(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路トポロジーにおいて結合された一又は複数のＰＶモジュールを備えるＰＶ設備を現場で監視する装置であって、
前記ＰＶ設備の一又は複数の設置されたモジュールに非ＰＶ電気刺激を現場で印加するように構成された刺激回路であって、前記刺激は照光される方向とは反対の方向へのテスト電流を含む、刺激回路と、
前記刺激に対する前記設置されたモジュールの少なくとも一つの受動反応を測定するように構成されたセンサ回路と、
前記測定から前記設置されたモジュールの一又は複数の受動電気パラメータを算出する手段と、
を備える装置。
【請求項２】
回路トポロジーにおいて結合された一又は複数のＰＶモジュールを備えるＰＶ設備を監視する方法であって、
前記ＰＶ設備の一又は複数の設置されたモジュールを選択するステップと、
前記設置されたモジュールに現場で少なくとも一つの非ＰＶ電気刺激を印加するステップであって、前記非ＰＶ電気刺激は照光される方向とは反対の方向へのテスト電流を含む、ステップと、
電流測定、電圧測定、およびＩＶ測定のうちの少なくとも一つをなすステップと、
前記設置されたモジュールの一又は複数の受動電気パラメータを算出するステップと、
を含む方法。
【請求項３】
ＰＶ設備のトポロジーを変更するスイッチ構成であって、
第１の端子、第２の端子、および第３の端子、ならびに第１の位置および第２の位置を有するスイッチと、
前記スイッチを駆動する駆動手段と、
を備え、
前記第２の端子は、設置されたＰＶストリングの第１の電極に接続し、
前記第１の位置において、前記第１の端子は前記第２の端子に直接的または間接的に接続され、前記第３の端子は前記第１の端子および前記第２の端子から隔離されており、
前記第２の位置において、前記第１の端子は前記第３の端子に直接的または間接的に接続され、
前記駆動手段は、前記第１の端子、第２の端子、および第３の端子のうち少なくとも一つにおける電流変化によってトリガされる、スイッチ構成。
【請求項４】
前記駆動手段は電磁気式および電子式のうちの一つである、請求項３に記載のスイッチ構成。
【請求項５】
回路トポロジーにおいて結合された一又は複数のＰＶモジュールを備えるＰＶ設備を現場で監視する装置であって、
前記ＰＶ設備の一又は複数の設置されたモジュールの少なくとも一つの特性を記録するように構成されたセンサ回路と、
前記ＰＶモジュールの前記トポロジーを一時的に変えるように構成されたスイッチと、
前記ＰＶモジュールのうち少なくとも一つの電極を通して伝播された信号によって前記スイッチをトリガするように構成されたプロセッサと、
を備える装置。
【請求項６】
前記信号は、非ＰＶ刺激を印加すること、非ＰＶ刺激を除去すること、ＰＶ電流を印加すること、およびＰＶ電流を除去すること、のうちの一つを備える、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
回路トポロジーにおいて結合された一又は複数のＰＶモジュールを備えるＰＶ設備を現場で監視する装置であって、
プロセッサと、
前記ＰＶ設備の一又は複数の設置されたモジュールの少なくとも一つの特性を記録するように構成されたセンサ回路と、
前記ＰＶモジュールの前記トポロジーを一時的に変えるように構成された複数のスイッチと、
制御導体であって、この制御導体上の前記プロセッサで駆動される非発振の信号が前記複数のスイッチの一時的な一連の駆動を開始するように構成された制御導体と、
を備える、装置。
【請求項８】
ＰＶ設備を監視する方法であって、
前記ＰＶ設備の一又は複数の設置されたモジュールを選択するステップと、
前記設置されたモジュールを通して現場で少なくとも一つの非ＰＶ電気刺激を印加し、前記刺激が商用電源の変換によって駆動されるものではないステップと、
電流測定、電圧測定、およびＩＶ測定のうちの少なくとも一つをなすステップと、
前記設置されたモジュールの一又は複数の受動電気パラメータを判定するステップと、
を備え、前記パラメータは前記設置されたモジュールの少なくとも一つのバイパスダイオードの一または複数のパラメータを含む、方法。
【請求項９】
ＰＶ設備を現場で監視する装置であって、
前記ＰＶ設備の一又は複数の設置されたモジュールに非ＰＶ電気刺激を印加するように構成され、商用電源変換を含まない刺激回路と、
前記刺激に対する前記設置されたモジュールの少なくとも一の受動的応答を測定するように構成されたセンサ回路と、
前記測定から前記設置されたモジュールの一又は複数の受動電気パラメータを判定する手段と、
を備え、前記パラメータは前記設置されたモジュールの少なくとも一つのバイパスダイオードの一または複数のパラメータを含む、装置。
【請求項１０】
回路トポロジーにおいて結合された一又は複数のＰＶモジュールを備えるＰＶ設備を現場で監視する方法であって、
スイッチをトリガーする時間を選択するステップと、
前記ＰＶ設備の少なくとも一つの設置されたモジュールの電極を通して信号を駆動することにより前記時間に前記スイッチをトリガするステップを含み、ここで、このトリガするステップは前記ＰＶモジュールの前記トポロジーを変え、
更に、前記一又は複数のモジュールの少なくとも一つの特性を記録するステップを含む、方法。
【請求項１１】
前記信号が、非ＰＶ刺激を印加すること、非ＰＶ刺激を除去すること、ＰＶ電流を印加すること、およびＰＶ電流を除去すること、のうちの一つを備える、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
回路トポロジーにおいて結合された一又は複数のＰＶモジュールを備えるＰＶ設備を現場で監視する方法であって、
非発振の信号を制御導体にプロセッサで印加することによって複数のスイッチの一時的な一連の駆動を開始するステップを含み、ここで、前記駆動が前記ＰＶモジュールの前記トポロジーを変え、
更に、前記ＰＶ設備の前記一又は複数のモジュールの少なくとも一つの特性をセンサ回路によって記録するステップを含む、方法。
【請求項１３】
前記刺激回路は、商用電源変換を含まない請求項１記載の装置。
【請求項１４】
前記刺激回路は、商用電源の変換によって駆動されるものではない請求項２記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電設備あるいは光起電力設備（ＰＶ設備）の特性および性能をテストし、監視する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＶ設備の出力は、この設備を含むモジュールの健康状態の維持に依存する。数多くの要因が光起電モジュール（ＰＶモジュール）の健康状態に影響する。係る要因は、浸透、汚れ、遮光、電離放射線、相互接続保全性（ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ  ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）、静電放電、熱応力、塗膜劣化、窃盗、バイパスダイオードの不具合、および製造の多様化である。
【０００３】
