(57)【要約】【課題】太陽電池の動作点の挙動に基づいて、当該太陽電池の従来よりも詳細な状態を推定する。【解決手段】状態推定装置３００は、直列接続した複数の太陽電池セルと、これらの複数の太陽電池セルに並列接続したバイパスダイオードとを含む太陽電池ストリング１１０の発電量の変化に関わる状態を推定する装置である。状態推定装置３００は、例えば太陽電池ストリング１１０の動作点を最大電力点に追従させるＭＰＰＴ制御が行われているときに、バイパスダイオードのオフからオンへの切り替わりを検出する。状態推定装置３００のコントローラー３５０は、バイパスダイオードのオフからオンへの切り替わりの履歴として、例えば切り替りの頻度や発生時間帯、継続時間、経時変化を含む履歴データ３５２を解析して、状態推定データベース３５１と照合して太陽電池ストリング１１０の状態を推定し、推定結果を示すデータを出力する。【選択図】図１０
2015079833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続した複数の太陽電池セルと、前記複数の太陽電池セルに並列接続したバイパスダイオードとを含む太陽電池を備えた太陽光発電システムの発電量が変化したときの、前記太陽電池の状態を推定する状態推定装置であって、
前記バイパスダイオードのオフからオンへの切り替わりを検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した前記切り替わりの履歴を特定する履歴特定手段と、
前記履歴特定手段が特定した前記履歴に基づいて、前記太陽電池の状態を推定し、推定結果を示すデータを出力する推定手段と
を備える状態推定装置。
【請求項２】
前記検出手段は、
前記太陽電池の出力電圧が予め設定した速度以上で変化したことを検出することにより、前記切り替わりを検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の状態推定装置。
【請求項３】
前記推定手段は、
前記太陽光発電システムにおいて、前記太陽電池の動作点を最大電力点に追従させる制御が行われているときの前記履歴に基づいて、前記太陽電池の状態を推定する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の状態推定装置。
【請求項４】
前記履歴特定手段は、
前記履歴として、前記切り替わりを検出した頻度を少なくとも特定し、
前記推定手段は、
前記状態の複数の候補のうち、前記頻度に応じたいずれかを前記推定結果とする
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の状態推定装置。
【請求項５】
前記履歴特定手段は、
前記履歴として、前記切り替わりを検出した期間を更に特定し、
前記推定手段は、
前記状態の複数の候補のうち、前記頻度及び前記期間に応じたいずれかを前記推定結果とする
ことを特徴とする請求項４に記載の状態推定装置。
【請求項６】
前記太陽電池の発電量を測定する測定手段を備え、
前記推定手段は、
前記状態の複数の候補のうち、前記履歴及び前記測定手段が測定した前記発電量に応じたいずれかを前記推定結果とする
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の状態推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池の発電量の変化に関わる状態を推定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムでは、太陽電池を構成する複数の太陽電池セルの各々が、太陽光を受けて発電する。太陽光発電システムは、自然エネルギーを利用した発電システムであるため、発電量が時間的に変化しやすいことが知られている。このため、太陽光発電システムの発電量が低下した原因を検知する技術が、従来から提案されている。特許文献１は、太陽光発電システムにおける一の太陽電池モジュールの発電電力と他の太陽電池モジュールの発電電力とを相互比較して、発電電力の低下の原因が、一時的な日陰又は太陽電池モジュールの異常（故障）の発生のいずれであるかを検出することを開示している。特許文献２は、太陽電池ストリングを構成する太陽電池モジュールの両端を短絡又は開放するスイッチ素子のオンオフ制御と、太陽電池ストリングの発電電力の測定値とに基づいて、太陽電池モジュールの故障の有無や日陰による出力低下の有無を判定することを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１６８５３５号公報
【特許文献２】特開２０１２−８９５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された技術では、比較対象の太陽電池モジュールの両方の発電電力が低下した場合、両方の太陽電池モジュールが日陰になったのか、又は、両方の太陽電池モジュールが故障したのかを正確に判別することができない。特許文献２に開示された技術では、太陽電池ストリングから発電電力を得る機会以外の機会に、スイッチ素子のオンオフ制御と発電電力の測定とを行わなければならず、当該太陽電池ストリングからの発電電力の供給を妨げてしまう。
これに対し、本発明の目的は、太陽電池の動作点の挙動に基づいて、当該太陽電池の従来よりも詳細な状態を推定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するため、本発明の状態推定装置は、直列接続した複数の太陽電池セルと、前記複数の太陽電池セルに並列接続したバイパスダイオードとを含む太陽電池を備えた太陽光発電システムの発電量が変化したときの、前記太陽電池の状態を推定する状態推定装置であって、前記バイパスダイオードのオフからオンへの切り替わりを検出する検出手段と、前記検出手段が検出した前記切り替わりの履歴を特定する履歴特定手段と、前記履歴特定手段が特定した前記履歴に基づいて、前記太陽電池の状態を推定し、推定結果を示すデータを出力する推定手段とを備える。
【０００６】
本発明の状態推定装置において、前記検出手段は、前記太陽電池の出力電圧が予め設定した速度以上で変化したことを検出することにより、前記切り替わりを検出してもよい。
本発明の状態推定装置において、前記推定手段は、前記太陽光発電システムにおいて、前記太陽電池の動作点を最大電力点に追従させる制御が行われているときの前記履歴に基づいて、前記太陽電池の状態を推定してもよい。
【０００７】
本発明の状態推定装置において、前記履歴特定手段は、前記履歴として、前記切り替わりを検出した頻度を少なくとも特定し、前記推定手段は、前記状態の複数の候補のうち、前記頻度に応じたいずれかを前記推定結果としてもよい。
この状態推定装置において、前記履歴特定手段は、前記履歴として、前記切り替わりを検出した期間を更に特定し、前記推定手段は、前記状態の複数の候補のうち、前記頻度及び前記期間に応じたいずれかを前記推定結果としてもよい。
【０００８】
本発明の状態推定装置において、前記太陽電池の発電量を測定する測定手段を備え、前記推定手段は、前記状態の複数の候補のうち、前記履歴及び前記測定手段が測定した前記発電量に応じたいずれかを前記推定結果としてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、太陽電池の動作点の挙動に基づいて、当該太陽電池の従来よりも詳細な状態を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態である太陽光発電システムの全体構成を示す図。
【図２】太陽電池ストリングと状態推定装置との電気的接続の説明図。
【図３】太陽電池セルの電気的特性の説明図。
【図４】ＭＰＰＴ制御と動作点の挙動との関係の説明図。
