection of the bypass diode and continuity failure, and acquires the potential difference measured by the voltage measurement unit 52. To do. Then, the control / determination unit 53 detects a failure of the bypass diode 150 incorporated in any of the solar cell strings 130 and a conduction failure of the solar cell string 130 based on the acquired potential difference, and outputs a detection result.
　また、制御／判定部５３は、検査用に接続された太陽電池ストリング１３０が発電しているか否かを判定する。具体的には、制御／判定部５３は、電流源回路５１を解列するためのスイッチ５４を開いて定電流が流れない状態とすると共に、太陽電池ストリング１３０を短絡させるためのスイッチ５５２を閉じて、電流計５５１により短絡電流値を測定し、規定値と比較することによって太陽電池ストリング１３０が発電中であるか否かを判定する。例えば、制御／判定部５３は、測定された短絡電流値と規定値とを比較し、発電中であるか否かを判定する。あるいは、短絡電流値ＩＳＣと後述する定電流値I１の比率により太陽電池ストリング１３０が発電中であるか否かを判定することとしてもよい。例えば、ＩＳＣ／I１＞αであれば発電中（日中）とし、ＩＳＣ／I１＜βであれば非発電中（夜間）と判定することとしても良い。
このような制御／判定部５３は、アナログ回路、デジタル回路等の回路部によって構成されてもよいし、マイクロコンピュータ等の情報処理装置によって構成されてもよい。 Further, the control / determination unit 53 determines whether or not the solar cell string 130 connected for inspection is generating power. Specifically, the control / determination unit 53 opens the switch 54 for disconnecting the current source circuit 51 so that no constant current flows, and closes the switch 552 for short-circuiting the solar cell string 130. Then, the short-circuit current value is measured by the ammeter 551, and it is determined whether or not the solar cell string 130 is generating power by comparing it with the specified value. For example, the control / determination unit 53 compares the measured short-circuit current value with a specified value and determines whether or not power generation is being performed. Alternatively, it is also possible that the solar cell string 130 by the constant current ratio of I 1 to be described later and the short-circuit current I SC is determined whether the during power generation. For example, if I SC / I 1 > α, it may be determined that power is being generated (daytime), and if I SC / I 1 <β, it is determined that power is not being generated (nighttime).
Such a control / determination unit 53 may be configured by a circuit unit such as an analog circuit or a digital circuit, or may be configured by an information processing apparatus such as a microcomputer.
　電流測定部５５１は、制御／判定部５３の指示信号に応じて、検査用に接続された太陽電池ストリング１３０を流れる電流を測定する。 The current measuring unit 551 measures the current flowing through the solar cell string 130 connected for inspection according to the instruction signal from the control / determination unit 53.
　［バイパスダイオードの故障検査］
　続いて、太陽電池ストリング１３０に内蔵されるバイパスダイオード１５０の故障検査について説明する。まず、太陽電池ストリング１３０の正常時及びバイパスダイオード故障時の電流－電圧特性（以下、「Ｉ－Ｖ特性」という。）について説明する。 [Bypass diode failure inspection]
Next, a failure inspection of the bypass diode 150 built in the solar cell string 130 will be described. First, current-voltage characteristics (hereinafter referred to as “IV characteristics”) when the solar cell string 130 is normal and when the bypass diode is faulty will be described.
　図４（ａ）は、太陽電池ストリング１３０の夜間（低日射強度時の）のＩ－Ｖ特性を示すグラフであり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩ－Ｖ特性の一部を詳細に示すグラフである。同図中において、Ｌ１が正常時の太陽電池ストリング１３０のＩ－Ｖ特性、Ｌ２がバイパスダイオード故障時の太陽電池ストリング１３０のＩ－Ｖ特性を示している。なお、これらの特性においては、太陽電池ストリング１３０の正極の電位が負極の電位よりも高い場合が正電圧（Ｖ＞０）を示し、太陽電池ストリング１３０の内部において負極から正極に向かう電流を正電流（Ｉ＞０）で示している。太陽電池ストリング１３０には複数のバイパスダイオード１５０が内部の負極から正極に向かう方向を順方向にして含まれているので、正常時の夜間に正電流（Ｉ＞０）を発生させた場合は、太陽電池セル１４０のシャント抵抗１４３（図３）にはほとんど電流が流れないため、その電流のほとんどがバイパスダイオード１５０を順方向に流れる結果、太陽電池ストリング１３０の両端の電圧Ｖは電流が増加してもほとんど０Ｖ近傍で変化しない。 FIG. 4 (a) is a graph showing the IV characteristics of the solar cell string 130 at night (at low solar radiation intensity), and FIG. 4 (b) shows one of the IV characteristics of FIG. 4 (a). It is a graph which shows a part in detail. In the figure, L1 indicates the IV characteristic of the solar cell string 130 when it is normal, and L2 indicates the IV characteristic of the solar cell string 130 when the bypass diode fails. In these characteristics, when the potential of the positive electrode of the solar cell string 130 is higher than the potential of the negative electrode, a positive voltage (V> 0) is indicated, and the current from the negative electrode to the positive electrode is positive in the solar cell string 130. Current (I> 0) is shown. Since the solar cell string 130 includes a plurality of bypass diodes 150 in a forward direction from the negative electrode inside to the positive electrode, when a positive current (I> 0) is generated at night at normal time, Since almost no current flows through the shunt resistor 143 (FIG. 3) of the solar cell 140, most of the current flows forward through the bypass diode 150. As a result, the voltage V across the solar cell string 130 increases. However, it hardly changes in the vicinity of 0V.
　一方、太陽電池ストリング１３０に含まれるいずれかのバイパスダイオード１５０にオープンモード故障（通電しない状態で故障）が発生した場合であって、夜間に正電流（Ｉ＞０）を発生させた場合は、故障したバイパスダイオード１５０にはほとんど電流が流れず、そのバイパスダイオード１５０に並列接続された太陽電池セル１４０のシャント抵抗１４３に電流が流れ込むため、太陽電池ストリング１３０の両端の電圧Ｖは電流が増加するにしたがってほぼ線形に増加する。また、太陽電池ストリング１３０では、その両端を短絡した場合（Ｖ＝０）でも、日射状態に応じて変化する短絡電流ＩＳＣが発生する。 On the other hand, when an open mode failure (failure in a state of not energizing) occurs in any of the bypass diodes 150 included in the solar cell string 130 and a positive current (I> 0) is generated at night, Almost no current flows through the failed bypass diode 150, and the current flows into the shunt resistor 143 of the solar cell 140 connected in parallel to the bypass diode 150. Therefore, the voltage V across the solar cell string 130 increases in current. Increases almost linearly. Further, in the solar cell string 130, when short-circuited at both ends even (V = 0), the short-circuit current I SC which changes according to the solar radiation condition occurs.
　上述した太陽電池ストリングのＩ－Ｖ特性を利用して、制御／判定部５３は、太陽電池ストリング１３０に含まれるバイパスダイオード１５０の故障を判定する。具体的には、制御／判定部５３は、スイッチ群３を制御して、いずれか１つの検査対象の太陽電池ストリング１３０（以下、検知対象ストリングとも言う。）とパワーコンディショナ１１０との間を解列状態に設定すると同時に、スイッチ群４を制御して、検知対象ストリング１３０と故障検知装置５の電流源回路５１及び電圧測定部５２とを接続する。例えば、制御／判定部５３は、スイッチング素子３１Ａ，３１Ｂのペア、スイッチング素子３２Ａ，３２Ｂのペア、或いはスイッチング素子３３Ａ，３３Ｂのペアのいずれかのペアを開状態に制御するとともに、それに対応して、スイッチング素子４１Ａ，４１Ｂのペア、スイッチング素子４２Ａ，４２Ｂのペア、或いはスイッチング素子４３Ａ，４３Ｂのペアのいずれかのペアを閉状態に制御する。 The control / determination unit 53 determines the failure of the bypass diode 150 included in the solar cell string 130 using the IV characteristics of the solar cell string described above. Specifically, the control / determination unit 53 controls the switch group 3 so that the gap between any one of the solar cell strings 130 to be inspected (hereinafter also referred to as detection target strings) and the power conditioner 110. At the same time as setting the disconnected state, the switch group 4 is controlled to connect the detection target string 130 to the current source circuit 51 and the voltage measurement unit 52 of the failure detection device 5. For example, the control / determination unit 53 controls the pair of switching elements 31A and 31B, the pair of switching elements 32A and 32B, or the pair of switching elements 33A and 33B to be in an open state, and correspondingly The pair of switching elements 41A and 41B, the pair of switching elements 42A and 42B, or the pair of switching elements 43A and 43B is controlled to be closed.
　この状態で、制御／判定部５３は、スイッチ５４を閉じた状態にし、電流源回路５１を制御して、検知対象ストリング１３０の負極から正極に向けて夜間の平均的な短絡電流値ＩＳＣよりも大きい電流値Ｉ１の電流を発生させる。さらに、制御／判定部５３は、電圧測定部５２によって測定された検知対象ストリング１３０の電位差が規定の閾値ＶＴＨ０よりも大きいか否かを判定し、電位差が閾値ＶＴＨ０よりも大きい場合に検知対象ストリング１３０に含まれるいずれかのバイパスダイオード１５０の故障を検知する。このような制御／判定部５３の機能により、検知対象ストリング１３０のＩ－Ｖ特性が図４に示す特性Ｌ１，Ｌ２のいずれの特性にあるかを判別することができ、Ｉ－Ｖ特性が特性Ｌ２であると判別された場合にバイパスダイオード１５０の故障を検知することができる。すなわち、電圧測定部５２によって測定される電位差は、特性Ｌ１，Ｌ２上における電流Ｉ＝Ｉ１に対する電圧Ｖの大きさに相当しているので、電位差と閾値ＶＴＨ０とを比較することで検知対象ストリング１３０のＩ－Ｖ特性が特性Ｌ１，Ｌ２のいずれの状態にあるかが判別可能とされる。 In this state, the control / determination unit 53 closes the switch 54, controls the current source circuit 51, and determines the average short-circuit current value I SC at night from the negative electrode to the positive electrode of the detection target string 130. generating an even higher current value I 1 of the current. Further, the control / determination unit 53 determines whether or not the potential difference of the detection target string 130 measured by the voltage measurement unit 52 is larger than a predetermined threshold value V TH0, and detects when the potential difference is larger than the threshold value V TH0. A failure of any bypass diode 150 included in the target string 130 is detected. By such a function of the control / determination unit 53, it is possible to determine which of the characteristics L1 and L2 shown in FIG. 4 the IV characteristic of the detection target string 130 is, and the IV characteristic is a characteristic. A failure of the bypass diode 150 can be detected when it is determined as L2. That is, the potential difference measured by the voltage measuring unit 52 corresponds to the magnitude of the voltage V with respect to the current I = I 1 on the characteristics L1 and L2, and therefore the potential difference is compared with the threshold value V TH0. It can be determined whether the IV characteristic of the string 130 is in the characteristic L1 or L2.