光起電力設備の監視は、設備の健康状態についての情報を提供し、よって保守および補修を助ける。光起電ストリング（ＰＶストリング）の有効出力電流を監視する従来の方法は、ストリングレベルの健康状態についての有益な情報を適用するが、電気的な問題と光的な問題を区別することができず、サブストリングまたはモジュールレベルで健康状態を測定することができず、またバイパスダイオードの健康状態を判定することができない。
【０００４】
従来の方法とは異なり、本発明は、ＰＶ設備を含むストリングの能動および受動特性の両方を監視するシステムおよび方法を提供し、光の問題によって生じた健康状態の問題と、電気の問題によって生じた健康状態の問題とをより適切に区別する。更に、従来の方法とは異なり、本発明は、サブストリングおよびモジュールの健康状態を監視するシステムおよび方法を提供し、健康状態の問題の箇所をより適切に隔離する。
【０００５】
ＰＶサブストリングおよびバイパスダイオードを監視する従来のシステムおよび方法は、高価な装置または高価な配線を有する設備を必要としている。従来のシステムおよび方法と異なり、本発明は、廉価な装置の費用および廉価な配線の費用にてサブストリングおよびバイパスダイオードを監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明のＰＶ回路監視ユニットの第１の実施形態を示す。
【０００７】
【図２】本発明のＰＶ回路監視ユニットの第２の実施形態を示す。
【０００８】
【図３】本発明のＰＶマルチ回路の監視ユニットの一実施形態を示す。
【０００９】
【図４】本発明のＰＶ結合監視ユニットの一実施形態を示す。
【００１０】
【図５】図１のテストモジュールの一実施形態を示す。
【００１１】
【図６】図２〜３のテストモジュールの一実施形態を示す。
【００１２】
【図７】ＰＶ接続箱内に一体化された本発明のＰＶ直列監視ユニットの第１の実施形態を示す。
【００１３】
【図８】ＰＶ接続箱内に一体化された本発明のＰＶ直列監視ユニットの第２の実施形態を示す。
【００１４】
【図９】ＰＶ接続箱内に一体化された本発明のＰＶ直列監視ユニットの第３の実施形態を示す。
【００１５】
【図１０】ＰＶ接続箱内に一体化された本発明のＰＶ直列監視ユニットの第４の実施形態を示す。
【００１６】
【図１１】ＰＶ接続箱内に一体化された本発明のＰＶ並列監視ユニットの一実施形態を示す。
【００１７】
【図１２】本発明の１個の回路監視ユニットを組み込む代表的なＰＶ設備を示す。
【００１８】
【図１３】本発明の１個の回路監視ユニットおよび複数の直列監視ユニットを組み込む、第１の代表的なＰＶ設備を示す。
【００１９】
【図１４】本発明の１個の回路監視ユニットおよび複数の直列監視ユニットを組み込む、第２の代表的なＰＶ設備を示す。
【００２０】
【図１５】本発明のマルチ回路の監視ユニットおよび複数の直列監視ユニットを組み込む、代表的なＰＶ設備を示す。
【００２１】
【図１６】本発明の２個の結合監視ユニットおよび複数の直列監視ユニットを組み込む、代表的なＰＶ設備を示す。
【００２２】
【図１７】本発明の１個の回路監視ユニットおよび２個の並列監視ユニットを組み込む、代表的なＰＶ設備を示す。
【００２３】
【図１８】代表的なＰＶモジュールの代表的なＩＶ特性および代表的な一回路モデルを示す。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明の目的は、ＰＶ設備を含むモジュール、ストリング、サブストリングの能動および受動電気特性を監視し及び報告することができる一又は複数のユニットからなるシステムを提供することである。
【００２５】
本発明の別の目的は、ＰＶ設備の健康状態を、そのストリング、サブストリング、およびモジュールの能動および受動特性を監視することによって判定し及び報告する方法を提供することである。
【００２６】
本発明の更に別の目的は、ＰＶ設備のトポロジー（配置）を変更するシステムおよび方法を提供することである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の監視システムは、本発明の一又は複数の局所的な監視ユニットと、任意には、当該技術において一般的に使用されるネットワーキングおよび汎用コンピューティング資源とからなる。
【００２８】
本明細書および特許請求の範囲において、「ストリング」は、もっぱらアノードからカソードに直列に接続された複数のＰＶモジュールであって、厳密に１個のカソードに接続しない厳密に１個のアノードを有し、厳密に１個のアノードに接続しない厳密に１個のカソードを有するものである。「サブストリング」は、一のストリングを有する一又は複数の連続するＰＶモジュールである。「端部モジュール」は、厳密に１個のカソードに接続しない１個のアノードを有し、厳密に１個のアノードに接続しない１個のカソードを有する１個のストリングにおける１個のモジュールである。「端部サブストリング」は、ｉｓ任意の数のモジュールおよび少なくとも一つの端部モジュールからなるサブストリングである。「ストリング端部」または「ストリングの端部」は、厳密に１個のカソードに接続しない、ストリング中のアノード、ならびに厳密に１個のアノードに接続しない、ストリング中のカソードである。「サブストリング端部」または「前記サブストリングの端部」は、サブストリング中で厳密に１個のカソードに接続しない、当該サブストリング中のアノード、ならびに当該サブストリング中で厳密に１個のアノードに接続しない、当該サブストリング中のカソードである。「外されたサブストリング」は、モジュールを共有しない複数のサブストリングである。「トポロジー」は、ＰＶ設備を備える、ＰＶモジュールおよび部品の相互接続のネットワークである。「テスト−スイッチ−直列」は、一又は複数のスイッチであって、各スイッチが第１の端子から第３の端子まで直列に接続された３つ以上の端子を備えており、ここで、この直列において各第１の端子はこの直列において一つの第３の端子に接続されており、（この直列において一つのスイッチを除く）、この直列において各第３の端子はこの直列において一つの第１の端子に接続されており、（この直列において一つのスイッチを除く）、この直列において各第２の端子はＰＶストリングの単一の電極に接続されている。テスト−スイッチ−直列の「ルートスイッチ」は、前記直列において厳密に１個の第３の端子に接続しない前記直列における１個のスイッチである。テスト−スイッチ−直列の「端子スイッチ」は、前記直列において厳密に１個の第１の端子に接続しない前記直列における１個のスイッチである。テスト−スイッチ−直列の「次のスイッチ」は、所定のスイッチの第３の端子に接続されている。テスト−スイッチ−直列の「ルートテスト点」は、この直列においてルートスイッチの第１の端子に接続された導体である。「接続箱」は、配線を接続するための端子を含みかつバイパスダイオードを含み得る電気接続のためのコンテナである。「接続（された）」は、直接的または間接的な電気的結合を指すために一般に用いられる。「切り離された」は、直接的な切り離しを指すために一般に用いられる。
【００２９】