【図５】微少電流変動と動作点の高抵抗領域の移動のしやすさとの関係の説明図。
【図６】天気及び時刻と、電流マージンの大きさとの関係を示す図。
【図７】太陽電池セルが故障でほとんど発電していない場合の電気的特性の説明図。
【図８】太陽電池セルの発電量が低下した場合の電気的特性の説明図。
【図９】太陽電池ストリングの状態、天気及び時刻と、バイパスダイオードがオンする頻度との関係の説明図。
【図１０】状態推定装置のハードウェア構成を示すブロック図。
【図１１】レベルシフト回路、電圧変化検出回路及びエッジ検出回路の回路図。
【図１２】コントローラーが行う処理の流れを示すフローチャート。
【図１３】太陽電池ストリングの出力電圧と出力電流とエッジ検出結果とを示す図。
【図１４】状態推定データベースに記述される情報の一例を示す図。
【図１５】状態推定装置の他の構成例を示す図。
【図１６】状態推定データベースに記述される情報の一例を示す図。
【図１７】状態推定データベースに記述される情報の一例を示す図。
【図１８】状態推定データベースに記述される情報の一例を示す図。
【図１９】状態推定データベースに記述される情報の一例を示す図。
【００１１】
本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施形態の太陽光発電システム１の全体構成を示す図である。
図１に示すように、太陽光発電システム１は、太陽電池アレイ１００と、パワーコンディショナー２００と、複数の状態推定装置３００とを備える。太陽電池アレイ１００は、例えば、住宅やビルディング等の建築物の屋上又はその周辺に設置される。太陽電池アレイ１００は、複数の太陽電池ストリング１１０がアレイ状に配列した構成である。複数の太陽電池ストリング１１０の各々は、パワーコンディショナー２００に並列接続される。太陽電池ストリング１１０は、複数の太陽電池モジュール１２０を直列接続した構成である。この実施形態において、接続とは、電気的な接続のことをいう。
なお、太陽電池アレイ１００が備える太陽電池ストリング１１０の数、及び、太陽電池ストリング１１０が備える太陽電池モジュール１２０の数は、それぞれいくつであってもよい。
【００１２】
パワーコンディショナー２００は、太陽電池アレイ１００が備える複数の太陽電池ストリング１１０の各々と、ブロッキングダイオード４００を介して接続された電圧変換装置である。ブロッキングダイオード４００は、アノードが太陽電池ストリング１１０と接続され、カソードがパワーコンディショナー２００と接続される。パワーコンディショナー２００は、太陽電池アレイ１００の出力電圧（直流電圧）を取り込むとともに、太陽電池アレイ１００の動作を制御する。
【００１３】
パワーコンディショナー２００は、ＤＣ−ＤＣコンバーターと、インバーターとを備える。ＤＣ−ＤＣコンバーターは、太陽電池アレイ１００の各々から取り込んだ直流電圧（例えば２００〜３００Ｖ）を、スイッチ素子をオン又はオフする制御によりさらに高い直流電圧（例えば３００〜４００Ｖ）に昇圧する。インバーターは、ＤＣ−ＤＣコンバーターから入力した直流電圧を交流電圧に変換して、系統電力網へ交流電流を送出する。インバーターは、スイッチ素子のＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御を行うことにより交流電流の送出量を調整する。インバーターが行うＰＷＭ制御により、最大電力点追従制御（以下、「ＭＰＰＴ制御」という。）が実現される。「ＭＰＰＴ」は、Maximum Power Point Trackingの略語である。ＭＰＰＴ制御は、太陽電池の動作点を最大電力点に追従させる制御である。ここでの太陽電池は、太陽電池アレイ１００、太陽電池ストリング１１０、太陽電池モジュール１２０及び後で説明する太陽電池ブロック１３０を含む概念である。
【００１４】
状態推定装置３００は、太陽光発電システム１の発電量が変化したときの、当該太陽光発電システム１が有する太陽電池の状態を推定する装置である。ここでは、状態推定装置３００は、太陽電池ストリング１１０の各々に対応して１つずつ設けられる。このため、状態推定装置３００は、太陽電池ストリング１１０の状態を推定する。状態推定装置３００は、例えば、太陽光発電システム１の発電量が変化した原因を推定する。
【００１５】
図２は、太陽電池ストリング１１０と状態推定装置３００との電気的接続を説明する図である。図２に示すように、太陽電池ストリング１１０において直列接続された複数の太陽電池モジュール１２０の各々は、複数の太陽電池ブロック１３０を直列接続した構成である。太陽電池モジュール１２０は、例えば、複数の太陽電池ブロック１３０をつなぎ合わせてパネル状に形成されたり、柔軟性を持った（つまりフレキシブルな）素材で形成されたりした構成であり、製品としての最小単位となることがある。複数の太陽電池ブロック１３０の各々は、直列接続した複数の太陽電池セル１３１と、これらの複数の太陽電池セル１３１に並列接続したバイパスダイオード１３２とを含む。太陽電池ブロック１３０は、太陽電池クラスタと呼ばれることもある。
なお、太陽電池モジュール１２０が備える太陽電池ブロック１３０の数、及び、太陽電池ブロック１３０が備える太陽電池セル１３１の数は、それぞれいくつであってもよい。
【００１６】
太陽電池ブロック１３０の太陽電池セル１３１は、太陽光を受けて発電して、直流電流を出力する。太陽電池セル１３１は、最小の発電単位である。太陽電池セル１３１の等価回路は、電流源とダイオードと抵抗で表すことができる。太陽電池ブロック１３０のバイパスダイオード１３２は、当該太陽電池ブロック１３０を構成するすべての太陽電池セル１３１が、一定量以上の発電量で発電する状態（以下、「定常状態」という。）であるときは、オフしている。このため、太陽電池ブロック１３０が定常状態のときには、図２に矢印Ａ１で示すように、当該太陽電池ブロック１３０の太陽電池セル１３１を通過する経路で直流電流が流れる。しかし、太陽電池ブロック１３０の少なくとも一部の太陽電池セル１３１の発電量が低下（ゼロの場合を含む。）したときは、当該太陽電池ブロック１３０のバイパスダイオード１３２がオンすることがある。バイパスダイオード１３２は、発電量が低下した太陽電池セル１３１を含む太陽電池ブロック１３０を電気的に切り離した状態にすることにより、他の太陽電池ブロック１３０の出力電流を迂回させる（つまりバイパスする）ためのダイオードである。このため、太陽電池ブロック１３０を構成する少なくとも一部の太陽電池セル１３１の発電量が低下したときには、図２に矢印Ａ２で示すように、バイパスダイオード１３２を通過する経路で直流電流が流れる。
【００１７】
太陽電池セル１３１の発電量が低下して、バイパスダイオード１３２がオフからオンに切り替わる原因は、例えば、太陽電池セル１３１に対する日射量の低下である。日射量の低下は、例えば、天気や時刻を原因として発生する。日射量の低下による発電量の低下は、太陽電池アレイ１００の全体でほぼ均一に発生する。日射量の低下以外にも、太陽電池セル１３１の発電量が低下する原因として、例えば、太陽電池セル１３１に発生した故障や経時劣化、部分日陰、太陽電池セル１３１の表面に付着した汚れ等がある。部分日陰は、一の太陽電池ブロック１３０に含まれる複数の太陽電池セル１３１のうち、一部の太陽電池セル１３１が日陰になることを意味する。これらの日射量の低下以外の原因による発電量の低下は、太陽電池アレイ１００の一部で（例えば局所的に）発生することが多い。
【００１８】