　また、制御／判定部５３は、検知対象ストリング１３０に電流値Ｉ１の電流を供給させた際に電圧測定部５２によって測定された当該検知対象ストリング１３０の電位差が、予め規定された閾値ＶＴＨ１（＞閾値ＶＴＨ０）以上となった場合に、電流源回路５１による検知対象ストリング１３０に対する電流の供給を停止させるように制御する。この際、制御／判定部５３は、バイパスダイオードの故障検査のためにスイッチ群３，４の開閉状態を切り替えたタイミングで、当該検知対象ストリング１３０の電位差のモニタリングを開始し、そのモニタリング結果に応じて検知対象ストリング１３０に対する電流の供給を停止するか否かを継続して判定する。 In addition, the control / determination unit 53 determines that the potential difference of the detection target string 130 measured by the voltage measurement unit 52 when the current of the current value I 1 is supplied to the detection target string 130 is a predetermined threshold V TH1. When it is equal to or greater than (> threshold value V TH0 ), the current source circuit 51 performs control so as to stop the supply of current to the detection target string 130. At this time, the control / determination unit 53 starts monitoring the potential difference of the detection target string 130 at the timing when the open / close state of the switch groups 3 and 4 is switched for the failure inspection of the bypass diode, and according to the monitoring result Thus, it is continuously determined whether or not the supply of current to the detection target string 130 is stopped.
　次に、上述した太陽光発電システム１を対象にしたバイパスダイオード１５０の故障検査の手順を説明するとともに、本実施形態に係る故障検知方法について詳述する。 Next, a failure inspection procedure for the bypass diode 150 targeting the above-described photovoltaic power generation system 1 will be described, and a failure detection method according to the present embodiment will be described in detail.
　まず、故障検知装置５の制御／判定部５３により、内蔵する計時機能を利用して所定時刻が到来したか否かが判定されて、所定時刻の到来が検知されたタイミングでバイパスダイオードの故障検査処理が開始される。例えば、夜間の時刻の到来が検知されたタイミングでは太陽電池ストリング１３０の短絡電流値ＩＳＣが極めて小さくＩ－Ｖ特性が安定しているので、このタイミングで故障検査処理が開始されることによりバイパスダイオードの故障の誤検知が防止される。 First, the control / determination unit 53 of the failure detection device 5 determines whether or not a predetermined time has arrived by using a built-in timing function, and checks for a failure of the bypass diode at the timing when the arrival of the predetermined time is detected. Processing begins. For example, since the very small the I-V characteristic short-circuit current value I SC of the solar cell string 130 at the timing of arrival of night time is detected is stable, bypassed by the fault test process is started at this timing False detection of a diode failure is prevented.
　次に、制御／判定部５３によりスイッチ群３，４が制御されて、いずれか１つの検知対象ストリング１３０とパワーコンディショナ１１０との間が解列状態に設定されると同時に、検知対象ストリング１３０と故障検知装置５とが接続される。ここで、解列状態に設定される際には、検知対象ストリング１３０の両極が切断されてもよいし、検知対象ストリング１３０の片極側のみが切断されてもよい。この状態において、故障検知装置５の制御／判定部５３により、検知対象ストリング１３０が発電中か非発電中かが判定され、非発電中であるときに以下の処理が開始される。他方、一定量の発電量があるときは、故障検査処理が中止され、当該検知対象ストリング１３０が故障検知装置５から切り離されて、パワーコンディショナ１１０に接続される。 Next, the switch groups 3 and 4 are controlled by the control / determination unit 53 to set the disconnection state between any one of the detection target strings 130 and the power conditioner 110, and at the same time, the detection target string 130. And the failure detection device 5 are connected. Here, when set to the disconnected state, both poles of the detection target string 130 may be cut, or only one side of the detection target string 130 may be cut. In this state, the control / determination unit 53 of the failure detection device 5 determines whether the detection target string 130 is generating power or not generating power, and the following processing is started when the string is not generating power. On the other hand, when there is a certain amount of power generation, the failure inspection process is stopped, and the detection target string 130 is disconnected from the failure detection device 5 and connected to the power conditioner 110.
　その後、故障検知装置５の電流源回路５１から検知対象ストリング１３０に対して、負極から正極に向けて電流値Ｉ１の電流が供給される。このタイミングで、電圧測定部５２により、検知対象ストリング１３０の負極と正極との間の電位差が測定され、その測定値が制御／判定部５３に渡される。これに対して、制御／判定部５３により、電位差の測定値が規定の閾値ＶＴＨ０よりも大きいか否かが判定され、その判定結果を基に検知対象ストリング１３０に含まれるいずれかのバイパスダイオード１５０の故障が検知される。そして、制御／判定部５３により、検知結果がディスプレイやＬＥＤ等の出力装置に出力される。最後に、バイパスダイオードの故障が検知されなかった場合（バイパスダイオードが正常と判定された場合）には、制御／判定部５３によりスイッチ群３，４が制御されて、検知対象ストリング１３０と故障検知装置５との間の接続が解除されると同時に、検知対象ストリング１３０とパワーコンディショナ１１０との間が接続状態に設定される。 Thereafter, a current having a current value I 1 is supplied from the negative electrode to the positive electrode from the current source circuit 51 of the failure detection device 5 to the detection target string 130. At this timing, the voltage measurement unit 52 measures the potential difference between the negative electrode and the positive electrode of the detection target string 130 and passes the measurement value to the control / determination unit 53. On the other hand, the control / determination unit 53 determines whether or not the measured value of the potential difference is larger than the specified threshold value V TH0, and any bypass diode included in the detection target string 130 based on the determination result. 150 faults are detected. Then, the control / determination unit 53 outputs the detection result to an output device such as a display or an LED. Finally, when a failure of the bypass diode is not detected (when the bypass diode is determined to be normal), the control / determination unit 53 controls the switch groups 3 and 4 to detect the detection target string 130 and the failure detection. At the same time as the connection with the device 5 is released, the connection between the detection target string 130 and the power conditioner 110 is set to the connected state.
　以上説明した故障検知システム２及びそれを利用したバイパスダイオードの故障検知方法によれば、負荷装置に対して解列状態にある太陽電池ストリング１３０に対して、負極から正極に向かう規定の電流値Ｉ１の電流が供給され、その時に太陽電池ストリング１３０の負極と正極との間に生じる電位差が測定され、その電位差を基にバイパスダイオード１５０の故障が検出される。すなわち、バイパスダイオード１５０が正常であれば当該電位差がバイパスダイオード１５０の電圧降下値とほぼ同じであり、バイパスダイオード１５０がオープンモード故障していれば太陽電池セル１４０の寄生抵抗の電圧降下値が発生するため当該電位差がバイパスダイオード１５０の電圧降下値に比べて大きくなる。従って、上述した故障検知システム２を利用した故障検知方法によれば、その電位差の大きさの違いを検出することにより、バイパスダイオード１５０の故障の有無を高精度に判定することができる。また、定電流状態における電位差を測定することで、太陽電池ストリングに大電流を流すおそれも少なく、コンデンサを利用した従来の故障検知方法のようにＩ－Ｖ特性のスキャンの必要もない。これにより、検査時の安全性を確保しつつ簡易かつ正確にバイパスダイオード１５０の故障を検知することができる。 According to the failure detection system 2 described above and the failure detection method of the bypass diode using the failure detection system 2, the prescribed current value I from the negative electrode to the positive electrode is applied to the solar cell string 130 in the disconnected state with respect to the load device. 1 is supplied, a potential difference generated between the negative electrode and the positive electrode of the solar cell string 130 is measured at that time, and a failure of the bypass diode 150 is detected based on the potential difference. That is, if the bypass diode 150 is normal, the potential difference is almost the same as the voltage drop value of the bypass diode 150. If the bypass diode 150 is in an open mode failure, the voltage drop value of the parasitic resistance of the solar cell 140 is generated. Therefore, the potential difference becomes larger than the voltage drop value of the bypass diode 150. Therefore, according to the failure detection method using the failure detection system 2 described above, the presence or absence of a failure of the bypass diode 150 can be determined with high accuracy by detecting the difference in the magnitude of the potential difference. In addition, by measuring the potential difference in the constant current state, there is little risk of flowing a large current through the solar cell string, and there is no need to scan the IV characteristics as in the conventional failure detection method using a capacitor. Thereby, the failure of the bypass diode 150 can be detected easily and accurately while ensuring the safety during the inspection.
　上述した故障検知システム２においては、太陽電池ストリング１３０に関して測定された電位差が閾値ＶＴＨ０よりも大きい場合にバイパスダイオードの故障が検知されるので、簡易な処理や回路構成でバイパスダイオード１５０の故障を検知することができる。また、太陽電池ストリング１３０に対して検査時に供給する電流の値Ｉ１は、太陽電池ストリング１３０の夜間の平均の短絡電流値ＩＳＣよりも大きいので、太陽電池ストリング１３０の発電状態に関わらずバイパスダイオード１５０の故障を精度よく検出することができる。 In the failure detection system 2 described above, a failure of the bypass diode 150 is detected when the potential difference measured with respect to the solar cell string 130 is larger than the threshold value V TH0, so that the failure of the bypass diode 150 is detected with simple processing and circuit configuration. Can be detected. In addition, since the current value I 1 supplied to the solar cell string 130 at the time of inspection is larger than the average short-circuit current value I SC of the solar cell string 130 at night, bypass is performed regardless of the power generation state of the solar cell string 130. A failure of the diode 150 can be detected with high accuracy.
　また、太陽電池ストリング１３０に関して測定された電位差が閾値ＶＴＨ１以上となった場合に太陽電池ストリング１３０への電流の供給が停止されるので、故障検査時に太陽電池ストリング１３０に高電圧を印加することによる太陽電池ストリング１３０の故障を防止することができる。すなわち、太陽電池ストリング１３０に短絡電流よりも大きな定電流を流すと、太陽電池ストリング１３０において発電時に発生する電圧に対して逆方向の高電圧を発生させる恐れがあるが、太陽電池ストリング１３０の電位差が大きくなりすぎた場合に電流の供給を停止することで、このような高電圧の発生を防止することができる。 In addition, since the supply of current to the solar cell string 130 is stopped when the potential difference measured with respect to the solar cell string 130 becomes equal to or greater than the threshold value VTH1 , applying a high voltage to the solar cell string 130 at the time of failure inspection The failure of the solar cell string 130 due to can be prevented. That is, if a constant current larger than the short-circuit current is passed through the solar cell string 130, a high voltage in the opposite direction to the voltage generated during power generation in the solar cell string 130 may be generated. The generation of such a high voltage can be prevented by stopping the supply of current when becomes too large.
