(57)【要約】  ソーラモジュールが太陽光に曝露されないときでも、故障診断を実施するための可能性を提供する電位がソーラモジュール内でチェックされる、ソーラモジュールに関する故障診断のための方法が提供される。具体的には、ソーラセルモジュールが、ＤＣバイアスと広い周波数範囲にわたるＡＣ電圧の両方によって励起され、ソーラセルモジュールのインピーダンスが、周波数応答の関数として測定される。時間領域反射率測定（ＴＤＲ）が、ＤＣバイアスおよびＡＣ電圧ベースの故障診断と組合せて使用される実施形態も提供される。本方法に基づいて、安全な運転が、統合された電気機能の一部として実施されうる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のソーラセルモジュールを含むソーラセルシステム内の故障を診断するための方法において、日中おそらくは同様に夜間のいずれのときでも実施されるステップ、すなわち、
ｉ）定電圧モードで−１０００〜―１０００ボルトＤＣまたは定電流モードで５〜１０アンペアの範囲にあるＤＣ信号の形態の電気バイアスをパワーポテンショスタットによって前記ソーラセルモジュールにわたって印加するステップと、
ｉｉ）ｉ）の前記ＤＣ電圧に加えて、最大１０００ボルトＡＣのＡＣ振幅によって、１Ｈｚ〜１０ＭＨｚの周波数範囲をスキャンしながら、ＡＣ電圧を印加するステップと、
ｉｉｉ）インピーダンススペクトルを、完全なソーラセルシステムから記録されるか、または、本発明がインストールされるソーラセルシステムにおいて以前に記録された対照インピーダンススペクトルと比較するステップと、
ｉｖ）以下のスキーム、すなわち、
前記測定データを中央データベースに自動的に転送し、前記中央データベースにおいて、制御コンピュータが、前記データに物理的モデルを当てはめ、前記モデリングルーチンから推定されたパラメータを記憶すること
に従って故障を診断するステップとを備える方法。
【請求項２】
故障のタイプおよび物理的位置を具体的に識別するために時間領域反射率測定（ＴＤＲ）を使用することをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記周波数範囲１Ｈｚ〜１０ＭＨｚ内の記録されたスペクトルの偏差は、コンピュータプログラムによって自動的に検出され、前記システムのさらなる解析のために使用される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記物理的モデルは、特徴付けられた前記システムにとって重要な回路要素を含む等価ソーラセル回路に基づく、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
複数のソーラセルモジュールを含むソーラセルシステム内の故障を診断するためのシステムにおいて、
ｉ）ＤＣ信号の形態の電気バイアスを前記ソーラセルモジュールにわたって印加するためのパワーポテンショスタットと、
ｉｉ）ｉ）の前記ＤＣ電圧に加えて、ＡＣ電圧を印加するためのＡＣ信号源であって、最大１０００ボルトＡＣのＡＣ振幅を持った状態で、１Ｈｚ〜１０ＭＨｚの周波数範囲をスキャンすることが可能であり、それにより、インピーダンススペクトルを生成する、ＡＣ信号源と、
ｉｉｉ）前記インピーダンススペクトルを、完全なソーラセルシステムから記録されるか、または、本発明がインストールされるソーラセルシステムにおいて以前に記録された対照インピーダンススペクトルと比較するための手段と、
ｉｖ）以下のスキーム、すなわち、
前記測定データを中央データベースに自動的に転送し、前記中央データベースにおいて、制御コンピュータが、前記データに物理的モデルを当てはめ、前記モデリングルーチンから推定されたパラメータを記憶することに従って故障を診断するための手段とを備える、システム。
【請求項６】
