太阳能电池板的异常检测装置的制作方法
专利名称：太阳能电池板的异常检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及检测太阳能电池板的故障等异常的太阳能电池板的异常检测装置。
背景技术：
目前，已知根据太阳能电池板输出的直流电流-电压特性来检测太阳能电池板的故障等异常的太阳能电池板的异常检测装置(例如参照专利文献I)。如图8(a)所示，在太阳能电池发电系统中，一般串联连接多个太阳能电池板 82来形成太阳能电池模块81。在从各太阳能电池板82的太阳能电池板本体83的端部延伸的正极和负极之间分别设置有旁路二极管84 (例如参照专利文献2)。在此，作为一例，考虑图示的从左侧起第二个太阳能电池板本体83被阴影覆盖等，输出降低的情况。当太阳能电池板本体83的输出降低时，从后级(图示的右侧)的太阳能电池板82看时，输出降低的太阳能电池板本体83成为电阻体。因此，来自后级的太阳能电池板82的电流如图示的虚线箭头所示那样，绕过输出降低的太阳能电池板本体83，在电阻大体为零的旁路二极管84中流过。如此，旁路二极管84起到使来自后级的太阳能电池板82的电流绕过的作用。但是，如图8(b)所示，当与输出降低的太阳能电池板本体83对应的旁路二极管84发生故障成为断开状态时，来自后级的太阳能电池板82的电流如图示的虚线箭头所示，全部流入到太阳能电池板本体83中。如上所述，因为输出降低的太阳能电池板本体83成为电阻体，所以由于流入的电流，太阳能电池板本体83发热。结果，存在太阳能电池板本体83过热而损坏，或者过热的太阳能电池板本体83成为热源而发生火灾的可能性。为了避免这样的问题，在检测太阳能电池板的异常时，不仅需要检测太阳能电池板本体的异常，还需要检测旁路二极管的异常。但是，在专利文献I记载的太阳能电池板的异常检测装置中，存在无法检测旁路二极管的异常的问题。作为检测旁路二极管的异常的方法，例如考虑定期地使用万用表(tester)等进行检查，确认旁路二极管是否发生故障，但是存在非常麻烦的问题。专利文献I日本特开2006-201827号公报专利文献2日本特开平11-330521号公报
发明内容
因此，本发明的目的在于解决上述课题，提供一种能够检测太阳能电池板本体的异常，并且能够容易地检测旁路二极管的异常的太阳能电池板的异常检测装置。本发明是为了达成上述目的而提出的，是一种太阳能电池板的异常检测装置，用于检测太阳能电池板的异常，其中，所述太阳能电池板具有太阳能电池板本体和旁路二极管，该旁路二极管的阴极与该太阳能电池板本体的正极电气连接，阳极与所述太阳能电池板本体的负极电气连接，所述太阳能电池板的异常检测装置具有交流电源，其被设置在所述太阳能电池板本体的正极侧或负极侧中的某一方，能够对所述太阳能电池板施加重叠了直流电压的交流电压；测定单元，其被设置在所述太阳能电池板本体的正极侧或负极侧的另一方，测定从所述太阳能电池板输出的电压或电流；以及控制装置，其具备异常判定部，该异常判定部控制所述交流电源来控制向所述太阳能电池板输入的输入电压或输入电流，并且将该输入电压或输入电流与所述测定单元测定到的输出电压或输出电流进行比较来判定所述太阳能电池板的异常，所述异常判定部具有太阳能电池板本体异常判定部，其控制所述交流电源，将所述旁路二极管逆向偏置，根据此时的输入电压或输入电流和所述测定单元测定到的输出电压或输出电流，判定所述太阳能电池板本体的异常；以及旁路二极管异常判定部，其控制所述交流电源，将所述旁路二极管正向偏置，根据此时的输入电压或输入电流和所述测定单元测定到的输出电压或输出电流，判定所述旁路二极管的异常。所述测定单元是被设置在所述太阳能电池板本体的正极侧或负极侧的另一方，测定从所述太阳能电池板输出的电压的电压测定单元，所述异常判定部控制所述交流电源来控制对所述太阳能电池板施加的输入电压，并且根据该输入电压与所述电压测定单元测定到的输出电压的比，判定所述太阳能电池板的异常，所述太阳能电池板本体异常判定部控 制所述交流电源并控制在交流电压上重叠的直流电压的大小，以所述旁路二极管被逆向偏置的方式从所述交流电源对所述太阳能电池板施加输入电压，并且根据该输入电压和所述电压测定单元测定到的输出电压的比，判定所述太阳能电池板本体的异常，所述旁路二极管异常判定部控制所述交流电源并控制在交流电压上重叠的直流电压的大小，以所述旁路二极管被正向偏置的方式从所述交流电源对所述太阳能电池板施加输入电压，并且根据该输入电压和所述电压测定单元测定到的输出电压的比，判定所述旁路二极管的异常。