　［導通不良の故障検査］
　続いて、太陽電池ストリング１３０における導通不良の故障検査について説明する。まず、太陽電池モジュール１２０及び太陽電池ストリング１３０の正常時及び導通不良時の電流－電圧特性（以下、「Ｉ－Ｖ特性」という。）について説明する。 [Failure inspection for continuity failure]
Next, a failure inspection for poor conduction in the solar cell string 130 will be described. First, current-voltage characteristics (hereinafter referred to as “IV characteristics”) when the solar cell module 120 and the solar cell string 130 are normal and when conduction is poor will be described.
　図５は、太陽電池モジュール１２０の日中（発電中）のＩ－Ｖ特性を示すグラフである。同図中において、Ｌ３が導通不良の無い太陽電池モジュール１２０のＩ－Ｖ特性、Ｌ４が導通不良のある太陽電池モジュール１２０のＩ－Ｖ特性を示している。なお、これらの特性においては、太陽電池モジュール１２０の正極の電位が負極の電位よりも高い場合が正電圧（Ｖ＞０）を示し、太陽電池モジュール１２０の内部において負極から正極に向かう電流を正電流（Ｉ＞０）で示している。 FIG. 5 is a graph showing the IV characteristics of the solar cell module 120 during the daytime (during power generation). In the figure, L3 indicates the IV characteristics of the solar cell module 120 without conduction failure, and L4 indicates the IV characteristics of the solar cell module 120 with conduction failure. In these characteristics, a positive voltage (V> 0) is indicated when the potential of the positive electrode of the solar cell module 120 is higher than the potential of the negative electrode, and the current from the negative electrode to the positive electrode is positive in the solar cell module 120. Current (I> 0) is shown.
　日中（発電中）は、太陽電池モジュール１２０において導通不良箇所があっても、完全に断線しない限りは開放電圧は変わらない。しかし、太陽電池モジュール１２０に電流を流した時、太陽電池モジュール１２０内の導通が正常であれば、図５の特性Ｌ３の通り、通常の太陽電池の特性に従って電圧が低下するのに対して、太陽電池モジュール１２０内に導通不良があると、導通不良箇所が抵抗となり、図５の特性Ｌ４の通り、電圧が著しく下がる。なお、電流を増加していくと、導通不良箇所を含む太陽電池モジュール１２０の電圧は、０Ｖまで落ちる。しかし、それ以上電流を増やしても、バイパスダイオード１５０が起動するため、０Ｖ（正確にはバイパスダイオード１５０による電圧降下分）よりも落ちることはない。 During the daytime (during power generation), even if there is a poor conduction point in the solar cell module 120, the open circuit voltage does not change unless it is completely disconnected. However, when a current is passed through the solar cell module 120, if the conduction in the solar cell module 120 is normal, the voltage decreases according to the characteristics of a normal solar cell as shown in the characteristic L3 of FIG. If there is a continuity failure in the solar cell module 120, the continuity failure location becomes a resistance, and the voltage drops significantly as shown by the characteristic L4 in FIG. Note that as the current is increased, the voltage of the solar cell module 120 including the conduction failure portion drops to 0V. However, even if the current is increased further, the bypass diode 150 is activated, and therefore, it does not fall below 0 V (more precisely, the voltage drop due to the bypass diode 150).
　図６（ａ）は、太陽電池ストリング１３０の日中（発電中）のＩ－Ｖ特性を示すグラフである。図６（ａ）に示すグラフは、太陽電池ストリング１３０に含まれる各太陽電池モジュール１２０のＩ－Ｖ特性を直列合成したものである。同図中において、Ｌ３が導通不良の無い太陽電池ストリング１３０のＩ－Ｖ特性、Ｌ４が導通不良のある太陽電池ストリング１３０のＩ－Ｖ特性を示している。図６（ａ）に示す通り、日中（発電中）は、太陽電池ストリング１３０において導通不良箇所があっても無くても、完全断線がない限り開放電圧ＶOCは変わらない。しかし、太陽電池ストリング１３０に、太陽電池ストリング１３０が発電可能な電流に比較して僅かな電流Ｉ１を流した時、太陽電池ストリング１３０内の導通が正常であれば、図６（ａ）の特性Ｌ３の通り、通常の太陽電池の特性に従って、ほとんど電圧が低下しないのに対し、太陽電池ストリング１３０内に導通不良があると、導通不良箇所が抵抗となり、図６（ａ）の特性Ｌ４の通り、特性Ｌ３と比べて電圧が著しく下がる（ΔＶ）。 FIG. 6A is a graph showing the IV characteristics of the solar cell string 130 during the daytime (during power generation). The graph shown in FIG. 6A is a series composition of IV characteristics of the solar cell modules 120 included in the solar cell string 130. In the figure, L3 represents the IV characteristics of the solar cell string 130 without conduction failure, and L4 represents the IV characteristics of the solar cell string 130 with conduction failure. As shown in FIG. 6A, during the daytime (during power generation), the open circuit voltage V OC does not change as long as there is no complete disconnection, regardless of whether or not there is a conduction failure point in the solar cell string 130. However, the solar cell string 130, when the solar cell string 130 is shed little current I 1 as compared to the power available current, if the normal conduction of the solar cell string 130, Fig. 6 (a) According to the characteristic L3, the voltage hardly decreases according to the characteristics of a normal solar cell. On the other hand, if there is a conduction failure in the solar cell string 130, the conduction failure portion becomes a resistance, and the characteristic L4 in FIG. As a result, the voltage is remarkably lowered as compared with the characteristic L3 (ΔV).
　図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すグラフのうち、開放電圧ＶOC付近のグラフを拡大して示した図である。図６（ｂ）に示す通り、特性Ｌ３において電流Ｉ１を流した時の電圧をＶ１、開放電圧ＶOCとＶ１との差をΔＶ１、特性Ｌ４において電流Ｉ１を流した時の電圧をＶ２、開放電圧ＶOCとＶ２との差をΔＶ２とする。図６（ｂ）に示す通り、太陽電池ストリング１３０に電流Ｉ１を流した時、特性Ｌ３では電圧はΔＶ１低下するのに対し、特性Ｌ４では電圧は、ΔＶ１よりはるかに大きいΔＶ２低下する。 FIG. 6B is an enlarged view of the graph in the vicinity of the open circuit voltage V OC in the graph shown in FIG. As shown in FIG. 6 (b), a voltage at a current I 1 in the characteristic L3 V 1, the difference between the open circuit voltage V OC and V 1 [Delta] V 1, at a current I 1 in the characteristics L4 The voltage is V 2 , and the difference between the open circuit voltages V OC and V 2 is ΔV 2 . As shown in FIG. 6B, when the current I 1 is passed through the solar cell string 130, the voltage decreases by ΔV 1 in the characteristic L3, whereas the voltage decreases by ΔV 2 that is much larger than ΔV 1 in the characteristic L4. To do.
　上述した太陽電池ストリングのＩ－Ｖ特性を利用して、制御／判定部５３は、太陽電池ストリング１３０の導通不良を判定する。具体的には、制御／判定部５３は、スイッチ群３を制御して、いずれか１つの検査対象の太陽電池ストリング１３０（以下、検知対象ストリングとも言う。）とパワーコンディショナ１１０との間を解列状態に設定すると同時に、スイッチ群４を制御して、検知対象ストリング１３０と故障検知装置５の電流源回路５１及び電圧測定部５２とを接続する。例えば、制御／判定部５３は、スイッチング素子３１Ａ，３１Ｂのペア、スイッチング素子３２Ａ，３２Ｂのペア、或いはスイッチング素子３３Ａ，３３Ｂのペアのいずれかのペアを開状態に制御するとともに、それに対応して、スイッチング素子４１Ａ，４１Ｂのペア、スイッチング素子４２Ａ，４２Ｂのペア、或いはスイッチング素子４３Ａ，４３Ｂのペアのいずれかのペアを閉状態に制御する。 Using the above-described IV characteristics of the solar cell string, the control / determination unit 53 determines the conduction failure of the solar cell string 130. Specifically, the control / determination unit 53 controls the switch group 3 so that the gap between any one of the solar cell strings 130 to be inspected (hereinafter also referred to as detection target strings) and the power conditioner 110. At the same time as setting the disconnected state, the switch group 4 is controlled to connect the detection target string 130 to the current source circuit 51 and the voltage measurement unit 52 of the failure detection device 5. For example, the control / determination unit 53 controls the pair of switching elements 31A and 31B, the pair of switching elements 32A and 32B, or the pair of switching elements 33A and 33B to be in an open state, and correspondingly The pair of switching elements 41A and 41B, the pair of switching elements 42A and 42B, or the pair of switching elements 43A and 43B is controlled to be closed.
　この状態で、制御／判定部５３は、まず、スイッチ５４を開いて電流源回路５１を解列し知対象ストリング１３０を開放状態にしたうえで、電圧測定部５２を制御して、検知対象ストリング１３０の負極と正極との間の電位差である開放電圧ＶOCを測定させる。次に、制御／判定部５３は、スイッチ５４を閉じて電流源回路５１を検知対象ストリング１３０に接続した上で、電流源回路５１を制御して、検知対象ストリング１３０の負極と正極との間に（例えば、負極から正極に向けて）、電流Ｉ１の電流を発生させる。そして、制御／判定部５３は、電圧測定部５２を制御して、電流源回路５１によって電流Ｉ１に制御された時の検知対象ストリング１３０の負極と正極との間の電位差である定電流時電圧を測定させる。さらに、制御／判定部５３は、電圧測定部５２によって測定された検知対象ストリング１３０の開放電圧ＶOCと定電流時電圧との差である電圧変化値ΔＶを算出し、電圧変化値ΔＶが規定の閾値ＶＴＨ２よりも大きいか否かを判定し、電圧変化値ΔＶが閾値ＶＴＨ２よりも大きい場合に検知対象ストリング１３０の導通不良を検知する。このような制御／判定部５３の機能により、検知対象ストリング１３０のＩ－Ｖ特性が図６に示す特性Ｌ３、Ｌ４のいずれの特性にあるかを判別することができ、Ｉ－Ｖ特性が特性Ｌ４であると判別された場合に導通不良を検知することができる。なお、電流Ｉ１は、検知対象ストリング１３０の日中（発電中）の短絡電流より大きいと、バイパスダイオード１５０により電圧降下してしまう。また、電流Ｉ１が小さすぎると、ΔＶが小さく、検出が不確実になる。 In this state, the control / determination unit 53 first opens the switch 54 to disconnect the current source circuit 51 to open the knowledge target string 130 and then controls the voltage measurement unit 52 to control the detection target string. The open circuit voltage V OC which is the potential difference between the negative electrode 130 and the positive electrode 130 is measured. Next, the control / determination unit 53 closes the switch 54 and connects the current source circuit 51 to the detection target string 130, and then controls the current source circuit 51, so that the detection target string 130 is connected between the negative electrode and the positive electrode. (Eg, from the negative electrode to the positive electrode), a current I 1 is generated. Then, the control / determination unit 53 controls the voltage measurement unit 52 so that the current source circuit 51 controls the current I 1 to be the potential difference between the negative electrode and the positive electrode of the detection target string 130. Let the voltage be measured. Further, the control / determination unit 53 calculates a voltage change value ΔV that is a difference between the open-circuit voltage V OC of the detection target string 130 measured by the voltage measurement unit 52 and the constant current voltage, and the voltage change value ΔV is defined. determines the greater or not than the threshold V TH2, detects the conduction failure detection target string 130 when the voltage change value ΔV greater than the threshold V TH2. By such a function of the control / determination unit 53, it is possible to determine whether the IV characteristic of the detection target string 130 is the characteristic L3 or L4 shown in FIG. 6, and the IV characteristic is the characteristic. When it is determined that it is L4, a conduction failure can be detected. If the current I 1 is larger than the short-circuit current during the daytime (during power generation) of the detection target string 130, the voltage drops by the bypass diode 150. On the other hand, if the current I 1 is too small, ΔV is small and detection is uncertain.
