(57)【要約】【課題】安全性を確保しつつ太陽電池の導通不良を確実に検出すること。【解決手段】導通不良検知装置５は、発電状態にある太陽電池を対象にして導通不良を検知する導通不良検知装置であって、太陽電池の負極と正極との間に流れる電流を規定の電流値に制御する定電流回路５１と、太陽電池の負極及び正極を開放状態にした時の太陽電池の負極と正極との間の電位差である開放電圧と、定電流回路５１によって規定の電流に制御された時の太陽電池の負極と正極との間の電位差である定電流時電圧とを測定する電圧測定部５２と、電圧測定部５２によって測定された開放電圧と定電流時電圧との差に基づいて太陽電池の導通不良を判定する制御／判定部５３とを備える。【選択図】図１
2014011429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電状態にある太陽電池を対象にして導通不良を検知する導通不良検知装置であって、
前記太陽電池の負極と正極との間に流れる電流を規定の電流値に制御する電流源と、
前記太陽電池の負極及び正極を開放状態にした時の前記太陽電池の負極と正極との間の電位差である開放電圧と、前記電流源によって規定の電流に制御された時の前記太陽電池の負極と正極との間の電位差である定電流時電圧とを測定する電圧測定部と、
前記電圧測定部によって測定された前記開放電圧と前記定電流時電圧との差に基づいて前記太陽電池の導通不良を判定する判定部と、
を備えることを特徴とする導通不良検知装置。
【請求項２】
前記判定部は、前記開放電圧と前記太陽電池に流れる電流を前記規定の電流値に制御した時に測定された前記定電流時電圧との差が、第１の閾値よりも大きい場合に前記太陽電池の導通不良を判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の導通不良検知装置。
【請求項３】
前記判定部は、前記開放電圧と前記太陽電池に流れる電流を前記規定の電流値に制御した時に測定された前記定電流時電圧との差と、前記規定の電流値とから算出した抵抗値が、基準抵抗値よりも大きい場合に前記太陽電池の導通不良を判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の導通不良検知装置。
【請求項４】
前記判定部は、前記太陽電池を短絡させたときに測定される短絡電流値と、規定値との比較結果に基づき、前記太陽電池が発電状態であるか否かを判定し、前記太陽電池が発電状態であると判定された場合に前記太陽電池の導通不良の判定を開始する、
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の導通不良検知装置。
【請求項５】
複数の太陽電池モジュールが直列接続されて構成された太陽電池ストリングと、前記太陽電池ストリングに接続された負荷装置とを具備する太陽電池システムを対象にして、発電状態にある前記太陽電池ストリング内の導通不良を検知する導通不良検知システムであって、
前記太陽電池ストリングと前記負荷装置との接続を解列状態に切り替えるスイッチング部と、
前記スイッチング部により解列状態に切り替えられた前記太陽電池ストリングを検知対象ストリングとして、前記検知対象ストリングの負極と正極との間に流れる電流を規定の電流値に制御する電流源と、
前記検知対象ストリングの負極及び正極を開放状態にした時の前記検知対象ストリングの負極と正極との間の電位差である開放電圧と、前記電流源によって規定の電流に制御された時の前記検知対象ストリングの負極と正極との間の電位差である定電流時電圧とを測定する電圧測定部と、
前記電圧測定部によって測定された前記開放電圧と前記定電流時電圧との差に基づいて前記検知対象ストリング内の導通不良を判定する判定部と、
を備えることを特徴とする導通不良検知システム。
【請求項６】
発電状態にある太陽電池を対象にして導通不良を検知する導通不良検知装置による導通不良検知方法であって、
前記太陽電池の負極及び正極を開放状態にした時の前記太陽電池の負極と正極との間の電位差である開放電圧を測定する第１の電圧測定ステップと、
前記太陽電池の負極と正極との間に流れる電流を規定の電流値に制御する電流供給ステップと、
前記電流供給ステップによって規定の電流に制御された時の前記太陽電池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する第２の電圧測定ステップと、
前記第１の電圧測定ステップによって測定された前記開放電圧と前記第２の電圧測定ステップによって測定された前記定電流時電圧との差に基づいて前記太陽電池の導通不良を判定する判定ステップと、
を備えることを特徴とする導通不良検知方法。
【請求項７】
複数の太陽電池モジュールが直列接続されて構成された太陽電池ストリングと、前記太陽電池ストリングに接続された負荷装置とを具備する太陽電池システムを対象にして、発電状態にある前記太陽電池ストリング内の導通不良を検知する導通不良検知システムによる導通不良検知方法であって、
前記太陽電池ストリングと前記負荷装置との接続を解列状態に切り替えるスイッチングステップと、
前記スイッチングステップにより解列状態に切り替えられた前記太陽電池ストリングを検知対象ストリングとして、前記検知対象ストリングの負極及び正極を開放状態にした時の前記検知対象ストリングの負極と正極との間の電位差である開放電圧を測定する第１の電圧測定ステップと、
前記検知対象ストリングの負極と正極との間に流れる電流を規定の電流値に制御する電流供給ステップと、
前記電流供給ステップによって規定の電流に制御された時の前記検知対象ストリング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する第２の電圧測定ステップと、
前記第１の電圧測定ステップによって測定された前記開放電圧と前記第２の電圧測定ステップによって測定された前記定電流時電圧との差に基づいて前記検知対象ストリング内の導通不良を判定する判定ステップと、