故障のタイプおよび物理的位置を具体的に識別するために時間領域反射率測定（ＴＤＲ）装置をさらに備える、請求項５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソーラモジュールが太陽光に曝露されないときでも、故障診断を実施するための可能性を提供するパラメータがソーラモジュール内でまたソーラ発電システムを構成する材料（ワイヤ、はんだなど）内で測定される、ソーラモジュールに関する故障診断のための方法に関する。具体的には、ソーラセルモジュールが、ＤＣバイアスと広い周波数範囲にわたるＡＣ電圧の両方によって励起され、モジュールのインピーダンスが、周波数応答およびＤＣバイアスの関数として測定される。
【背景技術】
【０００２】
ソーラセルの性能の特性を決定することは、太陽光エネルギー変換のためのソーラセルの最適化を改善するために非常に重要である。インピーダンススペクトロスコピー(impedance spectroscopy)（ＩＳ）は、多くの領域の材料科学および電気デバイス技術におけるツールであり、研究所で小面積シリコンソーラセルならびに他のソーラセルタイプに適用されてきた。
【０００３】
Ｓｉソーラセルでは、キャパシタンスの物理的成分を分離すると共に、異なるレベルの照明にわたる異なる内部抵抗の変動を監視することが可能であることを、実験結果の解析が示す。
【０００４】
ＩＳ技法は、振動する電磁（ＥＭ）場に対する材料の電気的応答を解析することに基づく。電磁場は、材料に接触する２つの電気端子において交流（ＡＣ）電圧として印加される。通常、広い周波数範囲内でインピーダンスを解析することが興味を持たれる。ＩＳは、無機系、有機系、および生物学的系を含む広いクラスの材料系およびデバイスで広く適用される。ソーラセル科学および技術では、最も一般的に適用される周波数技法は、アドミタンススペクトロスコピーである。
【０００５】
インピーダンスおよびアドミタンスは、両者が厳密に同じ情報を与えるような相反関数であることが注目されるべきである。しかし、慣例的に、アドミタンススペクトロスコピーは、逆電圧で働き、大多数のキャリアトラップ（一般に、フェルミ準位を横切る全てのキャリアトラップ）のエネルギーレベルならびにトラップ状態密度を評価する特別な方法を命名する。
【０００６】
これと対照的に、電気化学では、通常、電極に電荷を注入することがより興味を持たれ、一般に採用された用語は、電気化学インピーダンススペクトロスコピー（ＥＩＳ）である。ソーラセルでは、ダイオード特性の反転領域において周波数解析を実施することが明らかに重要である。その理由は、これが、接点の選択性を探るからである。暗闇の中と、異なる光強度を有する照明下の両方において、順方向バイアス範囲を調査することによって、光活性層における輸送、接点、バルク、および面キャパシタンスなどを含む種々の特性が、別々に調査されうる。このアプローチは、色素増感型ソーラセル（ＤＳＣ）および有機ソーラセルについて、近年、十分に使用されており、一方、ナノ結晶／アモルファスＳｉ、薄膜、ＣｄＴｅ／ＣｄＳ、ＧａＡｓ／Ｇｅ、およびＣｄＳ／Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２ソーラセルに基づくような固体デバイスに関してこれまで少数の研究だけが存在する（非特許文献１）。
【０００７】
時間領域反射率測定は、従来の伝送線（ほとんど、同軸線）を診断するために使用されることが多い。この方法は、伝送線内で電気信号（通常、電圧パルスまたは電圧ステップ）を送信し、線に沿って発生する反射を解析することからなる。実際には、信号が線上で
故障に遭遇する場合、信号の一部が、線入力部に反射することになる。通常、これらの反射は、エコーメータを使用して測定される。エコーメータは、電気パルスを生成し、異なる反射が発生していることを示すスクリーンを装備するデバイスである。
【０００８】
時間領域反射率測定を、太陽光発電モジュールおよびモジュールのストリングに適用するために、この線の各コンポーネントについての対応するモデルが定義されるべきである。太陽光発電の分野では、単一導体ケーブルが、一般に使用され、一方、時間領域反射率測定が一般に適用される伝送線（同軸ケーブル、平行ワイヤ線など）は、２つの導体から構成される。
