(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電システムの太陽電池を構成するストリング内の各太陽電池モジュールに設けられているバイパスダイオードのそれぞれに並列に接続された複数のスイッチ素子と、
前記ストリングの出力電圧を検出する電圧検出器と、
表示器および発音手段と、
前記太陽光発電システムのパワーコンディショナを停止した故障診断時において、前記複数のスイッチ素子の全てが同時に非導通状態にあるときの前記電圧検出器が検出した第１の電圧値と、前記複数のスイッチ素子の全てが個別に一つずつ導通状態にあるときの前記電圧検出器が検出した第２の電圧値それぞれとの差電圧の中に１Ｖ以下である差電圧がある場合に、該当するスイッチ素子が接続されている太陽電池モジュールは故障しているとして前記表示器に表示し、前記発音手段を駆動する故障診断手段と
を備えたことを特徴とする太陽電池モジュールの故障診断装置。
【請求項２】
前記故障診断手段は、
前記第１の電圧値と前記第２の電圧値それぞれとの差をそれぞれ演算し、それぞれの差電圧を順に出力する演算部と、
前記故障診断の開始時において、前記複数のスイッチ素子の全てを同時に非導通状態に制御し、その後、前記複数のスイッチ素子の全てを個別に一つずつ導通状態にする制御を行い、その間に前記演算部から差電圧が入力される度に該差電圧が１Ｖ以下であるか否か判定し、１Ｖ以下の差電圧である場合に、該当するスイッチ素子が接続されている太陽電池モジュールは故障しているとして前記表示器に表示し、前記発音手段を駆動する制御部と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュールの故障診断装置。
【請求項３】
前記故障診断手段は、
前記第１の電圧値と前記第２の電圧値それぞれとの差をそれぞれ演算し、それぞれの差電圧を順に出力する演算部と、
前記故障診断の開始時において、前記複数のスイッチ素子の全てを同時に非導通状態に制御し、その後、前記複数のスイッチ素子の全てを個別に一つずつ導通状態にする制御を行い、その間に前記演算部から入力される全ての差電圧を記憶し、記憶した差電圧の中に１Ｖ以下の差電圧がある場合に、該当するスイッチ素子が接続されている太陽電池モジュールは故障しているとして前記表示器に表示し、前記発音手段を駆動する制御部と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュールの故障診断装置。
【請求項４】
前記故障診断時は、
当該太陽光発電システムの運転開始後の任意の時期、または、外部から指示があった時である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の太陽電池モジュールの故障診断装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記演算部から入力された全ての差電圧を記憶する際に、当該故障診断を実施した日時の時刻情報も記憶し、該記憶内容を外部の上位装置に送信する
ことを特徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュールの故障診断装置。
【請求項６】
太陽光発電システムのパワーコンディショナを停止した故障診断時において、
該故障診断の開始時に、前記太陽光発電システムの太陽電池を構成するストリング内の各太陽電池モジュールに設けられているバイパスダイオードのそれぞれに並列に接続された複数のスイッチ素子の全てを同時に非導通状態に制御しそのときの前記ストリングの出力電圧を比較基準値として取得する第１の工程と、
その後、前記複数のスイッチ素子の中の１つを導通状態に制御しそのときの前記ストリングの出力電圧と前記比較基準値との差電圧が１Ｖ以下であるか否かを判定することを、前記複数のスイッチ素子の全てについて実施する第２の工程と、
前記判定の結果、差電圧が１Ｖ以下である場合に、該当するスイッチ素子が接続されている太陽電池モジュールは故障しているとして表示器に表示し、発音手段を駆動する第３の工程と
を含むことを特徴とする太陽電池モジュールの故障診断方法。
【請求項７】
太陽光発電システムのパワーコンディショナを停止した故障診断時において、