を備えることを特徴とする導通不良検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導通不良検知装置、導通不良検知システム、及び導通不良検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光を利用して発電を行う太陽電池の故障を診断する方法として、例えば下記特許文献１に記載されている故障診断方法が知られている。当該故障診断方法では、太陽電池に測定信号波形を印加し、その応答信号波形を測定信号波形と比較することによって、太陽電池の故障位置と故障種類を特定する。
【０００３】
また、太陽電池の故障を診断する別の方法として、例えば下記特許文献２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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２１３４１号公報
【特許文献２】特開２０１１−６６３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載されている故障診断方法では、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、故障診断の確度が低下する場合があった。また、上記特許文献２に記載されている診断方法では、測定対象部位に不良が無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可能性があり、測定時の安全性の面でも好ましくない。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特性の計測時間が長くとれないため、Ｉ−Ｖ特性の正確な測定が困難となり、故障診断の確度が低下する場合があった。
【０００６】
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、安全性を確保しつつ太陽電池の導通不良を正確且つ安定的に検出することが可能な導通不良検知装置、導通不良検知システム及び導通不良検知方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の一側面に係る導通不良検知装置は、発電状態にある太陽電池を対象にして導通不良を検知する導通不良検知装置であって、太陽電池の負極と正極との間に流れる電流を規定の電流値に制御する電流源と、太陽電池の負極及び正極を開放状態にした時の太陽電池の負極と正極との間の電位差である開放電圧と、電流源によって規定の電流に制御された時の太陽電池の負極と正極との間の電位差である定電流時電圧とを測定する電圧測定部と、電圧測定部によって測定された開放電圧と定電流時電圧との差に基づいて太陽電池の導通不良を判定する判定部と、を備える。
【０００８】
或いは、本発明の他の側面に係る導通不良検知方法は、発電状態にある太陽電池を対象にして導通不良を検知する導通不良検知装置による導通不良検知方法であって、太陽電池の負極及び正極を開放状態にした時の太陽電池の負極と正極との間の電位差である開放電圧を測定する第１の電圧測定ステップと、太陽電池の負極と正極との間に流れる電流を規定の電流値に制御する電流供給ステップと、電流供給ステップによって規定の電流に制御された時の太陽電池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する第２の電圧測定ステップと、第１の電圧測定ステップによって測定された開放電圧と第２の電圧測定ステップによって測定された定電流時電圧との差に基づいて太陽電池の導通不良を判定する判定ステップと、を備える。
【０００９】
かかる導通不良検知装置、或いは導通不良検知方法によれば、太陽電池に対して、太陽電池の負極及び正極を開放状態にした時の太陽電池の負極と正極との間の電位差である開放電圧が測定される。さらに、負極と正極との間が規定の電流に制御された時の太陽電池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に基づいて太陽電池の導通不良が判定される。ここで、一般的に、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、上述した導通不良検知装置、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、太陽電池の導通不良を確実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、太陽電池に大電流を流すおそれも少なく、コンデンサを利用した診断方法のように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の導通不良を検知することができる。
【００１０】
上述した導通不良検知装置においては、判定部は、開放電圧と太陽電池に流れる電流を規定の電流値に制御した時に測定された定電流時電圧との差が、第１の閾値よりも大きい場合に太陽電池の導通不良を判定する、ことが好適である。こうすれば、測定した差と閾値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の導通不良を検知することができる。
【００１１】
また、判定部は、開放電圧と太陽電池に流れる電流を規定の電流値に制御した時に測定された定電流時電圧との差と、規定の電流値とから算出した抵抗値が、基準抵抗値よりも大きい場合に太陽電池の導通不良を判定する、ことも好適である。この場合、抵抗値を算出して導通不良の判定を行うため、太陽電池内の寄生抵抗の経年変化を加味した上で太陽電池の導通不良を検知することができる。
【００１２】