【０００９】
時間領域反射率測定が、太陽光発電モジュールストリングに関していくつかの困難を呈することが留意されるべきである。現地でプラントをインストールする方法に関連する問題（太陽光発電ケーブルとグラウンドとの間の平行度の問題など）およびストリング上で発生する複数の反射は、時間領域反射測定が提供しうる結果を解釈することを困難にする。方法の感度の欠如も存在する。ストリング（ケーブルおよびモジュール）の異なる部分の等価インピーダンスが非常に高いため、非常に低いインピーダンス変動を実際にはもたらすことになる、ストリング内の故障を検出することはほとんど不可能である。しかし、ＤＣバイアスを使用すると、ソーラモジュール内のインピーダンスが劇的に低下し、したがって、本発明、すなわち、時間領域反射率測定装置とＤＣポテンショスタットの組合せによって達成される感度が、有用な測定を可能にする。
【００１０】
特許文献１は、少なくとも１つのソーラセルモジュールを特徴付け、故障に起因する変化を含む変化を経時的に監視するための方法を述べる。方法は、１ｋＨ〜２ＭＨｚの広い周波数範囲の、１０Ｖ〜２ｋＶの振幅を有するＡＣ電圧をソーラセルに印加すること、および、周波数の関数としてインピーダンスを測定することを含む。前もって記録されたインピーダンススペクトルに関してインピーダンススペクトルの変化が検出される。コンピューティング手段が、検出された変化から測定用の値を計算し、異なる時点から測定用の結果が記憶される。特許文献１は、ＤＣバイアスの使用を想定せず、測定データに物理的モデルを当てはめることによって測定を評価する。本発明は、より大きな損傷の発生が認識可能になる前に、外部要因および内部要因によってもたらされるモジュールの処理済み材料およびその相互接続部において時間的に展開する相互接続されたソーラモジュールの材料固有の変化を検出する方法を提供する。これは、普通なら目に見えないように思われる昼光のわずかな変動さえも、ソーラセルのストリングが光電圧の連続した変動をもたらすことによって捕捉される、特許文献１のシステムの場合、可能でない。本発明は、特許文献１に対する改善を構成し、複数のソーラセルモジュールを有するソーラセルシステムにおける故障診断が改善される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０３２９９３号パンフレット
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Energy Environ. Sci., 2009, 2, 678-686
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ソーラセルモジュールの故障診断のためのより信頼性がある方法を提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
具体的には、一態様では、本発明は、１つまたは複数のソーラセルモジュールを含むソーラセルシステム内の故障モードを診断するための方法を提供し、前記方法は、
ｉ）ソーラセルモジュールの前後で／を通してＤＣ信号の形態の定電位または定電流をパワーポテンショスタットによって印加するステップであって、前記電位は、−１０００〜―１０００ボルトＤＣの範囲にあり（定電圧モード）、ＤＣ電流は、通常、５〜１０アンペアの範囲にある（定電流モード）、印加するステップと、
ｉｉ）ｉ）のＤＣバイアスに加えて、インピーダンススペクトルを獲得するために、１Ｈｚ〜１０ＭＨｚの周波数範囲をスキャンしながら、ＡＣ電圧を印加するステップと、
ｉｉｉ）インピーダンススペクトルを、完全なソーラセルシステムから記録された対照インピーダンススペクトル、または、全ソーラ発電システムのサブユニット上で以前に測定されたインピーダンススペクトルと比較するステップと、
ｉｖ）測定された電気データに対して物理的モデルを数値的に当てはめるときに、モデルパラメータの有意の変化を検出することによって故障を診断するステップとを含む。