本発明の監視システムは、ＰＶ回路を構成するモジュールに対する能動および受動テストを監視および測定する、１回路またはマルチ回路の監視ユニットからなる。当該技術分野で一般的な受動監視ユニットとは異なり、本発明の１回路およびマルチ回路の監視ユニットは「暗い」ＰＶ回路を通して電力を送ることができる非ＰＶ刺激回路を含む。当該技術分野で一般的なストリング−レベル監視ユニットとは異なり、本発明の任意の直列または並列の監視ユニットは、設備に組み込まれることができ、個々のモジュール、パネルまたはサブストリングをテストする手段を提供する。直列および並列の監視ユニットは、設置済みアレイのトポロジーを一時的に変更することができる一又は複数のスイッチからなり、よって１回路またはマルチ回路の監視ユニットは、通常の発電回路のサブ回路において実行されるテストを管理および測定する。完成した１回路またはマルチ回路の監視ユニットは、直列および並列の監視ユニットを好ましくは最小限の付加的な配線を用いて制御する手段を含む。設備のトポロジーが発電回路の中間で電流結合を必要とする場合、本発明の任意の結合監視ユニット（ｃｏｍｂｉｎｅｒ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｕｎｉｔ）も設置することができる。
【００３０】
図１は、本発明のＰＶ回路監視ユニットの第１の実施形態を示す。回路監視ユニットは、ＰＶ回路の両端にてＰＶ電流を結合し、能動および受動テストを通して回路の健康状態を監視するために電子機器を使用する。更に、サブストリング健康状態を評価することができるように設備のトポロジーを一時的に変更することができる任意のユニットを制御することができる。図を簡略化するために、図１は４つのＰＶストリングの正端子（１０１〜１０４）および負端子（１０５〜１０８）を結合するが、この実施形態は、任意の数のストリングを支持するために拡大・縮小可能である。端子（１３４および１３５）は、生成されたＰＶ電流（ＰＯＳおよびＮＥＧ）を当該技術分野において一般的な外部電源コンポーネント（充電制御器またはインバータ等）に送る。電流センサ（１１７〜１２４）は回路監視ユニット内外に流れる電流を測定するために、適宜プロセッサ（１３２）によって動作し、ポーリングされる。いくつかの構成において、図示された電流センサ（１１７〜１２４）のいくつかは冗長であり得、省くことができ、なぜなら、それらは他のセンサによって測定される電流を測定するからである。図示されたように、検出された電流は、このアレイにおける故障電流を検知するために測定され、減算されることに留意されたい。動作中、電流センサ（１１７〜１２４）は、測定された電流をデジタルデータに変換し、このデータを記憶、分析、および他のデバイスへの送信（１３３）のためにプロセッサ（１３２）に転送する。この実施形態において、電流センサ（１１７〜１２４）およびＡＤコンバータ（１３２）は、各テスト回路の受動および能動特性を測定することができるセンサ回路を備える。ヒューズ（１２５〜１２８）は、ストリングの不具合からの保護を提供する。電力回路（１３０）は、当該技術分野において一般的な電気エネルギーおよびエネルギー管理機能を提供し、これには、商用電源、バッテリ電源、電力変換、スリープ管理、電気的遮蔽、電圧制御、およびバッテリ充電が含まれる（これらに限定されない）。テストモジュール（１３１）は、次の手段を提供する。すなわち、ａ）テスト中にモジュールに非ＰＶ刺激および任意の開放、短絡または負荷を印加する間、テスト中のストリング，サブストリング，またはダイオードの受動または暗い電気特性を測定し、ｂ）テスト中にモジュールに任意の開放、短絡、非ＰＶ刺激または負荷を印加する間、テスト中のストリング、サブストリング、またはダイオードの能動または照光された電気特性を測定し、ｃ）アレイにおいてスイッチをオンまたはオフにするために、非ＰＶ刺激またはＰＶ動作電流を印加することによってテスト回路のトポロジーを変更する手段である。テストモジュール（１３１）によって生成された非ＰＶ刺激には、脈動電流，交流電流（ＡＣ電流）、多重直流電流、可変電流、パルス直流電流が含まれ、あるいは、テスト中のモジュールまたはダイオードを通して一又は複数の電流値を送ることができる任意の電気刺激、またはテストトポロジーを変更するスイッチを切り替えることができる任意の電気刺激が含まれる。図１の回路監視ユニットは、図示されるように、１本の導体配線（図７〜８）を用いて設置された直列または並列の監視ユニットの実施形態で使用され得る。設備が照光されている間にプロセッサ（１３２）は能動テストを開始し、設備が暗いか薄暗い間に受動テストを開始する。能動電流テストが、各ストリングまたはサブストリングにおいて、生成されたＰＶ電流をサンプリングすることによって行われ、それらの相対的な抵抗率にアクセスする。能動ＩＶテストが各ストリングまたはサブストリングにおいて回路電圧およびＰＶ電流をサンプリングすることによって行われ、それらの絶対的な抵抗値およびダイオードパラメータを算出する。受動電流テストは、通常太陽光で生成された電流を運ぶストリングまたはサブストリングに非ＰＶ刺激を印加することによって行われると共に、同時発生する電流をサンプリングする。受動ＩＶテストは、電流および電圧の両方を測定する間に、非ＰＶ刺激を印加することによって行われ、各ストリングまたはサブストリングのための絶対的な抵抗値およびダイオードパラメータを算出する。能動ＩＶテストおよび受動ＩＶテストの両方を、ストリング，サブストリング，およびモジュールのＩＶ特性を算出するために使用することができ（図１８）、それらの照光されていない健康状態および照光されている健康状態の両方を評価する。能動ＰＶ電流がテスト回路においてモジュールによって生成されると、電圧および電流が記録され、各テストストリングの照光された特徴を特徴付けるために使用される。受動テスト電流が通常のＰＶ電流とは反対の方向に送られる場合、各テストリングを通る電圧および電流が各テストストリングの照光されていない特徴を特徴付けるために使用され得る。受動テスト電流が通常のＰＶ電流と同じ方向に送られる場合、各テストリングを通る電圧および電流がテスト中の各バイパスストリングの特徴を算出するために使用され得る。データ収集に続いて、当該技術分野において一般的な曲線当てはめアルゴリズムが非直線的パラメータ推定を行うために使用され得、監視されるモジュールおよびバイパスダイオードの分路抵抗、直列抵抗、ダイオード飽和電流、およびを非理想ダイオード因子（図１８）を判定する。図１８は、代表的なＰＶモジュールまたはストリングの一モデルを示す。他の電気モデルは、受動または能動テストに基づき算出され得る複数の異なる（しかしながら同様に有用な）組のパラメータを生成する。
【００３１】