　次に、上述した太陽光発電システム１を対象にした導通不良検査の手順を説明するとともに、本実施形態に係る導通不良検知方法について詳述する。 Next, the continuity failure inspection procedure for the above-described photovoltaic power generation system 1 will be described, and the continuity failure detection method according to the present embodiment will be described in detail.
　まず、故障検知装置５の制御／判定部５３により、内蔵する計時機能を利用して所定時刻の到来が判定された場合、導通不良検知処理が開始される。制御／判定部５３により、スイッチ群３，４が制御されて、いずれか１つの検知対象ストリング１３０とパワーコンディショナ１１０との間が解列状態に設定されると同時に、検知対象ストリング１３０と故障検知装置５とが接続される。ここで、解列状態に設定される際には、検知対象ストリング１３０の両極が切断されてもよいし、検知対象ストリング１３０の一方極側のみが切断されてもよい。この状態において、故障検知装置５の制御／判定部５３は、検知対象ストリング１３０が発電中か非発電中かを判定し、発電中であるときに以下の処理を開始する。他方、発電量が所与の値以下のときは、導通不良検知処理を中止して、当該検知対象ストリング１３０を故障検知装置５と切り離し、パワーコンディショナ１１０に接続する。 First, when the control / determination unit 53 of the failure detection device 5 determines the arrival of a predetermined time using the built-in timing function, the continuity failure detection process is started. The control / determination unit 53 controls the switch groups 3 and 4 to set the disconnection state between any one of the detection target strings 130 and the power conditioner 110. The detection device 5 is connected. Here, when set to the disconnected state, both poles of the detection target string 130 may be cut, or only one pole side of the detection target string 130 may be cut. In this state, the control / determination unit 53 of the failure detection device 5 determines whether the detection target string 130 is generating power or not generating power, and starts the following process when generating power. On the other hand, when the power generation amount is equal to or less than a given value, the conduction failure detection process is stopped, the detection target string 130 is disconnected from the failure detection device 5, and connected to the power conditioner 110.
　次に、電圧測定部５２により、検知対象ストリング１３０の開放電圧ＶOCが測定される。その後、故障検知装置５の電流源回路５１から検知対象ストリング１３０に対して、負極と正極との間に（例えば、負極から正極に向けて）電流Ｉ１が供給される。このタイミングで、電圧測定部５２により、検知対象ストリング１３０の定電流時電圧が測定され、その測定値が制御／判定部５３に渡される。これに対して、制御／判定部５３により、測定された開放電圧ＶOCと測定された定電流時電圧との差である電圧変化値ΔＶが算出され、電圧変化値ΔＶが規定の閾値ＶＴＨ２よりも大きいか否かが判定され、その判定結果を基に検知対象ストリング１３０の導通不良が検知される。そして、制御／判定部５３により、検知結果がディスプレイやＬＥＤ等の出力装置に出力される。最後に、導通不良が検知されなかった場合には、制御／判定部５３によりスイッチ群３，４が制御されて、検知対象ストリング１３０と故障検知装置５との間の接続が解除されると同時に、検知対象ストリング１３０とパワーコンディショナ１１０との間が接続状態に設定される。 Next, the voltage measuring unit 52 measures the open circuit voltage V OC of the detection target string 130. Thereafter, the current I 1 is supplied from the current source circuit 51 of the failure detection device 5 to the detection target string 130 between the negative electrode and the positive electrode (for example, from the negative electrode to the positive electrode). At this timing, the voltage measurement unit 52 measures the constant-current voltage of the detection target string 130 and passes the measurement value to the control / determination unit 53. On the other hand, the control / determination unit 53 calculates a voltage change value ΔV that is a difference between the measured open-circuit voltage V OC and the measured constant current voltage, and the voltage change value ΔV is a predetermined threshold value V TH2. It is determined whether the detection target string 130 is defective or not based on the determination result. Then, the control / determination unit 53 outputs the detection result to an output device such as a display or an LED. Finally, if no continuity failure is detected, the control / determination unit 53 controls the switch groups 3 and 4 to simultaneously release the connection between the detection target string 130 and the failure detection device 5. The connection between the detection target string 130 and the power conditioner 110 is set.
　以上説明した故障検知システム２及びそれを利用した導通不良検知方法によれば、太陽電池ストリング１３０に対して、太陽電池ストリング１３０の負極及び正極を開放状態にした時の太陽電池ストリング１３０の負極と正極との間の電位差である開放電圧ＶOCが測定される。さらに、負極と正極との間に（例えば、負極から正極に向けて）規定の電流値の電流が供給された時の太陽電池ストリング１３０の負極と正極との間の電位差である定電流時電圧が測定される。そして、測定された開放電圧と定電流時電圧との差ΔＶに基づいて太陽電池ストリング１３０の導通不良が判定される。ここで、一般的に、太陽電池ストリング１３０内部に導通不良箇所が存在する場合、太陽電池ストリング１３０が発電したとき、導通不良箇所が抵抗となって、導通不良がない場合と比較して著しく電圧が降下する。従って、上述した故障検知システム２、或いは導通不良検知方法によれば、開放電圧と定電流時電圧との差を検出することにより、太陽電池ストリング１３０の導通不良を正確に判定することができる。また、定電流状態における電位差を測定することで、太陽電池ストリング１３０に大電流を流すおそれも少なく、コンデンサを利用した従来の診断方法のようにＩ－Ｖ特性のスキャンの必要もない。これにより、検査時の安全性を確保しつつ簡易かつ正確に太陽電池ストリング１３０の導通不良を検知することができる。 According to the failure detection system 2 and the continuity failure detection method using the failure detection system 2 described above, the negative electrode and the negative electrode of the solar cell string 130 when the negative electrode and the positive electrode of the solar cell string 130 are opened with respect to the solar cell string 130. An open circuit voltage V OC, which is a potential difference with the positive electrode, is measured. Further, a constant current voltage which is a potential difference between the negative electrode and the positive electrode of the solar cell string 130 when a current having a specified current value is supplied between the negative electrode and the positive electrode (for example, from the negative electrode toward the positive electrode). Is measured. Then, based on the difference ΔV between the measured open circuit voltage and constant current voltage, the conduction failure of the solar cell string 130 is determined. Here, in general, when there is a conduction failure location inside the solar cell string 130, when the solar cell string 130 generates power, the conduction failure location becomes a resistance, and the voltage is significantly higher than when there is no conduction failure. Falls. Therefore, according to the failure detection system 2 or the conduction failure detection method described above, the conduction failure of the solar cell string 130 can be accurately determined by detecting the difference between the open circuit voltage and the constant current voltage. In addition, by measuring the potential difference in the constant current state, there is little possibility of a large current flowing through the solar cell string 130, and there is no need to scan the IV characteristics as in the conventional diagnostic method using a capacitor. Thereby, the conduction | electrical_connection defect of the solar cell string 130 can be detected easily and correctly, ensuring the safety | security at the time of a test | inspection.
　上述した故障検知システム２においては、制御／判定部５３は、開放電圧ＶOCと太陽電池ストリング１３０に対して規定の電流Ｉ１を供給した時に測定された定電流時電圧との差ΔＶが、閾値ＶＴＨ２よりも大きい場合に太陽電池ストリング１３０の導通不良を判定してもよい。こうすれば、測定した差ΔＶと閾値ＶＴＨ２とを比較するという二値的な判定を行うことで、簡易な処理や回路構成で太陽電池ストリング１３０の導通不良を検知することができる。 In the failure detection system 2 described above, the control / determination unit 53 determines that the difference ΔV between the open-circuit voltage V OC and the constant-current voltage measured when the specified current I 1 is supplied to the solar cell string 130, If it is greater than the threshold value V TH2, the conduction failure of the solar cell string 130 may be determined. By doing so, it is possible to detect a conduction failure of the solar cell string 130 with simple processing and circuit configuration by performing a binary determination of comparing the measured difference ΔV and the threshold value V TH2 .
　［太陽電池検査用電流制御装置の構成］
　続いて電流源回路５１（太陽電池検査用電流制御装置）について詳述する。図７は、電流源回路５１の構成図である。図７に示す通り、電流源回路５１は、定電流装置５１１と電圧源装置５１２とを具備しており、定電流装置５１１と電圧源装置５１２は直列に接続されている。電流源回路５１は、前述の通り、検知対象となる太陽電池ストリング１３０を流れる電流を、その発電状態に関わらず、規定の値の定電流に制御する回路であり、非発電時には定電流装置５１１と電圧源装置５１２とにより生成する電流値を制御することで、太陽電池（太陽電池ストリング１３０）におけるバイパスダイオードの故障の検査に適した電流値の定電流を生成する。さらに、電流源回路５１は、発電時においては、定電流装置５１１により電流値を制御することで、太陽電池（太陽電池ストリング１３０）における導通不良の検査に適した電流値の定電流を生成する。つまり、本実施形態に係る太陽電池検査用電流制御装置は、一つの装置で太陽電池におけるバイパスダイオードの故障の検査及び太陽電池における導通不良の検査の２つの検査を行うことができる。 [Configuration of current control device for solar cell inspection]
Next, the current source circuit 51 (current control device for solar cell inspection) will be described in detail. FIG. 7 is a configuration diagram of the current source circuit 51. As shown in FIG. 7, the current source circuit 51 includes a constant current device 511 and a voltage source device 512, and the constant current device 511 and the voltage source device 512 are connected in series. As described above, the current source circuit 51 is a circuit that controls the current flowing through the solar cell string 130 to be detected to a constant current having a specified value regardless of the power generation state. And the voltage source device 512 are controlled to generate a constant current having a current value suitable for inspection of a failure of the bypass diode in the solar cell (solar cell string 130). Further, during power generation, the current source circuit 51 generates a constant current having a current value suitable for inspecting a continuity failure in the solar cell (solar cell string 130) by controlling the current value with the constant current device 511. . That is, the solar cell inspection current control device according to the present embodiment can perform two inspections, that is, a failure inspection of the bypass diode in the solar cell and a conduction failure inspection in the solar cell with one device.