【００１５】
本発明の別の態様では、複数のソーラセルモジュールを含むソーラセルシステム内の故障を診断するためのシステムが提供され、前記システムは、
ｉ）ＤＣ信号の形態の電気バイアスをソーラセルモジュールにわたって印加するためのパワーポテンショスタットと、
ｉｉ）ｉ）のＤＣ電圧に加えて、ＡＣ電圧を印加するためのＡＣ信号源であって、最大１０００ボルトＡＣのＡＣ振幅を持った状態で、１Ｈｚ〜１０ＭＨｚの周波数範囲をスキャンすることが可能であり、それにより、インピーダンススペクトルを生成する、ＡＣ信号源と、
ｉｉｉ）インピーダンススペクトルを、完全なソーラセルシステムから記録されるか、または、本発明がインストールされるソーラセルシステムにおいて以前に記録された対照インピーダンススペクトルと比較するための手段と、
ｉｖ）以下のスキーム、すなわち、
測定データを中央データベースに自動的に転送し、中央データベースにおいて、制御コンピュータが、データに物理的モデルを当てはめ、モデリングルーチンから推定されたパラメータを記憶すること
に従って故障を診断するための手段とを備える。
【００１６】
特に好ましい実施形態では、本発明は、インストール時に存在するか、ゆっくり生じるか、または急に誘起される故障モードのタイプおよび物理的位置を具体的に識別するために時間領域反射率測定(time domain reflectometry)（ＴＤＲ）を使用することを含む。
【００１７】
時間領域反射率測定（ＴＤＲ）が、ＤＣバイアスおよびＡＣ電圧ベースの故障診断と組合せて使用されると、ソーラセルシステム内の故障モードを診断するための特に有用な方法およびシステムが達成される。それにより、故障のタイプが識別されるだけでなく、故障の物理的位置もまた決定される。物理的位置は、ソーラセルモジュールの電気回路内のサブシステムおよびコンポーネントとして理解される。通常、システムは、直列接続した７〜１０のモジュールのストリングであり、したがって、故障モードは、ストリング内の単一モジュールまたは特定の複数のモジュールあるいはその接続部において識別されることになる。
【００１８】
半導体ソーラセルのインピーダンススペクトルに関する顕著な特徴は、インピーダンススペクトルが動作点（Ｉ，Ｖ）に完全に依存することである。特に、インピーダンスは、最大電力点（ＶＭＰＰ，IＭＰＰ）の近傍の動作点で劇的に変動する。そのため、ポテン
ショスタットは、インピーダンスデータが、異なる動作点で測定されうることを可能にし、そのことが、異なるスペクトルの多数のシリーズを含む詳細な解析を可能にする。ポテンショスタットは、測定が毎日同様の条件で行われうることをさらに保証する。後者は、
ＰＶ設備のライフサイクル(life cycle)中に得られる異なるスペクトルの比較にとって非常に重要である。
【００１９】
データ解析のためのプロシージャは、測定されたインピーダンスデータを、周波数、バイアス、および温度の関数Ｚ（ｆ，Ｖ，Ｔ）としてインポートし、形態（位相、総インピーダンス、周波数）＝
【数１】
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でデータを使用するか、または、データ形式（実数部、虚数部、周波数）＝（Ｚｒｅａｌ，Ｚｉｍａｇ，ｆ）を変換することである。そして、このセットのデータ点は、通常、複素平面内のベクトルとして考えられる。そのため、インピーダンスは、固有の物理的パラメータＰｉならびにソーラセル設備の実際の使用年数ｔＰＶの関数と見なされるため、インピーダンス関数は、Ｚ（Ｐｉ，ｔＰＶ）と記される。
【００２０】
ソーラセルパラメータを含む等価回路モデルでありうる物理的モデルを使用することによって、また、たとえば、モデルをデータに当てはめるために「複素非線形最小２乗(co mplex nonlinear least square)」ＣＮＬＳ数学的方法を使用することによって、結果は