図２は、本発明の回路監視ユニットの別の実施形態を示す。図２において、各正端子（２０１〜２０４）および負端子（２０５〜２０８）はテスト端子（２０９〜２１６）と対になっている。正端子（２０１〜２０４）は、ＰＶモジュールの並列のストリングから正電流を結合し、負端子（２０５〜２０８）は、同じストリングの他端から負電流を結合し、テスト端子（２０９〜２１６）は、ＰＶアレイ内に配線された２本の導体の直列または並列の監視ユニットのためのテストハーネスである。図２の実施形態は、ＰＶ導体毎に１本のテスト導体（図９）を有する直列または並列の監視ユニットの実施形態を伴って、図示されるように使用することもできるが、ＰＶ導体毎に１本以上のテスト導体（図１０）を有する直列または並列の監視ユニットの実施形態と共に使用するために拡大・縮小可能である。いくつかの構成において、図２の電流センサ（２１７〜２２４）のいくつかは、冗長でもよく、いくつかの構成においては、電流センサは図示された端子（２０１〜２０４または２０５〜２０８）の代わりに、またはこれに加えて、他の端子（２０９〜２１２または２１３〜２１６）に配置され得る。この実施形態において、電流センサ（２１７〜２２４）およびＡＤコンバータ（２３２）は、各テスト回路の受動および能動特性を測定することができるセンサ回路を備える。テストモジュール（２３１）は次の手段を提供する。すなわち、ａ）テスト中にモジュールに非ＰＶ刺激および任意の開放、短絡または負荷を印加する間、テスト中のストリング，サブストリング，またはダイオードの受動または暗い電気特性を測定し、ｂ）テスト中にモジュールに任意の開放、短絡、非ＰＶ刺激または負荷を印加する間、テスト中のストリング、サブストリング、またはダイオードの能動または照光された電気特性を測定し、ｃ）スイッチを開閉するために非ＰＶ刺激またはＰＶ動作電流を印加することによってテスト回路のトポロジーを変更する手段である。図１および２の両方は、ＰＶストリング、サブストリング、およびダイオードの能動および受動テストを行い、かつ、より細かいテストを行うためにアレイ内の任意のスイッチを切り替えることができる。図１は、ストリング毎に１本の導体配線を伴う設備において使用される一実施形態を示し、図２は、ストリング毎に複数本の導体配線を伴う設備において使用される一実施形態を示す。
【００３２】
図３は、本発明のマルチ回路の監視ユニット（以下、マルチ回路監視ユニット）の一実施形態を示す。マルチ回路監視ユニットは、１個の監視ユニットを用いて複数の独立したＰＶ回路の健康状態を監視する。図示を簡略化するため、図３は、４つの個別のＰＶ回路を監視することができるマルチ回路監視ユニットを表しているが、この実施形態は、任意の数の個別のＰＶ回路を支持するために拡大・縮小可能である。端子（３３４〜３３７および３３８〜３４１）は、生成されたＰＶ電流（ＰＯＳ１〜ＰＯＳ４およびＮＥＧ１〜ＮＥＧ４）を当該技術分野において一般的な外部電源コンポーネント（例えば接続箱または最大電力点追尾器）に送る。図示を簡略化するため、図３において１本のテスト導体が各ＰＶ導体と対にされているが、ＰＶ導体毎のテスト導体の実際の数は、使用される直列または並列の監視ユニットによって決まり、図３の実施形態はＰＶ導体毎に複数本のテスト導体を収容するために拡大・縮小され得る。いくつかの構成において、図示された電流センサ（３１７〜３２４）のうちいくつかは冗長でもよく、いくつかの構成においては、電流センサは図示された端子（３０１〜３０４または３０５〜３０８）の代わりに、またはこれに加えて、他の端子（３０９〜３１２または３１３〜３１６）に配置され得る。この実施形態において、電流センサ（３１７〜３２４）およびＡＤコンバータ（３３２）は、各テスト回路の受動および能動特性を測定することができるセンサ回路を備える。
【００３３】
図４は、本発明のＰＶ結合監視ユニットの一実施形態を示す。結合監視ユニットは、ＰＶ設備のトポロジーが電流結合を必要とするときにＰＶ回路の中間でＰＶ電流（および任意に電圧）を監視する。図４の実施形態は、より少ないかより多い並列のストリングを備えるか、ストリング毎により少ないかより多い導体を備える設備を収容するために拡大・縮小され得ることに留意されたい。電力回路（４３０）は、当該技術分野において一般的な電気エネルギーおよびエネルギー管理機能を提供し、これには、商用電源、バッテリ電源、電力変換、スリープ管理、電気的遮蔽、電圧制御、およびバッテリ充電が含まれる（これらに限定されない）。この実施形態において、サブストリング監視は、アレイの回路監視ユニットによって開始され、この間、結合監視ユニットのプロセッサ（４３２）は、電流センサ（４１７〜４２４）が結合監視ユニットの内外に流れるサブストリングからの電流またはＩＶペアを記録することができるようにする。いくつかの構成において、図示された電流センサ（４１７〜４２４）のいくつかは、冗長であり得、省くことができ、なぜなら、それらは他のセンサによって測定される電流を測定するからである。動作中、電流センサ（４１７〜４２４）は、測定された電流をデジタルデータに変換し、このデータを記憶、分析、および他のデバイスへの送信（４３３）のためにプロセッサ（４３２）に転送する。能動および受動電流テスト中、結合監視ユニットのプロセッサ（４３２）は、電流センサ（４１７〜４２４）が、ユニットの内外に流れる並列のストリングからの同時発生的な電流値を記録することができるようにする。この実施形態において、電流センサ（４１７〜４２４）およびＡＤコンバータ（４３２）は、各テスト回路の受動および能動特性を測定することができるセンサ回路を備える。能動および受動ＩＶテスト中、結合監視ユニットのプロセッサ（４３２）は、電流測定と同時に電圧値（ＰＶ１とＴｌとの間）を記録する。
【００３４】
図５は、図１のテストモジュールの一実施形態を示す。完成したテストモジュールは、能動および受動テスト中に直列および並列の監視ユニット内のスイッチを制御するために一又は複数の刺激回路を使用し、能動および受動テスト中に電圧を測定し、適宜非ＰＶ刺激を印加する。図５の導体（ＰＶ１〜ＰＶ２，ＰＯＳ，ＮＥＧ）は、図１の同名の導体に連結する。ＰＶアレイの通常の動作中、両方のスイッチ（５０２〜５０３）が導体（ＰＶ１およびＰＶ２）が生成された電力を端子（ＰＯＳおよびＮＥＧ）を通して外部装置に送るように通常の位置（「ａ」）にある。能動または受動テスト中、スイッチ（５０２〜５０３）は、非ＰＶ刺激（５０１）が発電回路を通して印加され得るようにテスト位置（「ｂ」）に切り替えることができる。刺激回路（５０１）によって生成された非ＰＶ刺激は、負荷を含み、かつ、脈動電流，交流電流（ＡＣ電流）、多重直流電流、可変電流、パルス直流電流が含まれ、あるいは、テスト中のモジュールまたはダイオードを通して一又は複数の電流値を送ることができる任意の電気刺激、またはテストトポロジーを変更するスイッチを切り替えることができる任意の電気刺激が含まれる。刺激回路は、刺激回路が所望の値にあるときに電流および電圧の測定が行われるように時間設定されるように、任意に同期信号を生成することができる。
【００３５】