該故障診断の開始時に、前記太陽光発電システムの太陽電池を構成するストリング内の各太陽電池モジュールに設けられているバイパスダイオードのそれぞれに並列に接続された複数のスイッチ素子の全てを同時に非導通状態に制御しそのときの前記ストリングの出力電圧を比較基準値として取得する第１の工程と、
その後、前記複数のスイッチ素子の中の１つを導通状態に制御しそのときの前記ストリングの出力電圧と前記比較基準値との差電圧を記憶装置に記憶することを、前記複数のスイッチ素子の全てについて実施する第２の工程と、
前記記憶した差電圧の中に１Ｖ以下の差電圧がある場合に、該当するスイッチ素子が接続されている太陽電池モジュールは故障しているとして表示器に表示し、発音手段を駆動する第３の工程と
を含むことを特徴とする太陽電池モジュールの故障診断方法。
【請求項８】
前記故障診断時は、
当該太陽光発電システムの運転開始後の任意の時期、または、外部から指示があった時である
ことを特徴とする請求項６または７に記載の太陽電池モジュールの故障診断方法。
【請求項９】
前記第２の工程では、
全ての差電圧を記憶する際に、当該故障診断を実施した日時の時刻情報も記憶し、さらに、該記憶内容を外部の上位装置に送信する工程
が含まれることを特徴とする請求項７に記載の太陽電池モジュールの故障診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電システムで使用されている太陽電池モジュールの故障診断装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムは、基本的な構成として、直列に接続した複数の太陽電池モジュールで構成される太陽電池と、該太陽電池が発電した直流電力を交流電力へ変換するインバータ装置を備えるパワーコンディショナとを備えている。そして、太陽光発電システムのタイプとして、システム内の交流負荷に電力を供給するだけでなく、外部の商用電力系統（配電系統）にも連系して電力を供給できるタイプと、システム内の交流負荷にのみ電力を供給するタイプとがある。なお、複数の太陽電池モジュールの直列接続体は、ストリングと称される。
【０００３】
ところで、ストリング内の或る太陽電池モジュールに劣化や異常による故障が発生すると、太陽電池の発電能力は低下するが、太陽光発電システムでは、当該太陽光発電システムの出力（つまりパワーコンディショナの出力）が所定値以下に低下するまでは、太陽電池の発電能力低下に気付かないので、不良モジュールが存在したままの運転が長期に渡り継続することが起こる。
【０００４】
太陽電池の発電能力の確認は、日射量を計測して発電量を推定し、その推定値と実際の発電量とを比較することで行えるが、発電量の差から発電能力の低下の程度が解るだけであり、不良モジュールを特定することはできない。つまり、従来では、太陽電池の発電能力低下の確認ができてから、不良モジュールを特定する故障診断を実施するので、システムの修復が大幅に遅れる。
【０００５】
そして、この不良モジュールの特定では、屋上等、太陽電池の設置場所において、係員が、個々のモジュールの外観異常有無を目視で確認し、また個々のモジュールの出力電圧を測定する必要があるので、手間や時間が掛かり、また、感電の危険性がある。さらに、設置場所によっては高所作業となり、落下の危険性も発生するという問題がある。
【０００６】
このような問題を解決するため、例えば特許文献１では、複数のストリングが並列にパワーコンディショナの入力ポートに接続される太陽光発電システムにおいて、異常のあるストリングが他のストリングの発電量に影響を与えないようにするため、各太陽電池モジュールに電圧検出装置を取り付けて各太陽電池モジュールの故障を定期的に診断し、故障モジュールが接続されているストリングはシステムから切り離すと共に、故障モジュールを表示器に表示する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−１７７６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記特許文献１に示される方法は、故障診断結果を表示器に表示するだけであるので、表示器の確認が遅れれば、発電異常の発見が遅れることに繋がり、システムの修復が大幅に遅れる。また、上記特許文献１に示される方法をストリングが１つの太陽光発電システムに適用する場合には、故障診断結果を表示器に表示するだけとなるので、同様の問題が起こる。
【０００９】