将所述交流电源设置在所述太阳能电池板本体的正极侧，并且将所述电压测定单元设置在所述太阳能电池板本体的负极侧，所述太阳能电池板本体异常判定部，在所述太阳能电池板没有发电时，控制所述交流电源，向所述太阳能电池板施加在交流电压上重叠了正的直流电压的输入电压，并且根据该输入电压和所述电压测定单元测定到的输出电压的比，判定所述太阳能电池板本体的异常，所述旁路二极管异常判定部，在所述太阳能电池板没有发电时，控制所述交流电源，对所述太阳能电池板施加在交流电压上重叠了负的直流电压的输入电压，并且根据该输入电压和所述电压测定单元测定到的输出电压的比，判定所述旁路二极管的异常。还具有开关电路，其能够切换是否在所述交流电源和所述太阳能电池板之间插入去除直流成分的电容器，所述异常判定部以如下方式切换所述开关电路在所述太阳能电池板发电时插入所述电容器，在所述太阳能电池板没有发电时不插入所述电容器，所述太阳能电池板本体异常判定部，在所述太阳能电池板发电时，控制所述交流电源，把不重叠直流电压的交流电压作为输入电压施加给所述太阳能电池板，并且根据该输入电压和所述电压测定单元测定到的输出电压的比，判定所述太阳能电池板本体的异常。还具有警报单元，其在所述太阳能电池板本体异常判定部或所述旁路二极管异常判定部检测到所述太阳能电池板本体或所述旁路二极管的异常时，发出警报。根据本发明，可以提供一种能够检测太阳能电池板本体的异常，并且能够容易地检测旁路二极管的异常的太阳能电池板的异常检测装置。
图I表示本发明一实施方式的太阳能电池板的异常检测装置的概要结构图。图2(a)表示在图I的太阳能电池板的异常检测装置中，判定太阳能电池板本体的异常时的输入电压的波形，图2(b)是表示太阳能电池板本体中的输入电压的频率与输入输出比的关系的曲线图。 图3(a)表示在图I的太阳能电池板的异常检测装置中，判定旁路二极管的异常时的输入电压的波形，图3(b)是表示旁路二极管中的输入电压的频率与输入输出比的关系的曲线图。图4是表示图I的太阳能电池板的异常检测装置的异常判定部中的异常判定处理的控制流程的流程图。图5是表示图4的流程图中的太阳能电池板本体异常判定处理的控制流程的流程图。图6是表示图4的流程图中的旁路二极管异常判定处理的控制流程的流程图。图7是本发明其他实施方式的太阳能电池板的异常检测装置的概要结构图。图8(a)、(b)说明旁路二极管发生故障时的问题点。符号说明I太阳能电池板的异常检测装置2太阳能电池板3太阳能电池板本体4旁路二极管5交流电源6电压测定单元(测定单元)7检测电阻8输出侧交流电压计9输入侧交流电压计10控制装置11异常判定部12太阳能电池板本体异常判定部13旁路二极管异常判定部
具体实施例方式以下按照
本发明的实施方式。图I是本实施方式的太阳能电池板的异常检测装置的概要结构图。如图I所示，太阳能电池板的异常检测装置I用于检测太阳能电池板2的异常，主要具备交流电源5、作为测定单元的电压测定单元6、控制装置10、警报单元20。太阳能电池板2具有太阳能电池板本体3 ;阴极与太阳能电池板本体3的正极电气连接，阳极与太阳能电池板本体3的负极电气连接的旁路二极管4。图中将太阳能电池板本体3的正极表示为+，将负极表示为_。在太阳能电池板的异常检测装置I中，在太阳能电池板本体3的正极侧或负极侧的某一方设置交流电源5，在另一方设置电压测定单元6。在此，说明将交流电源5设置在太阳能电池板本体3的正极侧，并且将电压测定单元6设置在太阳能电池板本体3的负极侧的情况。作为交流电源5，使用能够对太阳能电池板2施加重叠了直流电压的交流电压的交流电源。即，作为交流电源5，可以使用具有偏置功能的交流电源。另外，作为交流电源5，优选使用输出的交流电压的频率可变的交流电源。电压测定单元6测定从太阳能电池板2输出的电压(输出电压)Vtjut，由检测电阻7和输出侧交流电压计8构成。