図３は、太陽電池セル１３１の定常状態での電気的特性を説明する図である。図３の上段には、太陽電池セル１３１の出力電流を縦軸に対応させ、太陽電池セル１３１の出力電圧を横軸に対応させた電流（Ｉ）−電圧（Ｖ）特性曲線（以下、「Ｉ−Ｖカーブ」という。）が示されている。図３の下段には、太陽電池セル１３１の出力電力（Ｐ）を縦軸に対応させ、太陽電池セル１３１の出力電圧（Ｖ）を横軸に対応させた電力（Ｐ）−電圧（Ｖ）特性曲線（以下、「Ｐ−Ｖカーブ」という。）が示されている。Ｉ−Ｖカーブが定まると、Ｐ−Ｖカーブも一義的に定まる。Ｉ−Ｖカーブ上で、出力電圧Ｖが最大で、且つ、出力電流Ｉがゼロになる点の電圧を、「開放電圧」という。また、Ｉ−Ｖカーブ上で、出力電圧Ｖがゼロで、且つ、出力電流Ｉが最大になる点の電流を、「短絡電流」という。
【００１９】
図３の上段に示すように、Ｉ−Ｖカーブ上の領域は、出力電流Ｉの変化に対する出力電圧Ｖの変化の大小に応じて、「低抵抗領域」と「高抵抗領域」とに分けられる。低抵抗領域は、出力電流Ｉの変化に対する出力電圧Ｖの変化の量が相対的に小さい領域である。高抵抗領域は、出力電流Ｉの変化に対する出力電圧Ｖの変化の量が相対的に大きい領域である。
太陽電池セル１３１に限らず、太陽電池セル１３１を含む太陽電池ブロック１３０、太陽電池モジュール１２０、太陽電池ストリング１１０、及び、太陽電池アレイ１００の電流（Ｉ）−電圧（Ｖ）特性曲線も、太陽電池セル１３１のＩ−Ｖカーブ及びＰ−Ｖカーブと同じ形状の曲線を描く。また、太陽電池ブロック１３０、太陽電池モジュール１２０、太陽電池ストリング１１０及び太陽電池アレイ１００のＩ−Ｖカーブ上の領域も、「低抵抗領域」と「高抵抗領域」とに分けられる。
【００２０】
ここで、パワーコンディショナー２００が行うＭＰＰＴ制御を、図４を参照して説明する。図４（ａ），（ｂ）には、太陽電池アレイ１００のＩ−Ｖカーブ及びＰ−Ｖカーブが示されているものとする。すなわち、図４及びその説明では、出力電流Ｉは太陽電池アレイ１００の出力電流のことであり、出力電圧Ｖは太陽電池アレイ１００の出力電圧のことであり、出力電力Ｐは太陽電池アレイ１００の出力電力のことである。
図４（ａ）に示すように、パワーコンディショナー２００は、太陽電池アレイ１００のＩ−Ｖカーブ上の動作点Ｐｃ（白丸印で図示）を、最大電力点Ｐｍ（黒丸印で図示）に追従させるＭＰＰＴ制御を行う。最大電力点Ｐｍは、Ｐ−Ｖカーブ上の出力電力Ｐが最大となる点である。Ｐ−Ｖカーブ上の最大電力点Ｐｍが定まれば、Ｉ−Ｖカーブ上の最大電力点Ｐｍが一義的に定まる。最大電力点Ｐｍは、Ｉ−Ｖカーブ上の低抵抗領域に位置する。この実施形態では、パワーコンディショナー２００は、公知の山登り法（Hill Climbing Method）に従ってＭＰＰＴ制御を行うが、他の方式に従ってＭＰＰＴ制御を行ってもよい。
【００２１】
ところで、Ｉ−Ｖカーブ及びＰ−Ｖカーブは常に一定であるわけではなく、例えば、太陽電池アレイ１００に対する日射量に応じて変化する。一般に、朝夕の日射量は、昼間等の別の時刻の日射量よりも少ない。また、曇天や雨天等の雲が多い天気のときの日射量は、晴天のときの日射量よりも少ない。また、晴天であっても、一時的な日陰になることによって日射量が低下することもある。太陽電池アレイ１００に対する日射量が減少すると、Ｉ−Ｖカーブは、例えば、図４（ａ）に示す状態から図４（ｂ）に示す状態へ変化する。
【００２２】
図４（ｂ）に示すＩ−Ｖカーブは、日射量が多い図４（ａ）に示すＩ−Ｖカーブに比べて、出力電流Ｉが減少する方向に変化した曲線を描く。このＩ−Ｖカーブの変化により、最大電力点Ｐｍは、図４（ａ）に示すＩ−Ｖカーブの場合に比べて低電位側、すなわち、高抵抗領域に近づく方向へ移動する。日射量が少ないほど、Ｉ−Ｖカーブのこの変化の傾向はより顕著に現れる。このため、日射量が僅かに減少した場合には、僅かに出力電流Ｉが減少するだけで済み、最大電力点Ｐｍについても僅かに低電位側に移動するだけで済む。しかし、日射量が大きく減少するほど出力電流Ｉは大きく減少し、最大電力点Ｐｍも大きく低電位側、すなわち、高抵抗領域に近づく方向へ移動する。
【００２３】
ＭＰＰＴ制御において、動作点Ｐｃが最大電力点Ｐｍよりも高電位側にあるときには、出力電流Ｉが僅かに増減すると、出力電圧Ｖも僅かに変化する。このため、低抵抗領域は、出力電圧Ｖの変動が小さく発電電力を安定的に得るための制御を行いやすい領域、ということができる。他方、動作点Ｐｃが最大電力点Ｐｍよりも低電位側の高抵抗領域にあるときには、出力電流Ｉを僅かに増減させただけでも、出力電圧Ｖがゼロ付近から高抵抗領域の最大電圧付近までの間で大きく変化し得る。このため、高抵抗領域は、出力電圧Ｖの変動が大きく発電電力を安定的に得るための制御を行うことが難しい領域、ということができる。よって、パワーコンディショナー２００は、高抵抗領域に動作点Ｐｃを移動させないように、ＭＰＰＴ制御を行うのが一般的である。
【００２４】
しかし、パワーコンディショナー２００がＭＰＰＴ制御を行っているときに、高抵抗領域に動作点Ｐｃが移動する場合がある。特に日射量が少ない場合ほど、最大電力点Ｐｍが高抵抗領域に接近するので、高抵抗領域に動作点Ｐｃが移動しやすい。例えば、急激に太陽電池アレイ１００の出力電力Ｐが変化した場合、パワーコンディショナー２００による動作点Ｐｃの制御が間に合わず、動作点Ｐｃが高抵抗領域に移動することがある。高抵抗領域に動作点Ｐｃが移動した場合、太陽電池モジュール１２０内の太陽電池セル１３１の電気的特性が揃っている場合は、太陽電池モジュール１２０の出力電圧Ｖが瞬間的に非常に大きく低下する。太陽電池セル１３１の電気的特性にばらつきがある場合、最も電気的特性の悪い太陽電池セル１３１を含む太陽電池ブロック１３０の出力電圧が大きく低下して、当該太陽電池ブロック１３０のバイパスダイオード１３２が、オフからオンに切り替わることがある。
【００２５】
高抵抗領域に動作点Ｐｃが移動する原因として、太陽電池アレイ１００の出力電流Ｉに含まれる微少電流変動の存在がある。太陽電池アレイ１００の出力電流Ｉは、完全な直流電流ではなく、微少変動を伴った電流になっている。この微少電流変動は、パワーコンディショナー２００の動作を原因として生じ、以下の（Ｉ），（II）の２つの原因が挙げられる。
（Ｉ）パワーコンディショナー２００のＤＣ−ＤＣコンバーターで発生するリップル成分に起因する微少電流変動。（具体的には、スイッチ素子のスイッチング周波数に同期した三角波に近い形状のリップル成分。）
（II）パワーコンディショナー２００が山登り法のＭＰＰＴ制御を行う際に発生させる微少電流変動。（パワーコンディショナー２００が周期的に変動させる電流変化で、階段状になることが多い。）
【００２６】
（Ｉ），（II）の２つの微少電流変動は、パワーコンディショナー２００の動作を原因として発生し、例えば日射量や日陰の有無とは無関係である。ＤＣ−ＤＣコンバーターのスイッチング周波数（例えば、数十〜数百ｋＨｚ）は、パワーコンディショナー２００が周期的に変動させる電流変化の周波数（例えば、数〜数十Ｈｚ）よりも高い。このため、（Ｉ）の微少電流変動の周波数の方は、（II）の微少電流変動の周波数よりも高くなることが多い。ただし、（Ｉ），（II）の２つの微少電流変動は各々独立して発生するため、実際の微少電流変動は、この２つの変動を足し合わせた大きさとなる。この微少電流変動を原因とした、動作点Ｐｃの高抵抗領域への移動のしやすさも、太陽電池アレイ１００に対する日射量に応じて変化する。
【００２７】
図５は、微少電流変動と、動作点Ｐｃの高抵抗領域への移動のしやすさとの関係を説明する図である。図５（ａ）が、図４（ａ）に示すＩ−Ｖカーブの場合の説明図であり、図５（ｂ）が、図４（ｂ）に示すＩ−Ｖカーブの場合の説明図である。