また、判定部は、太陽電池を短絡させたときに測定される短絡電流値と、規定値との比較結果に基づき、太陽電池が発電状態であるか否かを判定し、太陽電池が発電状態であると判定された場合に太陽電池の導通不良の判定を開始する、ことも好適である。一般的に、太陽電池が充分発電していないときは開放電圧の揺らぎが大きく、他方、短絡電流値が定格電流値近くで充分に発電しているときは、多少の日射の変動に関わらず、開放電圧は比較的安定した値を示す。よって、上記構成を備えることで、安定した開放電圧の状態において検知処理を実行でき、より確実に太陽電池の導通不良を検知することができる。
【００１３】
或いは、本発明の他の側面に係る導通不良検知システムは、複数の太陽電池モジュールが直列接続されて構成された太陽電池ストリングと、太陽電池ストリングに接続された負荷装置とを具備する太陽電池システムを対象にして、発電状態にある太陽電池ストリング内の導通不良を検知する導通不良検知システムであって、太陽電池ストリングと負荷装置との接続を解列状態に切り替えるスイッチング部と、スイッチング部により解列状態に切り替えられた太陽電池ストリングを検知対象ストリングとして、検知対象ストリングの負極と正極との間に流れる電流を規定の電流値に制御する電流源と、検知対象ストリングの負極及び正極を開放状態にした時の検知対象ストリングの負極と正極との間の電位差である開放電圧と、電流源によって規定の電流に制御された時の検知対象ストリングの負極と正極との間の電位差である定電流時電圧とを測定する電圧測定部と、電圧測定部によって測定された開放電圧と定電流時電圧との差に基づいて検知対象ストリング内の導通不良を判定する判定部と、を備える。
【００１４】
或いは、本発明の他の側面に係る導通不良検知方法は、複数の太陽電池モジュールが直列接続されて構成された太陽電池ストリングと、太陽電池ストリングに接続された負荷装置とを具備する太陽電池システムを対象にして、発電状態にある太陽電池ストリング内の導通不良を検知する導通不良検知システムによる導通不良検知方法であって、太陽電池ストリングと負荷装置との接続を解列状態に切り替えるスイッチングステップと、スイッチングステップにより解列状態に切り替えられた太陽電池ストリングを検知対象ストリングとして、検知対象ストリングの負極及び正極を開放状態にした時の検知対象ストリングの負極と正極との間の電位差である開放電圧を測定する第１の電圧測定ステップと、検知対象ストリングの負極と正極との間に流れる電流を規定の電流値に制御する電流供給ステップと、電流供給ステップによって規定の電流に制御された時の検知対象ストリング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する第２の電圧測定ステップと、第１の電圧測定ステップによって測定された開放電圧と第２の電圧測定ステップによって測定された定電流時電圧との差に基づいて検知対象ストリング内の導通不良を判定する判定ステップと、を備える。
【００１５】
かかる導通不良検知システム、或いは導通不良検知方法によれば、太陽電池ストリングに対して、太陽電池ストリング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の負極と正極との間の電位差である開放電圧が測定される。さらに、負極と正極との間が規定の電流に制御された時の太陽電池ストリング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に基づいて太陽電池ストリング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、上述した導通不良検知装置、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の導通不良を確実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の導通不良を検知することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、安全性を確保しつつ太陽電池の導通不良を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る導通不良検知システムを含む太陽光発電システムを示す構成図である。
【図２】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３】図２の太陽電池セルの等価回路を示す図である。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】図２の太陽電池アレイの電流−電圧特性を示すグラフである。
【図７】本発明の変形例に係る導通不良検知システムを含む太陽光発電システムを示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しながら本発明による導通不良検知装置、導通不良検知システム、及び導通不良検知方法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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、後述する導通不良検知システム２のスイッチを介して接続されている。
【００２１】
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。
【００２２】
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、互いに直列接続された複数の太陽電池セル１４０群と、その太陽電池セル１４０群に並列接続されたバイパスダイオード１５０からなる組合せを太陽電池クラスタという。本実施の形態においては、太陽電池モジュール１２０は１つの太陽電池クラスタから構成されるものとして説明するが、これに限定する必要はなく、互いに直列接続された複数の太陽電池クラスタを有する構成としても良い。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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の内部で負極と正極との間に（例えば、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。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。
