WO2016021218A1 - 太陽光発電システムの検査装置および太陽光発電システムの検査方法 - Google Patents

太陽光発電システムの検査装置および太陽光発電システムの検査方法 Download PDF

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WO2016021218A1
WO2016021218A1 PCT/JP2015/055260 JP2015055260W WO2016021218A1 WO 2016021218 A1 WO2016021218 A1 WO 2016021218A1 JP 2015055260 W JP2015055260 W JP 2015055260W WO 2016021218 A1 WO2016021218 A1 WO 2016021218A1
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solar cell
power generation
characteristic
inspection
current
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PCT/JP2015/055260
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康介 森田
修一 三角
豪 竹内
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オムロン株式会社
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26Testing of individual semiconductor devices
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S50/00Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
    • H02S50/10Testing of PV devices, e.g. of PV modules or single PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a solar power generation system inspection apparatus and a solar power generation system inspection method that are provided in a solar power generation system and inspect whether there is an abnormality in the solar power generation system.
  • a plurality of solar cells 101 are connected in series to form a solar cell module (PV module) 102, and a plurality of solar cell modules 102 are further connected in series.
  • a solar cell string 103 is configured by connection.
  • the solar cell 101 in that part does not generate electricity.
  • the solar cell 101 in that portion generates a voltage difference with other solar cells 101 and generates heat by consuming electric power. Therefore, in order to prevent this situation, a bypass diode that bypasses the current flowing through the solar cells 101 is connected to the solar cell module 102 in parallel with the solar cells 101 connected in series.
  • FIG. 9B a case where one solar battery cell 101a fails in the solar battery module 102a is assumed.
  • the current flowing through the solar cell module 102 upstream of the solar cell module 102a bypasses the solar cell module 102a (solar cell 101a, 101) and flows through the bypass diode 104a.
  • the solar cell 101a of the solar cell module 102a becomes a resistance component, and the current generated by the solar cell 101 and the solar cell 101a of the solar cell module 102a flows through the resistance component.
  • heat is generated in the resistance component, and there is a possibility that a failure may spread around.
  • the conventional solar power generation system is provided with an inspection device that detects a failure of the solar battery cell 101 as described above.
  • the IV curve measured IV curve (measured IV characteristic)
  • the generated IV curve is compared with the IV curve (reference IV curve) of the normal solar cell string 103 in which the solar cell 101 does not fail. Thereby, the presence or absence (absence or absence of abnormality) of the solar battery cell 101 in the solar battery string 103 is determined.
  • FIG. 10 is a graph showing an IV curve (solid line) when the solar cell string 103 is normal, and an IV curve (broken line) when the solar cell string 103 includes a failed solar cell 101.
  • V indicates an open circuit voltage
  • I indicates a short circuit current.
  • the IV curve in the case where the solar cell string 103 is normal rises to a predetermined current value in a state in which the current is almost vertical from the position where the current is zero, and then the voltage is in a state where the current is almost constant. Becomes a curve that decreases to 0V.
  • the IV curve of the solar battery string 103 including the failed solar battery cell 101 rises from a position where the current is zero, in a state where it lies at a low angle by increasing the current while the voltage drops, After rising up to a predetermined current value in a state close to vertical, the voltage decreases to 0 V while the current is almost constant.
  • the presence or absence of failure of the solar battery cell 101 in the solar battery string 103 is determined based on the IV curve (dashed line, measured IV curve) obtained during the inspection and the IV curve (solid line, reference IV curve) when the solar battery string 103 is normal. Can be determined by comparing the slope and shape of the vicinity of the rising portion of the IV curve (current zero) (the skirt portion of the IV curve).
  • Japanese Patent Publication Japanese Patent Laid-Open No. 2014-11430 (published on January 20, 2014)” Japanese Patent Publication “Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2014-38961 (Released on February 27, 2014)”
  • a solar cell (solar cell) is obtained from a current source circuit in which a constant current device and a voltage source device are connected in series.
  • the IV curve is obtained by supplying a constant current to the string.
  • the constant current device it is necessary for the constant current device to always generate a constant current while withstanding a large voltage during an inspection operation during power generation of the solar cell. Therefore, a large element having a large power handling value is required as an element constituting the constant current device.
  • a heat sink is required. For this reason, there exists a problem that an apparatus becomes large sized.
  • the current source circuit includes a configuration in which a plurality of constant current diodes are connected in series to a constant voltage source, and a zener diode is connected in parallel to each of the constant current diodes. It is said.
  • the constant current diode needs to control the current by stepping down the total voltage value of the constant voltage source and the power generation voltage of the solar cell.
  • the withstand voltage of one constant current diode is smaller than the total voltage value, in the above configuration, a plurality of constant current diodes are connected in series to ensure a desired withstand voltage.
  • each constant current diode is connected in parallel with a zener diode that enters a conduction mode when the voltage exceeds a certain voltage, thereby preventing the voltage from concentrating on one constant current diode.
  • an object of the present invention is to provide an inspection apparatus for a photovoltaic power generation system that can reduce the required power withstanding value and have a small configuration.
  • the inspection apparatus for a photovoltaic power generation system determines the presence / absence of an abnormality of a solar cell by comparing a measured IV characteristic, which is an IV characteristic measured for the solar cell, with a reference IV characteristic.
  • an inspection apparatus for a photovoltaic power generation system including an abnormality presence / absence determination unit, a current detection unit that detects an output current of a solar cell, a voltage detection unit that detects an output voltage of the solar cell, and a power generation amount of the solar cell
  • an inspection availability determination unit that determines whether or not a change value that is a value that changes according to the amount of power generation is within a range of inspectable values that is less than a maximum value of the change value of the solar cell, and the change
  • An IV characteristic generation unit that obtains the measured IV characteristic from the output current and the output voltage when the value is within the range of the inspectable value is provided.
  • the required power withstanding value can be reduced and the configuration can be reduced.
  • FIG. 9A is a circuit diagram showing a solar cell string configured by connecting a plurality of solar cell modules in series.
  • FIG. 9B is a circuit diagram showing a state in which the solar battery cell is in a non-conductive state due to a failure in the solar battery module of the solar battery string shown in FIG. Graph showing an IV curve (solid line) when the solar cell string is normal and a IV curve (broken line) when the solar cell string includes a failed solar cell, which is generated by a conventional inspection apparatus. It is.
  • FIG. 1 is a schematic circuit diagram showing a configuration of a photovoltaic power generation system 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the photovoltaic power generation system 1 includes a solar cell string 11, an inspection device 12, and a power conditioner 13.
  • the power generated by the solar cell string 11 is supplied to the power transmission network 14 via the inspection device 12 and the power conditioner 13.
  • the solar cell string 11 includes a plurality of solar cell modules 21 connected in series, and a bypass diode 22 is connected in parallel to each solar cell module 21.
  • the solar cell module 21 includes a plurality of solar cells connected in series, and is formed in a panel shape.
  • the electric power generated by the solar cell string 11 is supplied to the power conditioner 13 through an energization path (power line) 15a and an energization path (power line) 15b which are power lines.
  • the inspection device 12 includes a voltage sensor (voltage detection unit) 31, a current sensor (current detection unit) 32, a control unit (abnormality presence / absence determination unit, inspection availability determination unit, generation unit, semiconductor switch control unit, IV characteristic generation unit) 33. , Drive voltage output unit 34, SSR (Solid State Relay, solid state relay, semiconductor switch, IV characteristic generation unit) 35, smoothing circuit 36, open / close switches 37a and 37b, fuse 38 and energization path (short circuit energization path, IV characteristic generation) Part) 39.
  • a voltage sensor voltage detection unit
  • current detection unit current detection unit
  • control unit abnormality presence / absence determination unit, inspection availability determination unit, generation unit, semiconductor switch control unit, IV characteristic generation unit
  • Drive voltage output unit 34 SSR (Solid State Relay, solid state relay, semiconductor switch, IV characteristic generation unit) 35, smoothing circuit 36, open / close switches 37a and 37b, fuse 38 and energization path (short circuit energization path, IV characteristic generation
  • the voltage sensor 31 is connected in parallel with the solar cell string 11 and detects the output voltage of the solar cell string 11.
  • the voltage sensor 31 has a resistance element of, for example, 1 M ⁇ or more provided in a circuit between the energization paths 15a and 15b.