図５（ａ）に示すように、日射量が相対的に多い場合、微少電流変動を原因とした動作点Ｐｃの高抵抗領域への移動は起こりにくい。図５（ａ）に示すように、動作点Ｐｃの制御の基準になるのは、太陽電池アレイ１００の出力電流Ｉの平均値（図５（ａ）に示す平均電流）である。高抵抗領域に動作点Ｐｃが移動するのは、微少電流変動のピークが、高抵抗領域の出力電流以上になったときである。これに対し、日射量が相対的に多く、Ｉ−Ｖカーブ上の高抵抗領域から比較的離れた位置に最大電力点Ｐｍがある場合には、微少電流変動による電流のピーク（図５（ａ）に示すピーク電流）と、高抵抗領域の最小の出力電流との差である電流マージンＩＭが十分に確保されている。このため、出力電流Ｉの微少電流変動を原因とした動作点Ｐｃの高抵抗領域への移動が起こりにくい。例えば、電流マージンＩＭは、太陽電池アレイ１００の短絡電流の１０％程度あり、最大電力点Ｐｍに合わせた動作点Ｐｃが、日射量の変動等によって高抵抗領域に入ってしまうことは通常は起きない。
【００２８】
他方、図５（ｂ）に示すように、日射量が相対的に少ない場合、微少電流変動を原因として動作点Ｐｃが高抵抗領域へ移動しやすい。日射量が相対的に少なく、Ｉ−Ｖカーブ上の高抵抗領域から比較的近い位置に最大電力点Ｐｍがある場合、電流マージンＩＭがなくなるか、又は、極めて小さいからである。すなわち、日射量が相対的に少なく、太陽電池アレイ１００の出力電流Ｉが少ないときには、微少電流変動を原因として動作点Ｐｃが高抵抗領域に入り、その結果、太陽電池アレイ１００内のバイパスダイオード１３２がオフからオンに切り替わることがある。図５（ｂ）に示すように、太陽電池アレイ１００の出力電流Ｉの微少電流変動を原因として、バイパスダイオード１３２がオンオフを繰り返すときには、微少電流変動の周波数に応じた周波数になる。
【００２９】
図６は、天気及び時刻（時間帯）と、電流マージンＩＭの大きさとの関係を示す図である。図６に示すように、電流マージンＩＭは日射量が多いときほど十分に確保されるため、日射量が多い天気又は時刻である場合ほど、電流マージンＩＭは大きい。反対に、日射量が少ない天気又は時刻である場合ほど、電流マージンＩＭは小さい。
【００３０】
日射量の低下以外の原因で、太陽電池アレイ１００の発電量が低下した場合には、図４（ａ），（ｂ）で説明したＩ−Ｖカーブとは異なるＩ−Ｖカーブに変化する。以下、状態推定装置３００に対応して１つずつ設けられる、太陽電池ストリング１１０のＩ−Ｖカーブを例に挙げて、発電量の低下の原因とＩ−Ｖカーブとの関係を説明する。図７，図８及びこれらの各図の説明では、出力電流Ｉは太陽電池ストリング１１０の出力電流のことであり、出力電圧Ｖは太陽電池ストリング１１０の出力電圧のことであり、出力電力Ｐは太陽電池ストリング１１０の出力電力のことである。
図７は、特定の太陽電池セル１３１が故障によってほとんど発電していない場合の、太陽電池ストリング１１０のＩ−Ｖカーブ及びＰ−Ｖカーブを示す図である。図７に示すように、特定の太陽電池セル１３１が故障によってほとんど発電していない場合、図７に示すように、Ｉ−Ｖカーブの開放電圧に近い領域Ａにて段差、すなわち、高抵抗領域が発生する。この結果、Ｐ−Ｖカーブにも同様の段差が発生している。しかし、最大電力点Ｐｍで付近では、日射量が多い場合とほぼ同じ曲線を描く。
なお、太陽電池セル１３１の故障時のほか、太陽電池セル１３１に濃い部分日陰が掛かった場合にも、図７に示す形状のＩ−Ｖカーブ及びＰ−Ｖカーブとなる。また、故障している太陽電池セル１３１が多いと、その数に応じて、Ｉ−Ｖカーブ及びＰ−Ｖカーブ上の段差の数が増加する。
【００３１】
図８は、特定の太陽電池セル１３１の発電量が低下した場合の太陽電池ストリング１１０のＩ−Ｖカーブ及びＰ−Ｖカーブを示す図である。この発電量の低下は、例えば、太陽電池セル１３１の汚れや経時劣化、薄い部分日陰を原因とする。図８（ａ）に示すように、特定の太陽電池セル１３１の発電量が低下した場合、Ｉ−Ｖカーブに段差、すなわち、高抵抗領域が２つ発生する。このため、Ｐ−Ｖカーブには、最大電力点Ｐｍの両側に２つの出力電力Ｐのピークが現れる。Ｉ−Ｖカーブの段差部を拡大すると、図８（ｂ）に示すとおりとなる。図８（ｂ）に示すように、最大電力点Ｐｍの僅かに低電位側に、高抵抗領域が現れる。このため、前述した微少電流変動の影響で、動作点Ｐｃが高抵抗領域に移動する頻度が高くなりやすく、ＭＰＰＴ制御も不安定になりやすい。この場合、バイパスダイオード１３２がオンオフを高頻度で繰り返すことがある。
【００３２】
この場合のＭＰＰＴ制御を説明する。パワーコンディショナー２００は、動作点Ｐｃを最大電力点Ｐｍに追従させようとする。しかし、動作点Ｐｃを高抵抗領域の高電位側にある最大電力点Ｐｍに安定的に保持することは、高抵抗領域と最大電力点Ｐｍとが近接しているため難しい。前述したように、太陽電池アレイ１００の出力電流には微少電流変動が含まれるため、動作点Ｐｃが高抵抗領域に入る瞬間が、ほぼ必ず存在する。一旦、動作点Ｐｃが高抵抗領域に入ると、しばらく出力電圧Ｖが変動する状態が続くが、最終的には、図８（ｂ）に示すように、一の電圧ピークである動作点Ｐｃ１、又は、最大電力点Ｐｍよりも更に高電位側の動作点Ｐｃ２のどちらかに移動することが多い。例えば、動作点Ｐｃ１での電流マージンＩＭが微少電流変動よりも大きければ動作点Ｐｃ１の位置になり、そうでなければ動作点Ｐｃ２の位置になる。ただし、動作点Ｐｃ１の位置で動作点Ｐｃが時間的に変化しても、動作点Ｐｃ２の位置よりも発電量が多いならば、動作点Ｐｃ１の位置に留まる制御が行われる場合もある。
【００３３】
以上のことから、太陽電池アレイ１００の発電量の低下の原因、並びに、天気及び時刻の組み合わせと、バイパスダイオード１３２がオフからオンへ切り替わる頻度（以下、「切り替り頻度」という。）との関係は、図９に示すとおりになる。図９において、「あり」、「時々あり」、「なし」及び「停止」の順で、切り替り頻度が高いことを意味する。これらのうちの「停止」は、太陽電池アレイ１００が発電を停止している又は停止しているとみなせる状態であることを意味する。
太陽電池アレイ１００の発電量の低下の原因と、バイパスダイオード１３２の切り替り頻度とに関連性があるのは、前述のとおり、太陽電池アレイ１００の発電量の低下の原因によってＩ−Ｖカーブ及びＰ−Ｖカーブの変化の仕方が異なり、その結果、ＭＰＰＴ制御による動作点Ｐｃの挙動も異なるためである。
【００３４】
前述のとおり、太陽電池セル１３１の発電量が低下したときに、当該太陽電池セル１３１を含む太陽電池ブロック１３０のバイパスダイオード１３２がオフからオンに切り替わるが、この切り替りは、例えば数十ナノ秒で完了するため、比較的高速である。他方、日射量の変化等によって動作点Ｐｃが移動する速度は、例えば秒単位で完了するため、比較的低速である。そこで、太陽電池セル１３１の動作点Ｐｃの挙動に基づいて、高速な電圧変化を検出すれば、バイパスダイオード１３２がオンした瞬間を検知することができるはずである。更に、バイパスダイオード１３２の切り替り頻度は、太陽電池アレイ１００の発電量の低下の原因で異なることがある。また、バイパスダイオード１３２のオフからオンへの切り替りが発生する天気や時刻は、太陽電池アレイ１００の発電量の低下の原因によって異なることがある。そこで、バイパスダイオード１３２のオフからオンへの切り替わりの履歴を解析すれば、太陽電池アレイ１００の発電量が低下したときの、太陽電池アレイ１００の状態（例えば、発電量の低下の原因）を推定することができる、と発明者らは考えた。バイパスダイオード１３２をオフからオンへの切り替わりの履歴を解析して、太陽電池ストリング１１０（すなわち、太陽電池ストリング１１０を備えた太陽電池アレイ１００）の状態を推定する装置が、状態推定装置３００である。
【００３５】
図１０は、状態推定装置３００のハードウェア構成を示すブロック図である。
図１０に示すように、状態推定装置３００は、レベルシフト回路３１０と、電圧変化検出回路３２０ａと、エッジ検出回路３３０ａと、電圧変化検出回路３２０ｂと、エッジ検出回路３３０ｂと、発電量測定部３４０と、コントローラー３５０と、通信回路３６０と、表示装置３７０とを備える。