　定電流装置５１１は、検査用に接続された太陽電池ストリング１３０の発電状況に関わらず、抵抗（または内部抵抗）を変化させ太陽電池ストリング１３０に流れる電流を規定の定電流値（例えば、上述のＩ１）になるように制御する装置である。定電流装置５１１としては、電流を定電流に制御するものであれば如何なる構成のものも用いることができ、例えば、オペアンプや、トランジスタ、定電流ダイオード等を用いた電気回路により構成することができる。 Regardless of the power generation status of the solar cell string 130 connected for inspection, the constant current device 511 changes the resistance (or internal resistance) to change the current flowing through the solar cell string 130 to a predetermined constant current value (for example, the above-mentioned I 1 ). As the constant current device 511, any configuration can be used as long as the current is controlled to a constant current. For example, the constant current device 511 can be configured by an electric circuit using an operational amplifier, a transistor, a constant current diode, or the like. .
　電圧源装置５１２は、検査用に接続された太陽電池ストリング１３０に直流電力を供給する装置であり、太陽電池ストリング１３０の発電中であると否とに関わらず、電力を供給する。電圧源装置５１２から供給される電力は、非発電時（夜間）においては太陽電池ストリング１３０内に供給されて、バイパスダイオードの故障検知に使用され、発電時（日中）においては定電流装置５１１の抵抗により消費される。電圧源装置５１２は、直流電力を発生させるものであれば如何なる構成のものも用いることができ、例えば、直流電源回路や乾電池などの電圧源を有する構成することができる。なお、本実施の形態においては、電圧源装置５１２が供給しうる電圧値の上限をＶ３（図８（ａ）参照）とし、それ以上の電圧を発生しないように構成するが、電圧源をV３の定電圧源として構成しても良い。 The voltage source device 512 is a device that supplies DC power to the solar cell string 130 connected for inspection, and supplies power regardless of whether the solar cell string 130 is generating power. The electric power supplied from the voltage source device 512 is supplied into the solar cell string 130 during non-power generation (nighttime) and used to detect a failure of the bypass diode, and during constant power generation (511) during power generation (daytime). Is consumed by the resistance. The voltage source device 512 can have any configuration as long as it generates DC power. For example, the voltage source device 512 can include a voltage source such as a DC power supply circuit or a dry battery. In the present embodiment, the upper limit of the voltage value that can be supplied by the voltage source device 512 is set to V 3 (see FIG. 8A), and no more voltage is generated. it may be configured as a constant voltage source V 3.
　なお、以下では、電圧源装置５１２は、太陽電池ストリング１３０に接続されれば常時電力を供給するものとして説明するが、制御／判定部５３の指示信号に応じて、太陽電池ストリング１３０の非発電時には電力を供給し、発電時においては電力の供給を停止し、電圧源をバイパスさせる回路を設けて、太陽電池ストリング１３０の発電する電流を流す（即ち、電圧源を迂回させる回路に流す）構成としても良い。 In the following description, voltage source device 512 is described as always supplying power when connected to solar cell string 130, but non-power generation of solar cell string 130 according to an instruction signal from control / determination unit 53. A configuration in which electric power is sometimes supplied, power supply is stopped during power generation, and a circuit that bypasses the voltage source is provided so that a current generated by the solar cell string 130 flows (that is, the current flows to a circuit that bypasses the voltage source). It is also good.
　ここで、電流及び電圧の符号を、上述のバイパスダイオードの故障検査や導通不良の故障検査の説明と同様に、以下の通り定める。すなわち、太陽電池ストリング１３０（太陽電池）の内部において負極から正極に向けて電位が上がる場合（太陽電池の外部で、正極から負極に向けた電位が上がる場合）が正電圧（Ｖ＞０）を示し、太陽電池ストリング１３０の内部において負極から正極に向かう電流（太陽電池の外部で、正極から負極に向かう電流）を正電流（Ｉ＞０）で示している。従って、太陽電池ストリング１３０と電流源回路５１とを含む閉回路の合計電圧は０になる。太陽電池ストリング１３０と電流源回路５１とを接続した時には、電流値は同じ、電圧は絶対値が同じで符号が逆になる。すなわち、太陽電池ストリング１３０で発生した電圧ゲイン(またはバイパスダイオード１５０による電圧損失)は、電流源回路５１による電圧降下(または電圧ゲイン)と釣り合う。 Here, the signs of current and voltage are determined as follows, as in the case of the above-described bypass diode failure inspection and continuity failure failure inspection. That is, when the potential increases from the negative electrode toward the positive electrode inside the solar cell string 130 (solar cell) (when the potential increases from the positive electrode toward the negative electrode outside the solar cell), the positive voltage (V> 0) is obtained. In the solar cell string 130, a current from the negative electrode to the positive electrode (current from the positive electrode to the negative electrode outside the solar cell) is indicated by a positive current (I> 0). Therefore, the total voltage of the closed circuit including the solar cell string 130 and the current source circuit 51 becomes zero. When the solar cell string 130 and the current source circuit 51 are connected, the current value is the same, the voltage has the same absolute value, and the sign is reversed. That is, the voltage gain generated in the solar cell string 130 (or voltage loss due to the bypass diode 150) is balanced with the voltage drop (or voltage gain) due to the current source circuit 51.
　図８（ａ）は、電流源回路５１が生成する電流のＩ－Ｖ特性である特性Ｌ５を示すグラフである。図８（ａ）のグラフにおいて、電圧が正の領域（第１象限及び第４象限）は、電流源回路５１が電源として電力を測定対象の太陽電池ストリング１３０に送り込む動作を表している領域を示している。夜間にバイパスダイオード１５０の開放故障検出を行うときの動作モードはこの電圧が正の領域である。一方、電圧が負の領域（第２象限及び第３象限）は、電流源回路５１が負荷として動作する領域を示している。昼間に発電している太陽電池ストリング１３０に対し、電流源回路５１が少しだけ電流を通過させて太陽電池ストリング１３０の導通不良を診断するときの動作モードがこの電圧が負の領域である。 FIG. 8A is a graph showing a characteristic L5 that is an IV characteristic of the current generated by the current source circuit 51. FIG. In the graph of FIG. 8A, a region where the voltage is positive (first quadrant and fourth quadrant) is a region representing an operation in which the current source circuit 51 sends power to the solar cell string 130 to be measured as a power source. Show. The operation mode when detecting an open failure of the bypass diode 150 at night is a region where this voltage is positive. On the other hand, regions where the voltage is negative (second quadrant and third quadrant) indicate regions where the current source circuit 51 operates as a load. The operating mode when the current source circuit 51 passes a small amount of current through the solar cell string 130 that generates power in the daytime and diagnoses the conduction failure of the solar cell string 130 is a region where the voltage is negative.
　図８（ａ）に示す通り、電流源回路５１は、電圧０Ｖから電圧Ｖ３（Ｖ３＞０）の間では電流値Ｉ１の定電流を流し、電圧Ｖ３以上は電力を供給しない。なお、電流源回路５１には逆電流を防止するためのブロッキングダイオードを設けることが望ましい。ブロッキングダイオードの耐電圧｜Ｖ５｜（Ｖ５＞Ｖ３）を太陽電池ストリング１３０の開放電圧値の絶対値｜ＶＯＣ｜より大きな値に設定することで、太陽電池ストリング１３０の電極を逆に接続した場合に、逆電流が電流源回路５１内に流れることを防止することが可能になる。また、定電流装置５１１の耐電圧｜Ｖ４｜（Ｖ４＜０）は後述の通り、太陽電池ストリング１３０の開放電圧値の絶対値｜ＶＯＣ｜より大きい必要がある。 As shown in FIG. 8A, the current source circuit 51 passes a constant current having a current value I 1 between the voltage 0 V and the voltage V 3 (V 3 > 0), and does not supply power above the voltage V 3 . The current source circuit 51 is desirably provided with a blocking diode for preventing reverse current. By setting the withstand voltage | V 5 | (V 5 > V 3 ) of the blocking diode to a value larger than the absolute value | V OC | of the open-circuit voltage value of the solar cell string 130, the electrodes of the solar cell string 130 are reversed. When connected, it is possible to prevent reverse current from flowing into the current source circuit 51. Further, the withstand voltage | V 4 | (V 4 <0) of the constant current device 511 needs to be larger than the absolute value | V OC | of the open-circuit voltage value of the solar cell string 130 as described later.
　図８（ｂ）は、太陽電池ストリング１３０の夜間及び日中の正常時のＩ－Ｖ特性を示すグラフである。図８（ｂ）の特性Ｌ１は、太陽電池ストリング１３０の夜間の正常時のＩ－Ｖ特性を示しており、図４における特性Ｌ１に対応するものである。一方、図８（ｂ）の特性Ｌ３は、太陽電池ストリング１３０の日中の正常時のＩ－Ｖ特性を示しており、図６における特性Ｌ３に対応するものである。図８（ｂ）における点Ａ及びＢは、それぞれ特性Ｌ１及びＬ３の電流値Ｉ１に対応する点である。上述のバイパスダイオードの故障検査及び導通不良の故障検査の説明の通り、故障検知システム２は、点Ａにおける電位差に基づいてバイパスダイオードの故障を検知し、点Ｂにおける電位差に基づいて導通不良の故障を検知する。なお、図８（ａ）と図８（ｂ）との間の２つの点線矢印が示す通り、図８（ｂ）における点Ａ及びＢの電流／電圧は、図８（ａ）に示す点Ａ及びＢの電流／電圧に対応する。すなわち、図８（ａ）において、電流源回路５１は、点Ａにおいてバイパスダイオードの故障を検知し、点Ｂにおいて導通不良の故障を検知する。 FIG. 8B is a graph showing the IV characteristics of the solar cell string 130 at night and during normal time. The characteristic L1 in FIG. 8B shows the normal IV characteristic of the solar cell string 130 at night, and corresponds to the characteristic L1 in FIG. On the other hand, the characteristic L3 in FIG. 8B shows the IV characteristic during normal daytime of the solar cell string 130, and corresponds to the characteristic L3 in FIG. Points A and B in FIG. 8 (b), a point corresponding to the current value I 1 of each characteristic L1 and L3. As described above for the failure inspection of the bypass diode and the failure inspection of the continuity failure, the failure detection system 2 detects the failure of the bypass diode based on the potential difference at the point A, and the failure of the continuity failure based on the potential difference at the point B. Is detected. As indicated by the two dotted arrows between FIG. 8A and FIG. 8B, the current / voltage at points A and B in FIG. 8B is the point A shown in FIG. 8A. And B current / voltage. That is, in FIG. 8A, the current source circuit 51 detects a failure of the bypass diode at the point A and detects a failure of conduction failure at the point B.