检测电阻7的一端与太阳能电池板本体3的负极电气连接，另一端接地。输出侧交流电压计8与检测电阻7并联连接。此外，在太阳能电池板的异常检测装置I中，在太阳能电池板本体3的正极侧设置有测定从交流电源5向太阳能电池板2施加的输入电压Vin的输入侧交流电压计9。控制装置10具有异常判定部11，其控制交流电源5来控制对太阳能电池板2施 加的输入电压vin，并且根据该输入电压Vin和电压测定单元6 (输出侧交流电压计8)测定到的输出电压Vwt的比(以下称为输入输出比)，判定太阳能电池板2的异常。异常判定部11安装在控制装置10的控制基板IOa内的基本电路IOb中，通过适当地组合存储器(RAM、ROM)、CPU、I/O接口、软件等来实现。控制装置10的输出端14和交流电源5经由输出用控制信号线16而连接，可以从控制装置10向交流电源5发送控制交流电源5对太阳能电池板2施加的电压(输入电压Vin)的信号(以下称为Vin信号)。此外，分别经由输入用控制信号线17将控制装置10的输入端15、输出侧交流电压计8以及输入侧交流电压计9连接，将通过输出侧交流电压计8测定到的输出电压Vait和通过输入侧交流电压计9测定到的输入电压Vin分别输入给控制装置10。并且，异常判定部11具有判定太阳能电池板本体3的异常的太阳能电池板本体异常判定部12和判定旁路二极管4的异常的旁路二极管异常判定部13。在本实施方式中，太阳能电池板本体异常判定部12和旁路二极管异常判定部13在太阳能电池板2不进行发电的夜间等进行异常的判定。首先，说明太阳能电池板本体异常判定部12。太阳能电池板本体异常判定部12控制交流电源5，控制在交流电压上重叠的直流电压的大小，从交流电源5对太阳能电池板2以旁路二极管4被逆向偏置的方式施加输入电压Vin，并且根据由输入侧交流电压计9测定到的输入电压Vin和输出侧交流电压计8测定到的输出电压Vwt的比，运算输入输出比(VJVin)，然后根据该输入输出比判定太阳能电池板本体3的异常。在本实施方式中，交流电源5与太阳能电池板本体3的正极侧连接，所以太阳能电池板本体异常判定部12向太阳能电池板2施加图2(a)所述的在交流电压上重叠了正的直流电压的输入电压Vin。可以对重叠的直流电压进行恰当的设定，以使包含交流成分的输入电压Vin全体的值为正。由此，旁路二极管4始终被逆向偏置，电流全部通过太阳能电池板本体3，从正极侧流向负极侧。在此，在图2(b)中表示使交流电源5输出的交流电压的频率变化时的输入输出比的关系(即，太阳能电池板本体3的交流通过特性)。如图2(b)所示，可知与正常品(图示实线)相比，故障品(图示虚线)的输入输出比全部减小。此外，关于没有发生故障但是已经劣化的劣化品(图示点划线)，可知在不到IOOkHz的频率区域中，与正常品相比输入输出比减小。即，当太阳能电池板本体3故障或劣化而成为异常状态时，输入输出比减小。由此，在本实施方式中，在输入输出比在预先设定的阈值以下时，太阳能电池板本体异常判定部12判定在太阳能电池板本体3中存在异常。不限于此，例如预先取得正常品的交流通过特性，当测定到的输入输出比与正常品的交流通过特性的输入输 出比的偏离增大时，太阳能电池板本体异常判定部12可以判定在太阳能电 池板本体3中存在异常。太阳能电池板本体异常判定部12当判定在太阳能电池板本体3中存在异常时，向后述的警报单元20发送异常信号。此外，根据图2(b)可知，作为在判定太阳能电池板本体3的异常时从交流电源5输出的交流电压的频率，在仅判定故障时设为IOOkHz以上(优选为IOOkHz以上不到1000kHz)，在判定故障和劣化两者时，设为不到100kHz(优选在IkHz以上不到IOkHz)即可。如果通过IOOkHz以上的频率和不到IOOkHz的频率这两者来分别进行异常的判定，则能够判定是故障还是劣化。然后，说明旁路二极管异常判定部13。旁路二极管异常判定部13控制交流电源5，控制在交流电压上重叠的直流电压的大小，从交流电源5向太阳能电池板2以旁路二极管4被正向偏置的方式施加输入电压Vin,并且根据输入侧交流电压计9测定到的输入电压Vin和输出侧交流电压计8测定到的输出电压Vrat的比运算输入输出比，根据该输入输出比，判定旁路二极管4的异常。