さらに、複数のストリングを備える太陽光発電システムであっても、パワーコンディショナが複数の入力ポートを有し、該複数の入力ポートのそれぞれに接続されるストリング毎の最大電力点の追随が可能なタイプである場合は、異常のあるストリングが他のストリングの発電量を低下させる要因にはならないので、異常のあるストリングを切り離す必要はない。
【００１０】
加えて、上記特許文献１に示される方法では、各ストリングの電源出力端子間に予め定めた負荷を印加する負荷手段を必要とし、さらにストリング中の所定箇所の検出端子間の電圧との比較値を予め定める必要があるので、モジュールの種類や直列接続数、太陽光発電システムの構成によって、比較値を設定し直さなければならず、手間が発生する。
【００１１】
例えば、結晶系の太陽電池の場合、太陽電池セル１枚の電圧は約０．７Ｖである。太陽電池モジュールが、太陽電池セルの５０直列で構成されている場合、モジュール１枚当たりの電圧は３５Ｖ程度となるが、太陽電池セルの２０直列で構成されている場合、モジュール１枚当たりの電圧は１４Ｖ程度となる。
【００１２】
そのため、上記特許文献１に示される、発電時にモジュールの正極端と負極端との間に電圧が発生することを利用して、フォトカプラに電流を流して故障を検知する方法では、フォトカプラに電流が流れるように装置をチューニングする必要があり、さらに診断時以外にもフォトカプラに微少ではあるが電流を流し続けるため、発電ロスが生じる。
【００１３】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、ストリングを構成する太陽電池モジュールの種類や直列接続数、太陽光発電システムの構成によらず、個々の太陽電池モジュールの故障診断を遠隔から安全確実に実施し、発見した故障を係員に早期に気付かせて、システムとしての発電ロスの低減が可能な太陽電池モジュールの故障診断装置および方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる太陽電池モジュールの故障診断装置は、太陽光発電システムの太陽電池を構成するストリング内の各太陽電池モジュールに設けられているバイパスダイオードのそれぞれに並列に接続された複数のスイッチ素子と、前記ストリングの出力電圧を検出する電圧検出器と、表示器および発音手段と、前記太陽光発電システムのパワーコンディショナを停止した故障診断時において、前記複数のスイッチ素子の全てが同時に非導通状態にあるときの前記電圧検出器が検出した第１の電圧値と、前記複数のスイッチ素子の全てが個別に一つずつ導通状態にあるときの前記電圧検出器が検出した第２の電圧値それぞれとの差電圧の中に１Ｖ以下である差電圧がある場合に、該当するスイッチ素子が接続されている太陽電池モジュールは故障しているとして前記表示器に表示し、前記発音手段を駆動する故障診断手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、太陽電池モジュール一枚毎に故障診断が可能となり、太陽電池モジュールの種類や直列接続数、太陽光発電システムの構成によらず、遠隔から安全確実に故障した太陽電池モジュールの特定が行える。そして、故障モジュールを表示器に表示するだけでなく、ブザーを鳴動させるので、係員に早期に故障発生を気付かせることができ、早期のシステム修復が可能になり、システムとしての発電ロスを低減できる。このとき、故障診断時以外の発電運転時では、複数のスイッチ素子の全ては同時に非導通状態にあり、太陽電池を流れる電流は、太陽電池モジュールおよびバイパスダイオードからなる通常の経路を流れるので、発電運転時において太陽電池に無用な発電ロスは生じない、などの効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態による太陽電池モジュールの故障診断装置を備える太陽光発電システムの構成例を示すシステム図である。
【図２】図２は、この実施の形態による故障診断の原理を説明する図である。
【図３】図３は、図１に示す太陽電池モジュールの故障診断装置が実施する故障診断の処理手順（その１）を説明するフローチャートである。
【図４】図４は、図１に示す太陽電池モジュールの故障診断装置が実施する故障診断の処理手順（その２）を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明にかかる太陽電池モジュールの故障診断装置および方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１８】