  • the current sensor 32 is provided in the energization path 15a, for example, and detects the current flowing through the energization path 15a, that is, the output current of the solar cell string 11.
  • the current sensor 32 uses, for example, a low-resistance shunt resistor provided in the energization path 15a. Alternatively, a non-contact current sensor may be used.
  • the open / close switch 37a is provided in the energization path 15a and opens and closes the energization path 15a.
  • the open / close switch 37b is provided in the energizing path 15b and opens and closes the energizing path 15b.
  • the open / close switches 37a and 37b are, for example, b-contact relays. The b-contact relay closes when not energized and opens when energized.
  • the energization path 39 connects between the current sensor 32 and the open / close switch 37a in the energization path 15a and between the solar cell string 11 and the open / close switch 37b in the energization path 15b.
  • the control unit 33 is composed of, for example, a microcomputer having a CPU, and the output voltage of the solar cell string 11 detected by the voltage sensor 31 and the output current of the solar cell string 11 detected by the current sensor 32, that is, a solar cell.
  • the power generation amount (change value) of the string 11 is monitored, and the operation of the drive voltage output unit 34 and the open / close operation of the open / close switches 37a and 37b are controlled.
  • control unit 33 is based on the output voltage of the solar cell string 11 and the output current of the solar cell string 11 at an appropriate timing when the power generation amount of the solar cell string 11 is small (for example, in the morning or evening time zone). Then, the drive voltage output unit 34 and the open / close switches 37a and 37b are controlled so that the inspection of the solar cell string 11 by the inspection device 12 is performed. In this case, the control unit 33 opens the open / close switches 37a and 37b, interrupts the energization paths 15a and 15b, and operates the drive voltage output unit 34.
  • control unit 33 sets the output voltage of the solar cell string 11 detected by the voltage sensor 31 and the output current of the solar cell string 11 detected by the current sensor 32 during the inspection operation by the inspection device 12. Based on this, an IV curve of the solar cell string 11 is generated. Furthermore, the control unit 33 determines whether the solar cell string 11 is normal or abnormal based on the generated IV curve (measurement IV curve (measurement IV characteristic)) (a solar cell that has failed in the solar cell string 11). Is included). In this case, the control unit 33 stores the IV curve in the case where the solar cell string 11 is normal as a reference IV curve (reference IV characteristic) in an internal memory, and makes the above determination based on the generated IV curve. This is done by comparing with the IV curve.
  • the comparison of IV curves does not have to be made by comparing the entire IV curves, and may be performed by a method of comparing the slopes of curves near the open circuit voltage as described in Patent Document 2. Further, when the reference IV curve is stored in the memory, it is not necessary to store the entire reference IV curve, and only the slope of the curve near the open circuit voltage may be stored.
  • control unit 33 is configured so that the power generated by the solar cell string 11 is supplied to the power conditioner 13 when the inspection operation of the inspection device 12 is not performed, that is, during the normal operation of the solar power generation system 1.
  • the open / close switches 37a and 37b are closed.
  • the drive voltage output unit 34 is controlled by the control unit 33 to generate a drive signal (PWM signal) for driving the SSR 35.
  • the SSR 35 is provided in the energization path 39 and opens and closes the energization path 39 in response to a drive signal from the drive voltage output unit 34.
  • the smoothing circuit 36 includes a resistor R and a capacitor C, and is provided in the energizing path 39.
  • the fuse 38 interrupts the circuit against an overcurrent, and is provided in the energization path 39.
  • the smoothing circuit 36 is composed of the resistor R and the capacitor C, but may be other than this.
  • the overcurrent prevention element uses the fuse 38, but is not limited thereto.
  • the inspection apparatus 12 In the above configuration, the operation of the inspection apparatus 12 will be described below. Here, a case where the inspection device 12 inspects the solar cell string 11 in the early morning when the power generation amount of the solar cell string 11 is small will be described.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the inspection apparatus 12.
  • FIG. 3 is a graph showing changes in the open circuit voltage and power generation amount in the solar cell string 11 on the day when the solar power generation system 1 is inspected by the inspection device 12.
  • FIG. 4 is a graph showing an IV curve when the solar cell string 11 is normal.
  • FIG. 5 is a graph showing an IV curve when the solar cell string 11 includes a failed solar cell.
  • the control unit 33 monitors the output voltage of the solar cell string 11 detected by the voltage sensor 31 and the output current of the solar cell string 11 detected by the current sensor 32 (S11). Then, it is determined whether or not the power generation amount of the solar cell string 11 is within a range in which the inspection device 12 can perform the inspection operation (S12). This determination may be made based on a current value (generated current value) instead of the generated power amount. That is, in the solar cell, the generated voltage hardly changes and the current value (generated current) changes due to the characteristics.
  • a change in the amount of power generation ⁇ a change in the generated current, and whether or not the inspection device 12 can be inspected (within the range of inspectable values) is determined by whether the amount of power generation (change value) or current value ( This can be performed by either the generated current value or the (change value).
  • the range in which the inspection operation of the inspection device 12 can be performed is based on the pressure resistance of the SSR 35 and the like, and an IV curve can be generated and a range with a small amount of power generation is set in advance.
  • a range A indicates an operating range of the power conditioner 13.
  • the region B is a region included in the inspection operation possible range of the inspection device 12 and exists in the early morning time zone when the power generation amount of the solar cell string 11 is small (inspectable value).
  • the open circuit voltage of the solar cell string 11 reaches the vicinity of a predetermined maximum voltage.
  • the amount of sunlight is small because of early morning, and the output current of the solar cell string 11 is a small value.
  • the control unit 33 opens the open / close switches 37a and 37b and the energization path that is a power line Blocks 15a and 15b (S13).
  • control unit 33 drives the SSR 35 by outputting a PWM signal from the drive voltage output unit 34 (S14).
  • S14 drive voltage output unit 34
  • the short circuit current that flows when the SSR 35 is driven by the PWM signal is smoothed by the smoothing circuit 36.
  • the fuse 38 is activated and the energization path 39 is interrupted. Thereby, the inspection apparatus 12 is protected.
  • the control unit 33 sets the IV of the solar cell string 11. A curve is generated (S15). In this case, the control unit 33 controls the drive voltage output unit 34 that outputs the PWM signal so that the short-circuit current becomes a constant and small value.
  • the power generation amount of the solar cell string 11 is small with respect to the power generation amount that can generate the IV curve at the time when the energization paths 15a and 15b are cut off, even if waiting until a predetermined power generation amount is obtained. Good.
  • the IV curve generated by the control unit 33 is shown by a solid line in FIG. 4, and when the solar cell string 11 includes a failed solar cell. Is indicated by a solid line in FIG. In FIGS. 4 and 5, what is indicated by a one-dot chain line is an IV curve obtained in a conventional inspection apparatus when the solar cell string 11 is normal. Moreover, what is shown with a dashed-two dotted line is the IV curve obtained in the conventional test
  • the IV curves shown in FIGS. 4 and 5 are generated from the point of zero current to at least a predetermined current value and then generated to the point of zero voltage in a constant current state, but are not limited thereto. That is, in comparing the generated IV curve with the reference IV curve to determine whether or not the solar cell string 11 has failed, the IV curves shown in FIGS. 4 and 5 are at least a predetermined current from the point of zero current. It may be in a state of rising to the value. Alternatively, the IV curve may be an IV characteristic obtained by detecting a plurality of points such as (I1, V1), (I2, V2) instead.
  • the control unit 33 determines whether the solar cell string 11 is normal (S16). If the result of this determination is that the solar cell string 11 is normal, the process is terminated, and if the solar cell string 11 is abnormal (when the solar cell string 11 includes a faulty solar cell) A management device (not shown) is notified of this (S17), and then the process ends. In addition, when the solar power generation system 1 is normal, you may notify the said management apparatus of that.
  • the above determination of the control unit 33 is performed by comparing the generated IV curve (measured IV curve) with the reference IV curve.
  • the reference IV curve IV curve when the solar cell string 11 is normal
  • the IV curve when the solar cell string 11 is abnormal IV when the solar cell string 11 includes a failed solar cell
  • the curve and the slope are different from each other in the slope and shape near the rising portion from the point where the short-circuit current is zero. Therefore, it is possible to determine whether or not the solar cell string 11 is normal by comparing at least one of the inclination or shape of the IV curves of the above part.