　続いて、電流源回路５１が生成する電流のＩ－Ｖ特性について、上述のバイパスダイオードの故障検査や導通不良の故障検査を実行する上での要件１～５について説明する。 Subsequently, requirements 1 to 5 for executing the above-described bypass diode failure inspection and conduction failure failure inspection regarding the IV characteristics of the current generated by the current source circuit 51 will be described.
　＜要件１＞
　まず、図８（ａ）のＶ３の値に関する要件１について説明する。以降では、Ｖ３を発生可能電圧と呼ぶ。図９は、図４（ａ）と同様に、太陽電池ストリング１３０の夜間のＩ－Ｖ特性を示すグラフである。特性Ｌ１、Ｌ２及び電流Ｉ１については図４と同様のため、説明を省略する。ΔＶＢは、太陽電池ストリング１３０内のバイパスダイオード１５０の電圧降下値の総和を示している。特性Ｌ５は、電流源回路５１が生成する電流のＩ－Ｖ特性であり、図９は太陽電池ストリング１３０におけるＩ－Ｖ特性を示すグラフであるため、図８（ａ）に示す電流源回路５１が生成する電流のＩ－Ｖ特性について、電圧が反転表示されたものとなっている。 <Requirement 1>
First, it will be described requirements 1 relating to the value of V 3 in FIG. 8 (a). In the following, it referred to as the can be generated voltage V 3. FIG. 9 is a graph showing the nighttime IV characteristics of the solar cell string 130 as in FIG. The same as in the characteristics L1, L2 and Figure 4 for the current I 1, the description thereof is omitted. ΔV B indicates the total voltage drop value of the bypass diode 150 in the solar cell string 130. The characteristic L5 is the IV characteristic of the current generated by the current source circuit 51, and FIG. 9 is a graph showing the IV characteristic in the solar cell string 130. Therefore, the current source circuit 51 shown in FIG. With respect to the IV characteristic of the current generated by the voltage, the voltage is displayed in reverse.
　図８（ａ）のグラフの正電圧側の電力を受け取る太陽電池ストリング１３０は、図９の負電圧側で動作する。太陽電池ストリング１３０（またはバイパスダイオード１５０）の動作点は、上述の通り閉回路の合計電圧は０であるから、
電流源回路５１の電圧＋太陽電池ストリング１３０（またはバイパスダイオード１５０）の電圧＝０
となることから、図９におけるＬ１とＬ５の交点である点Ａ（バイパスダイオード１５０の正常時）またはＬ２とＬ５の交点である点Ａ’（バイパスダイオード１５０の開放故障時）となる。以上より、発生可能電圧Ｖ３は、図９に示すΔＶＢよりも大きな値である必要がある（要件１）。 The solar cell string 130 that receives power on the positive voltage side of the graph of FIG. 8A operates on the negative voltage side of FIG. The operating point of the solar cell string 130 (or the bypass diode 150) is that the total voltage of the closed circuit is 0 as described above.
Voltage of current source circuit 51 + voltage of solar cell string 130 (or bypass diode 150) = 0
Therefore, the point A is an intersection of L1 and L5 in FIG. 9 (when the bypass diode 150 is normal) or a point A ′ (an opening failure of the bypass diode 150) is an intersection of L2 and L5. Thus, the voltage V 3 that can be generated needs to be a value larger than ΔV B shown in FIG. 9 (requirement 1).
　例えば、具体的には図２に示す太陽電池ストリング１３０が９０枚の太陽電池モジュール１２０（１クラスタにより構成された太陽電池モジュール）を直列接続して構成されている場合を想定すると、９０クラスタとなる。ここにクラスタとは、直列接続された複数の太陽電池セル１４０（図２では６枚）と、これに並列接続されたバイパスダイオード１５０とから構成される単位である。１クラスタでのバイパスダイオードの電圧降下を０．４Ｖとすれば、発生可能電圧Ｖ３は、３６Ｖ（＝９０クラスタ＊０．４Ｖ）よりも大きな値である必要がある。 For example, specifically, assuming that the solar cell string 130 shown in FIG. 2 is configured by connecting 90 solar cell modules 120 (solar cell modules configured by one cluster) in series, 90 clusters and Become. Here, the cluster is a unit composed of a plurality of solar cells 140 connected in series (six cells in FIG. 2) and a bypass diode 150 connected in parallel thereto. If the voltage drop of the bypass diode in one cluster is 0.4V, the possible voltage V3 needs to be larger than 36V (= 90 clusters * 0.4V).
　＜要件２＞
　続いて、図８（ａ）のＶ４の値に関する要件２について説明する。以降では、Ｖ４を吸収可能電圧と呼ぶ。図１０は、図６（ａ）と同様に、太陽電池ストリング１３０の日中のＩ－Ｖ特性を示すグラフである。特性Ｌ３、Ｌ４、電流Ｉ１、電圧ＶOCについては図６と同様のため、説明を省略する。また、特性Ｌ５は、図９と同様のため、説明を省略する。 <Requirement 2>
The following describes the requirements 2 relating to the value of V 4 in FIG. 8 (a). In the following, it referred to as capable of absorbing voltage V 4. FIG. 10 is a graph showing the daytime IV characteristics of the solar cell string 130 as in FIG. The characteristics L3 and L4, the current I 1 and the voltage V OC are the same as in FIG. The characteristic L5 is the same as that in FIG.
　図８（ａ）のグラフの負電圧側の電力を受け取る太陽電池ストリング１３０は、図１０の正電圧側で動作する。太陽電池ストリング１３０の動作点は、図９と同様に、
電流源回路５１の電圧＋太陽電池ストリング１３０の電圧＝０
となることから、図１０におけるＬ３とＬ５の交点である点Ｂ（太陽電池ストリング１３０の正常時）またはＬ４とＬ５の交点である点Ｂ’（太陽電池ストリング１３０の導通不良時）となる。なお、上述の導通不良の故障検査の説明で挙げた通り、導通不良の故障検査では、ＶOCと、電流を流したときの点Ｂの電位差及び点Ｂ’の電位差の差とから、導通状態を反映する。以上より、吸収可能電圧Ｖ４は、図１０に示すＶOCよりも大きな値である必要がある（要件２）。 The solar cell string 130 that receives power on the negative voltage side of the graph of FIG. 8A operates on the positive voltage side of FIG. The operating point of the solar cell string 130 is the same as in FIG.
Voltage of current source circuit 51 + voltage of solar cell string 130 = 0
Therefore, the point B is an intersection of L3 and L5 in FIG. 10 (when the solar cell string 130 is normal) or a point B ′ (at the time of poor conduction of the solar cell string 130) is an intersection of L4 and L5. Note that, as mentioned in the above description of the failure check for continuity failure, in the failure check for continuity failure, the continuity state is determined from V OC and the potential difference at point B and the difference in potential difference at point B ′ when current is passed. Reflect. From the above, the absorbable voltage V 4 needs to be a value larger than V OC shown in FIG. 10 (requirement 2).
　＜要件３＞
　続いて、図８（ａ）の特性Ｌ５のうち、電圧がＶ３からＶ５までの間の電流である過電圧時動作電流に関する要件３について説明する。故障検知システム２において、誤配線などによって太陽電池ストリング１３０の正負が逆に接続され、電流源回路５１が発生可能な電圧よりも大きな電圧を外部から印加されても、逆電流による事故を起こさないことが必要である。このためには、図８（ａ）に示した過電圧時動作電流は０Ａであることが好ましい（要件３）。 <Requirement 3>
Next, requirement 3 relating to the overcurrent operating current that is a current between V 3 and V 5 in the characteristic L5 in FIG. 8A will be described. In the failure detection system 2, even if the positive and negative of the solar cell string 130 are reversely connected due to miswiring or the like and a voltage larger than the voltage that can be generated by the current source circuit 51 is applied from the outside, an accident due to the reverse current does not occur. It is necessary. For this purpose, it is preferable that the overcurrent operating current shown in FIG. 8A is 0 A (requirement 3).
　＜要件４＞
　続いて、図８（ａ）の電圧Ｖ５である耐電圧に関する要件４について説明する。故障検知システム２において、誤配線などによって太陽電池ストリング１３０の正負が逆に接続された場合の電圧は、太陽電池ストリング１３０の開放電圧に達する。よって、図８（ａ）に示した耐電圧は、太陽電池ストリング１３０の開放電圧以上であることが必要である（要件４）。 <Requirement 4>
Next, description will be given requirements 4 relates withstand voltage is the voltage V 5 of FIG. 8 (a). In the failure detection system 2, the voltage when the positive and negative of the solar cell string 130 are connected in reverse due to incorrect wiring or the like reaches the open circuit voltage of the solar cell string 130. Therefore, the withstand voltage shown in FIG. 8A needs to be equal to or higher than the open circuit voltage of the solar cell string 130 (requirement 4).