在本实施方式中，因为交流电源5与太阳能电池板本体3的正极侧连接，所以旁路二极管异常判定部13对太阳能电池板2施加图3(a)所示的在交流电压上重叠了负的直流电压的输入电压Vin。可以适当地设定重叠的直流电压，以使包含交流成分的输入电压Vin全体的值为负。由此，旁路二极管4始终被正向偏置，电流全部通过电阻大体为零的旁路二极管4侧，从负极侧流向正极侧。在此，在图3(b)中表示使交流电源5输出的交流电压的频率变化时的输入输出比的关系(即，旁路二极管4的交流通过特性)。如图3(b)所示，可知与正常品(图示实线)相比，故障品(图示虚线)的输入输出比全部减小。S卩，与上述太阳能电池板本体3相同，当旁路二极管4发生故障而成为异常状态时，输入输出比减小。由此，在本实施方式中，在输入输出比在预先设定的阈值以下时，旁路二极管异常判定部13判定在旁路二极管4中存在异常。不限于此，例如预先取得正常品的交流通过特性，当测定到的输入输出比与正常品的交流通过特性中的输入输出比的偏离增大时，旁路二极管异常判定部13可以判定在旁路二极管4中存在异常。旁路二极管异常判定部13当判定在旁路二极管4中存在异常时，向后述的警报单元20发送异常信号。此外，根据图3(b)可知，在判定旁路二极管4的异常时从交流电源5输出的交流电压的频率设为不到IOOOOkHz (优选在IkHz以上不到1000kHz)即可，为了避免复杂，希望使用与判断太阳能电池板本体3的异常时使用的频率相同的频率。在本实施方式中，使用输入侧交流电压计9测定到的输入电压Vin和输出侧交流电压计8测定到的输出电压Vrat运算输入输出比，但是不限于此，太阳能电池板本体异常判定部12和旁路二极管异常判定部13可以把向交流电源5发送的指示值(Vin信号的指示值)直接作为输入电压Vin使用来计算输入输出比。此时，可以省略输入侧交流电压计9。警报单元20在太阳能电池板本体异常判定部12或旁路二极管异常判定部13检测到太阳能电池板本体3或旁路二极管4的异常时发出警报。在本实施方式中，警报单元20当从太阳能电池板本体异常判定部12或旁路二极管异常判定部13接收到异常信号时，点亮警告灯21向管理者通知检测到太阳能电池板本体3或旁路二极管4的异常，并且在监视器22中显示检测到太阳能电池板本体3或旁路二极管4的异常，与此同时，通过警报邮件发送单元23向管理者的移动电话等发送警报邮件，通知检测到太阳能电池板本体3或旁路二极管4的异常。然后，使用图4 6说明太阳能电池板的异常检测装置I的异常判定部11中的异常判定处理的控制流程。该异常判定处理在太阳能电池板2没有发电的夜间等执行。对于执行异常判定处理的触发没有特别的限定，管理者可以在希望时执行，还可 以当到达夜间的设定的时间时自动地执行。此外，在夜间的设定的时间范围内，可以按照预定的时间间隔(例如间隔I小时)执行。如图4所示，在异常判定处理中，执行太阳能电池板本体异常判定处理(步骤SI)和旁路二极管异常判定处理(步骤S2)，然后结束处理。首先，说明步骤SI的太阳能电池板本体异常判定处理。如图5所示，在太阳能电池板本体异常判定处理中，在步骤Sll中，太阳能电池板本体异常判定部12从控制装置10的输出端14向交流电源5发送Vin信号，从交流电源5对太阳能电池板2施加重叠了正的直流电压的交流电压。然后，在步骤S12中，通过输入侧交流电压计9检测输入电压Vin，并且在步骤S13中通过输出侧交流电压计8检测输出电压Vtjut。从输入端15向控制装置10输入在步骤S12、S13中检测到的输入电压Vin、输出电压Vwt。在检测到输入电压Vin和输出电压Vtjut后，在步骤S14中，太阳能电池板本体异常判定部12运算作为输入电压Vin和输出电压Vwt的比的输入输出比，在步骤S15中判定运算出的输入输出比是否在预先设定的阈值以下。当在步骤S15中判断为“否”时，在步骤S16中，太阳能电池板本体异常判定部12判定在太阳能电池板本体3中没有异常，结束处理。当在步骤S15中判断为“是”时，在步骤S17中，太阳能电池板本体异常判定部12判定在太阳能电池板本体3中存在异常，在步骤S18中对警报单元20发送异常信号后，结束处理。