、パラメータのリストになる。モデルは、数学的関数であり、この関数（式）は、適用される等価回路が解析されるときに推定される。複雑なソーラモジュール接続部は複雑な等価回路を有し、複雑でないシステム、たとえば、単純なモジュールのストリングは、複雑でない等価回路を有することになる。したがって、解析に使用される特定のモデルは、特定のシステムまたは特定のシステムのグループに対して調節される。自動化当てはめプロシージャの結果は、記憶され、新しいスペクトルが後で記録されるときの比較のために使用される。
【００２１】
物理的モデルは、システムに依存するが、通常、伝送線に基づく等価回路モデルが、インピーダンススペクトルの解析のために使用されることになる。自動化当てはめプロシージャの結果は、記憶され、新しいスペクトルが後で記録されるときの比較のために使用される。
【００２２】
推定されうる、インピーダンススペクトル、したがって、モデルパラメータは、特徴的な周波数および強いＤＣ電位依存性を有することになる。通常、リード、ワイヤ、はんだ、および他の金属（オーム性）材料から生じるインピーダンススペクトルの特徴は、最高周波数で示され、一方、ソーラセル内の半導体材料から生じる特徴は、中間周波数で示されることになる。インピーダンス特徴（ナイキストタイププロットまたはボードタイププロットにおいて曲線／ピーク形状として観察される）が、ＤＣ電位、照明、および温度に強く依存することになり、したがって、データの比較が、同じ物理的条件下で得られるデータに基づくことが非常に重要である。一方、その目的は、その全耐用年数を通して異なる時間ｔＰＶにおいてソーラ設備を特徴付け、故障があるか探索することである。
【００２３】
本発明は、より大きな損傷の発生が認識可能になる前に、外部要因および内部要因によってもたらされるモジュールの処理済み材料およびその相互接続部において時間的に展開する相互接続されたソーラモジュールの材料固有の変化を検出する方法を提供する。
【００２４】
生成されるモジュールおよびソーラ発電機内へのそのインストールについての通常の品質管理が可能でなければならない。相互接続されたソーラセルモジュールのグループは、広い周波数範囲にわたってＤＣ電圧とＡＣ電圧の両方にさらされ、そのインピーダンスが、測定される周波数応答の関数として記録される。これらの測定は、均等な間隔で繰り返
されうる。１つの測定から次の測定への測定データの変化は、ソーラ発電機の使用される材料および相互接続部の変化についての指標である。ＤＣパワーポテンショスタットはまた、多数のソーラセルの電圧をブーストさせることによってエネルギー収率を高く維持するのに役立つ場合がある。
【００２５】
内部および外部のインダクタンス、キャパシタンス、および抵抗に応答して、エージング条件は、所与の設計のデバイスについて、インピーダンス（インピーダンススペクトル）の特徴的な周波数応答を生成する。これらの外部および内部の影響は、たとえば、ＵＶ照射、温度、温度変化、湿気の集中、およびその継続時間である。
【００２６】
特に、本発明によれば、インピーダンスの経過は、直列または並列のＡＣバイアスおよびＤＣバイスの関数であり、そのＡＣバイアスおよびＤＣバイスは、
・モジュール上の正極と負極との間か、
・マトリクスで相互接続されたモジュール間および／または相互接続された直接接触状態のモジュールストリング間か、
・測定される広い周波数範囲において対応するインバータのＤＣ電圧側に
印加される。
【００２７】
特に、結果として得られる変化を特徴付けるためのインピーダンス、および、その全てがシステム全体の効率、おそらくは耐用年数を減少させる、腐食、接触の問題、および剥離などの機能不全の早期認識のためのインピーダンスも提供される。具体的には、方法は、上述したような内部故障に起因する性能劣化と、シェーディング、埃などによって引起される外部故障とを区別することを可能にする。
【００２８】