図１は、本発明の一実施の形態による太陽電池モジュールの故障診断装置を備える太陽光発電システムの構成例を示すシステム図である。図１において、太陽光発電システム１は、屋上等の高所などに配置される太陽電池２と、建物内等に配置されるパワーコンディショナ３とで構成される。
【００１９】
太陽電池２は、複数個の太陽電池モジュール（図示例では８個の太陽電池モジュール４−１〜４−８）の直列接続体からなる一つのストリングで構成されている。８個の太陽電池モジュール４−１〜４−８のそれぞれには、局所的な日射量の変化に対応するため、正極端と負極端との間にバイパスダイオード５−１〜５−８が設けられている。バイパスダイオードのアノード端子は太陽電池モジュールの負極端に接続され、カソード端子は太陽電池モジュールの正極端に接続されている。バイパスダイオードは、対応する太陽電池モジュールが正規の発電を行っている場合は逆バイアスがかかりオフしているが、対応する太陽電池モジュールが日射量不足により出力が低下するとオンして、該太陽電池モジュールをバイパスする機能を営む。
【００２０】
この実施の形態では、このような太陽電池２の構成において、バイパスダイオード５−１〜５−８に１対１の関係で、この実施の形態による故障診断装置の構成要素の一つであるスイッチ素子６−１〜６−８を並列に接続して設けてある。スイッチ素子６−１〜６−８は、それぞれ、スイッチ駆動回路７−１〜７−８が付随している。なお、スイッチ素子６−１〜６−８は、図示例ではトランジスタであるが、小型のリレーでもよい。
【００２１】
パワーコンディショナ３は、インバータ装置８を備えている。太陽電池２の正極母線Ｐおよび負極母線Ｎは、それぞれインバータ装置８の正極入力端および負極入力端に接続され、インバータ装置８の正極入力端と負極入力端の間に平滑コンデンサ９が接続されている。平滑コンデンサ９は、太陽電池２が日射量に応じて発生する直流電力により充電されてインバータ装置８の正極入力端と負極入力端の間に直流電源を形成する。インバータ装置８は、この直流電源の電力を交流電力に変換する。インバータ装置８の交流出力は、交流母線１１を介して、システム内の交流負荷１０に供給されるとともに、商用電力系統（配電系統）１２にも連系して供給される。
【００２２】
さて、パワーコンディショナ３内に、この実施の形態による故障診断装置の残り構成要素である電圧検出器１３、演算部１４、制御部１５および報知部１６が設けられている。報知部１６は、表示器と発音手段としてのブザーとを備えている。電圧検出器１３は、平滑コンデンサ９の両端電圧を検出し、演算部１４に出力する。演算部１４は、後述する図３や図４に示すように、制御部１５から通知されたタイミングで取り込んだ電圧検出器１３の検出電圧から、まず比較基準値を取得し、その後、その比較基準値との差電圧を演算して制御部１５に与える。
【００２３】
制御部１５は、故障診断用の記憶装置を備えている。記憶装置には、予め、ストリングを構成する全太陽電池モジュールの識別符号が対応するスイッチ素子と対応付けて記憶されている。
【００２４】
制御部１５は、該記憶装置を利用して、後述する図３や図４に示すような手順で故障診断を実行する。概要を示す。制御部１５は、故障診断時に、パワーコンディショナ３を停止させておいて、スイッチ駆動回路７−１〜７−８を個別に制御することで、スイッチ素子６−１〜６−８を全て同時に非導通状態（オフ状態）にすることと、スイッチ素子６−１〜６−８を一つずつ導通状態（オン状態）にすることとを行い、それぞれの状態にしたことを演算部１４に通知した後に演算部１４から入力される差電圧（１つまたは全部）を記憶装置に取り込み、それに基づき個々のモジュールの故障診断を行う。制御部１５は、故障モジュールが見つかると、記憶装置から該当する故障モジュールの識別符号を読み出して報知部１６の表示器に表示させ、報知部１６のブザーを鳴動させる。
【００２５】
以下、この実施の形態による太陽電池モジュールの故障診断装置の動作について説明する。まず、故障診断の基本的な考え方について説明する。太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルを直列接続した構成であるので、故障していない場合の無負荷時においては正極端と負極端間に１０Ｖ〜４０Ｖ程度の直流電圧を発生する。