　＜要件５＞
　続いて、電流源回路５１が生成する電流値の要件５について説明する。電流源回路５１が生成する定電流値Ｉ１は、バイパスダイオード故障診断の観点からは、夜間の光強度による電流に比べて十分に大きな値であることが必要である（要件５その１）。さもないと、判定が困難となる。例えば、夜間に街灯などの影響で少量の発電をしている（短絡電流１ｍＡ程度で発電している）太陽電池ストリング１３０に対し、定電流値Ｉ１を１ｍＡに設定された電流源回路５１を接続した場合、当該太陽電池ストリング１３０の動作電圧は０Ｖ付近になるため、バイパスダイオード１５０がオープン故障していても、電圧降下を測定できず、故障を検知できない。他方、電流源回路５１が生成する定電流値Ｉ１は、導通不良の診断の観点からは、日中の電流に比べて十分に小さな値であることが必要である（要件５その２）。例えば、日中に充分な日射を受けて短絡電流５Ａで発電している太陽電池に対し、定電流値Ｉ１を４Ａに設定された電流源回路５１を接続した場合、導通不良が無くても開放電圧と比較して著しく電圧が低下するため、導通不良の検知が困難となる。したがって、定電流源回路５１により生成させる定電流値Ｉ１は、太陽電池ストリング１３０の夜間における平均的な短絡電流値よりも大きく、且つ、日中における平均的な最大動作点電流Ｉｐｍよりも小さいことが望ましい。 <Requirement 5>
Next, requirement 5 for the current value generated by the current source circuit 51 will be described. Constant current value I 1 of the current source circuit 51 is generated, from the viewpoint of the bypass diode fault diagnosis is required to be a sufficiently large value in comparison with the current due to nighttime light intensity (Requirement 5 Part 1). Otherwise, the determination becomes difficult. For example, a current source circuit 51 in which a constant current value I1 is set to 1 mA is applied to a solar cell string 130 that generates a small amount of power due to the influence of a streetlight at night (i.e., generates power with a short circuit current of about 1 mA). When connected, the operating voltage of the solar cell string 130 is around 0 V, so even if the bypass diode 150 has an open failure, the voltage drop cannot be measured and the failure cannot be detected. On the other hand, the constant current value I 1 which is a current source circuit 51 generates, from the the viewpoint of diagnosis of poor conduction, it must be a sufficiently small value compared to the current during the day (Requirement 5 Part 2). For example, with respect to solar cells that are generated by short-circuit current 5A receives sufficient solar radiation during the day, when connecting the current source circuit 51 which is set a constant current value I 1 to 4A, even without conduction failure is Since the voltage is significantly reduced as compared with the open circuit voltage, it is difficult to detect a conduction failure. Therefore, the constant current value I 1 generated by the constant current source circuit 51 is larger than the average short-circuit current value of the solar battery string 130 at night and smaller than the average maximum operating point current Ipm during the daytime. It is desirable.
　以上が、電流源回路５１が生成する電流のＩ－Ｖ特性について、上述のバイパスダイオードの故障検査や導通不良の故障検査を実行する上での要件１～５である。電流源回路５１は、少なくとも要件１及び２を満たす。 The above are the requirements 1 to 5 for executing the above-described failure inspection of the bypass diode and the failure inspection of the continuity failure with respect to the IV characteristics of the current generated by the current source circuit 51. The current source circuit 51 satisfies at least requirements 1 and 2.
　［太陽電池検査用電流制御装置の回路構成例］
　図１１は、電流源回路５１の回路構成図の例を示す図である。図１１において、電圧源装置５１２は定電圧源５１３及びバイパスダイオード５１６を並列接続してなる素子により構成され、定電流装置５１１は定電流ダイオード（ＣＲＤ（Current　Regulative　Diode））５１４及びツェナーダイオード５１５を並列接続してなる素子３つを直列接続されて構成される。ここで、ＣＲＤとは、加える電圧や負荷抵抗が変わっても通過する電流が一定に保たれるパッシブデバイスであり、定電圧源５１３と直列接続することにより、定電流源を安価、簡単に製造することができる。また、図１１に示すとおり、定電流装置５１１及び電圧源装置５１２には、ブロッキングダイオード（逆流防止ダイオード）５１７が直接接続されている。 [Circuit configuration example of current control device for solar cell inspection]
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration diagram of the current source circuit 51. In FIG. 11, the voltage source device 512 is configured by an element formed by connecting a constant voltage source 513 and a bypass diode 516 in parallel, and the constant current device 511 includes a constant current diode (CRD (Current Regulative Diode)) 514 and a Zener diode 515. Three elements connected in parallel are connected in series. Here, the CRD is a passive device that maintains a constant current even if the applied voltage or load resistance changes. By connecting in series with the constant voltage source 513, the constant current source can be manufactured inexpensively and easily. can do. Further, as shown in FIG. 11, a blocking diode (backflow prevention diode) 517 is directly connected to the constant current device 511 and the voltage source device 512.
　続いて、図１１に示す電流源回路５１の回路構成図が上述の要件１～５を満たす上で必要な条件を示す。 Subsequently, the circuit configuration diagram of the current source circuit 51 shown in FIG. 11 shows conditions necessary for satisfying the above requirements 1 to 5.
　＜要件１＞
　まず、要件１を満たすため、すなわち、発生可能電圧Ｖ３を太陽電池ストリング１３０内のバイパスダイオード１５０による電圧降下値の総和ΔＶＢよりも大きな値とするためには、定電圧源５１３が発生する電圧を、電圧降下値の総和ΔＶＢよりも大きな値とすればよい。 <Requirement 1>
First, the constant voltage source 513 is generated in order to satisfy the requirement 1, that is, to make the voltage V 3 that can be generated larger than the total voltage drop value ΔV B of the bypass diode 150 in the solar cell string 130. The voltage may be set to a value larger than the total voltage drop value ΔV B.
　＜要件２＞
　続いて、要件２を満たす条件、すなわち、吸収可能電圧Ｖ４を開放電圧ＶOCよりも大きな値とするための条件について説明する。まず、電流源回路５１を太陽電池発電中に使用する場合を考えると、定電流ダイオード５１４は定電圧源５１３と太陽電池の合計電圧に耐えてそれを降圧し、電流を制御することが必要である。定電流ダイオード５１４の耐圧は１００Ｖ以下であるため、複数の定電流ダイオード５１４を直列に接続して、耐圧を確保する必要がある。しかし、実際には、複数の定電流ダイオード５１４を直列に接続しただけでは、耐圧は確保されない。これは、定電流ダイオード５１４個体間の僅かな電流の差によって、電流の小さな定電流ダイオード５１４に電圧が集中して破壊が起こる虞があるためである。図１２は、電流値がずれたＣＲＤを直列接続した際のＩ－Ｖ特性を示す図である。図１２において、領域Ｒ１が、電圧集中による破損の虞がある領域である。 <Requirement 2>
Next, a condition that satisfies requirement 2, that is, a condition for setting the absorbable voltage V 4 to a value larger than the open circuit voltage V OC will be described. First, considering the case where the current source circuit 51 is used during solar cell power generation, the constant current diode 514 needs to withstand the total voltage of the constant voltage source 513 and the solar cell, step down the voltage, and control the current. is there. Since the withstand voltage of the constant current diode 514 is 100 V or less, it is necessary to secure a withstand voltage by connecting a plurality of constant current diodes 514 in series. However, actually, the withstand voltage is not ensured only by connecting a plurality of constant current diodes 514 in series. This is because a small current difference between the constant current diodes 514 may cause a voltage to concentrate on the constant current diode 514 having a small current and cause destruction. FIG. 12 is a diagram showing IV characteristics when CRDs having different current values are connected in series. In FIG. 12, a region R1 is a region that may be damaged due to voltage concentration.
　この対策として、電流源回路５１では、図１１に示す通り、個々の定電流ダイオード５１４に、その耐圧以下で動作するツェナーダイオード５１５を並列接続し、それを直列接続している。図１３は、ＣＲＤとツェナーダイオードとの並列接続による効果を示した図である。図１３において、特性Ｌ１０は図１２と同様にＣＲＤのＩ－Ｖ特性を示し、特性Ｌ１１はツェナーダイオードのＩ－Ｖ特性を示し、特性Ｌ１２はＣＲＤとツェナーダイオードとの並列接続によるＩ－Ｖ特性を示し、領域Ｒ２が安定動作領域を示している。このように電流源回路５１では、全定電流ダイオード５１４にその耐圧以下で動作するツェナーダイオード５１５を並列接続することで、電圧集中による破損の虞がある領域Ｒ１をなくすことができる。 As a countermeasure against this, in the current source circuit 51, as shown in FIG. 11, Zener diodes 515 that operate below their withstand voltages are connected in parallel to each constant current diode 514, and are connected in series. FIG. 13 is a diagram showing the effect of parallel connection of a CRD and a Zener diode. In FIG. 13, a characteristic L10 indicates the IV characteristic of the CRD as in FIG. 12, a characteristic L11 indicates the IV characteristic of the Zener diode, and a characteristic L12 indicates the IV characteristic due to the parallel connection of the CRD and the Zener diode. The region R2 indicates a stable operation region. As described above, in the current source circuit 51, the Zener diode 515 that operates below the withstand voltage is connected in parallel to all the constant current diodes 514, thereby eliminating the region R1 that may be damaged due to voltage concentration.
　ここで、太陽電池の電圧と定電圧源５１３とは加極的にはたらく。よって、電流源回路５１は、要件２を満たすために、その合計電圧に耐える段数だけ、定電流ダイオード５１４とツェナーダイオード５１５とからなる定電流素子を直列に接続すればよい。図１４（ａ）は、３つの定電流素子のそれぞれのＩ－Ｖ特性Ｌ２０～Ｌ２２の例を示し、図１４（ｂ）は、それら３つの定電流素子を直列接続した時のＩ－Ｖ特性の例を示している図である。 Here, the voltage of the solar cell and the constant voltage source 513 work positively. Therefore, in order to satisfy the requirement 2, the current source circuit 51 has only to connect a constant current element including the constant current diode 514 and the Zener diode 515 in series for the number of stages that can withstand the total voltage. FIG. 14A shows an example of the IV characteristics L20 to L22 of the three constant current elements, and FIG. 14B shows the IV characteristics when the three constant current elements are connected in series. It is a figure which shows the example of.
　さらに、事故等によりそれを超える異常な電圧が印加されて全ツェナーダイオード５１５が動作した場合や、定電流ダイオード５１４が短絡モード故障した場合は、定電圧源５１３を大電流が通過する可能性がある。この場合に備えて、ツェナーダイオード５１５は太陽電池の短絡電流を通過させることができるものを使用し、定電圧源５１３には太陽電池の短絡電流を通過させることができるバイパスダイオード５１６を並列接続しておくことが好ましい。 In addition, when an abnormal voltage exceeding that is applied due to an accident or the like, all the Zener diodes 515 are operated, or when the constant current diode 514 has a short-circuit mode failure, a large current may pass through the constant voltage source 513. is there. In preparation for this, a Zener diode 515 that can pass a short-circuit current of a solar cell is used, and a bypass diode 516 that can pass a short-circuit current of the solar cell is connected in parallel to the constant voltage source 513. It is preferable to keep it.
　＜要件３及び４＞
　続いて、要件３及び４を満たすため、すなわち、図８（ａ）において電圧がＶ３からＶ５までの間の電流である過電圧時動作電流は０Ａであり、及び耐電圧Ｖ５は太陽電池ストリング１３０の開放電圧以上であるためには、定電圧源５１３と定電流素子とから構成される定電流源に、十分な耐電圧を有するブロッキングダイオード５１７を直列に接続すればよい。このブロッキングダイオード５１７は、施工の誤り等により太陽電池が逆極性に接続されても事故を起こさないために必要である。 <Requirements 3 and 4>
Then, to satisfy the requirements 3 and 4, i.e., over-voltage during operation current voltage is current between the V 3 to V 5 in FIG. 8 (a) is 0A, and the withstand voltage V 5 is the solar cell In order to be equal to or higher than the open circuit voltage of the string 130, a blocking diode 517 having a sufficient withstand voltage may be connected in series to a constant current source including a constant voltage source 513 and a constant current element. This blocking diode 517 is necessary in order not to cause an accident even if the solar cell is connected in reverse polarity due to construction errors or the like.