レベルシフト回路３１０は、太陽電池ストリング１１０の出力電圧Ｖの電圧レベルを変換する回路である。
【００３６】
電圧変化検出回路３２０ａ，３２０ｂは、レベルシフト回路３１０の出力電圧における電圧変化を検出する回路である。電圧変化検出回路３２０ａは、バイパスダイオード１３２がオフからオンに切り替わったことを検出するように、予め設定された速度以上の電圧変化を検出する。電圧変化検出回路３２０ａは、例えば、出力電圧Ｖの数％程度の電圧が急速に（例えば、少なくとも数十ナノ秒以下の速度で）変化したことを検出し、反対に、それよりも低速の電圧変化については検出しない。電圧変化検出回路３２０ｂは、電圧変化検出回路３２０ａよりも遅い速度（例えば、数十ナノ秒以上）の電圧変化を検出する回路である。電圧変化検出回路３２０ｂは、バイパスダイオード１３２のオフからオンへ切り替ったときの電圧変化ではなく、それ以外の原因で発生することのある低速の電圧変化を検出する。
【００３７】
エッジ検出回路３３０ａは、電圧変化検出回路３２０ａにより検出された電圧変化のエッジ、ここでは、立ち上がりエッジ及び立下りエッジを検出する回路である。エッジ検出回路３３０ｂは、電圧変化検出回路３２０ｂにより検出された電圧変化のエッジ（立ち上がりエッジ及び立下りエッジ）を検出する回路である。
【００３８】
発電量測定部３４０（測定手段）は、太陽電池ストリング１１０の発電量を測定する回路である。発電量測定部３４０は、例えば、太陽電池ストリング１１０の出力電圧Ｖと出力電流Ｉとのそれぞれを測定する。そして、発電量測定部３４０は、測定した出力電圧Ｖと出力電流Ｉとを乗算して発電電力を算出する。発電量測定部３４０は、算出した発電電力を発電量として、コントローラー３５０へ通知する。
【００３９】
コントローラー３５０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリーを備えるマイクロコンピュータであり、状態推定装置３００の各部を制御する制御装置である。コントローラー３５０は、メモリーに状態推定データベース３５１及び履歴データ３５２を記憶する。状態推定データベース３５１は、太陽電池ストリング１１０の状態を推定するために参照されるデータベースである。状態推定データベース３５１では、太陽電池ストリング１１０の状態と、その状態のときに発生するバイパスダイオード１３２に関する現象とが対応付けられている。履歴データ３５２は、バイパスダイオード１３２の切り替りの履歴を示すデータである。また、コントローラー３５０は、太陽電池アレイ１００に設けられた日照計１０１から、日射量の検出結果を取得する。コントローラー３５０は、日照計１０１による照度の検出結果に基づいて、太陽電池アレイ１００の設置場所の天気を判定する。ただし、コントローラー３５０は、別の方法で天気を判定してもよく、通信回路３６０を介して天気を特定するためのデータを取得して判定してもよい。コントローラー３５０が太陽電池ストリング１１０の状態を推定するための推定のアルゴリズムについては、後で説明する。
なお、コントローラー３５０が出力する推定結果のデータの内容やデータ形式、データの出力先はこの例に限らず、種々の変形が可能である。
【００４０】
コントローラー３５０は、太陽電池ストリング１１０の状態を推定すると、推定結果を示すデータを、通信回路３６０及び表示装置３７０へ出力する。例えば、コントローラー３５０は、外部装置へ推定結果を報知するための報知データを通信回路３６０へ出力する。また、コントローラー３５０は、推定結果を表示するための表示データを表示装置３７０へ出力する。通信回路３６０は、例えばモデムを備え、図示せぬインターネット等の通信回線を介して、外部装置（メンテナンス会社等の装置）へデータ送信する。表示装置３７０は、例えば液晶ディスプレイであり、コントローラー３５０から供給された表示データに応じて画像（画面）を表示する。
【００４１】
図１１は、レベルシフト回路３１０、電圧変化検出回路３２０ａ及びエッジ検出回路３３０ａ（検出手段）の回路構成を示す図である。図１１では、太陽電池ストリング１１０を直流電源の回路記号で表している。
レベルシフト回路３１０は、太陽電池ストリング１１０に対して、抵抗３１０１，３１０２及び３１０３の直列回路と、抵抗３１０４及び３１０５の直列回路とが並列接続される。例えば、抵抗３１０１と抵抗３１０４との抵抗値が同一で、抵抗３１０３と抵抗３１０５との抵抗値が同一である。レベルシフト回路３１０は、抵抗３１０２と抵抗３１０３との接点であるノードＮ１と、抵抗３１０４と抵抗３１０５との接点であるノードＮ２との各々から、太陽電池ストリング１１０の出力電圧Ｖを分圧して出力する。レベルシフト回路３１０では、抵抗３１０１〜３１０５のそれぞれの抵抗値により、分圧比が設定されている。ここにおいて、ノードＮ１の電圧は、ノードＮ２の電圧よりも低い。
【００４２】
電圧変化検出回路３２０ａにおいて、レベルシフト回路３１０のノードＮ１は，順方向接続したダイオード３２０１及び抵抗３２０２を介して、差動増幅器３２０８の負極端子と接続される。また、抵抗３２０２と差動増幅器３２０８の負極端子との間には、コンデンサー３２０３と抵抗３２０４との並列回路（ＲＣ並列回路）の一端が接続されている。このＲＣ並列回路の他端は、接地点ＧＮＤと接続される。また、レベルシフト回路３１０のノードＮ２は，順方向接続したダイオード３２０５及び抵抗３２０６を介して、差動増幅器３２０８の正極端子と接続される。また、抵抗３２０６と差動増幅器３２０８の正極端子との間には、抵抗３２０７の一端が接続されている。抵抗３２０７の他端は、接地点ＧＮＤと接続される。差動増幅器３２０８は、ノードＮ１からの入力電圧と、ノードＮ２からの入力電圧との電圧差を増幅して出力するコンパレータ（比較器）である。例えば、抵抗３２０２と抵抗３２０６との抵抗値が同一で、抵抗３２０４と抵抗３２０７との抵抗値が同一である。このため、太陽電池ストリング１１０の出力電圧Ｖに、設定速度以上の電圧変化が生じていないときには、差動増幅器３２０８の負極端子の入力電圧は正極端子の入力電圧よりも低い。この場合、差動増幅器３２０８の出力レベルは、ハイ（Ｈ）レベルである。他方、太陽電池ストリング１１０の出力電圧Ｖに、設定速度以上の電圧変化が生じたときには、ＲＣ並列回路において、コンデンサー３２０３に加わる電圧は抵抗３２０７に比べてゆっくりと変化する。このため、太陽電池ストリング１１０に設定速度以上の電圧変化が生じたときには、差動増幅器３２０８の負極端子の入力電圧は正極端子の入力電圧よりも遅れて変化する。よって、太陽電池ストリング１１０の出力電圧Ｖが設定速度以上で低下したときには、差動増幅器３２０８の負極端子の入力電圧が正極端子の入力電圧より高くなり、差動増幅器３２０８の出力レベルがＨレベルからロー（Ｌ）レベルに変化する。電圧変化検出回路３２０ａがＬレベルの信号を出力する電圧変化の速度は、例えば、ＲＣ並列回路の時定数により設定される。
なお、差動増幅器３２０８の出力電圧は、差動増幅器３２０８の電源電圧ＶＤＤと、抵抗３２０９の抵抗値とに応じた電圧となる。
【００４３】
エッジ検出回路３３０ａにおいて、電源電圧ＶＤＤの電源ラインと接地点ＧＮＤとの間には、抵抗３３０１と、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３３０２と、抵抗３３０３とが順次接続される。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３３０２のゲートは、差動増幅器３２０８の出力端子と接続され、ドレインは抵抗３３０１の一端と接続され、ソースは抵抗３３０３の一端と接続される。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３３０２の出力電圧は、インバーター３３０４に入力される。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３３０２の出力電圧がインバーター３３０４により論理反転されると、この反転後の電圧は、エッジ検出回路３３０ａにおける応答速度の異なる２つの信号線経路を介して、ＸＮＯＲ素子３３１１に入力される。信号線経路の一方は、インバーター３３０５及び３３０６の直列回路からなる。信号線経路の他方は、インバーター３３０７、抵抗３３０８及びインバーター３３０９の直列回路と、抵抗３３０８とインバーター３３０９との接点に一端が接続され、他端が接地点ＧＮＤと接続されたコンデンサー３３１０とからなる。すなわち、抵抗３３０８とコンデンサー３３１０とで積分回路が構成される。