【００２６】
太陽電池モジュールの故障には、開放故障と短絡故障とがある。スイッチ素子（６−１〜６−８）が存在しない一般的な構成の太陽電池２において、開放故障した太陽電池モジュールは高抵抗体となっており、通常は、対応するバイパスダイオードはオンしているので、該開放故障した太陽電池モジュールの正極端と負極端間には、対応するバイパスダイオードを流れる電流により、バイパスダイオードの順方向電圧の分だけの電位差が生じている。
【００２７】
つまり、開放故障が生じた太陽電池モジュールの正極端と負極端間の電位差は、概ね１Ｖ以下になり、１Ｖ以上の電圧は発生しない。この状況を、正極端と負極端とを短絡したことと等価と考えれば、開放故障が生じた太陽電池モジュールは、該モジュールの正極端と負極端とを短絡させても、正極端と負極端間の電圧に変化は生じないことになる。
【００２８】
そこで、太陽電池モジュールの正極端と負極端とをスイッチ素子により短絡させても、電圧が短絡前と同じで変化が無い場合に、該太陽電池モジュールは、故障モジュールであると判断することにした。
【００２９】
次に、図２を参照して具体的に説明する。なお、図２は、この実施の形態による故障診断の原理を説明する図である。図２では、診断回＃０〜＃８のそれぞれにおける８個の太陽電池モジュール４−１〜４−８の出力電圧と、電圧検出器１３の検出電圧と、演算部１４の演算結果とが示されている。
【００３０】
図２において、診断回＃０では、制御部１５は、８個のスイッチ素子６−１〜６−８の全てを同時にオフさせている。診断回＃１〜＃８では、制御部１５は、８個のスイッチ素子６−１〜６−８の中の一つだけを順にオンさせて対応する太陽電池モジュールの正極端と負極端間を短絡させている。
【００３１】
例えば、８個の太陽電池モジュール４−１〜４−８のうち、太陽電池モジュール４−３が開放故障していて出力電圧は０Ｖであり、その他の太陽電池モジュールは健全で出力電圧は３０Ｖ〜３５Ｖであるとすると、診断回＃０での電圧検出器１３の検出電圧は２２４．５Ｖである。次に、スイッチ素子６−１のみをオンさせた診断回＃１では、太陽電池モジュール４−３に加えて太陽電池モジュール４−１の出力電圧が０Ｖになり、電圧検出器１３の検出電圧は、１９２．５Ｖに低下する。スイッチ素子６−２のみをオンさせた診断回＃２においても同様に、太陽電池モジュール４−３に加えて太陽電池モジュール４−２の出力電圧が０Ｖになり、電圧検出器１３の検出電圧は、１９３．５Ｖになる。一方、スイッチ素子６−３のみをオンさせた診断回＃３では、太陽電池モジュール４−３の出力電圧のみが０Ｖであり、電圧検出器１３の検出電圧は診断回＃０と変わらずに２２４．５Ｖのままである。その後の診断回＃４〜＃８では、太陽電池モジュール４−３に加えて、それぞれの個々の太陽電池モジュールの出力電圧が０Ｖになり、電圧検出器１３の検出電圧は、１８９．５Ｖ、１９１．５Ｖ、１９４．５Ｖ・・・と低下する。
【００３２】
つまり、診断回＃０での電圧検出器１３の検出電圧に対し、診断回＃１〜＃８のそれぞれにおける電圧検出器１３の検出電圧の変化を監視し、診断回＃１〜＃８の中で電圧検出器１３の検出電圧に変化の無い診断回があれば、該診断回での太陽電池モジュールは故障していると判定することができる。
【００３３】
そこで、この実施の形態では、演算部１４にて、診断回＃０での電圧検出器１３の検出電圧２２４．５Ｖを比較基準値とし、診断回＃１〜＃８のそれぞれにおける電圧検出器１３の検出電圧と比較基準値との差電圧を演算する。制御部１５は、その差電圧が１Ｖ以下であった診断回が見つかると、該診断回での太陽電池モジュールに故障が発生していると判定し、表示器に故障モジュールを表示させ、ブザーを鳴動させて故障モジュール検出を係員が早期に確実に気付くようにしている。
【００３４】
具体的には、この実施の形態による故障診断動作は、例えば図３や図４に示すように行われる。なお、図３と図４は、図１に示す太陽電池モジュールの故障診断装置が実施する故障診断の処理手順（その１、その２）を説明するフローチャートである。図３と図４では、処理手順を示すステップは、ＳＴと略記してある。
【００３５】
図３において、ＳＴ１では、制御部１５は、スイッチ素子６−１〜６−８の全てを同時にオフさせ、パワーコンディショナ３を駆動して当該太陽光発電システム１を運転している。制御部１５は、当該太陽光発電システム１を運転している過程で、運転開始時からの経過時間が予め定められた時間になったか否か、或いは、外部から故障診断の指示入力があるか否かにより、故障診断時期の到来を監視している（ＳＴ２）。