図６は、図２〜３のテストモジュールの一実施形態を示す。図６の信号（Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６，Ｔ８，ＰＶ１〜ＰＶ８）は、図２〜３の代替実施形態の同じ名前の信号に接続する。例えば、図６の信号「ＰＶｌ」（６１１）は、図２の信号「ＰＶｌ」（２０１）または図３の「ＰＶｌ」（３０１）と接続する。図２〜３のいくつかの信号（Ｔｌ，Ｔ３，Ｔ５，Ｔ７）は図６において使用されない。図６は、４つのＰＶ回路（ＰＶ１〜ＰＶ８（６１１〜６１４，６２７とも記載される））および４つの対応するテスト導体（Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６，Ｔ８（６１５〜６１８とも記載される））を備えるテストモジュールを示すが、この実施形態は、ストリング毎に任意の数のＰＶ回路および任意の数のテスト導体を支持するために拡張・縮小可能である。各スイッチ（６０３〜６１０）は、能動および受動テスト回路を作るためにプロセッサによって個別に制御される。図６のスイッチ（６０４〜６０６）および信号名（ＰＶ３〜ＰＶ８）のいくつかは、図２では使用されないことに留意されたい。図６が図２で使用される場合、使用されないスイッチは除去され、使用されない信号は（ＰＶｌ，ＰＶ２と）適宜結合される。ＰＶアレイの通常の動作中、図６の刺激スイッチ（６０３〜６１０）は、第１のＰＶ回路（ＰＶ１〜ＰＶ２）が生成された電力を第１組の端子（ＰＯＳ１，ＮＥＧ１）を通して外部装置に送り、第２のＰＶ回路（ＰＶ３〜ＰＶ４）が生成された電力を第２組の端子（ＰＯＳ２〜ＮＥＧ２）を通して外部装置に送るなどできるように、通常の位置（「ａ」）にある。能動または受動テスト中に、刺激スイッチ（６０３〜６０６）の一つは、非ＰＶ刺激（６０１）が発電回路（６１１〜６１４）の一つに印加され得るようにテスト位置（「ｂ」）に切り替えられ得る。能動または受動テスト中に、電圧は、テスト中のモジュールの特性に関するデータを収集するために測定され得る（Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６，Ｔ８からＣＯＭＭＯＮ（共通）まで（６１５〜６１８から６２７まで）。テストスイッチ（６０７〜６１０）も、テスト回路（Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６，Ｔ８）を通して能動または受動電流を方向付けて測定するため、あるいは能動または受動電流を用いてトポロジースイッチを切り替えるために、テスト位置（「ｂ」または「ｃ」）に切り替えられ得る。例えば、図６は図９の回路監視ユニットと共に使用される場合、図６のテスト回路（Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６，Ｔ８）を通して電流を方向付けることは、図９において電流が流れる（ＴＥＳＴ（テスト）を通して）ことを可能にすることによってトポロジースイッチ（９０５）を作動し、これにより回路のトポロジーを変更し、サブストリングテストを可能にする。図６には図示されていないが、電圧は、付加的な監視ユニットなしでストリングレベルにてＰＶストリングを特徴付けするために別の場所（ＰＶ１，ＰＶ３，ＰＶ５，ＰＶ７からＣＯＭＭＯＮ）で測定され得る。刺激回路（６０１）によって生成された非ＰＶ刺激は、脈動電流，交流電流（ＡＣ電流）、多重直流電流、可変電流、パルス直流電流が含まれ、あるいは、テスト中のモジュールを通して一又は複数の電流値を送ることができる任意の電気刺激、またはアレイに設置された任意のトポロジースイッチを切り替えることができる任意の電気刺激が含まれる。完成された刺激回路（６０１）は、ＰＶモジュールおよびバイパスダイオードの両方の受動テストを支持するために双方向に電流を入手することができなければならないことに留意されたい。刺激回路（６０１）の全てまたは一部は、充電制御器ユニットまたはインバータ内に他のＰＶシステム部品とともに収容することができる。刺激回路は、刺激回路が所望の値にあるときに電流および電圧測定が行われるように時間設定されるように、任意に同期信号を生成することができる。
【００３６】
図２〜３に記載のテストモジュールは、様々な実施形態において実施することができ、これは、直列の監視ユニットか並列の監視ユニットと共に使用されるか、これらの監視ユニットがどのように実施されるか、電流および電圧センサがどこに配置されるか、あるいは何のテストが支持されるかに依る。例えば、図１１内の並列の監視ユニットは、テストモジュールと対になることができ、このテストモジュールは、ａ）Ｎスイッチ（ＮはＡＣモジュールの許容できる深さである）を駆動するに十分な信号をＰＶテスト回路（ＰＶ＋およびＰＶ−）を通して送ることができ、ｂ）受動テスト中に１個のスイッチを駆動するに十分な信号をＰＶテスト回路（ＰＶ＋およびＰＶ−）を通して送り、ｃ）所望の刺激、開放、負荷、および短絡が印加されるときに（ＰＶ＋およびＰＶ−に亘って）電圧、電流、またはＩＶペアを測定することができる。別の例において、図１０の並列の監視ユニットはテストモジュールと対になることができ、このテストモジュールは：ａ）通常の動作中にテスト導体（１００３，１００６）の接続を切り；ｂ）一又は複数の能動テスト（１００３，１００６）を適用し；ｃ）一又は複数の受動テスト（１００３，１００６）を命令し；かつトポロジースイッチ（１０１１）を切り替えることができる。他のテストモジュールも考えられる。
【００３７】
図７は、本発明の１本の導体の直列監視ユニットの一実施形態を示す。直列の監視ユニットは、サブストリングが特徴付けられるように、設置されたＰＶストリングのトポロジーを一時的に変更する。図示を簡略化するために、直列の監視ユニット（７００）は、１個のＰＶモジュール（７０５）を一体化するが、このモジュールは、任意の数のＰＶモジュールに変更することができ、あるいは、直列の監視ユニットは、一体化されたＰＶモジュールを伴わず独立して設けることができる。図１３において、一体化された直列の監視ユニットを伴う（１３０１〜１３０９）いくつかのＰＶモジュール（ＰＶ  Ｍｏｄ）は、代表的なＰＶアレイにおいて図示されている。ＰＶアレイの通常のＤＣ動作中、この直列の監視ユニット（７００）は、通常の位置（「Ａ」）においてそのリレー（７０３）と協働し、生成されたＰＶ電流が端子（７０１〜７０２）を通して流れ、リレー（７０３）およびフィルタ（７０４）がＰＶモジュール（７０５）に対して小さな直列抵抗を呈する。この実施形態において、リレーは、十分な非ＤＣ刺激が端子（７０１〜７０２）に印可される場合にテスト位置（「Ｂ」）に切り替え、刺激が除去され場合に（「Ａ」）に戻る。この実施形態のいくつかの直列監視ユニットが直列に配線され、フィルタ（７０４）が、印可された非ＤＣ刺激をフィルタするために選択される場合、各直列の監視ユニットは、第１から最後までカスケーディングシーケンス（ｃａｓｃａｄｉｎｇ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ）において切り替わる。リレー（７０３）は、受動または能動電流および電圧をスイッチングシーケンスにおいて各位置にて測定することができるように十分なスイッチング遅延を伴い選択される。図１３において、各サブストリングシーケンス（ＡＤＧ，ＤＧ，Ｇ）の能動および受動特性は、そのストリングの（ＡＤＧ）直列監視ユニット（１３０１，１３０４，１３０７）を制御することによって評価され得る。２つのサブストリングの特性は、補足的なサブストリングの特性を計算するために減算され得ることに留意されたい。フィルタ（７０４）は、スイッチ（７０３）を作動する非ＤＣ刺激を減衰させるために選択され、リレー（７０３）は、この特定の非ＤＣ刺激が印加されるときに駆動するように選択される。例えば、この刺激は、特定の周波数帯のＡＣ電流であり得、このフィルタは帯域消去フィルタであり得、このリレーは、誘導型継電器であり得る。リレー７０３は７０３Ａとして図示された双投の作成−その後−遮断（ｍａｋｅ−ｔｈｅｎ−ｂｒｅａｋ）誘導リレーに置き換えることができることに留意されたい。このデバイスの指向性は反転され得る。