然后，说明步骤S2的旁路二极管异常判定处理。如图6所示，在旁路二极管异常判定处理中，在步骤S21中，旁路二极管异常判定部13从控制装置10的输出端14向交流电源5发送Vin信号，从交流电源5对太阳能电池板2施加重叠了负的直流电压的交流电压。然后，在步骤S22中，通过输入侧交流电压计9检测输入电压Vin，并且在步骤S23中通过输出侧交流电压计8检测输出电压Vtjut。从输入端15向控制装置10输入在步骤S22、S23中检测到的输入电压Vin、输出电压Vwt。在检测到输入电压Vin和输出电压Vrat后，在步骤S24中，旁路二极管异常判定部13运算作为输入电压Vin和输出电压Vwt的比的输入输出比，在步骤S25中判定运算出的输入输出比是否在预先设定的阈值以下。当在步骤S25中判断为“否”时，在步骤S26中，旁路二极管异常判定部13判定在旁路二极管4中没有异常，并结束处理。当在步骤S25中判定为“是”时，在步骤S27中，旁路二极管异常判定部13判定在旁路二极管4中存在异常，在步骤S28中向警报单元20发送异常信号后，结束处理。说明本实施方式的作用。在本实施方式的太阳能电池板的异常检测装置I中，控制通过交流电源5重叠的直流电压的大小，从交流电源5向太阳能电池板2以旁路二极管4被逆向偏置的方式施加输入电压Vin，根据此时的输入输出比判断太阳能电池板本体3的异常，并且，控制通过交流电源5重叠的直流电压的大小，从交流电源5向太阳能电池板2以旁路二极管 4被正向偏置的方式施加输入电压Vin，根据此时的输入输出比，判定旁路二极管4的异常。由此，可以实现一种能够检测太阳能电池板本体3的异常，并且能够检测旁路二极管4的异常的太阳能电池板的异常检测装置I。通过检测旁路二极管4的异常，能够事先防止由于太阳能电池板2过热导致的故障或火灾的发生。此外，太阳能电池板的异常检测装置I可以仅通过切换交流电源5中的偏置，来检测太阳能电池板本体3和旁路二极管4双方的异常，所以系统结构简单，与使用万用表等通过手工作业进行旁路二极管4的检查的现有技术相比，能够容易地检测旁路二极管4的异
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巾O在本实施方式中，说明了将交流电源5设置在太阳能电池板本体3的正极侧，将电压测定单元6设置在太阳能电池板本体3的负极侧的情况，但是还可以将交流电源5设置在太阳能电池板本体3的负极侧，将电压测定单元6设置在太阳能电池板本体3的正极侧。此时，在判定太阳能电池板本体3的异常时，通过交流电源5在交流电压上重叠负的直流电压，在判断旁路二极管4的异常时，通过交流电源5在交流电压上重叠正的直流电压即可。此外，在本实施方式中，使用输入电压和输出电压的比来判定旁路二极管4的异常，但是还可以使用输入电流和输出电流的比，或者也可以使用输入电流值(电压或电流)的相位和输出电流值(电压或电流)的相位的差。例如,在使用输入电流和输出电流的比时,作为测定单元使用输入侧交流电流计来代替输入侧交流电压计9，使用输出侧交流电流计来代替输出侧交流电压计8即可。另夕卜，在使用输入交流值的相位和输出交流值的相位的差时，可以设置计算输入电压或输入电流的相位的单元，并设置计算输出电压或输出电流的相位的单元。S卩，测定单元不限于电压测定单元6，只要是测定从太阳能电池板2输出的电压或电流的单元即可。此外，异常判定部11可以控制交流电源5来控制向太阳能电池板2输入的输入电压或输入电流，并且将该输入电压或输入电流与测定单元测定到的输出电压或输出电流进行比较，来判断太阳能电池板2的异常。此时，太阳能电池板本体异常判定部12控制交流电源5来将旁路二极管4逆向偏置，根据此时的输入电压或输入电流和测定单元测定到的输出电压或输出电流，判定太阳能电池板本体3的异常。此外，旁路二极管异常判定部13控制交流电源5将旁路二极管4正向偏置，根据此时的输入电压或输入电流和测定单元测定到的输出电压或输出电流，判定旁路二极管4的异常。