  • the control unit 33 closes the open / close switches 37a and 37b to make the energization paths 15a and 15b conductive.
  • the open / close switches 37a and 37b are relays that are resistant to inrush current, so that the closing operation can be performed without any problem.
  • the open / close switches 37a and 37b are closed, the power generated by the solar cell string 11 is supplied to the power conditioner 13 via the energization paths 15a and 15b.
  • the inspection device 12 inspects the solar cell string 11 at a timing when the power generation amount of the solar cell string 11 is small. At this timing, an output current from the solar cell string 11 is output. It is smaller (see region B in FIG. 3). Therefore, the SSR 35, which is a small semiconductor switch with a small withstand current, can be used as a switch for controlling the short-circuit current flowing through the energization path 39. Thereby, the test
  • the inspection device 12 is configured to inspect the solar cell string 11 when the amount of power generated by the solar cell string 11 is small. Therefore, the situation where the power generation amount of the solar cell string 11 is reduced by the operation of the inspection device 12 can be suppressed.
  • control unit 33 opens the open / close switches 37a and 37b to cut off the energization paths 15a and 15b at an appropriate time at night (after sunset), and based on the outputs of the voltage sensor 31 and the current sensor 32.
  • the power generation amount of the solar cell string 11 may be monitored. In this case, the inspection of the solar cell string 11 by the inspection device 12 can be easily and quickly started after sunrise. In this case, whether or not it is nighttime may be determined by monitoring the amount of current detected by the current sensor 32 for an appropriate time (for example, several hours).
  • the inspection of the solar cell string 11 by the inspection device 12 is performed early in the morning (after sunrise), but may be performed in the evening (before sunset). Alternatively, it may be performed in the early morning (after sunrise) and in the evening (before sunset), every day, or every several days.
  • this Embodiment showed about the example in which the one solar cell string 11 is connected with respect to the power conditioner 13, it is not limited to this. That is, a configuration in which a plurality of solar cell strings 11 are connected to the power conditioner 13 may be employed.
  • the inspection device 12 may be provided for each of the plurality of solar cell strings 11.
  • only one inspection device 12 may be provided for the plurality of solar cell strings 11 and may be used by switching to the plurality of solar cell strings 11.
  • the photovoltaic power generation system 1 includes an inspection device 41 instead of the inspection device 12 (see FIG. 1).
  • the previous inspection device 12 is configured to perform an inspection operation when the amount of power generated by the solar cell string 11 is small.
  • the inspection device 41 is configured to perform an inspection operation when the power generation amount of the solar cell string 11 is small and within a predetermined time zone.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the inspection apparatus 41 of the present embodiment.
  • the same step number is appended to the same operation as that shown in the flowchart of FIG. 2, and the description thereof is omitted.
  • the control unit 33 shown in FIG. 1 includes a timer inside, and measures time. Moreover, the inspection operation possible time zone is set in the memory provided in the control unit 33.
  • the inspection operation possible time zone is a time zone during which the inspection device 41 can perform the inspection operation, and a time zone in which the amount of sunlight is small and the power generation amount of the solar cell string 11 is small is set.
  • the inspection apparatus 41 In the above configuration, the operation of the inspection apparatus 41 will be described below. Here, a case where the inspection device 41 inspects the solar cell string 11 in the early morning when the power generation amount of the solar cell string 11 is small will be described.
  • the control unit 33 monitors the output voltage of the solar cell string 11 detected by the voltage sensor 31 and the output current of the solar cell string 11 detected by the current sensor 32 (S11). Then, it is determined whether or not the power generation amount of the solar cell string 11 is within a range in which the inspection device 12 can perform the inspection operation (S12).
  • the control unit 33 further determines whether or not the inspection operation is possible time zone ( S21).
  • control unit 33 opens the open / close switches 37a and 37b and shuts off the energization paths 15a and 15b, which are power lines (S13).
  • the inspection apparatus 41 performs the operations of S14 to S17 as described above, and determines whether or not the solar cell string 11 is normal.
  • the amount of power generated by the solar cell string 11 is small, and the time zone at that time is a time zone in which the inspection operation is possible with a small amount of sunlight and a small amount of power generated by the solar cell string 11. In addition, an inspection operation is performed.
  • the weather suddenly deteriorates and the power generation amount of the solar cell string 11 decreases, whereby the inspection operation of the inspection device 41 is started, and then suddenly When the weather recovers and the power generation amount of the solar cell string 11 increases, it is possible to prevent a situation in which the operation of the inspection device 41 is hindered. Thereby, the reliability of the inspection apparatus 41 can be improved.
  • the photovoltaic power generation system 1 includes an inspection device 51 instead of the inspection device 12.
  • FIG. 7 is a schematic circuit diagram showing the configuration of the photovoltaic power generation system 1 of the present embodiment.
  • the previous inspection device 12 is configured to perform an inspection operation when the amount of power generated by the solar cell string 11 is small.
  • the inspection device 51 is configured to perform an inspection operation when the amount of power generation is small and the amount of sunlight is not more than a predetermined amount.
  • the inspection device 51 includes a sunshine meter (sunshine amount detection unit) 52 that measures the amount of sunlight at the installation position of the solar cell string 11.
  • the amount of sunshine detected by the sunshine meter 52 is input to the control unit 33.
  • the inspection apparatus 12 is controlled so that the inspection operation is performed.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the inspection apparatus 51 of the present embodiment.
  • the same operations as those shown in the flowchart of FIG. 2 are denoted by the same step numbers, and the description thereof is omitted.
  • control unit 33 monitors the output voltage of the solar cell string 11 detected by the voltage sensor 31 and the output current of the solar cell string 11 detected by the current sensor 32 (S11). Then, it is determined whether or not the power generation amount of the solar cell string 11 is within a range in which the inspection device 12 can perform the inspection operation (S12).
  • the control unit 33 further reduces the sunshine amount to a predetermined amount (inspectable sunshine amount). It is determined whether or not there is (S31).
  • control unit 33 opens the open / close switches 37a and 37b and shuts off the energization paths 15a and 15b which are power lines (S13).
  • the inspection device 51 performs the operations of S14 to S17 as described above, and determines whether or not the solar cell string 11 is normal.
  • the inspection device 51 performs an inspection operation when the amount of power generated by the solar cell string 11 is small and the amount of sunshine at that time is equal to or less than a predetermined amount.
  • the solar cell module 21 of the solar cell string 11 is covered with some covering in the time zone where the solar cell string 11 generates a large amount of power (a state where the amount of sunlight is large). By reducing the amount of power generation, it is possible to prevent the inspection device 41 from performing an inspection operation and obtaining an inappropriate inspection result.
  • the covering is removed during the inspection operation of the inspection device 51 and the power generation amount of the solar cell string 11 is increased, so that it is possible to prevent a situation in which the operation of the inspection device 51 is hindered. Thereby, the reliability of the inspection apparatus 51 can be improved.
  • the inspection apparatus for a photovoltaic power generation system of the present invention is a solar equipped with an abnormality presence / absence determining unit that compares a measured IV characteristic, which is an IV characteristic measured for a solar cell, with a reference IV characteristic to determine whether the solar cell is abnormal.
  • a current detection unit that detects an output current of a solar cell
  • a voltage detection unit that detects an output voltage of the solar cell
  • a power generation amount of the solar cell or a change depending on the power generation amount
  • An inspection availability determination unit that determines whether a change value that is a value to be within a range of inspectable values that is less than a maximum value of the change value of the solar cell, and the change value is within the range of the inspectable values
  • an IV characteristic generation unit that obtains the measured IV characteristic from the output current and the output voltage is provided.
  • inspection availability determination part is a solar cell power generation amount, or the change value which is a value which changes according to the said power generation amount, for example, the power generation amount of a solar cell battery, or the electric power generation current of a solar cell battery is solar. It is determined whether or not the inspection value is within a range that is smaller than the maximum value of the change value of the battery.
  • the IV characteristic generation unit obtains a measured IV characteristic from the output current and output voltage of the solar cell when the change value is within the range of the inspectable value.
  • the abnormality presence / absence determining unit compares the measured IV characteristic with the reference IV characteristic to determine whether the solar cell is abnormal.
  • the inspection apparatus can be made a small configuration by reducing the power withstand value required for the configuration for obtaining the measurement IV characteristics.