【００３８】
図８は、本発明の１本の導体の直列監視ユニットの変更態様を示す。図示を容易にするために、直列監視ユニット（８００）は、１個のＰＶモジュール（８０５）を一体化するが、このモジュールは任意の数のＰＶモジュールと置き換えることができ、あるいは、直列監視ユニットは、一体化されたＰＶモジュールを伴わず独立して設けることができる。図１３において、一体化された直列監視ユニット（１３０１〜１３０９）を備えるいくつかのＰＶモジュールが代表的なＰＶアレイにおいて図示されている。ＰＶアレイの通常のＤＣ動作中、この直列監視ユニット（８００）の各素子は、通常の位置（「Ａ」）においてそのリレー（８０３）と協働し、生成されたＰＶ電流は、端子（８０１〜８０２）を通過し、コンデンサ（８０４）および抵抗（８０７）は、ＰＶモジュール（８０５）に対して大きなＤＣ分路抵抗を呈し、フィルタ（８０６）はＰＶモジュール（８０５）に対して小さな直列抵抗を呈する。この実施形態において、リレーは十分な非ＤＣ刺激が端子（８０１〜８０２）に印加されるとテスト位置（「Ｂ」）に切り替え、そして刺激が除去されると（「Ａ」）に戻る。この実施形態の一連の複数の監視ユニットは直列に配線され、十分な非ＤＣ刺激がこの直列に印加されると、各直列監視ユニットは一連の縦続接続（カスケードシーケンス）において第１から最後に切り替わる。フィルタ（８０６）は、スイッチ（８０３）を作動する非ＤＣ刺激を減衰させるために選択され、リレー（８０３）は、この特定の非ＤＣ刺激が印加されると駆動するように選択される。例えば、この刺激は、特定の周波数帯の交流電流であり得、このフィルタは帯域消去フィルタであり得、このリレーは、アトラクテッドアーマチュア型の交流リレーであり得る。コンデンサ（８０４）の大きさは、非ＤＣ刺激のエネルギーを保存するように決められ、この抵抗の大きさはリレー（８０３）の信頼性のある動作を確実にするように決められる。このデバイスの指向性も反転され得る。
【００３９】
図９は、本発明の２本の導体の直列監視ユニットの一実施形態を示す。ＰＶアレイの通常の動作中、リレー（９０５）は通常の位置（「Ａ」）にあり、生成されたＰＶ電流がＰＶ端子（９０１，９０２）を通過し、電流はリレー（９０５）を通過しない。この実施形態において、サブストリングテストは、リレー（９０５）のテスト端子（９０３）を通して電流を導き、結果として生じる電流、電圧、またはＩＶペア（ＩＶ対）を測定することによって行われ得る。精密ダイオードが任意にはリレー（９０５）のコイルに配線され得、これは、コイルにおける電圧降下の一貫性を増加し、よってテストの正確性を上げるためである。リレー（９０５）は、十分な電流がテスト端子（９０３）を流れるとそのテスト位置（「Ｂ」）に切り替わり、テスト端子（９０３）を流れる電流が止まると通常の位置（「Ａ」）に戻る。この実施形態において、リレー（９０５）はスイッチング遅延を有するように選択され、これによりいくつかの直列監視ユニット（９００）が直列（図１４）に配線されるときにそれらは一連の縦続接続においてテスト位置（「Ｂ」）に全て切り替えられ得る。リレー（９０５）は、テスト端子（９０３）を流れる電流が実質的に遮られないように、遷移（ＡからＢ）をなし、そして遮断する（ｍａｋｅ−ｔｈｅｎ−ｂｒｅａｋ）ように選択される。データは、スイッチによって作られた各回路トポロジーの電流、電圧、またはＩＶペアを測定することによって収集され、その回路トポロジーを特徴付けるために使用される。図１４において、各サブストリングシーケンス（Ａ，ＡＤ，ＡＤＧ，ＡＤＧＪ）の能動および受動特性は、サブストリング（ＡＤＧＪ）の直列監視ユニット（１４０１，１４０４，１４０７）を制御することによって評価され得る。２つのサブストリングの特性は、補足的なサブストリングの特性を計算するために減じられ得ることに留意されたい。この実施形態は、他の構成およびタイプのスイッチを備えるリレー（９０５）のいくつかのバリエーション（９０５Ａ，９０５Ｂ，９０５Ｃ）を用いて実施されてもよい。単指向性の変更態様はラッチングリレーであり、ここで、このリレーは、十分な電流パルスが通常のコンタクト（「Ａ」）に接続されたコイルを通して１方向印加される場合にテストコンタクト（「Ｂ」）にラッチし、その逆も同様である。
【００４０】
図１０は、本発明の３本の導体（ＰＶ，ＴＥＳＴ１，ＴＥＳＴ２）の直列監視ユニットの一実施形態を示す。図示を容易にするために、この直列監視ユニット（１０００）は、１個のＰＶモジュール（１０１０）を一体化するが、このモジュールは任意の数のＰＶモジュールと置き換えることができ、あるいは、この直列監視ユニットは、一体化されたＰＶモジュールを伴わず独立してもうけることができる。図１０において、リレー（１０１１）の両極（１００８〜１００９）は通常、位置（「Ａ」）にあり、生成されたＰＶ電流がＰＶ端子（１００１，１００２）を通過し、電流はリレー（１０１１）を通過しない。テスト端子（１００３）を十分な電流が流れると、両極（１００８〜１００９）をテスト位置（「Ｂ」）に切り替え、この電流が止まると、両極（１００８〜１００９）はそれらの通常の位置（「Ａ」）に戻る。精密ダイオードが任意にはリレー（１００５）のコイルに配線され得、これは、コイルにおける電圧降下の一貫性を増加し、よってコイル（１００５）によってなされた測定の正確性を上げるためである。このリレー（１０１１）は、テスト端子（１００３）を流れる電流が実質的に遮られないように、両極（１００８〜１００９）の遷移（ＡからＢ）をなし、そして遮断する（ｍａｋｅ−ｔｈｅｎ−ｂｒｅａｋ）ように選択される。このリレーは（１０１１）、スイッチング遅延を有するようにも選択され、よって、いくつかの監視ユニット（１０００）が直列に設置される場合にそれらは順に設定され、一方、各安定した電流、電圧、またはＩＶペアを測定する。この実施形態は、各モジュール接点にてＰＶストリングに設置される場合、回路監視ユニットがストリングにおいて各ＰＶモジュールの能動および受動特性を個別に評価することができるようにする。図１４の２本の導体配線が３本の導体配線によって置き換えられた場合、この実施形態は、ストリング（Ａ，Ｄ，Ｇ，Ｊ）において各モジュールの能動および受動特性が、そのストリング（ＡＤＧＪ）の直列監視ユニット（１４０１，１４０４，１４０７）を制御することによって個別に評価されることを可能にする。このデバイスの指向性は反転され得る。他の１本の導体，２本の導体，および３本の導体直列監視ユニットも考えられる（例えば、ソリッドステートリレーを用いる動力付きユニットなど）。
【００４１】