然后，说明本发明的其他实施方式。图7所示的太阳能电池板的异常检测装置71，在图I的太阳能电池板的异常检测装置I中，即使在通过太阳能电池板2正在发电的过程中也能够检测太阳能电池板本体3的异常。太阳能电池板的异常检测装置71具备开关电路73，该开关电路73能够切换是否在交流电源5和太阳能电池板2之间插入去除直流成分的电容器72。此外，在太阳能电池板的异常检测装置71中，异常判定部11以如下方式切换开关电路73 :在太阳能电池板正在发电时插入电容器72，在太阳能电池板2不进行发电时不插入电容器72。而且，在太阳能电池板的异常检测装置71中，太阳能电池板本体异常判定部12在太阳能电池板2正在发电时，控制交流电源5把没有重叠直流电压的交流电压作为输入电压Vin施加给太阳能电池板2，并且根据作为该输入电压Vin和电压测定单元6测定到的输 出电压Vwt的比的输入输出比，判定太阳能电池板本体3的异常。旁路二极管异常判定部13在太阳能电池板2正在发电时不工作。在太阳能电池板的异常检测装置71中，在太阳能电池板2正在发电时，因为在交流电源5和太阳能电池板2之间插入了电容器72，所以抑制通过太阳能电池板2发出的直流电流流入交流电源5 —侧。此外，当通过交流电源5仅施加交流电压时，在所施加的交流电压上重叠通过太阳能电池板2自身发出的直流电压，与通过上述的交流电源5对交流电压重叠正的直流电压的情况相同，成为旁路二极管4被逆向偏置的状态。由此，通过太阳能电池板本体异常判定部12运算输入输出比，如果运算出的输入输出比在预先设定的阈值以下，则能够判定在太阳能电池板本体3中存在异常。如此，根据太阳能电池板的异常检测装置71，不仅在太阳能电池板2没有发电时，在太阳能电池板2正在发电时，也能够检测太阳能电池板本体3的异常。本发明不限于上述的实施方式，在不超出本发明的主旨的范围内可以进行各种变更。例如，在上述实施方式中说明了检测一个太阳能电池板2的异常的情况，但是还能够检测串联连接了多个太阳能电池板2的太阳能电池模块的异常。此时，在整个太阳能电池模块的正极侧或负极侧的某一方设置交流电源5，在另一方设置电压测定单元6。通过采取如此的结构，当在构成太阳能电池模块的太阳能电池板2中的某个太阳能电池板2中，在太阳能电池板本体3或旁路二极管4中发生了异常时，能够通过太阳能电池板本体异常判定部12或旁路二极管异常判定部13判定为异常。此外，在上述实施方式中说明了测定输入电压Vin和输出电压vwt，根据作为它们的比的输入输出比判定太阳能电池板本体3或旁路二极管4的异常的情况，但是还可以测定流过太阳能电池板2的电流，根据该电流值(即根据电流的值是否在预先设定的阈值以下)判定太阳能电池板本体3或旁路二极管4的异常。此时，检测太阳能电池板本体3的异常时与检测旁路二极管4的异常时，电流的方向改变，所以可以组合电流计和CT(CurrentTransformer变流器)等来构成为能够通过从正极侧向负极侧、从负极侧向正极侧这两个方向测定电流。
权利要求
1.一种太阳能电池板的异常检测装置，用于检测太阳能电池板的异常，其特征在于， 所述太阳能电池板具有太阳能电池板本体和旁路二极管，该旁路二极管的阴极与该太阳能电池板本体的正极电气连接，阳极与所述太阳能电池板本体的负极电气连接， 所述太阳能电池板的异常检测装置具有 交流电源，其被设置在所述太阳能电池板本体的正极侧或负极侧中的某一方，能够对所述太阳能电池板施加重叠了直流电压的交流电压； 测定单元，其被设置在所述太阳能电池板本体的正极侧或负极侧的另一方，测定从所述太阳能电池板输出的电压或电流；以及 控制装置，其具备异常判定部，该异常判定部控制所述交流电源来控制向所述太阳能电池板输入的输入电压或输入电流，并且将该输入电压或输入电流与所述测定单元测定到的输出电压或输出电流进行比较来判定所述太阳能电池板的异常， 所述异常判定部具有 太阳能电池板本体异常判定部，其控制所述交流电源，将所述旁路二极管逆向偏置，根据此时的输入电压或输入电流和所述测定单元测定到的输出电压或输出电流，判定所述太阳能电池板本体的异常；以及 旁路二极管异常判定部，其控制所述交流电源，将所述旁路二极管正向偏置，根据此时的输入电压或输入电流和所述测定单元测定到的输出电压或输出电流，判定所述旁路二极管的异常。