  • the IV characteristic generation unit is provided in the short-circuit current path that short-circuits the positive electrode and the negative electrode of the solar cell, and the semiconductor that opens and closes the short-circuit current path.
  • a switch a semiconductor switch control unit for controlling driving of the semiconductor switch so as to obtain the measured IV characteristic in a state of rising from a point of zero current to at least a predetermined current value, and by control of the semiconductor switch control unit It is good also as a structure provided with the production
  • the semiconductor switch control unit controls the driving of the semiconductor switch so that the measured IV characteristic in a state where the current rises from the point of zero current to at least a predetermined current value is obtained. To do.
  • the semiconductor switch is a solid state relay in which an input unit that inputs a drive signal from the semiconductor switch control unit and an open / close operation unit that opens and closes the short-circuit current path are insulated
  • the drive signal may be a PWM signal.
  • the IV characteristic generation unit can obtain an accurate measurement IV characteristic in which the intersection with the V-axis is strictly zero, and the abnormality presence / absence determination unit can detect the abnormality of the solar cell based on the measurement IV characteristic line. Presence / absence can be accurately determined.
  • the short-circuiting path is provided so as to short-circuit the output line of the solar cell, and the IV characteristic generation unit is based on a connection position of the short-circuiting path in the output line.
  • an open / close switch provided on the output side for opening and closing the output line may be provided, and the generation unit may obtain the measured IV characteristic after opening the open / close switch.
  • the generation unit obtains the measurement IV characteristic after opening the open / close switch that opens and closes the output line, so that the measurement IV characteristic can be obtained appropriately.
  • the inspection device can be provided in the output path of power from the solar cell, the open / close switch, the current detection unit, and the voltage detection unit use existing ones provided in the output path of power from the solar cell. be able to.
  • the IV characteristic generation unit can perform an inspection operation in which the change value is within the range of the inspectable value and the change value is set as a relatively small time zone. In the time zone, the measurement IV characteristic may be obtained.
  • the IV characteristic generation unit obtains the measured IV characteristic when the change value is within the range of the inspectable value and the inspection operation is possible time zone in which the change value is relatively small.
  • the IV characteristic generation unit includes a sunshine amount detection unit that detects a sunshine amount at the position of the solar cell, and the change value is within the range of the inspectable value. And when the said sunshine amount is below a predetermined amount, it is good also as a structure which calculates
  • the IV characteristic generation unit obtains the measured IV characteristic when the change value is within the range of the inspectable value and the amount of sunlight at the position of the solar cell is equal to or less than the predetermined amount.
  • the inspection method for a photovoltaic power generation system of the present invention includes an abnormality presence / absence determination step for determining the presence / absence of an abnormality of a solar cell by comparing a measured IV characteristic, which is an IV characteristic measured for the solar cell, with a reference IV characteristic.
  • the power generation amount of the solar cell, or a change value that is a value that changes in accordance with the power generation amount is within a range of inspectable values that is less than the maximum value of the change value of the solar cell.
  • the present invention can be used, for example, as an apparatus for inspecting whether or not a power generation apparatus in which a plurality of photovoltaic modules having a plurality of photovoltaic cells are connected in series is abnormal.