【００３６】
制御部１５は、故障診断時期が到来すると（ＳＴ２；Ｙｅｓ）、スイッチ素子６−１〜６−８の全てを同時にオフさせたまま、パワーコンディショナ３を停止状態にし、故障診断の開始を演算部１４に通知する（ＳＴ３）。演算部１４は、故障診断開始の通知を受け取ると、電圧検出器１３の検出電圧を取り込み、それを比較基準値として保持する（ＳＴ４）。故障診断開始時における８個の太陽電池モジュール４−１〜４−８の出力電圧は、例えば、図２に示した診断回＃０のようになっているとすると、演算部１４は、該診断回＃０での電圧検出器１３の検出電圧２２４．５Ｖを比較基準値とする。
【００３７】
次に、制御部１５は、ｉ＝１〜８としたときの一つのスイッチ素子ｉのみをオンし、その旨を演算部１４に通知する（ＳＴ５）。演算部１４は、制御部１５から一つのスイッチ素子ｉをオンした旨の通知を受け取ると、電圧検出器１３の検出電圧を取り込み、それと比較基準値との差電圧を演算し、制御部１５に与える（ＳＴ６）。制御部１５は、演算部１４から受け取った差電圧が１Ｖ以下であるか否かを判断する（ＳＴ７）。
【００３８】
制御部１５は、ＳＴ７において、差電圧が１Ｖ以下である場合（ＳＴ７：Ｙｅｓ）は、オンしたスイッチ素子に対する太陽電池モジュールの識別符号を報知部１６の表示器に表示させ、同時に報知部１６のブザーを鳴動させ（ＳＴ８）、ＳＴ９に進む。一方、制御部１５は、ＳＴ７において、差電圧が１Ｖ以下でない場合（ＳＴ７：Ｎｏ）は、直接ＳＴ９に進む。
【００３９】
ＳＴ９では、制御部１５は、全てのスイッチ素子についてオン操作を行ったか否かを判断する。制御部１５は、全てのスイッチ素子についてオン操作を終了するまで（ＳＴ９：Ｎｏ）、ＳＴ５〜ＳＴ９の処理を繰り返す。その間に図２に示す例で言えば、スイッチ素子６−３をオンさせた診断回＃３において、故障している太陽電池モジュール４−３が検出され、報知部１６から係員に、故障モジュール４−３の識別符号表示およびブザー鳴動によって報知される。
【００４０】
制御部１５は、全てのスイッチ素子についてオン操作を終了した（ＳＴ９：Ｙｅｓ）場合は、報知部１６の表示器に故障診断の終了を表示させるとともに、故障モジュールが有ったか否かを判断する（ＳＴ１０）。制御部１５は、故障モジュールが無かった場合（ＳＴ１０：Ｎｏ）には、直接先のＳＴ１に戻ってシステムの運転を再開する。一方、制御部１５は、故障モジュールが有った場合（ＳＴ１０：Ｙｅｓ）には、モジュール交換後係員から運転ＯＫの入力がある（ＳＴ１１：Ｙｅｓ）のを確認してからＳＴ１に戻ってシステムの運転を再開する。
【００４１】
次に、図４では、制御部１５が備える記憶装置に余裕がある場合の動作例が示されている。すなわち、図４において、図３にて説明したＳＴ１〜ＳＴ６の処理後におけるＳＴ２０では、制御部１５は、オンさせたスイッチ素子の順序番号と演算部１４から入力された差電圧とを関連付けて記憶装置に記憶する。そして、制御部１５は、全てのスイッチ素子についてオン操作を終了するまで（ＳＴ２１：Ｎｏ）、ＳＴ５、ＳＴ６、ＳＴ２０の処理を繰り返す。
【００４２】
そして、制御部１５は、全てのスイッチ素子についてオン操作を終了すると（ＳＴ２１：Ｙｅｓ）、オンさせたスイッチ素子の全ての順序番号と演算部１４から入力された全ての差電圧とを関連付けて記憶させた記憶装置において、差電圧が１Ｖ以下であるスイッチ素子の有無を調べる（ＳＴ２２）。
【００４３】
その結果、制御部１５は、差電圧が１Ｖ以下であるスイッチ素子がある場合（ＳＴ２２：Ｙｅｓ）は、該スイッチ素子に対する太陽電池モジュールの識別符号を報知部１６の表示器に表示させ、同時に報知部１６のブザーを鳴動させ（ＳＴ２３）、ＳＴ２４に進む。一方、制御部１５は、ＳＴ２２において、差電圧が１Ｖ以下であるスイッチ素子がない場合（ＳＴ２２：Ｎｏ）は、直接ＳＴ２４に進む。
【００４４】
ＳＴ２４では、制御部１５は、報知部１６の表示器に故障診断の終了を表示させるとともに、故障モジュールが有ったか否かを判断する。制御部１５は、故障モジュールが無かった場合（ＳＴ２４：Ｎｏ）には、直接先のＳＴ１に戻ってシステムの運転を再開する。一方、制御部１５は、故障モジュールが有った場合（ＳＴ２４：Ｙｅｓ）には、モジュール交換後係員から運転ＯＫの入力がある（ＳＴ２５：Ｙｅｓ）のを確認してからＳＴ１に戻ってシステムの運転を再開する。