【００２６】
図１に戻って、太陽光発電システム１に含まれる導通不良検知システム２の構成を説明する。導通不良検知システム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内の導通不良を検知するための装置群である。詳細には、導通不良検知システム２は、スイッチ群（スイッチング部）３，４、及び導通不良検知装置５によって構成されている。
【００２７】
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との接続を導通不良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  GateBipolar  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、導通不良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。
【００２８】
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、導通不良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。
【００２９】
また、スイッチ群４は、３つの太陽電池ストリング１３０と導通不良検知装置５との間を導通不良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と導通不良検知装置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、及び導通不良検知装置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、導通不良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。
【００３０】
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の正極と導通不良検知装置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の負極と導通不良検知装置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及び導通不良検知装置５を互いに切断状態とすることができる。
【００３１】
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、導通不良検知装置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の位置や導通不良検知装置５との接続点６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）。
【００３２】
導通不良検知装置５は、定電流回路５１、電圧測定部５２、及び制御／判定部５３、スイッチ５４によって構成されている。定電流回路５１は、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）を変化させ検知対象ストリング１３０内を流れる電流を規定の定電流値になるように制御する回路であり、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。定電流回路５１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。ここで、定電流回路５１の生成する電流の電流値は、制御／判定部５３による指示信号に応じて調整可能にされている。このような定電流回路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、負極と正極との間に（例えば、負極から正極に）流れる電流を規定の電流値に制御する。
【００３３】
なお、定電流回路５１にはスイッチ５４が直列に接続されており、定電流回路５１を検査用に接続された太陽電池ストリング１３０に接続または解列できる構成とされている。即ち、スイッチ５４を開状態にすることで定電流回路５１を検知対象ストリング１３０から解列して開放電圧を測定可能にし、スイッチ５４を閉状態にすることで定電流回路５１を検知対象ストリング１３０に接続して定電流が流れる状態にする。
【００３４】
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。電圧測定部５２は、具体的には、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を測定する。また、電圧測定部５２は、具体的には、定電流回路５１によって電流を規定値に制御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定電流時電圧を測定する。
【００３５】
制御／判定部５３は、導通不良検査時において、スイッチ群３，４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開放電圧と定電流時電圧との差である電圧変化値を取得する。そして、制御／判定部５３は、取得した電圧変化値に基づいていずれかの太陽電池ストリング１３０内の導通不良を検知して検知結果を出力する。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。
【００３６】
ここで、制御／判定部５３の機能の詳細を述べる前に、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。
【００３７】