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Abstract

 要求される耐電力値を小さくして、小型の構成とする。太陽光発電システム(1)の検査装置(12)は、測定IV特性を基準IV特性と比較して異常の有無を判定する。制御部(33)は、太陽電池パネル(11)の発電量または発電電流値が検査可能値の範囲内である場合に、測定IV特性を求める。

Description

太陽光発電システムの検査装置および太陽光発電システムの検査方法
 本発明は、太陽光発電システムに備えられ、太陽光発電システムの異常の有無を検査する太陽光発電システムの検査装置および太陽光発電システムの検査方法に関する。
 従来、太陽光発電システムは、特許文献1および2に示すように、太陽電池により発電された電力が、昇圧器および直流交流変換器等を含むパワーコンディショナを介して、電力送電網に供給されるようになっている。
 太陽光発電システムにおいては、図9の(a)に示すように、複数の太陽電池セル101を直列接続して太陽電池モジュール(PVモジュール)102が構成され、さらに複数の太陽電池モジュール102を直列接続して太陽電池ストリング103が構成されている。
 太陽電池モジュール(太陽電池パネル)102では、受光面の一部に影が生じると、その部分の太陽電池セル101が発電しなくなる。この場合、その部分の太陽電池セル101は、他の太陽電池セル101との間で電圧差を生じ、電力を消費することにより発熱する。そこで、この事態を防止するため、太陽電池モジュール102には、直列接続された太陽電池セル101と並列に、それら太陽電池セル101を流れる電流をバイパスさせるバイパスダイオードが接続されている。
 ここで、図9の(b)に示すように、太陽電池モジュール102aにおいて、一つの太陽電池セル101aが故障した場合を想定する。この場合、太陽電池モジュール102aの上流側の太陽電池モジュール102を流れていた電流は、太陽電池モジュール102a(太陽電池セル101a,101)を迂回し、バイパスダイオード104aを流れる。また、太陽電池モジュール102aの太陽電池セル101aは抵抗成分となり、太陽電池モジュール102aの太陽電池セル101および太陽電池セル101aにより発電された電流は当該抵抗成分を流れる。このように、発電電流が抵抗成分を流れる結果、抵抗成分において発熱が生じ、周囲に故障が広がる恐れがある。
 そこで、従来の太陽光発電システムには、特許文献1および2に示すように、上記のような太陽電池セル101の故障を検知する検査装置が備えられている。これら特許文献1,2に記載の構成では、太陽電池セル101の故障の有無を検査する場合において、図10に示すような太陽電池ストリング103のIV曲線(測定IV曲線(測定IV特性))を生成し、生成したIV曲線を太陽電池セル101が故障していない正常時の太陽電池ストリング103のIV曲線(基準IV曲線)と比較する。これにより、太陽電池ストリング103における太陽電池セル101の故障の有無(異常の有無)を判定している。
 図10は、太陽電池ストリング103が正常である場合のIV曲線(実線)、および太陽電池ストリング103に故障した太陽電池セル101が含まれている場合のIV曲線(破線)を示すグラフである。図10において、Vは開放電圧を示し、Iは短絡電流を示す。
 図10に示すように、太陽電池ストリング103が正常である場合のIV曲線は、電流がゼロの位置から垂直に近い状態で所定の電流値まで立ち上がり、その後、電流がほぼ一定の状態で、電圧が0Vまで低下していく曲線となる。これに対し、故障した太陽電池セル101を含む太陽電池ストリング103のIV曲線は、電流がゼロの位置から、電圧が降下しながら電流が増加することにより低い角度に寝た状態で立ち上がり、その後、垂直に近い状態で所定の電流値まで立ち上がった後、電流がほぼ一定の状態で、電圧が0Vまで低下していく曲線となる。したがって、太陽電池ストリング103における太陽電池セル101の故障の有無は、検査時に求めたIV曲線(破線、測定IV曲線)と太陽電池ストリング103が正常である場合のIV曲線(実線、基準IV曲線)とについて、IV曲線の立上がり部(電流ゼロ)付近(IV曲線の裾部分)の傾きや形状を比較することにより、判定することができる。
日本国公開特許公報「特開2014-11430号公報(2014年1月20日公開)」 日本国公開特許公報「特開2014-38961号公報(2014年2月27日公開)」
 ところが、上記従来の構成では、太陽電池(太陽電池ストリング)が発電中であるか否かに関わらず、定電流装置と電圧源装置とが直列に接続された電流源回路から太陽電池(太陽電池ストリング)に対して一定に制御した電流を流し、IV曲線を求めている。このため、太陽電池の発電時での検査動作中において、定電流装置は常に大電圧に耐えつつ定電流を発生する必要がある。したがって、定電流装置を構成する素子として耐電力値の大きい大型の素子が必要となる。あるいは、耐電力値の大きい大型の素子に代えて耐電力値の小さい素子を使用する場合には、多数の素子を備える必要がある。さらに、場合によってはヒートシンクが必要になる。このため、装置が大型になるという問題点を有している。
 具体的には、上記従来の構成において、上記の電流源回路は、定電圧源に対して複数の定電流ダイオードを直列に接続し、かつそれら定電流ダイオードの各々にツェナーダイオードを並列接続した構成としている。
 この場合、太陽電池の発電中での検査動作において、定電流ダイオードは、定電圧源と太陽電池の発電電圧との合計電圧値を降圧し、電流を制御する必要がある。一般的に、一つの定電流ダイオードの耐圧は上記合計電圧値よりも小さいため、上記構成では複数の定電流ダイオードを直列に接続して所望の耐圧を確保している。
 また、上記従来の構成では、複数の定電流ダイオードを直列接続しているので、それら定電流ダイオードの個体ばらつきにより、耐電流値の最も小さい定電流ダイオードに電圧が集中し、その定電流ダイオードが破壊される可能性がある。このため、各定電流ダイオードのそれぞれに、一定電圧以上になると導通モードになるツナーダイオードを並列に接続し、一つの定電流ダイオードに電圧が集中することを防いでいる。
 したがって、本発明は、要求される耐電力値を小さくして、小型の構成とすることができる太陽光発電システムの検査装置の提供を目的としている。
 上記の課題を解決するために、本発明の太陽光発電システムの検査装置は、太陽電池について測定したIV特性である測定IV特性を基準IV特性と比較して太陽電池の異常の有無を判定する異常有無判定部を備えている太陽光発電システムの検査装置において、太陽電池の出力電流を検出する電流検出部と、前記太陽電池の出力電圧を検出する電圧検出部と、前記太陽電池の発電量、または前記発電量に応じて変化する値である変化値が前記太陽電池の前記変化値の最大値よりも少ない検査可能値の範囲内であるかどうかを判定する検査可否判定部と、前記変化値が前記検査可能値の範囲内である場合に、前記出力電流および前記出力電圧から前記測定IV特性を求めるIV特性生成部とを備えていることを特徴としている。
 本発明の構成によれば、要求される耐電力値を小さくして、小型の構成とすることができる。
本発明の実施の形態の太陽光発電システムの構成を示す概略の回路図である。 図1に示した検査装置の動作を示すフローチャートである。 図1に示した検査装置により太陽光発電システムの検査が行われた日の太陽電池ストリングにおける開放電圧および発電量の変化を示すグラフである。 図1に示した太陽電池ストリングが正常である場合のIV曲線を示すグラフである。 図1に示した太陽電池ストリングに故障した太陽電池セルが含まれている場合のIV曲線を示すグラフである。 本発明の他の実施の形態の太陽光発電システムにおける検査装置の動作を示すフローチャートである。 本発明のさらに他の実施の形態の太陽光発電システムの構成を示す概略の回路図である。 図7に示した太陽光発電システムにおける検査装置の動作を示すフローチャートである。 図9の(a)は、複数の太陽電池モジュールを直列接続して構成された太陽電池ストリングを示す回路図である。図9の(b)は、図9の(a)に示した太陽電池ストリングの太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セルが故障して非導通状態となった状態を示す回路図である。 従来の検査装置にて生成された、太陽電池ストリングが正常である場合のIV曲線(実線)、および太陽電池ストリングに故障した太陽電池セルが含まれている場合のIV曲線(破線)を示すグラフである。
 〔実施の形態1〕
 本発明の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。図1は、本発明の実施の形態の太陽光発電システム1の構成を示す概略の回路図である。
 図1に示すように、太陽光発電システム1は、太陽電池ストリング11、検査装置12およびパワーコンディショナ13を備えている。太陽光発電システム1において、太陽電池ストリング11にて発電された電力は、検査装置12およびパワーコンディショナ13を介して、電力送電網14に供給される。
 太陽電池ストリング11は、直列接続された複数の太陽電池モジュール21を備え、各太陽電池モジュール21には、それぞれ、バイパスダイオード22が並列に接続されている。太陽電池モジュール21は、直列接続された複数の太陽電池セルを備え、パネル状に形成されている。太陽電池ストリング11にて発電された電力は、電力線路である通電路(電力線)15aおよび通電路(電力線)15bによりパワーコンディショナ13に供給される。
 検査装置12は、電圧センサ(電圧検出部)31、電流センサ(電流検出部)32、制御部(異常有無判定部、検査可否判定部、生成部、半導体スイッチ制御部、IV特性生成部)33、駆動電圧出力部34、SSR(Solid State Relay:ソリッドステートリレー、半導体スイッチ、IV特性生成部)35、平滑回路36、開閉スイッチ37aおよび37b、ヒューズ38ならびに通電路(短絡通電路、IV特性生成部)39を備えている。