　＜要件５＞
　続いて、要件５を満たすため、すなわち、電流源回路５１が生成する電流値は、夜間の光強度における短絡電流値に比べて十分に大きな値であり、日中の短絡電流値に比べて十分に小さな値であるためには、使用する定電流ダイオード５１４を選定することで所望の電流値を設定することができる。 <Requirement 5>
Subsequently, in order to satisfy the requirement 5, that is, the current value generated by the current source circuit 51 is sufficiently larger than the short-circuit current value at night light intensity, and is sufficiently larger than the daytime short-circuit current value. Therefore, a desired current value can be set by selecting the constant current diode 514 to be used.
　以上の通り、図１１に示す電流源回路５１の回路構成図では、上記各要件１～５を満たすと共に、安価な汎用部品だけで実現でき、スイッチング素子の制御も不要である等、ＦＥＴ等を利用した電流源に比較して、構成が単純である。それゆえに、動作が簡単であり、ゲートドライブの問題等による不安定性の虞がなく、安定した電流を確実に得ることができ、太陽電池の故障検査を確実に行うことができる。 As described above, the circuit configuration diagram of the current source circuit 51 shown in FIG. 11 satisfies the above requirements 1 to 5 and can be realized only with inexpensive general-purpose parts, and does not require control of switching elements. Compared to the current source used, the configuration is simple. Therefore, the operation is simple, there is no possibility of instability due to the problem of the gate drive, etc., a stable current can be reliably obtained, and the failure inspection of the solar cell can be reliably performed.
　上述した太陽電池検査用電流制御装置においては、定電流装置は、定電流ダイオード及びツェナーダイオードを並列接続してなる複数の素子により構成される、ことが好適である。これにより、太陽電池検査用電流制御装置は、安価な汎用部品だけで実現でき、スイッチング素子の制御も不要である等、ＦＥＴ等を利用した電流源に比較して、構成が単純である。それゆえに、動作が簡単であり、ゲートドライブの問題等による不安定性の虞がなく、安定した電流を確実に得ることができ、太陽電池の故障検査を確実に行うことができる。また、大掛かりな装置や高精度な測定機器を要さず、スイッチング制御等をする必要もなく、発電時と非発電時における太陽電池の正極負極間の電位差を測定するだけで、簡単に導通不良とバイパスダイオードのオープンモード故障を検知することができ、誤作動等による誤検出の危険もなく、安全かつ容易に故障検知を実現することができる。 In the above-described solar cell inspection current control device, it is preferable that the constant current device includes a plurality of elements formed by connecting a constant current diode and a Zener diode in parallel. As a result, the current control device for solar cell inspection can be realized with only inexpensive general-purpose components and has a simple configuration compared to a current source using an FET or the like, such as no need to control a switching element. Therefore, the operation is simple, there is no possibility of instability due to the problem of the gate drive, etc., a stable current can be reliably obtained, and the failure inspection of the solar cell can be reliably performed. In addition, there is no need for large-scale equipment or high-precision measuring equipment, and there is no need for switching control, etc., and simply measuring the potential difference between the positive and negative electrodes of the solar cell during power generation and non-power generation makes it easy to conduct poorly In addition, it is possible to detect an open mode failure of the bypass diode, and it is possible to realize the failure detection safely and easily without risk of erroneous detection due to malfunction or the like.
　また、電圧源装置は、定電圧源である、ことが好適である。一般的に、バイパスダイオードがオープンモード故障をしている場合、所与の値の電流を流すと、高い逆電圧が発生し、太陽電池素子そのものを破損する虞がある。そこで、上述したとおり、電圧源を定電圧源とし、定電流装置と共に使用することで、非発電時における太陽電池に一定値の電流を流すことを実現しつつ、高い逆電圧が発生することを未然に防止し、太陽電池の破損から保護することが可能になる。 The voltage source device is preferably a constant voltage source. Generally, when the bypass diode has an open mode failure, if a current having a given value is passed, a high reverse voltage is generated, which may damage the solar cell element itself. Therefore, as described above, by using a voltage source as a constant voltage source and a constant current device, it is possible to generate a high reverse voltage while realizing a constant current to flow through the solar cell during non-power generation. It becomes possible to prevent it in advance and protect it from damage to the solar cell.
　さらに、電圧源装置は、太陽電池の正極負極間に印加する電圧の絶対値として、当該太陽電池内のバイパスダイオードの正常時における電圧降下値の合計の絶対値よりも大きい電圧を印加する、ことも好適である。このように、非発電時におけるバイパスダイオードの故障判定において、バイパスダイオードの電圧降下値以上の電圧を印加することで、確実に太陽電池内に電流を流すことが可能となり、上述したバイパスダイオードの故障診断を確実に行うことができる。 Furthermore, the voltage source device applies a voltage larger than the absolute value of the sum of the voltage drop values at the normal time of the bypass diode in the solar cell as the absolute value of the voltage applied between the positive electrode and the negative electrode of the solar cell. Is also suitable. Thus, in the failure determination of the bypass diode at the time of non-power generation, by applying a voltage that is equal to or higher than the voltage drop value of the bypass diode, it is possible to surely flow a current into the solar cell, and the failure of the bypass diode described above Diagnosis can be performed reliably.
　また、当該太陽電池検査用電流制御装置の正及び負の耐電圧は、太陽電池の開放電圧値よりも大きい、ことも好適である。例えば、太陽電池の極性を逆に接続した場合、太陽電池検査用電流制御装置が発生可能な電圧は太陽電池の開放電圧値に達するため、正の耐電圧が、太陽電池の開放電圧値よりも大きいことで、太陽電池検査用電流制御装置の安全性を維持することができる。また、導通不良の故障の故障診断を行う際に必要な太陽電池モジュールの負極と正極との間に生じる電位差は開放電圧値未満の値である。よって、負の耐電圧が、太陽電池の開放電圧値よりも大きいことで、確実に導通不良の故障の故障診断を行うことができる。 It is also preferable that the positive and negative withstand voltages of the solar cell inspection current control device are larger than the open-circuit voltage value of the solar cell. For example, when the polarity of the solar cell is reversed, the voltage that can be generated by the solar cell inspection current control device reaches the open voltage value of the solar cell, so the positive withstand voltage is higher than the open voltage value of the solar cell. By being large, the safety of the solar cell inspection current control device can be maintained. In addition, the potential difference generated between the negative electrode and the positive electrode of the solar cell module necessary for performing failure diagnosis of a failure due to poor conduction is a value less than the open circuit voltage value. Therefore, since the negative withstand voltage is larger than the open-circuit voltage value of the solar cell, it is possible to reliably perform failure diagnosis of failure of conduction failure.
　本発明は、太陽電池の検査用の電流を制御する太陽電池検査用電流制御装置を使用用途とし、太陽光発電システムにおける複数種類の故障を安全、容易、且つ、正確に検知することができるものである。 The present invention uses a solar cell inspection current control device for controlling a current for inspecting a solar cell, and can detect a plurality of types of failures in a photovoltaic power generation system safely, easily and accurately. It is.
　１…太陽光発電システム（太陽電池システム）、２…故障検知システム、３…スイッチ群（スイッチング部）、５…故障検知装置、５１…電流源回路、５２…電圧測定部、５３…制御／判定部、５４…スイッチ、５５１…電流計、６１～６６…接続点、１００…太陽電池アレイ、１１０…パワーコンディショナ（負荷装置）、１２０…太陽電池モジュール、１３０…太陽電池ストリング（検知対象ストリング）、１４０…太陽電池セル、１５０…バイパスダイオード、５１１…定電流装置、５１２…電圧源装置、５１３…定電圧源、５１４…定電流ダイオード、５１５…ツェナーダイオード、５１６…バイパスダイオード、５１７…ブロッキングダイオード。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Solar power generation system (solar cell system), 2 ... Failure detection system, 3 ... Switch group (switching part), 5 ... Failure detection apparatus, 51 ... Current source circuit, 52 ... Voltage measurement part, 53 ... Control / determination , 54 ... switch, 551 ... ammeter, 61-66 ... connection point, 100 ... solar cell array, 110 ... power conditioner (load device), 120 ... solar cell module, 130 ... solar cell string (string to be detected) , 140 ... solar cells, 150 ... bypass diode, 511 ... constant current device, 512 ... voltage source device, 513 ... constant voltage source, 514 ... constant current diode, 515 ... zener diode, 516 ... bypass diode, 517 ... blocking diode. .

Claims (5)

  1. 　可変抵抗により電流値を一定に保つ定電流装置と、前記定電流装置に直列に接続される電圧源装置とを備え、発電中の太陽電池の電流方向と同一方向への電流を、当該太陽電池が発電中であるか否かに関わらず一定に制御する太陽電池検査用電流制御装置。 A constant current device that keeps a current value constant by a variable resistor, and a voltage source device connected in series to the constant current device, the current flowing in the same direction as the current direction of the solar cell during power generation, Current control device for solar cell inspection, which is controlled constant regardless of whether or not is generating electricity.
  2. 　前記定電流装置は、定電流ダイオード及びツェナーダイオードを並列接続してなる複数の素子により構成される、
    ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池検査用電流制御装置。     The constant current device is composed of a plurality of elements formed by connecting a constant current diode and a Zener diode in parallel.
    The current control device for solar cell inspection according to claim 1.
  3. 　前記電圧源装置は、定電圧源である、
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池検査用電流制御装置。     The voltage source device is a constant voltage source.
    The current control device for solar cell inspection according to claim 1 or 2.
  4. 　前記電圧源装置は、前記太陽電池の正極負極間に印加する電圧の絶対値として、当該太陽電池内のバイパスダイオードの正常時における電圧降下値の合計の絶対値よりも大きい電圧を印加する、
    ことを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載の太陽電池検査用電流制御装置。     The voltage source device applies a voltage larger than the absolute value of the sum of voltage drop values during normal operation of the bypass diode in the solar cell as the absolute value of the voltage applied between the positive and negative electrodes of the solar cell.
    The current control device for solar cell inspection according to any one of claims 1 to 3, wherein
  5. 　当該太陽電池検査用電流制御装置の正及び負の耐電圧は、前記太陽電池の開放電圧値よりも大きい、
    ことを特徴とする請求項１～４の何れか一項に記載の太陽電池検査用電流制御装置。     The positive and negative withstand voltages of the solar cell inspection current control device are larger than the open-circuit voltage value of the solar cell,
    The solar cell inspection current control device according to any one of claims 1 to 4, wherein
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