図４は、太陽電池モジュール１２０（すなわち、１つの太陽電池クラスタ）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、Ｌ１が導通不良の無い太陽電池モジュール１２０のＩ−Ｖ特性、Ｌ２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。
【００３８】
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４の特性Ｌ１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４の特性Ｌ２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。
【００３９】
図５（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５（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、Ｌ１は、導通不良の無い場合の太陽電池ストリング１３０のＩ−Ｖ特性を示している。また、Ｌ２は、太陽電池ストリング１３０に含まれるいずれかの太陽電池クラスタの内部（例えば図２に示す位置３００）に導通不良のある場合における太陽電池ストリング１３０のＩ−Ｖ特性を示している。図５（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、完全断線していない限り開放電圧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の短絡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５（ａ）の特性Ｌ１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５（ａ）の特性Ｌ２の通り、特性Ｌ１と比べて電圧が著しく下がる（ΔＶ）。
【００４０】
図５（ｂ）は、図５（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５（ｂ）に示す通り、特性Ｌ１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Ｌ２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５（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Ｌ１では電圧はΔＶ１低下するのに対し、特性Ｌ２では電圧は、ΔＶ１よりはるかに大きいΔＶ２低下する。
【００４１】
図６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。同図中において、Ｌ１が導通不良の無い太陽電池ストリング１３０のＩ−Ｖ特性、Ｌ２が太陽電池ストリング１３０に含まれる太陽電池クラスタの外部（例えば図２に示す位置３０１）に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５の場合と同様に、太陽電池ストリング１３０に電流Ｉ１を流した時、特性Ｌ１に比べて特性Ｌ２では電圧が著しく低下する（ΔＶ）。よって、上述した導通不良検知システム２及びそれを利用した導通不良検知方法は、太陽電池ストリング１３０における導通不良（太陽電池ストリング１３０に含まれる太陽電池クラスタ外に導通不良がある場合）についても検知することができる。
【００４２】
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と導通不良検知装置５の定電流回路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。
【００４３】
この状態で、制御／判定部５３は、まず、スイッチ５４を開いて定電流回路５１を解列し検知対象ストリング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を閉じて定電流回路５１を検知対象ストリング１３０に接続した上で、定電流回路５１により、検知対象ストリング１３０の負極と正極との間に電流Ｉ１の定電流が流れる状態にする。そして、制御／判定部５３は、電圧測定部５２を制御して、定電流回路５１によって電流Ｉ１に抑制し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ＶＴＨ０よりも大きいか否かを判定し、電圧変化値ΔＶが閾値ＶＴＨ０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５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導通不良を検知することができる。
【００４４】
なお、本発明は、導通状態が良好な太陽電池ストリングは電流０付近では電圧源に近い振る舞いを示し、僅かな電流変化では電圧が殆ど変化しない一方、導通不良が発生し直列抵抗Ｒｓが増大した太陽電池ストリングは電流０付近から僅かな電流変化（ΔＩ）によりΔＩ×Ｒｓの電圧降下が発生する、という特性を利用したものである。従って電流値Ｉ１（即ち、電流０の値からの増加分）を、検知対象ストリング１３０の短絡電流ＩＳＣや最大出力動作点電流Ｉｐｍに近い値に設定すると、導通状態が良好な太陽電池ストリングであっても、電圧源に近い振る舞いをしなくなるため、正常な検出ができなくなる。また、電流値Ｉ１が小さすぎると、電圧変化値ΔＶが小さく、検出が不確実になる。
【００４５】
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。
【００４６】
まず、導通不良検知装置５の制御／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と導通不良検知装置５とが接続される（第１のスイッチングステップ）。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の方極側のみが切断されてもよい。