図１１は、本発明の並列監視ユニット（１１００）の一実施形態を示す。並列の監視ユニットは、並列に設置されたＰＶモジュールまたはパネルを隔離し、それらは回路監視ユニットによって特徴付けることができる。図示を容易にするために、並列監視ユニット（１１００）は１個のＰＶモジュール（１１０６）を一体化するが、このモジュールは任意の数のＰＶモジュールに置き換えられてもよく、あるいは、この直列監視ユニットは、一体化されたＰＶモジュールを伴わず独立してもうけることができる。図示を容易にするために、この並列監視ユニット（１１００）はマイクロインバータ（１１０５）も一体化しているが、この並列監視ユニットは一体化されたマイクロインバータを伴わず独立してもうけることもできる。図１７は、代表的なＰＶアレイにおいて２つの並列監視ユニット（１１００）を示す。アレイの通常の動作中、生成された交流電力がＡＣ端子（１１０１〜１１０４）を通過するように、各並列の監視ユニットは通常の位置（「Ａ」）にラッチされた両極（１１１２〜１１１３）を備える。並列監視ユニットを使用するために、回路監視ユニットがパルスをＰＶ回路（１１１０，１１０８）に印加し、この回路は、各並列監視ユニット（１７０１〜１７０２）を通り、かつ、このアレイの端部にてループバック装置（１７０３）を通る。このパルスはこのアレイにおいて各並列監視ユニット内のコイル（１１１１）を励磁する。結果として、各並列監視ユニット内の両極（１１１２〜１１１３）は、それらのテスト位置（「Ｂ」）に切り替わり、かつラッチし、ＰＶモジュールを互いから隔離し、かつそれらのマイクロインバータから隔離する。受動テストを行うために、回路監視ユニットは次にテスト刺激をＰＶ回路（１１０８〜１１１０）に印加し得、これにより第１のモジュール（１７０１）の受動特性を記録する。能動テストを行うために、回路監視ユニットは開放、短絡、負荷、または任意には信号をＰＶ回路（１１０８〜１１１０）に印加し、これにより第１のモジュール（１７０１）の能動特性を記憶する。回路監視ユニットがコイル（１１１４）を通して十分な電流を方向付けるとき、第１のモジュール（１７０１）内の両方のスイッチ（１１１２〜１１１３）は、通常の動作位置（「Ａ」）に戻る。次にこの回路監視ユニットは、次の並列監視ユニット（１７０２）からデータを収集することができ、テストは、各モジュール，またはモジュール群がテストされ、全ての並列監視ユニット内の全てのスイッチ（１１１２〜１１１３）がそれらの通常の動作位置（「Ａ」）にリセットされるまで、この様に継続することができる。スイッチを切り替えるために使用される能動または受動電流は、テスト中のモジュールまたはモジュールを特徴付けるのを助けるために測定され得ることに留意されたい。この実施形態において、ラッチングリレー（１１１１〜１１１４）は、スイッチング遅延を有するように選択され、これによりいくつかの並列監視ユニット（１１００）を一斉に設定することができ、一連の縦続接続においてリセットされる。精密ダイオードは、テスト測定の精度を上げるためにコイル（１１１４）に接続され得る。自動ループバック装置（１７０３）もこの実施形態において実施することができ、これにより各並列監視ユニットは、次のユニットが設置されるときに自動的に遮断される次のユニット端子（１１０７，１００９）間の短絡回路で構成される。この並列監視ユニットは、他のスイッチタイプ、他のスイッチ構成、および他の配線方式を使用して実施することができる。別の実施形態において、一方の電極（１１１２）は、個別のマイクロインバータ無効信号を導入し、残りのリレー（１１１１〜１１１４）を非ラッチ式リレー（９０５，９０５Ａ，９０５Ｂ，９０５Ｃ，または均等物）に換えることで省くことができる。他の並列監視ユニットの実施形態も考えられる。
【００４２】
図１２は、回路監視ユニットが（１２００）で表されているＰＶアレイ設備を示す。図１２の回路監視ユニットは、電流を伝えるアレイの配線において電流またはＩＶペアを測定することによって能動および受動テストを実行する。電流テストにおいて、プロセッサは各並列のストリングからの同時の電流値を収集し、範囲外の値を探す。ＩＶテストにおいて、プロセッサは、並列のストリングからの電圧および電流のペアを同時に記録し、よって各ストリングの絶対抵抗値およびダイオードパラメータを算出することができる。
【００４３】
図１３は、いくつかの１本の導体の直列監視ユニットが１３０１〜１３０９で表され、回路監視ユニットが１３００で表されているＰＶ設備を示す。図１３の直列監視ユニットは、別個に設置されるか、ＰＶモジュール、接続箱、搭載装置、インバータ、または他のＰＶ装置に一体化される。ＰＶアレイの通常の動作中、直列監視ユニット１３０１〜１３０９の各素子は、生成されたＰＶ電流がＰＶモジュール（Ａ〜Ｉ）および直列監視ユニット（１３０１〜１３０９）を通過するように構成される。通常の動作中、回路監視ユニット（１３００）は、直列監視ユニットを使用することなく能動および受動の、ストリングレベル電流およびＩＶ測定値を収集し得る。直列監視ユニットを使用するために、回路監視ユニット（１３００）はアレイ配線上の非ＰＶ刺激を印加または除去することができる。結果として、直列監視ユニットは一又は複数のＰＶモジュールをオフラインにし、一又は複数の残りのモジュールの特徴付けを可能にする。通常の動作に戻るために、回路監視ユニット（１３００）は並列のＰＶ回路上の非ＰＶ刺激を印加または除去する。
【００４４】
図１４は、いくつかの２本の導体の直列監視ユニットが１４０１〜１４０９で表されており、回路監視ユニットが１４００で表されているＰＶ設備を示す。図１４の直列監視ユニットは、別個に設置されるか、ＰＶモジュール、接続箱、搭載装置、インバータ、または他のＰＶ装置に一体化される。ＰＶアレイの通常の動作中、直列監視ユニット（１４０１〜１４０９）の各素子は、生成されたＰＶ電流がＰＶモジュール（Ａ〜Ｌ）および直列監視ユニット（１４０１〜１４０９）を通過するように構成される。通常の動作中、回路監視ユニット（１４００）は、直列監視ユニットを使用することなく能動および受動の、ストリングレベル電流およびＩＶ測定値を収集し得る。直列監視ユニットを使用するために、回路監視ユニット（１４００）は、一又は複数のアレイ回路（ＰＶ１〜ＰＶ２；Ｔ１〜Ｔ２）上のＰＶ電流または非ＰＶ刺激を印加しまたは除去し、これにより直列監視ユニットが一又は複数のＰＶ回路のトポロジーを変更し、一又は複数のサブストリングが回路監視ユニット（１４００）によって特徴付けられることを可能にする。通常の動作に戻るために、回路監視ユニット（１４００）は一又は複数のアレイ回路（ＰＶ１〜ＰＶ２；Ｔ１〜Ｔ２）上にＰＶ電流または非ＰＶ刺激を印加または除去する。
【００４５】