2.根据权利要求I所述的太阳能电池板的异常检测装置，其特征在于， 所述测定单元是被设置在所述太阳能电池板本体的正极侧或负极侧的另一方，测定从所述太阳能电池板输出的电压的电压测定单元， 所述异常判定部控制所述交流电源来控制对所述太阳能电池板施加的输入电压，并且根据该输入电压与所述电压测定单元测定到的输出电压的比，判定所述太阳能电池板的异常， 所述太阳能电池板本体异常判定部控制所述交流电源并控制在交流电压上重叠的直流电压的大小，以所述旁路二极管被逆向偏置的方式从所述交流电源对所述太阳能电池板施加输入电压，并且根据该输入电压和所述电压测定单元测定到的输出电压的比，判定所述太阳能电池板本体的异常， 所述旁路二极管异常判定部控制所述交流电源并控制在交流电压上重叠的直流电压的大小，以所述旁路二极管被正向偏置的方式从所述交流电源对所述太阳能电池板施加输入电压，并且根据该输入电压和所述电压测定单元测定到的输出电压的比，判定所述旁路二极管的异常。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池板的异常检测装置，其特征在于， 将所述交流电源设置在所述太阳能电池板本体的正极侧，并且将所述电压测定单元设置在所述太阳能电池板本体的负极侧， 所述太阳能电池板本体异常判定部，在所述太阳能电池板没有发电时，控制所述交流电源，向所述太阳能电池板施加在交流电压上重叠了正的直流电压的输入电压，并且根据该输入电压和所述电压测定单元测定到的输出电压的比，判定所述太阳能电池板本体的异常，所述旁路二极管异常判定部，在所述太阳能电池板没有发电时，控制所述交流电源，对所述太阳能电池板施加在交流电压上重叠了负的直流电压的输入电压，并且根据该输入电压和所述电压测定单元测定到的输出电压的比，判定所述旁路二极管的异常。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池板的异常检测装置，其特征在于， 还具有开关电路，其能够切换是否在所述交流电源和所述太阳能电池板之间插入去除直流成分的电容器， 所述异常判定部以如下方式切换所述开关电路在所述太阳能电池板发电时插入所述电容器，在所述太阳能电池板没有发电时不插入所述电容器， 所述太阳能电池板本体异常判定部，在所述太阳能电池板发电时，控制所述交流电源，把不重叠直流电压的交流电压作为输入电压施加给所述太阳能电池板，并且根据该输入电压和所述电压测定单元测定到的输出电压的比，判定所述太阳能电池板本体的异常。
5.根据权利要求I 4的任意一项所述的太阳能电池板的异常检测装置，其特征在于， 还具有警报单元，其在所述太阳能电池板本体异常判定部或所述旁路二极管异常判定部检测到所述太阳能电池板本体或所述旁路二极管的异常时，发出警报。
全文摘要
本发明提供太阳能电池板的异常检测装置，其能够检测太阳能电池板本体的异常，并且能够容易地检测旁路二极管的异常。将交流电源(5)设置在太阳能电池板本体(3)的正极侧或负极侧中的一方，并且将测定单元(6)设置在另一方，异常判定部(11)具有太阳能电池板本体异常判定部(12)，其控制交流电源(5)将旁路二极管(4)逆向偏置，根据此时的输入电压或输入电流和输出电压或输出电流，判定太阳能电池板本体(3)的异常；以及旁路二极管异常判定部(13)，其控制交流电源(5)将旁路二极管(4)正向偏置，根据此时的输入电压或输入电流和输出电压或输出电流，判定旁路二极管(4)的异常。
文档编号G01R31/26GK102778641SQ201210088380
公开日2012年11月14日 申请日期2012年3月29日 优先权日2011年5月11日
发明者千绵直文, 小谷一夫, 驹野晴保 申请人:日立电线株式会社
技术领域：
本发明涉及检测太阳能电池板的故障等异常的太阳能电池板的异常检测装置。
背景技术：