中央データベースおよび測定デバイス（図１のＣおよびＢ）からなるシステム（本発明）は、ＤＣ−ＡＣ電力インバータの前または後で、既存のシステムにインストールすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】解析用のシステムを概略的な形態で示す模式図。
【図２】一連のソーラユニットを特徴付けるために使用されるデバイスを示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下では、本発明が、より詳細に述べられる。
図１を参照すると、解析用のシステムが概略的な形態で示される。Ａ、Ａ’、Ａ狽ヘ、大型太陽光発電システムのサブユニットのシーケンスであり（通常、Ａは、通常７〜１０のモジュールからなる、いわゆるストリングである）、Ｂは、定電圧モードと定電流モードの両方で動作することが可能なＤＣポテンショスタット、ＡＣ周波数発生器、周波数応答解析器(frequency response analyser)（ＦＲＡ）、およびシステム内の他のコンピュ
ータに対するネットワークアクセスを有するコンピュータを含む特徴付けデバイスであり、Ｃは、データを記憶し、解析できる中央データベース(central database)（ＣＤＢ）である。ユニットＡ、Ｂ、およびＣは、ＣＤＢコンピュータシステムで実行されるコンピュータコントロールに基づいて自動的に相互作用することを意図される。ＡとＢ（スイッチを含む）との間の接続は、１つのＢデバイスが、スイッチを使用することによって、一連のサブユニットを特徴付けることができることを示す。
【００３１】
図２は、主要な特徴付けデバイスを示し、主要な特徴付けデバイスは、ａ）ＤＣパワーポテンショスタット、ｂ）ＡＣ周波数発生器、ｃ）周波数応答解析器、およびｄ）測定を制御し、データを記憶し、主に中央データベースと通信しうる統合コントロールコンピュ
ータからなる（図１参照）。
【００３２】
本発明の方法は、好ましくは、以下の態様を含む。以下の態様とは、次の通りである。１）全太陽光発電システムの電気絶縁されたサブユニットであるソーラ発電システム（通常、ストリング）のサブユニット上で、パワーポテンショスタットまたは照明によって設定された、ある電位のスキャニングルーチン。
２）スキャニングルーチンからの結果は、適したデータ形式に変換され、さらなる解析のためにＣＤＢに送信される。
３）スキャンを実施する命令は、計画されたルーチンの一部でありうる、または、解析プロシージャが、収集されたデータセット間に有意の差を識別する事象に基づきうる。後者は、深さ解析においてさらなるデータ収集を自動的に始動し、おそらくは、アラームが生成されることになる。
４）スキャンを実施する、または、何等かの他のアクション（高いエネルギー収率を維持するかまたはシステムを保護するアクション）を始動するＣＤＢからの命令は、以前に収集されたデータならびにＣＤＢ主コンピュータ上にインストールされた特別なコントロールアルゴリズムに基づく。
５）測定デバイス（図１のＢ）は、ソーラモジュールをインストールした直後に、予想通りに機能しないサブユニットを見出すのに役立ち、また、太陽光発電プラントを回復させるために行われる必要があることを明確にするのに役立つことになる。
６）ある期間後に、エージング作用によってゆっくり誘発されるか、または、たとえば雷雨またはモジュールの盗難後に急に起こる性能の低下が、通常、起こることになる。方法は、ゆっくり誘発される変化を検出するときならびにより急激な現象を測定するときに本質的な役割を果たす。
７）ゆっくり誘発される材料劣化および性能損失は、問題の領域を識別し、メンテナンスを正当化するのに役立つことになる、あるアルゴリズムに基づいて処理される。
８）サービスおよびメンテナンスのために意図される、ユーザフレンドリなシステムインタフェースは、本発明の統合部分である。
９）発電プラントにおける急激な変化は、アラームメッセージに変換され、エネルギー生成を回復させるための作業プランが生成されることになる。
１０）システム（本発明）は、太陽光発電システムを監視し評価することができ、したがって、システムは、未知のライフサイクルを有する新しいタイプのソーラセルを評価するために使用されうる財務予測ツールとしてさらに意図される。