【００４４】
ＸＮＯＲ素子３３１１は、応答速度の異なる２つの信号線経路からの入力電圧に基づいて、これらの応答速度差を利用して否定排他的論理和をとることにより、入力信号の立ち上がり、及び、立ち下がりに対応してワンショットパルスを発生させる。インバーター３３１２は、ＸＮＯＲ素子３３１１の出力信号を論理反転として出力する。これにより、エッジ検出回路３３０ａは、太陽電池ストリング１１０の設定速度以上の電圧変化に対応してＨレベルとし、それ以外の場合はＬレベルとしたパルス信号を出力する。
エッジ検出回路３３０ａが検出するエッジのエッジ時間は、例えば、抵抗３３０８とコンデンサー３３１０で構成される積分回路の時定数により設定される。
ここでは、電圧変化検出回路３２０ａ及びエッジ検出回路３３０ａの構成を説明したが、電圧変化検出回路３２０ｂ及びエッジ検出回路３３０ｂも同じ回路構成でよい。ただし、電圧変化検出回路３２０ｂ及びエッジ検出回路３３０ｂは、低速の電圧変化を検出するため、電圧変化検出回路３２０ａ及びエッジ検出回路３３０ａとは異なる時定数の設定となっている。
【００４５】
以上の構成の下、コントローラー３５０は、図１２のフローチャートに示す手順に従って処理を実行する。
コントローラー３５０は、エッジ検出回路３３０ａのエッジ検出結果に基づいて、バイパスダイオード１３２がオフからオンへの切り替わったことを検出すると（ステップＳ１）、履歴データ３５２をメモリーに記録する（ステップＳ２）。履歴データ３５２は、例えば、バイパスダイオード１３２がオフからオンに切り替った時刻（日時）を含む。また、履歴データ３５２は、発電量測定部３４０により測定された発電量と、その測定時刻とを対応付けた情報を含む。履歴データ３５２は、これ以外にも、バイパスダイオード１３２の切り替わり頻度を特定可能な情報（例えば、バイパスダイオード１３２がオンする周波数）、及び、バイパスダイオード１３２のオンオフが発生した期間（例えば、発生時間帯や継続時間）等のデータの１つ以上を含んでいてもよい。
【００４６】
次に、コントローラー３５０（履歴特定手段）は、メモリーに記憶された履歴データ３５２に基づいて、バイパスダイオード１３２のオフからオンへの切り替わりの履歴と、発電量測定部３４０により測定された発電量の履歴とを特定する（ステップＳ３）。例えば、コントローラー３５０は、バイパスダイオード１３２の切り替わり頻度（例えば、バイパスダイオード１３２がオンする周波数）、バイパスダイオード１３２のオンオフが発生した期間（例えば、発生時間帯や継続時間）、切り替わり頻度の経時変化、及び、発電量の履歴として発電量の経時変化を特定する。そして、コントローラー３５０（推定手段）は、ステップＳ３の処理で特定した履歴と、状態推定データベース３５１とに基づいて、太陽電池ストリング１１０の状態を推定し、推定結果を示すデータを出力する（ステップＳ４）。
なお、コントローラー３５０において、履歴データ３５２を記録する処理を行う機会と、履歴データ３５２に基づいて太陽電池ストリング１１０の状態を推定する機会とが別々に設けられてもよい。
【００４７】
ここで、コントローラー３５０における、太陽電池ストリング１１０の状態の推定アルゴリズムを説明する。
例えば、バイパスダイオード１３２の切り替わり頻度が相対的に低い場合、部分日陰が発生している可能性がある。図１３（ａ）に、部分日陰が発生した場合の太陽電池ストリング１１０の出力電圧Ｖと、太陽電池ストリング１１０の出力電流Ｉと、エッジ検出回路３３０ａのエッジ検出結果とが示されている。部分日陰によってバイパスダイオード１３２がオンした場合、部分日陰の影響が出るのは短くても数秒単位、通常はもっと長い時間となる。このため、バイパスダイオード１３２がオフからオンに切り替った場合に、数秒周期等の相対的に低い切り替わり頻度であるときには、部分日陰による発電量の変化（ここでは低下）が原因の候補となる。
【００４８】
図１３（ｂ）には、微少電流変動によってバイパスダイオード１３２がオンする場合の太陽電池ストリング１１０の出力電圧Ｖと、太陽電池ストリング１１０の出力電流Ｉと、エッジ検出回路３３０ａのエッジ検出結果とが示されている。バイパスダイオード１３２がオンするのは、微少電流変動による電流のピークが高抵抗領域の出力電流となったときなので、高頻度でバイパスダイオード１３２がオンオフを繰り返す。このときに、バイパスダイオード１３２がオンする周波数は、微少電流変動の周波数に応じたものとなる。具体的には、バイパスダイオード１３２がオンオフを繰り返すときの周波数は、パワーコンディショナー２００のＤＣ−ＤＣコンバーターのリップル成分に起因する場合は、ＤＣ−ＤＣコンバーターのスイッチング周波数に依存し、ＭＰＰＴ制御に伴う微少電流変動に起因する場合は、パワーコンディショナー２００が周期的に変動させる電流変化の周波数に依存する。すなわち、微少電流変動に起因して高い切り替わり頻度でバイパスダイオード１３２のオンオフが検出された場合、例えば、太陽電池セル１３１の汚れや、劣化、薄い部分日陰による発電量の変化が原因の候補となる。
【００４９】
図１３（ｃ）には、故障のために特定の太陽電池セル１３１が発電不良となってバイパスダイオード１３２がオンする場合の太陽電池ストリング１１０の出力電圧Ｖと、太陽電池ストリング１１０の出力電流Ｉと、エッジ検出回路３３０ａのエッジ検出結果とが示されている。特定の太陽電池セル１３１に故障が発生した場合は、バイパスダイオード１３２がオフからオンに切り替わった後、当面の間（例えば部分日陰の場合よりも長い期間）、バイパスダイオード１３２がオフにならない。例えば、発電不良が解消されるまではバイパスダイオード１３２がオフにならない。ただし、日射量が少ない場合等の条件が揃った場合は、故障のままでもバイパスダイオード１３２がオフになることがある。いずれにしても、太陽電池セル１３１に故障が発生した場合には、例えば、部分日陰が発生した場合よりもバイパスダイオード１３２の切り替り頻度が低い、といえる。このため、比較的低い切り替わり頻度でバイパスダイオード１３２のオンオフが検出された場合、例えば、太陽電池セル１３１の故障による発電量の変化が原因の候補となる。
【００５０】
以上説明した理由により、バイパスダイオード１３２の切り替わり頻度に基づいて、太陽電池アレイ１００（太陽電池ストリング１１０）の発電量の低下の原因の候補を特定することができる。この切り替わりの頻度に加え、更に、バイパスダイオード１３２のオフからオンへの切り替わりが発生した期間（発生時間帯及び継続時間）、切り替わり頻度の経時変化、及び、発電量の経時変化を参照すれば、発電量の低下のより詳細な原因を推定することができる。そこで、コントローラー３５０は、ステップＳ４の処理で特定したバイパスダイオード１３２のオフからオンへの切り替わりの履歴と、発電量測定部３４０により測定された発電量の履歴とを、状態推定データベース３５１に記述された情報と照合して、太陽電池ストリング１１０のより詳細な状態を推定する。
【００５１】
図１４は、状態推定データベース３５１に記述される情報の一例を示す図である。