 電圧センサ31は、太陽電池ストリング11と並列に接続され、太陽電池ストリング11の出力電圧を検出する。電圧センサ31は、通電路15a,15b間の回路に設けられる、例えば1MΩ以上の抵抗素子を有する。電流センサ32は、例えば通電路15aに設けられ、通電路15aを流れる電流、すなわち太陽電池ストリング11の出力電流を検出する。電流センサ32は、通電路15aに設けられる例えば低抵抗のシャント抵抗を利用したものである。あるいは非接触の電流センサであってもよい。
 開閉スイッチ37aは、通電路15aに設けられ、通電路15aを開閉する。開閉スイッチ37bは、通電路15bに設けられ、通電路15bを開閉する。なお、これら開閉スイッチ37a,37bは、例えばb接点のリレーからなる。b接点のリレーは、非通電時に閉動作し、通電時に開動作するものである。
 通電路39は、通電路15aにおける電流センサ32と開閉スイッチ37aとの間、および通電路15bにおける太陽電池ストリング11と開閉スイッチ37bとの間を接続する。
 制御部33は、例えばCPUを有するマイクロコンピュータからなり、電圧センサ31にて検出される太陽電池ストリング11の出力電圧、および電流センサ32にて検出される太陽電池ストリング11の出力電流、すなわち太陽電池ストリング11の発電量(変化値)を監視し、駆動電圧出力部34の動作および開閉スイッチ37a,37bの開閉動作を制御する。
 制御部33は、具体的には、太陽電池ストリング11の出力電圧および太陽電池ストリング11の出力電流に基づき、太陽電池ストリング11の発電量が少ない適当なタイミング(例えば朝あるいは夕の時間帯)にて、検査装置12による太陽電池ストリング11の検査が行われるように、駆動電圧出力部34および開閉スイッチ37a,37bを制御する。この場合、制御部33は、開閉スイッチ37a,37bを開動作させて通電路15a,15bを遮断し、駆動電圧出力部34を動作させる。
 また、制御部33は、検査装置12による検査動作の際に、電圧センサ31にて検出される太陽電池ストリング11の出力電圧、および電流センサ32にて検出される太陽電池ストリング11の出力電流に基づいて、太陽電池ストリング11のIV曲線を生成する。さらに、制御部33は、生成したIV曲線(測定IV曲線(測定IV特性))に基づいて、太陽電池ストリング11が正常であるか異常であるか(太陽電池ストリング11に故障した太陽電池セルが含まれている)を判定する。この場合、制御部33は、太陽電池ストリング11が正常である場合のIV曲線を基準IV曲線(基準IV特性)として内部に有するメモリに記憶しており、上記判定を、生成したIV曲線を基準のIV曲線と比較することにより行う。
 なお、IV曲線の比較はIV曲線全体を比較する必要はなく、特許文献2に記載されているように、開放電圧付近の曲線の傾きを比較する方法により行ってもよい。また、基準のIV曲線をメモリに記憶する場合にも、基準のIV曲線全体を記憶する必要はなく、開放電圧付近の曲線の傾きのみを記憶する方法であってもよい。
 一方、制御部33は、検査装置12の検査動作が行われないとき、すなわち太陽光発電システム1の通常動作時には、太陽電池ストリング11が発電した電力がパワーコンディショナ13へ供給されるように、開閉スイッチ37a,37bを閉動作させる。
 駆動電圧出力部34は、制御部33に制御されて、SSR35を駆動するための駆動信号(PWM信号)を生成する。SSR35は、通電路39に設けられ、駆動電圧出力部34からの駆動信号を受けて、通電路39を開閉する。平滑回路36は、抵抗RおよびコンデンサCからなり、通電路39に設けられている。ヒューズ38は、過電流に対して回路を遮断するものであり、通電路39に設けられている。なお、本実施の形態において、平滑回路36は、抵抗RおよびコンデンサCからなるものとしたが、これ以外のものであってもよい。同様に、過電流防止素子は、ヒューズ38を使用しているが、これに限定されるものではない。
 上記の構成において、検査装置12の動作について以下に説明する。ここでは、太陽電池ストリング11の発電量が少ない早朝に、検査装置12が太陽電池ストリング11を検査する場合について説明する。
 図2は、検査装置12の動作を示すフローチャートである。図3は、検査装置12により太陽光発電システム1の検査が行われた日の太陽電池ストリング11における開放電圧および発電量の変化を示すグラフである。図4は、太陽電池ストリング11が正常である場合のIV曲線を示すグラフである。図5は、太陽電池ストリング11に故障した太陽電池セルが含まれている場合のIV曲線を示すグラフである。
 図2に示すように、制御部33は、電圧センサ31にて検出される太陽電池ストリング11の出力電圧、および電流センサ32にて検出される太陽電池ストリング11の出力電流を監視し(S11)、太陽電池ストリング11の発電量が検査装置12の検査動作が可能な範囲内であるかどうかを判定する(S12)。なお、この判定は、発電量に代えて、電流値(発電電流値)に基づいて行ってもよい。すなわち、太陽電池では、特性上、発電電圧はほとんど変化せず電流値(発電電流)が変化する。したがって、発電量の変化≒発電電流の変化となり、検査装置12の検査動作が可能な範囲内(検査可能値の範囲内)であるかどうかの判定は、発電量(変化値)または電流値(発電電流値、(変化値))のいずれによっても行うことができる。
 検査装置12の検査動作が可能な範囲は、SSR35の耐圧等に基づいて、IV曲線を生成可能であり、かつ発電量の少ない範囲があらかじめ設定されている。太陽電池ストリング11が設置されている場所の日の出から日没までの間において、太陽電池ストリング11の開放電圧および発電量は、例えば図3のように変化する。図3において、範囲Aは、パワーコンディショナ13の運転範囲を示している。また、領域Bは、検査装置12の検査動作可能範囲に含まれる領域であり、太陽電池ストリング11の発電量が少ない発電量(検査可能値)である早朝の時間帯に存在する。領域Bでは、太陽電池ストリング11の開放電圧は所定の最高電圧付近まで達している。一方、早朝のために日照量が少なく、太陽電池ストリング11の出力電流は小さい値となっている。
 S12での判定の結果、太陽電池ストリング11の発電量が検査装置12の検査動作が可能な範囲内であれば、制御部33は、開閉スイッチ37a,37bを開放させて、電力線である通電路15a,15bを遮断する(S13)。
 次に、制御部33は、駆動電圧出力部34からPWM信号を出力させてSSR35を駆動する(S14)。これにより、SSR35のオン時に、太陽電池ストリング11、通電路15a、通電路39、通電路15bおよび太陽電池ストリング11の経路にて、短絡電流が流れる。
 なお、PWM信号によってSSR35が駆動されることにより流れる短絡電流は、平滑回路36によって平滑にされる。また、太陽電池ストリング11の発電量が急激に多くなって検査装置12に大きな電流が流れた場合には、ヒューズ38が作動し、通電路39が遮断される。これにより、検査装置12が保護される。
 次に、制御部33は、電圧センサ31にて検出される太陽電池ストリング11の開放電圧、および電流センサ32にて検出される太陽電池ストリング11の短絡電流に基づいて、太陽電池ストリング11のIV曲線を生成する(S15)。この場合、制御部33は、短絡電流が一定かつ小さい値となるように、PWM信号を出力する駆動電圧出力部34を制御する。
 なお、通電路15a,15bを遮断した時点において、太陽電池ストリング11の発電量がIV曲線を生成できる発電量に対して少ない場合には、所定の発電量が得られるまで、待機していてもよい。
 制御部33にて生成されるIV曲線は、太陽電池ストリング11が正常である場合には図4に実線にて示すものとなり、太陽電池ストリング11に故障した太陽電池セルが含まれている場合には図5に実線にて示すものとなる。なお、図4および図5において、一点鎖線にて示しているのは、太陽電池ストリング11が正常である場合の従来の検査装置において得られるIV曲線である。また、二点鎖線にて示しているのは、太陽電池ストリング11に故障した太陽電池セルが含まれている場合の従来の検査装置において得られるIV曲線である。
 なお、図4および図5に示したIV曲線は、電流ゼロの点から少なくとも所定の電流値まで立ち上がった後、電流一定の状態で電圧ゼロの点まで生成されているが、これに限定されない。すなわち、生成したIV曲線を基準のIV曲線と比較して太陽電池ストリング11の故障の有無を判定する上では、図4および図5に示したIV曲線は、電流ゼロの点から少なくとも所定の電流値まで立ち上がった状態のものであればよい。また、IV曲線は、これに代えて、 (I1,V1),(I2,V2)といった複数の点を検出することにより求めたIV特性であってもよい。
 次に、制御部33は、太陽電池ストリング11が正常であるかどうかを判定する(S16)。この判定の結果、太陽電池ストリング11が正常であれば処理を終了し、太陽電池ストリング11が異常である場合(太陽電池ストリング11に故障した太陽電池セルが含まれている場合)には、その旨を管理装置(図示せず)に通知し(S17)、その後、処理を終了する。なお、太陽光発電システム1が正常である場合にも、その旨を上記管理装置に通知してもよい。
 制御部33の上記判定は、生成したIV曲線(測定IV曲線)を基準IV曲線と比較することにより行う。この場合、基準IV曲線(太陽電池ストリング11が正常な場合のIV曲線)と太陽電池ストリング11が異常な場合のIV曲線(太陽電池ストリング11に故障した太陽電池セルが含まれている場合のIV曲線)とは、短絡電流がゼロの点からの立ち上がり部付近の傾きおよび形状が互いに異なる。したがって、上記部分のIV曲線同士の傾きあるいは形状の少なくとも一方比較することにより、太陽電池ストリング11が正常かどうかを判定することができる。
 検査装置12での検査終了後、制御部33は、開閉スイッチ37a,37bを閉動作させて通電路15a,15bを導通させる。この場合、開閉スイッチ37a,37bは、突入電流に強いリレーからなるので、この閉動作を問題なく行うことができる。開閉スイッチ37a,37bが閉動作することにより、太陽電池ストリング11にて発電された電力は通電路15a,15bを介してパワーコンディショナ13に供給される。