【００４５】
なお、複数のストリングが並列にインバータ装置の入力ポートに接続される太陽光発電システムでは、各ストリングの出力端と電圧検出器との接続をスイッチで切り替えることで、ストリング毎の故障診断が図３や図４に示す手順で行える。
【００４６】
また、図４では示してないが、制御部１５は、記憶装置に故障診断時の時刻情報も記憶させることができ、その記憶内容（全モジュールの差電圧と時刻情報）を、適宜な時期に外部のモニタ装置に送信することができる。これによって、各太陽電池モジュールの履歴を取ることができ、太陽電池モジュールの交換時期判断の資料が得られる。
【００４７】
以上のように、この実施の形態によれば、ストリングを構成する各太陽電池モジュールに設けられているバイパスダイオードのそれぞれに並列にスイッチ素子を接続し、該複数のスイッチ素子の全てが同時に非導通状態（オフ状態）にあるときのストリングの出力電圧（第１の電圧値）と、前記複数のスイッチ素子の全てが個別に一つずつ導通状態（オン状態）にあるときのストリングの出力電圧（第２の電圧値）それぞれとの差電圧の中に１Ｖ以下である差電圧がある場合に、該当するスイッチ素子が接続されている太陽電池モジュールは故障していると判断するので、太陽電池モジュール一枚毎に故障診断が可能となり、太陽電池モジュールの種類や直列接続数、太陽光発電システムの構成によらず、遠隔から安全確実に故障した太陽電池モジュールの特定が行える。
【００４８】
そして、故障モジュールを表示器に表示するだけでなく、ブザーを鳴動させるので、係員に早期に故障発生を気付かせることができ、早期のシステム修復が可能になり、システムとしての発電ロスを低減できる。
【００４９】
さらに、複数回目の故障診断時に故障が発見されたりするので、故障がどの段階で発生したかが特定できる。
【００５０】
このとき、故障診断時以外の発電運転時では、複数のスイッチ素子の全ては同時に非導通状態にあり、太陽電池を流れる電流は、太陽電池モジュールおよびバイパスダイオードからなる通常の経路を流れるので、太陽電池に無用な発電ロスは生じない。
【００５１】
なお、バイパスダイオードのそれぞれに並列に接続した複数のスイッチ素子を用いて、遠隔から太陽電池モジュール毎の開放電圧を確認できるという効果も得られる。
【００５２】
以上の実施の形態では、太陽電池モジュール内にバイパスダイオードが１個だけ設けられている例、すなわちそのバイパスダイオードのアノード端子は太陽電池モジュールの負極端に接続され、カソード端子は太陽電池モジュールの正極端に接続されている場合を示した。しかしながら、１枚の太陽電池モジュールにおいて、直列接続された太陽電池セルをいくつかのブロックに分け、そのブロック毎にバイパスダイオードを設ける構成も多く知られている。このような１枚の太陽電池モジュールに複数個のバイパスダイオードを有する構成の場合、各バイパスダイオードのそれぞれに並列にスイッチ素子を接続する構成により、上述した実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように、本発明にかかる太陽電池モジュールの故障診断装置および方法は、ストリングを構成する太陽電池モジュールの種類や直列接続数、太陽光発電システムの構成によらず、個々の太陽電池モジュールの故障診断を遠隔から安全確実に実施し、発見した故障を係員に早期に気付かせて、システムとしての発電ロスの低減が可能な太陽電池モジュールの故障診断装置および方法として有用である。
【符号の説明】
【００５４】
１  太陽光発電システム
２  太陽電池
３  パワーコンディショナ
４−１〜４−８  ストリングを構成する太陽電池モジュール
５−１〜５−８  バイパスダイオード
６−１〜６−８  スイッチ素子
７−１〜７−８  スイッチ駆動回路
８  インバータ装置
９  平滑コンデンサ
１０  交流負荷
１１  交流母線
１２  商用電力系統（配電系統）
１３  電圧検出器
１４  演算部
１５  制御部
１６  報知部（表示器、ブザー）
Ｐ  正極母線
Ｎ  負極母線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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