図１４に示すように、状態推定データベース３５１では、バイパスダイオード１３２の切り替わり頻度に関する現象、バイパスダイオード１３２のオフからオンへの切り替わりの発生時間帯、同切り替わりの継続時間、及び、同切り替わりが発生する継続時間又は時間帯の経時変化、並びに、発電量の経時変化の各条件が、太陽電池ストリング１１０の状態と対応付けられている。コントローラー３５０は、履歴データ３５２から求めた切り替わりの履歴と発電量の履歴とを、状態推定データベース３５１に記述された条件と比較して、合致する又は近い条件に対応付けられた太陽電池ストリング１１０の状態を抽出する。コントローラー３５０は、状態推定データベース３５１から抽出した太陽電池ストリング１１０の状態を推定結果とする。ここにおいて、コントローラー３５０は、いずれか１つの状態に絞り込んで推定結果してもよいし、複数の状態が複合的に発生している可能性もあるので、複数の状態を推定結果としてもよい。
【００５２】
図１４に示す状態推定データベース３５１に記述される情報は、図９で説明した事項と、太陽電池ストリング１１０の状態に応じて発生し得る現象についての発明者の知見とに基づいて決められている。図１４に示すように、バイパスダイオード１３２がオンオフするときの太陽電池ストリング１１０の動作点の挙動と、当該太陽電池ストリング１１０の状態との間には密接な関係があることが分かる。
図１４には示していないが、コントローラー３５０は、電圧変化検出回路３２０ｂ及びエッジ検出回路３３０ｂによって、比較的遅い電圧変化を検出し、且つ、発電量の低下があった場合には、雲による日射量の変化（低下）があったと推定してもよい。
通信回路３６０で送信された報知データを受信した外部装置の管理者や、表示装置３７０の表示を見た人物は、太陽電池アレイ１００の発電量の低下の原因を知ることができるので、例えば、太陽光発電システム１の発電量を回復させるための対処に活かすことができる。
【００５３】
ところで、状態推定装置３００は、更に、レベルシフト回路３１０、電圧変化検出回路３２０ａ，３２０ｂ及びエッジ検出回路３３０ａ，３３０ｂの１つ以上の回路の定数を変化させて、太陽電池ストリング１１０の状態を推定する機能を有していてもよい。図１５は、この場合の状態推定装置３００の構成を説明する図である。図１５及びその説明では、電圧変化検出回路３２０ａ，３２０ｂを「電圧変化検出回路３２０」と総称し、エッジ検出回路３３０ａ，３３０ｂを「エッジ検出回路３３０」と総称する。
例えば、状態推定装置３００のコントローラー３５０は、通信回路３６０により外部装置から受信した指示（例えば外部装置の遠隔操作）に従って、レベルシフト回路３１０における抵抗（すなわち分圧比）、電圧変化検出回路３２０の定数、及び、エッジ検出回路３３０の定数のうちの１つ以上を変化させる。なお、コントローラー３５０は、或る回路の定数を変化させるために、当該回路に含まれるいずれの素子の定数を変化させてもよい。なお、図１５では、図面が煩雑にはなるのを防ぐために、定数を変化可能な素子の回路記号も、図１１と同じ回路記号で表している。
【００５４】
電圧変化検出回路３２０で変更可能な素子の定数は、例えば、ＲＣ並列回路を構成する抵抗３２０４の抵抗値である。この場合、コントローラー３５０は、可変抵抗である抵抗３２０４の抵抗を、例えば電子ボリュームを使用する等の電気的な制御によって変化させる。この抵抗の変化により、ＲＣ並列回路の時定数が変化するので、電圧変化検出回路３２０が検出する電圧変化の速度が変化する。そして、コントローラー３５０は、電圧変化検出回路３２０が検出する電圧変化の速度を変化させながら、太陽電池ストリング１１０の状態を、その速度毎に推定する。例えば、検出する電圧変化の速度を変化させながら、コントローラー３５０が太陽電池ストリング１１０の状態を逐一推定することにより、太陽電池ストリング１１０の汚れの程度をより詳細に推定することに役立てることができる。また、コントローラー３５０は、抵抗３２０４に代えて又は組み合わせて、ＲＣ並列回路を構成するコンデンサー３２０３の容量を変化させてもよい。また、コントローラー３５０は、太陽電池ストリング１１０の状態を推定に適した条件となるように、レベルシフト回路３１０における各抵抗（分圧比）を変化させてもよい。また、コントローラー３５０は、エッジ検出回路３３０の積分回路の時定数を変化させて、信号線経路の応答速度を調整することにより、検出対象とする立ち上がりエッジや立下りエッジのエッジ時間を変化させてもよい。
以上のとおり、コントローラー３５０が、回路（素子）の定数を変化させて、各定数に設定したときの太陽電池ストリング１１０の状態を推定することにより、定数を固定とした場合よりも、更に詳細な状態を推定できる場合がある。
なお、コントローラー３５０は、通信回路３６０により受信した指示以外の条件で各回路の定数を変化させてもよく、例えば、コントローラー３５０が実行するプログラムに従って各回路の定数を変化させてもよい。
【００５５】
本発明は、上述した実施形態と異なる形態で実施してもよい。また、以下に示す変形例は、各々を組み合わせてもよい。
（変形例１）
上述した実施形態で説明した、状態推定装置３００が推定する太陽電池ストリング１１０の状態はあくまで一例である。例えば、図１６に示す関係に基づいて、コントローラー３５０は、太陽電池ストリング１１０の動作に関する状態（つまり動作状態）を推定してもよい。図１６に示すように、バイパスダイオード１３２がオンオフする原因によっては、このオンオフの切り替わりが連続的（断続的）に発生したり、間欠的に発生したりする。そこで、コントローラー３５０は、バイパスダイオード１３２のオンオフの切り替りの発生期間の連続性と当該発生期間の継続時間とを、バイパスダイオード１３２のオフからオンへの履歴として特定し、図１６に示す関係に基づいて、太陽電池ストリング１１０の動作状態を推定する。図１６に示す動作状態は、Ｉ−Ｖカーブ上での動作点の挙動に対応している。
【００５６】
また、状態推定装置３００は、太陽電池ストリング１１０の発電量（例えば、発電量の時間的な変化）に基づいて、太陽電池ストリング１１０の動作状態を推定してもよい。図１７に示すように、コントローラー３５０は、発電量の低下が大きい場合には、複数の太陽電池ブロックの故障の可能性があると推定する。更に、発電量の低下に時刻依存（例えば時間帯依存又は季節依存）がある場合には、コントローラー３５０は、複数の太陽電池ブロック１３０に濃い影が掛かっていると推定する。
【００５７】
また、状態推定装置３００は、微少電流変動によってバイパスダイオード１３２がオンする周波数に応じて、太陽電池ストリング１１０の動作状態を推定してもよい。図１８に示すように、コントローラー３５０は、例えば、数十〜数百ｋＨｚの周波数であれば、ＤＣ−ＤＣコンバーターの動作に起因するリップル成分の発生の可能性が高いと推定する。また、例えば数Ｈｚ〜数十Ｈｚの周波数であれば、コントローラー３５０は、ＭＰＰＴ制御の調整電流が原因と推定する。また、コントローラー３５０は、バイパスダイオード１３２のオンオフが時々発生するか、又は、瞬間的に連続して発生する場合には、部分日陰の発生の可能性が高いと推定する。
【００５８】
また、状態推定装置３００は、図１９に示す関係に基づいて、太陽電池ストリング１１０の出力電圧Ｖ又は出力電流Ｉに応じて、太陽電池ストリング１１０の動作状態を推定してもよい。この場合、コントローラー３５０は、発電量測定部３４０による出力電圧Ｖ又は出力電流Ｉの測定値を使用してよい。例えば、コントローラー３５０は、太陽電池ストリング１１０の出力電圧Ｖ又は出力電流Ｉの測定値、又は、当該測定値の時間的な変化に基づいて、太陽電池ストリング１１０の動作状態を推定する。
以上説明した図１６〜図１９に示される情報は、状態推定データベース３５１に記述されていればよい。
【００５９】