 上記のように、検査装置12は、太陽電池ストリング11の発電量が少ないタイミングにて、太陽電池ストリング11の検査を行うようになっており、このタイミングでは、太陽電池ストリング11からの出力電流が小さくなっている(図3の領域B参照)。したがって、通電路39を流れる短絡電流を制御するスイッチには、耐電流が小さく小型の半導体スイッチであるSSR35を使用することができる。これにより、検査装置12は小型の構成とすることができる。
 また、検査装置12は、太陽電池ストリング11の発電量が少ないときに太陽電池ストリング11を検査する構成である。したがって、検査装置12の動作によって太陽電池ストリング11の発電量が低減される事態を抑制することができる。
 なお、制御部33は、夜間(日没後)の適当な時点にて、開閉スイッチ37a,37bを開動作させて通電路15a,15bを遮断し、電圧センサ31および電流センサ32の出力に基づいて太陽電池ストリング11の発電量を監視するようにしてもよい。この場合には、日の出後に検査装置12による太陽電池ストリング11の検査を容易かつ迅速に開始することができる。この場合の夜間かどうかの判定は、例えば電流センサ32にて検出される電流量を適当な時間(例えば数時間)監視し、行うようにしてもよい。
 また、本実施の形態では、検査装置12による太陽電池ストリング11の検査を、早朝(日の出後)に行うようにしているが、夕方(日没前)に行うようにしてもよい。あるいは、早朝(日の出後)および夕方(日没前)、毎日、もしくは何日かごとに行うようにしてもよい。
 また、本実施の形態は、パワーコンディショナ13に対して一つの太陽電池ストリング11が接続される例について示したが、これに限定されない。すなわち、パワーコンディショナ13に対して複数の太陽電池ストリング11が接続される構成であってもよい。この場合、検査装置12は、複数の太陽電池ストリング11ごとに設けられていてもよい。あるいは、検査装置12は、複数の太陽電池ストリング11に対して一つのみ設けられ、複数の太陽電池ストリング11に対して切り替えて使用される構成であってもよい。
 〔実施の形態2〕
 本発明の他の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。本発明の実施の形態の太陽光発電システム1は、前記検査装置12に代えて検査装置41を備えている(図1参照)。先の検査装置12は、太陽電池ストリング11の発電量が少ないときに検査動作を行う構成となっていた。これに対し、検査装置41は、太陽電池ストリング11の発電量が少なくかつ所定の時間帯である場合に、検査動作を行う構成となっている。
 図6は、本実施の形態の検査装置41の動作を示すフローチャートである。なお、本実施の形態では、図6のフローチャートにおいて、図2のフローチャートに示した動作と同一の動作には同一のステップ番号を付記し、その説明を省略している。
 図1に示す制御部33は、内部にタイマーを備え、時間を計時するようになっている。また、制御部33が内部に備えるメモリには、検査動作可能時間帯が設定されている。検査動作可能時間帯は、検査装置41が検査動作を行うことができる時間帯であり、日照量が少なく、太陽電池ストリング11の発電量が少ない時間帯が設定されている。
 上記の構成において、検査装置41の動作について以下に説明する。ここでは、太陽電池ストリング11の発電量が少ない早朝に、検査装置41が太陽電池ストリング11を検査する場合について説明する。
 図6に示すように、制御部33は、電圧センサ31にて検出される太陽電池ストリング11の出力電圧、および電流センサ32にて検出される太陽電池ストリング11の出力電流を監視し(S11)、太陽電池ストリング11の発電量が検査装置12の検査動作が可能な範囲内であるかどうかを判定する(S12)。
 S12での判定の結果、太陽電池ストリング11の発電量が検査装置12の検査動作が可能な範囲内であれば、制御部33は、さらに、検査動作可能時間帯であるかどうかを判定する(S21)。
 S12での判定の結果、太陽電池ストリング11の発電量が検査装置12の検査動作が可能な範囲内でない場合、およびS21での判定の結果、検査動作可能時間帯ではない場合には、S11に戻る。
 一方、S21での判定の結果、検査動作可能時間帯であれば、制御部33は、開閉スイッチ37a,37bを開放させて、電力線路である通電路15a,15bを遮断する(S13)。
 以下、検査装置41は、前述のようにして、S14~S17の動作を行い、太陽電池ストリング11が正常であるかどうかを判定する。
 上記のように、検査装置41は、太陽電池ストリング11の発電量が少なく、かつそのときの時間帯が、日照量が少なく、太陽電池ストリング11の発電量が少ない検査動作可能時間帯である場合に、検査動作を行うようになっている。
 したがって、例えば太陽電池ストリング11の発電量の多い時間帯において、急激に天候が悪化して太陽電池ストリング11の発電量が低下することにより、検査装置41の検査動作が開始され、その後、急激に天候が回復して太陽電池ストリング11の発電量が増加することにより、検査装置41の動作に支障を来すような事態を防止することができる。これにより、検査装置41の信頼性を高めることができる。
 その他の機能については、前述の検査装置12の場合と同様である。
 〔実施の形態3〕
 本発明のさらに他の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。本発明の実施の形態の太陽光発電システム1は、図7に示すように、前記検査装置12に代えて検査装置51を備えている。図7は、本実施の形態の太陽光発電システム1の構成を示す概略の回路図である。先の検査装置12は、太陽電池ストリング11の発電量が少ないときに検査動作を行う構成となっていた。これに対し、検査装置51は、発電量が少なくかつ日照量が所定量以下である場合に、検査動作を行う構成となっている。
 図7に示すように、検査装置51は、太陽電池ストリング11の設置位置の日照量を測定する日照計(日照量検出部)52を備えている。日照計52によって検出された日照量は制御部33へ入力される。制御部33は、太陽電池ストリング11の発電量が少なく、発電量が検査装置12の検査動作が可能な範囲内であり、かつ日照計52にて検出される日照量が所定量以下である場合に、検査動作が行われるように検査装置12を制御する。
 上記の構成において、検査装置51の動作について以下に説明する。図8は、本実施の形態の検査装置51の動作を示すフローチャートである。なお、本実施の形態では、図8のフローチャートにおいて、図2のフローチャートに示した動作と同一の動作には同一のステップ番号を付記し、その説明を省略している。
 図8に示すように、制御部33は、電圧センサ31にて検出される太陽電池ストリング11の出力電圧、および電流センサ32にて検出される太陽電池ストリング11の出力電流を監視し(S11)、太陽電池ストリング11の発電量が検査装置12の検査動作が可能な範囲内であるかどうかを判定する(S12)。
 S12での判定の結果、太陽電池ストリング11の発電量が検査装置12の検査動作が可能な範囲内であれば、制御部33は、さらに、日照量が所定量(検査可能日照量)以下であるかどうかを判定する(S31)。
 S12での判定の結果、太陽電池ストリング11の発電量が検査装置12の検査動作が可能な範囲内でない場合、およびS31での判定の結果、日照量が所定量を超えている場合には、S11に戻る。
 一方、S31での判定の結果、日照量が所定量以下であれば、制御部33は、開閉スイッチ37a,37bを開放させて、電力線路である通電路15a,15bを遮断する(S13)。
 以下、検査装置51は、前述のようにして、S14~S17の動作を行い、太陽電池ストリング11が正常であるかどうかを判定する。
 上記のように、検査装置51は、太陽電池ストリング11の発電量が少なく、かつそのときの日照量が所定量以下である場合に、検査動作を行うようになっている。
 したがって、太陽電池ストリング11の発電量の多い時間帯(日照量の多い状態)において、太陽電池ストリング11の太陽電池モジュール21が何等かの被覆物によって覆われてしまい、そのために太陽電池ストリング11の発電量が低下することにより、検査装置41の検査動作が行われ、不適正な検査結果が得られる事態を防止することができる。
 また、検査装置51の検査動作中に上記被覆物が除去されて太陽電池ストリング11の発電量が増加することにより、検査装置51の動作に支障を来すような事態を防止することができる。これにより、検査装置51の信頼性を高めることができる。
 その他の機能については、前述の検査装置12の場合と同様である。
 〔まとめ〕
 本発明の太陽光発電システムの検査装置は、太陽電池について測定したIV特性である測定IV特性を基準IV特性と比較して太陽電池の異常の有無を判定する異常有無判定部を備えている太陽光発電システムの検査装置において、太陽電池の出力電流を検出する電流検出部と、前記太陽電池の出力電圧を検出する電圧検出部と、前記太陽電池の発電量、または前記発電量に応じて変化する値である変化値が前記太陽電池の前記変化値の最大値よりも少ない検査可能値の範囲内であるかどうかを判定する検査可否判定部と、前記変化値が前記検査可能値の範囲内である場合に、前記出力電流および前記出力電圧から前記測定IV特性を求めるIV特性生成部とを備えている構成である。
 上記の構成によれば、検査可否判定部は、太陽電池の発電量、または前記発電量に応じて変化する値である変化値、例えば太陽電池電池の発電量または太陽電池電池の発電電流が太陽電池の変化値の最大値よりも少ない検査可能値の範囲内であるかどうかを判定する。IV特性生成部は、変化値が検査可能値の範囲内である場合に、太陽電池の出力電流および出力電圧から測定IV特性を求める。異常有無判定部は、測定IV特性を基準IV特性と比較して太陽電池の異常の有無を判定する。
