(57)【要約】      （修正有）【課題】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。【解決手段】電流源回路５１は、可変抵抗により電流値を一定に保つ定電流装置５１１と、定電流装置５１１に直列に接続される電圧源装置５１２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。なお、定電流装置５１１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てもよい。【選択図】図７
2014011430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
バイパスダイオードのオープンモード故障を検地する方法としは、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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−０２４２０４号公報
【特許文献２】特開２００９−２１３４１号公報
【特許文献３】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】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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特性の性格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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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の行うことができる。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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【発明の効果】
【００２１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】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。
【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】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】図７の電流源回路の電流−電圧特性を示すグラフである。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】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１３】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。
【図１４】３つの定電流素子のＩ−Ｖ特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
［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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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 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、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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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）。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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５５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。
【００４１】
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。
【００４２】
［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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
［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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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）。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
この状態で、制御／判定部５３は、まず、スイッチ５４を開いて定電流装置５１１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を閉じて定電流装置５１１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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
［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、発電時電においては、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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
＜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９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。
【００７７】
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）。
【００７８】
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。
【００７９】
＜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。
【００８０】
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）。
【００８１】
＜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）。
【００８２】
＜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）。
【００８３】
＜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。
【００８４】
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。
【００８５】
［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  Device））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。
【００８６】
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。
【００８７】
＜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。
【００８８】
＜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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
＜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。
【００９３】
＜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。
【００９４】
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の行うことができる。
【符号の説明】
【００９５】
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。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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