【００４７】
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（第１の電圧測定ステップ）。その後、導通不良検知装置５の定電流回路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が流れるように制御する（電流制御ステップ）。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（第２の電圧測定ステップ）。これに対して、制御／判定部５３により、第１の電圧測定ステップで測定された開放電圧ＶＯＣと第２の電圧測定ステップで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の導通不良が検知される（判定ステップ）。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（出力ステップ）。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と導通不良検知装置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（第２のスイッチングステップ）。
【００４８】
以上説明した導通不良検知システム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）規定の電流値に電流が制御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、上述した導通不良検知システム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の導通不良を確実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。
【００４９】
上述した導通不良検知システム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に流れる電流を規定の電流Ｉ１に制御した時に測定された定電流時電圧との差ΔＶが、閾値ＶＴＨ０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ＶＴＨ０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。
【００５０】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
【００５１】
例えば、制御／判定部５３は、開放電圧と太陽電池ストリング１３０を流れる電流を規定の電流Ｉ１にした時に測定された定電流時電圧との差と、電流Ｉ１とから算出した抵抗値が、基準抵抗値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。この場合、抵抗値を算出して導通不良の判定を行うため、太陽電池内の寄生抵抗の経年変化を加味した上で太陽電池の導通不良を検知することができる。
【００５２】
また、制御／判定部５３は、導通不良検査処理の開始タイミングを決定する際に、検知対象ストリング１３０が発電状態であるか否かを判定してもよい。図７には、この場合の本発明の変形例に係る導通不良検知システム２０２の構成を示す。同図に示すように、導通不良検知システム２０２の導通不良検知装置２０５には、検知対象ストリング１３０を短絡させたときの短絡電流値を測定するための電流測定部５５１及びスイッチ５５２が更に具備されている。この電流測定部５５１は、スイッチ群４を介して検知対象ストリング１３０の負極及び正極に接続可能に構成されている。また、スイッチ５５２は、検知対象ストリング１３０が電流測定部５５１を含んで短絡するためのスイッチであり、短絡電流を測定する時以外は開状態にされている。制御／判定部２５３は、第１のスイッチングステップの直後に、スイッチ５５２を閉状態にし、電流測定部５４によって測定された短絡電流値を取得し、その短絡電流値と規定値とを比較することによって検知対象ストリング１３０が発電状態であるか否かを判定し、発電状態である場合に太陽電池ストリング１３０の導通不良検査処理を開始する。例えば、制御／判定部２５３は、測定された短絡電流値が規定値より大きい場合に検知対象ストリング１３０が発電状態であると判定する。あるいは、制御／判定部２５３は、測定された短絡電流値に対する定電流値Ｉ１比率を基に検知対象ストリング１３０が発電状態であるか否かを判定してもよい。例えば、ＩＳＣ／I１＞αであれば発電中（日中）と判定することとしても良い。検知対象ストリング１３０が発電中であるか否かを判定する方法としては、図７に示す構成に限らず、日射計により照度を検出して発電中か否かを判定する構成としても良いし、計時機能を内蔵し時刻により発電中か否かを判定する構成としても良い。
【００５３】
また、上記実施形態では、故障検知装置５を定置式のものとし、制御／判定部５３の制御に応じて検知対象ストリングを抽出し、導通不良検知を行う場合を説明したが、図１における故障検知装置５のみを独立した可搬型装置として用意し、太陽電池ストリング、太陽電池モジュールまたは太陽電池クラスタに接続して個別に検査可能な構成としても良い。
【符号の説明】
【００５４】
１…太陽光発電システム（太陽電池システム）、２，２０２…導通不良検知システム、３…スイッチ群（スイッチング部）、５，２０５…導通不良検知装置、５１…定電流回路、５２…電圧測定部、５３，２５３…制御／判定部、５４…スイッチ、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、１４０…太陽電池セル、１５０…バイパスダイオード、３００，３０１…導通不良箇所、５５１…電流測定部、５５２…スイッチ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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