図１５は、いくつかの２本の導体の直列監視ユニットが１５０１〜１５０９で表され、マルチ回路監視ユニットが１５００で表されるＰＶ設備を示す。図１５の直列監視ユニットは、別個に設置されるか、ＰＶモジュール、接続箱、搭載装置、インバータ、または他のＰＶ装置に一体化される。ＰＶアレイの通常の動作中、直列監視ユニット（１５０１〜１５０９）の各素子は、生成されたＰＶ電流がＰＶモジュール（Ａ〜Ｌ）および直列監視ユニット（１５０１〜１５０９）をパスするように構成される。通常の動作中、回路監視ユニット（１５００）は、直列監視ユニットを使用することなく能動および受動の、ストリングレベル電流およびＩＶ測定値を収集し得る。直列監視ユニットを使用するために、回路監視ユニット（１５００）は、一又は複数のアレイ回路（ＰＶ１〜ＰＶ２；Ｔ１〜Ｔ２；ＰＶ３〜ＰＶ４；Ｔ３〜Ｔ４；ＰＶ５〜ＰＶ６；Ｔ５〜Ｔ６）上にＰＶ電流または非ＰＶ刺激を印加しまたは除去し、これにより直列監視ユニットが一又は複数のＰＶ回路のトポロジーを変更し、一又は複数のサブストリングが回路監視ユニット（１５００）によって特徴付けられることを可能にする。通常の動作に戻るために、回路監視ユニット（１５００）は一又は複数のアレイ回路（ＰＶ１〜ＰＶ２；Ｔ１〜Ｔ２；ＰＶ３〜ＰＶ４；Ｔ３〜Ｔ４；ＰＶ５〜ＰＶ６；Ｔ５〜Ｔ６）上にＰＶ電流または非ＰＶ刺激を印加または除去する。
【００４６】
図１６は、いくつかの２本の導体の直列監視ユニットが１６０３〜１６１１で表され、回路監視ユニットが１６００で表され、および２つの結合監視ユニットが１６０１〜１６０２で表されるＰＶ設備を示す。図１６の直列監視ユニットは、別個に設置されるか、ＰＶモジュール、接続箱、搭載装置、インバータ、または他のＰＶ装置に一体化される。ＰＶアレイの通常の動作中、直列監視ユニット（１６０３〜１６１１）の各要素は、生成されたＰＶ電流がＰＶモジュール（Ａ〜Ｒ）および直列監視ユニット（１６０３〜１６１１）をパスするように構成される。通常の動作中、回路監視ユニット（１６００）および結合監視ユニット（１６０１〜１６０２）は、直列監視ユニットを使用することなく能動および受動の、ストリングレベル電流およびＩＶ測定値を収集し得る。直列監視ユニットを使用するために、回路監視ユニット（１６００）は、一又は複数のアレイ回路（ＰＶ１〜ＰＶ２；Ｔ１〜Ｔ２）上にＰＶ電流または非ＰＶ刺激を印加しまたは除去し、これにより直列監視ユニットが一又は複数のＰＶ回路のトポロジーを変更し、一又は複数のサブストリングが回路監視ユニット（１６００）および結合監視ユニット（１６０１〜１６０２）によって特徴付けられることを可能にする。通常の動作に戻るために、回路監視ユニット（１６００）は一又は複数のアレイ回路（ＰＶ１〜ＰＶ２；Ｔ１〜Ｔ２）上にＰＶ電流または非ＰＶ刺激を印加または除去する。
【００４７】
図１７は、並列監視ユニットを備える２つのＡＣＰＶモジュールが１７０１〜１７０２で表され、回路監視ユニットが１７００で表されるＰＶ設備を示す。図１７の並列監視ユニットは、別個に設置されるか、ＰＶモジュール、接続箱、搭載装置、インバータ、または他のＰＶ装置に一体化される。ＰＶアレイの通常の動作中、各並列の監視ユニット（１７０１〜１７０２）は、交流電力がその関連するＰＶモジュールおよびマイクロインバータによって生成されるように設けられる。能動または受動ＩＶ測定値を収集するために、回路監視ユニット（１７００）は、ＰＶ回路（ＰＶ＋およびＰＶ−）またはＡＣ回路（ＡＣ＋およびＡＣ−）上にＰＶ電流または非ＰＶ刺激を印加しまたは除去し、これにより並列監視ユニットが一又は複数のＰＶモジュールを隔離し、回路監視ユニット（１７００）がこの隔離されたモジュールを特徴付けることを可能にする。通常の動作に戻るために、回路監視ユニット（１７００）はＰＶ回路（ＰＶ＋およびＰＶ−）またはＡＣ回路（ＡＣ＋およびＡＣ−）上にＰＶ電流または非ＰＶ刺激を印加または除去する。
【００４８】
本発明の監視システムによって収集されたデータは、監視システムによって処理されるかまたはネットワークプロセッサによって処理され、ＰＶ設備を備えるストリング、サブストリング、およびモジュールの能動および受動特性を決定し、保守推奨を作ることができる。設備のライフスパンのうち早期のストリング、サブストリング、およびモジュールレベルにおける能動および受動テストは、将来のテストのためのベースラインを設定するために使用され得る。ストリング，サブストリング，またはモジュール間の早期の変動性（許容限度内の場合）は通常の製造、設備、および測定値の変動性を表す。新規な設備において、著しいアンバランスは、インストーラーが設計、装置、搭載、または熱に関する問題に対処する必要があり得る。設備が古くなるにつれ、抵抗または相対電流は一又は複数のストリング、サブストリング、またはモジュールの特性の異常変化を知らせるために時が経つにつれて比較され得る。係る変化は、腐食等の直列抵抗の増加、金属移動等の分路抵抗の減少、または窃盗であり、一又は複数のモジュールの取り替えまたは保守を示唆することができる。ストリング、サブストリング、またはモジュールの能動テストが異常であるが受動テストが通常である場合、対処し得るシェーディング（陰）または汚れの問題があり得る。もしシェーディングまたは汚れの可能性が除去された場合、次は塗膜劣化またはカプセル劣化を示し得る。ＰＶストリング、サブストリング、またはモジュールにおける異常は、測定されたパラメータを他の測定されたパラメータと比較し、時間の経過とともに測定されたパラメータと比較し、測定されたパラメータを公表仕様と比較し、測定されたパラメータを理想モデルと比較し、または他のパラメータ比較によって判定され得る。受動ＩＶテストは、能動ＩＶテストから収集したデータを標準化するために使用することができ、すなわち、ＰＶモジュール、サブストリング、またはストリングの固有可変性を、照光問題へのそれらの感度を高めるために受動テストを使用して測定することができ、能動テストから差し引くことができる。夜空が生成するバックグラウンド電圧は小さく、これはこの設備が新しいか新調された際に非常に暗い夜にベースラインテストを行うことによって正規化されることに留意されたい。監視システムによって収集されたアレイ、サブアレイ、ストリング、またはモジュールの能動および受動パラメータは、出資者に利用可能となる。ソフトウェアまたはハードウェア・フラッグも出資者によって設定され得、データ、データ変更、異常、情報提供、保守勧告、および他の変更が、これらがカスタマイズ可能な閾値から外れる場合に自動的に報告される。
【００４９】
本発明におけるスイッチは、多くの手段によって実施され得、これには本技術分野において一般的な電気式，電気機械式、電磁気、電気音響式または電気光学式スイッチが含まれる（これらに限定されない）。この監視システムは、避雷器を含み得る。この監視システムのいくつかの部品は、ＰＶ回路からの電気的遮蔽を伴って実施され得る。本発明のこの監視ユニットは、他のＰＶシステム部品に一体化され得、これには例えば回路結合器、変圧器、切断ユニット、充電制御器、ヒューズボックス、サージプロテクター、ブレーカー、切り替えスイッチ、負荷中心、接地ユニット、配電盤、またはインバータが含まれる。
【００５０】
私は、本発明を本願に記載の実施例およびグラフに限定する意図はなく、ＰＶ監視システムの設計、またはＰＶモジュール（太陽光電池モジュール）の特性パラメータの測定において、当業者に自明な変更態様も含むことを意図する。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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