故障のタイプおよび物理的位置を具体的に識別する時間領域反射率測定（ＴＤＲ）
本発明によれば、時間領域反射率測定は、障害モードをさらに特徴付け、したがって、インピーダンス法の補助として働くために使用される。
【００３３】
信号反射プロファイルは、伝送線のインピーダンスに依存し、したがって、時間領域反射率測定は、ＤＣポテンショスタット上のバイアス設定に敏感である。時間領域反射率測定は、ＤＣポテンショスタットによって設定される任意のバイアスで実施されうる。
【００３４】
時間領域反射率測定（ＴＤＲ）測定ハードウェアは、主要なインピーダンス測定ハードウェアの拡張に基づく。これは、周波数発生器が、広い周波数範囲の連続するＡＣ電圧または電流ならびに電圧または電流パルスを送出できるように構築されることを意味する。パルス立ち上がり時間（継続時間）は、ナノ秒以下〜１ｍｓの範囲にある。パルスの振幅は、マイクロボルト〜約１００Ｖの範囲にある。
【００３５】
反射パルスの検出は、拡張型周波数応答解析器（ＦＲＡ）デバイスに基づく。初期パルスおよび反射パルスの実際の測定は、電圧または電流が時間の関数として検出される時間ベース測定である。
【００３６】
データは、記録され、ＦＲＡに記憶され、その後、中央データベースに転送される。そのため、時間領域反射率測定データは、毎日、記録され記憶される。したがって、信号反射プロファイルの任意の偏差が、２つ以上の測定値を比較することによって検出されうる。
【００３７】
本発明を支配するハードウェアは、ソーラモジュールのある接続部の２つの電気端子に接続されなければならない。その実現は、本発明が、独立型システムとして考えられるかまたはＤＣ−ＡＣインバータの統合部分として考えられることを含む。全故障検出システムは、ストリングインバータ、中央インバータ、マイクロインバータ、および並列インバータなどの異なるタイプのインバータ内にインストールすることができる。
【００３８】
本発明のこの実施形態に従って使用されるハードウェアは、ＤＣポテンショスタット、周波数発生器、および周波数応答解析器（ＦＲＡ）を備える。これらのハードウェア部分はまた、インバータ内に統合される場合、他の目的に役立つことができる。
【００３９】
ＤＣポテンショスタットは、エネルギー収率を出来る限り高く維持するための電子負荷として使用されうる。特に、ポテンショスタットは、接続されたソーラモジュールの組立体を最大電力点（ＭＰＰ）に維持することができ、それにより、最大電力取出しのための最大化された光電圧および光電流の生成を維持することによって、最大収率を保証する。障害モードは、システムによって識別される場合、場合によっては、加熱効果を最小にするためにソーラモジュールシステム内で少ない電流を引き出すことに関連し、この場合、ＤＣポテンショスタットは、特に、システムを最大許容可能電力点に維持するために使用される。
【００４０】
よく知られておりまた危険な障害モードは、モジュールの導電性部分とコンポーネントとの間の光アークの発生である。光アークは、十分に高い電流の輸送を確立することになる静的イオンチャネルである。すなわち、電荷輸送がプラズマを通して起こる。プラズマは、非常に熱く、当然、アークの近傍の全ての可燃材料は、燃え付き、燃えることになる。光アークは、システムインピーダンスの劇的な変化として観測され、したがって、識別されうる。本発明は、インピーダンス法または時間領域反射率測定法による光アークの自動検出、および、インバータによるＤＣ電流の乱れ、インバータによる短絡の自動検出、または、光アークを引起す電流に正確に対抗し、その電流を相殺するＤＣ電流のポテンショスタットによるセットアップを開示する。
【図１】
2014514582.tif 000004
【図２】
2014514582.tif 000005
【国際調査報告】
2014514582.tif 000006
2014514582.tif 000007