以上のとおり、状態推定装置３００が推定する状態と、その状態のときに太陽電池ストリング１１０において発生する現象との間には、様々な関係がある。このため、状態推定装置３００は、太陽電池ストリング１１０で発生する更に別の現象に基づいて、太陽電池ストリング１１０（太陽電池アレイ１００）の状態を推定してもよい。例えば、状態推定装置３００は、バイパスダイオード１３２のオフからオンへの切り替わりの履歴、及び、発電量測定部３４０により測定された発電量の履歴に基づいて、発電量が回復（つまり増加）したときの太陽電池ストリング１１０の状態（例えば汚れの付着の解消）を推定してもよい。
反対に、状態推定装置３００は、上述した実施形態及び変形例で説明した状態のすべてを推定しなくてもよく、一部の状態のみを推定してもよい。この場合に、状態推定装置３００は、バイパスダイオード１３２のオフからオンへの切り替わりの履歴や、発電量測定部３４０により測定された発電量の履歴のうちの一部の情報を特定しないようにしてもよい。例えば、状態推定装置３００の発電量測定部３４０を省き、コントローラー３５０が、発電量の履歴を特定しないで、バイパスダイオード１３２のオフからオンへの切り替わりの履歴に基づいて、太陽電池ストリング１１０の状態を推定してもよい。
【００６０】
（変形例２）
上述した実施形態の電圧変化検出回路３２０ａ，３２０と、エッジ検出回路３３０ａ，３３０ｂの回路構成はあくまで一例であり、他の回路構成で実現されてもよい。例えば、状態推定装置３００は、設定速度以上で出力電圧Ｖが低下すること（立ち下りエッジ）を検出し、出力電圧Ｖが増加すること（立ち上がりエッジ）については検出しないようにしてもよい。また、エッジ検出回路は、ワンショット回路でなくてもよく、パルスを計数するカウンター、ラッチ、積分回路を用いて実現されてもよい。
また、状態推定装置３００は、起動時や異常時にも利用できるリセット回路を備えていてもよい。
【００６１】
また、状態推定装置３００は、電圧変化検出回路とエッジ検出回路との組を２組ではなく、１組又は３組以上備えていてもよい。前者の場合、状態推定装置３００は、バイパスダイオード１３２のオフからオンへの切り替りを検出するための、電圧変化検出回路３２０ａ及びエッジ検出回路３３０ａに相当する検出回路を備えることとなる。後者の場合、電圧変化検出回路とエッジ検出回路との組毎に、検出する電圧変化の速度を異ならせてよい。こうすれば、状態推定装置３００において、太陽電池ストリング１１０のより詳細な状態を推定するのに役立てられる可能性がある。
【００６２】
また、バイパスダイオード１３２のオフからオンへの切り替りを検出するための手段は、予め設定された速度以上の電圧変化の検出でなくてもよい。例えば、電圧変化検出回路３２０ａ，３２０に代えて、設定速度以上の電流変化（ここでは電流の増加）を検出する回路が設けられてもよい。バイパスダイオード１３２がオフからオンに切り替わった場合、突入電流のような瞬間的に大きな出力電流Ｉが太陽電池ストリング１１０に流れる。そこで、電流検出回路が設定速度以上の電流変化を検出することにより、バイパスダイオード１３２のオフからオンへの切り替わりを検出してもよい。また、状態推定装置３００は、更に別の方法で、バイパスダイオード１３２のオフからオンへの切り替わりを検出してもよい。
【００６３】
（変形例３）
太陽光発電システム１において、太陽電池アレイ１００が置かれる環境を示す環境情報を検出する環境センサを併用してもよい。環境センサは、例えば、温度、湿度又は風力を検出するセンサであるが、これらとは別の環境情報を検出してもよい。この場合、コントローラー３５０は、環境センサから検出された環境情報を取得して、取得した環境情報と、上述した実施形態で説明した履歴データ３５２とに基づいて、太陽電池ストリング１１０の状態を推定するとよい。
【００６４】
（変形例４）
上述した実施形態の太陽光発電システム１において、状態推定装置３００は太陽電池ストリング１１０単位で設けられていたが、太陽電池アレイ１００単位、太陽電池モジュール１２０単位又は太陽電池ブロック１３０単位で設けられてもよい。また、太陽光発電システム１では、太陽電池アレイ１００単位、太陽電池ストリング１１０単位、太陽電池モジュール１２０単位又は太陽電池ブロック１３０単位で設けられた状態推定装置３００を、２つ以上組み合わせてもよい。こうすれば、太陽光発電システム１において、複数の状態推定装置３００による状態の推定結果に基づいて、太陽電池アレイ１００のより詳細な状態を推定するのに役立てられる可能性がある。
また、本発明の太陽電池は、直列接続した複数の太陽電池セルと、これらの複数の太陽電池セルに並列接続したバイパスダイオードとを、少なくとも１組含んでいればよい。このため、本発明の太陽電池は、太陽電池ブロック、太陽電池モジュール、太陽電池ストリング、及び、太陽電池アレイのいずれで観念されてもよい。そして、本発明の太陽電池の規模や具体的構成は、上述した実施形態で説明した例に限定されない。
【００６５】
パワーコンディショナー２００は、太陽電池アレイ１００につき１つ設けられるのではなく、太陽電池ストリング１１０につき１つ設けられてもよい。すなわち、太陽光発電システム１が備えるパワーコンディショナー２００の数や動作は、上述した実施形態で説明した例に限定されない。
【００６６】
（変形例５）
本発明の太陽光発電システムは、ＭＰＰＴ制御により動作点を最大電力点に追従させる制御が行われない太陽光発電システムであってもよい。この太陽光発電システムであっても、本発明の状態推定装置が、太陽光発電システムに含まれる太陽電池のバイパスダイオードのオフからオンへの切り替りを検出することにより、当該太陽電池の状態を推定することができる。ＭＰＰＴ制御が行われない太陽光発電システムの具体例としては、パワーコンディショナーを設けないで、太陽電池を蓄電池に直接に接続した太陽光発電システムがある。この太陽光発電システムでは、例えば、太陽電池の出力電圧を監視して蓄電池への充電制御を行うことはあるが、当該太陽電池の出力電圧の制御（動作点の制御）が行われない場合がある。
【００６７】
（変形例６）
また、本発明の状態推定装置が実現する機能は、ハードウェア資源若しくはソフトウェア資源の一方又はそれらの協働によって実現することが可能である。例えば、本発明は、コンピュータが実行するプログラムとして提供することも可能である。
本発明の状態推定装置の機能がプログラムを用いて実現される場合、このプログラムは、磁気記録媒体（磁気テープ、磁気ディスク（ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＦＤ（Flexible Disk））等）、光記録媒体（光ディスク等）、光磁気記録媒体、半導体メモリー等のコンピュータ読取可能な記録媒体に記憶した状態で提供されてもよいし、ネットワークを介して配信されてもよい。また、本発明は、コンピュータが行う状態推定方法として把握し得る。
【符号の説明】
【００６８】
１…太陽光発電システム、１００…太陽電池アレイ、１０１…日照計、１１０…太陽電池ストリング、１２０…太陽電池モジュール、１３０…太陽電池ブロック、１３１…太陽電池セル、１３２…バイパスダイオード、２００…パワーコンディショナー、３００…状態推定装置、３１０…レベルシフト回路、３２０ａ，３２０ｂ…電圧変化検出回路、３３０ａ，３３０ｂ…エッジ検出回路、３４０…発電量測定部、３５０…コントローラー、３５１…状態推定データベース、３５２…履歴データ、３６０…通信回路、３７０…表示装置、４００…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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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