 これにより、検査装置は、測定IV特性を求める構成に要求される耐電力値を小さくして、小型の構成とすることができる。
 上記の太陽光発電システムの検査装置において、前記IV特性生成部は、前記太陽電池の正極と負極とを短絡させる短絡通電路と、前記短絡通電路に設けられ、前記短絡通電路を開閉する半導体スイッチと、電流ゼロの点から少なくとも所定の電流値まで立ち上がった状態の前記測定IV特性が得られるように、前記半導体スイッチの駆動を制御する半導体スイッチ制御部と、前記半導体スイッチ制御部の制御による前記半導体スイッチの駆動時に、前記出力電流および前記出力電圧、または前記出力電流から前記測定IV特性求める生成部とを備えている構成としてもよい。
 上記の構成によれば、前記IV特性生成部において、半導体スイッチ制御部は、電流ゼロの点から少なくとも所定の電流値まで立ち上がった状態の測定IV特性が得られるように、半導体スイッチの駆動を制御する。
 これにより、測定IV特性を求める場合に、半導体スイッチに要求される耐電力値を確実に低減することができる。
 上記の太陽光発電システムの検査装置において、前記半導体スイッチは、前記半導体スイッチ制御部からの駆動信号を入力する入力部と前記短絡通電路を開閉する開閉動作部とが絶縁されているソリッドステートリレーであり、前記駆動信号はPWM信号である構成としてもよい。
 上記の構成によれば、ソリッドステートリレーにて短絡通電路を開閉するので、短絡通電路を開状態とした場合に短絡通電路を流れる電流をゼロもしくは略ゼロにすることができる。これにより、IV特性生成部は、V軸との交点が厳密にゼロとなる正確な測定IV特性を求めることができ、異常有無判定部は、測定IV特性線に基づいて、太陽電池の異常の有無を正確に判定することができる。
 上記の太陽光発電システムの検査装置において、前記短絡通電路は、前記太陽電池の出力線を短絡するように設けられ、前記IV特性生成部は、前記出力線における前記短絡通電路の接続位置よりも出力側に設けられた、前記出力線を開閉する開閉スイッチを備え、前記生成部は、開閉スイッチを開状態にさせた後、前記測定IV特性を求める構成としてもよい。
 上記の構成によれば、生成部は、出力線を開閉する開閉スイッチを開状態にさせた後、測定IV特性を求めるので、測定IV特性を適切に求めることができる。
 また、検査装置を太陽電池からの電力の出力経路に設けることができるので、開閉スイッチ、電流検出部および電圧検出部は、太陽電池からの電力の出力経路に設けられた既存のものを利用することができる。
 上記の太陽光発電システムの検査装置において、前記IV特性生成部は、前記変化値が前記検査可能値の範囲内であり、かつ前記変化値が相対的に小さい時間帯として設定された検査動作可能時間帯である場合に、前記測定IV特性を求める構成としてもよい。
 上記の構成によれば、IV特性生成部は、変化値が検査可能値の範囲内であり、かつ変化値が相対的に小さい時間帯である検査動作可能時間帯である場合に測定IV特性を求める。
 したがって、例えば太陽電池の発電量または発電電流値の多い時間帯において、急激に天候が悪化して太陽電池の発電量または発電電流値が低下することにより、検査装置の検査動作が開始され、その後、急激に天候が回復して太陽電池の発電量または発電電流値が増加することにより、検査装置の動作に支障を来すような事態を防止することができる。これにより、検査装置の信頼性を高めることができる。
 上記の太陽光発電システムの検査装置において、前記IV特性生成部は、前記太陽電池の位置の日照量を検出する日照量検出部を備え、前記変化値が前記検査可能値の範囲内であり、かつ前記日照量が所定量以下である場合に、前記測定IV特性を求める構成としてもよい。
 上記の構成によれば、IV特性生成部は、変化値が検査可能値の範囲内であり、かつ太陽電池の位置の日照量が所定量以下である場合に測定IV特性を求める。
 したがって、太陽電池の発電量または発電電流値の多い時間帯(日照量の多い状態)において、太陽電池の例えば一部が何等かの被覆物によって覆われてしまい、そのために太陽電池の発電量または発電電流値が低下することにより、検査装置の検査動作が行われ、不適正な検査結果が得られる事態を防止することができる。
 また、検査装置の検査動作中に上記被覆物が除去されて太陽電池の発電量または発電電流値が増加することにより、検査装置の動作に支障を来すような事態を防止することができる。これにより、検査装置の信頼性を高めることができる。
 本発明の太陽光発電システムの検査方法は、太陽電池について測定したIV特性である測定IV特性を基準IV特性と比較して太陽電池の異常の有無を判定する異常有無判定工程を備えている太陽光発電システムの検査方法において、前記太陽電池の発電量、または前記発電量に応じて変化する値である変化値が前記太陽電池の前記変化値の最大値よりも少ない検査可能値の範囲内であるかどうかを判定する検査可否判定工程と、前記変化値が前記検査可能値の範囲内である場合に、前記太陽電池の出力電流および出力電圧から前記測定IV特性を求めるIV特性生成工程とを備えている構成である。
 上記の構成によれば、測定IV特性を求める構成に要求される耐電力値を小さくして、小型の構成により検査を行うことができる。
 本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
 本発明は、例えば複数の光発電セルを有する複数の光発電ジュールが直列接続された発電装置の異常の有無を検査する装置として利用することができる。
  1  太陽光発電システム
 11  太陽電池ストリング
 12  検査装置
 13  パワーコンディショナ
 14  電力送電網
 15a 通電路(電力線)
 15b 通電路(電力線)
 21  太陽電池モジュール
 22  バイパスダイオード
 31  電圧センサ(電圧検出部)
 32  電流センサ(電流検出部)
 33  制御部(異常有無判定部、検査可否判定部、生成部、半導体スイッチ制御部、IV特性生成部)
 34  駆動電圧出力部
 35  ソリッドステートリレー(半導体スイッチ、IV特性生成部)
 36  平滑回路
 37a 開閉スイッチ
 37b 開閉スイッチ
 38  ヒューズ
 39  通電路(短絡通電路、IV特性生成部)
 41  検査装置
 51  検査装置
 52  日照計(日照量検出部)

Claims (7)

  1.  太陽電池について測定したIV特性である測定IV特性を基準IV特性と比較して太陽電池の異常の有無を判定する異常有無判定部を備えている太陽光発電システムの検査装置において、
     太陽電池の出力電流を検出する電流検出部と、
     前記太陽電池の出力電圧を検出する電圧検出部と、
     前記太陽電池の発電量、または前記発電量に応じて変化する値である変化値が前記太陽電池の前記変化値の最大値よりも少ない検査可能値の範囲内であるかどうかを判定する検査可否判定部と、
     前記変化値が前記検査可能値の範囲内である場合に、前記出力電流および前記出力電圧から前記測定IV特性を求めるIV特性生成部とを備えていることを特徴とする太陽光発電システムの検査装置。
  2.  前記IV特性生成部は、
     前記太陽電池の正極と負極とを短絡させる短絡通電路と、
     前記短絡通電路に設けられ、前記短絡通電路を開閉する半導体スイッチと、
     前記測定IV特性が、電流ゼロの点から立ち上がった後、電流ほぼ一定の状態で電圧ゼロの点まで推移するように、前記半導体スイッチの駆動を制御する半導体スイッチ制御部と、
     前記半導体スイッチ制御部の制御による前記半導体スイッチの駆動時に、前記出力電流および前記出力電圧から前記測定IV特性を求める生成部とを備えていることを特徴とする請求項1に記載の太陽光発電システムの検査装置。
  3.  前記半導体スイッチは、前記半導体スイッチ制御部からの駆動信号を入力する入力部と前記短絡通電路を開閉する開閉動作部とが絶縁されているソリッドステートリレーであり、
     前記駆動信号はPWM信号であることを特徴とする請求項2に記載の太陽光発電システムの検査装置。
  4.  前記短絡通電路は、前記太陽電池の出力線を短絡するように設けられ、
     前記IV特性生成部は、前記出力線における前記短絡通電路の接続位置よりも出力側に設けられた、前記出力線を開閉する開閉スイッチを備え、
     前記生成部は、開閉スイッチを開状態にさせた後、前記測定IV特性を求めることを特徴とする請求項2または3に記載の太陽光発電システムの検査装置。
  5.  前記IV特性生成部は、前記変化値が前記検査可能値の範囲内であり、かつ前記変化値が相対的に小さい時間帯として設定された検査動作可能時間帯である場合に、前記測定IV特性を求めることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の太陽光発電システムの検査装置。
  6.  前記IV特性生成部は、前記太陽電池の位置の日照量を検出する日照量検出部を備え、前記変化値が前記検査可能値の範囲内であり、かつ前記日照量が所定量以下である場合に、前記測定IV特性を求めることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の太陽光発電システムの検査装置。
  7.  太陽電池について測定したIV特性である測定IV特性を基準IV特性と比較して太陽電池の異常の有無を判定する異常有無判定工程を備えている太陽光発電システムの検査方法において、
     前記太陽電池の発電量、または前記発電量に応じて変化する値である変化値が前記太陽電池の前記変化値の最大値よりも少ない検査可能値の範囲内であるかどうかを判定する検査可否判定工程と、
     前記変化値が前記検査可能値の範囲内である場合に、前記太陽電池の出力電流および出力電圧から前記測定IV特性を求めるIV特性生成工程とを備えていることを特徴とする太陽光発電システムの検査方法。
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