目前，已知根据太阳能电池板输出的直流电流-电压特性来检测太阳能电池板的故障等异常的太阳能电池板的异常检测装置(例如参照专利文献I)。如图8(a)所示，在太阳能电池发电系统中，一般串联连接多个太阳能电池板 82来形成太阳能电池模块81。在从各太阳能电池板82的太阳能电池板本体83的端部延伸的正极和负极之间分别设置有旁路二极管84 (例如参照专利文献2)。在此，作为一例，考虑图示的从左侧起第二个太阳能电池板本体83被阴影覆盖等，输出降低的情况。当太阳能电池板本体83的输出降低时，从后级(图示的右侧)的太阳能电池板82看时，输出降低的太阳能电池板本体83成为电阻体。因此，来自后级的太阳能电池板82的电流如图示的虚线箭头所示那样，绕过输出降低的太阳能电池板本体83，在电阻大体为零的旁路二极管84中流过。如此，旁路二极管84起到使来自后级的太阳能电池板82的电流绕过的作用。但是，如图8(b)所示，当与输出降低的太阳能电池板本体83对应的旁路二极管84发生故障成为断开状态时，来自后级的太阳能电池板82的电流如图示的虚线箭头所示，全部流入到太阳能电池板本体83中。如上所述，因为输出降低的太阳能电池板本体83成为电阻体，所以由于流入的电流，太阳能电池板本体83发热。结果，存在太阳能电池板本体83过热而损坏，或者过热的太阳能电池板本体83成为热源而发生火灾的可能性。为了避免这样的问题，在检测太阳能电池板的异常时，不仅需要检测太阳能电池板本体的异常，还需要检测旁路二极管的异常。但是，在专利文献I记载的太阳能电池板的异常检测装置中，存在无法检测旁路二极管的异常的问题。作为检测旁路二极管的异常的方法，例如考虑定期地使用万用表(tester)等进行检查，确认旁路二极管是否发生故障，但是存在非常麻烦的问题。专利文献I日本特开2006-201827号公报专利文献2日本特开平11-330521号公报
发明内容
因此，本发明的目的在于解决上述课题，提供一种能够检测太阳能电池板本体的异常，并且能够容易地检测旁路二极管的异常的太阳能电池板的异常检测装置。本发明是为了达成上述目的而提出的，是一种太阳能电池板的异常检测装置，用于检测太阳能电池板的异常，其中，所述太阳能电池板具有太阳能电池板本体和旁路二极管，该旁路二极管的阴极与该太阳能电池板本体的正极电气连接，阳极与所述太阳能电池板本体的负极电气连接，所述太阳能电池板的异常检测装置具有交流电源，其被设置在所述太阳能电池板本体的正极侧或负极侧中的某一方，能够对所述太阳能电池板施加重叠了直流电压的交流电压；测定单元，其被设置在所述太阳能电池板本体的正极侧或负极侧的另一方，测定从所述太阳能电池板输出的电压或电流；以及控制装置，其具备异常判定部，该异常判定部控制所述交流电源来控制向所述太阳能电池板输入的输入电压或输入电流，并且将该输入电压或输入电流与所述测定单元测定到的输出电压或输出电流进行比较来判定所述太阳能电池板的异常，所述异常判定部具有太阳能电池板本体异常判定部，其控制所述交流电源，将所述旁路二极管逆向偏置，根据此时的输入电压或输入电流和所述测定单元测定到的输出电压或输出电流，判定所述太阳能电池板本体的异常；以及旁路二极管异常判定部，其控制所述交流电源，将所述旁路二极管正向偏置，根据此时的输入电压或输入电流和所述测定单元测定到的输出电压或输出电流，判定所述旁路二极管的异常。所述测定单元是被设置在所述太阳能电池板本体的正极侧或负极侧的另一方，测定从所述太阳能电池板输出的电压的电压测定单元，所述异常判定部控制所述交流电源来控制对所述太阳能电池板施加的输入电压，并且根据该输入电压与所述电压测定单元测定到的输出电压的比，判定所述太阳能电池板的异常，所述太阳能电池板本体异常判定部控 制所述交流电源并控制在交流电压上重叠的直流电压的大小，以所述旁路二极管被逆向偏置的方式从所述交流电源对所述太阳能电池板施加输入电压，并且根据该输入电压和所述电压测定单元测定到的输出电压的比，判定所述太阳能电池板本体的异常，所述旁路二极管异常判定部控制所述交流电源并控制在交流电压上重叠的直流电压的大小，以所述旁路二极管被正向偏置的方式从所述交流电源对所述太阳能电池板施加输入电压，并且根据该输入电压和所述电压测定单元测定到的输出电压的比，判定所述旁路二极管的异常。将所述交流电源设置在所述太阳能电池板本体的正极侧，并且将所述电压测定单元设置在所述太阳能电池板本体的负极侧，所述太阳能电池板本体异常判定部，在所述太阳能电池板没有发电时，控制所述交流电源，向所述太阳能电池板施加在交流电压上重叠了正的直流电压的输入电压，并且根据该输入电压和所述电压测定单元测定到的输出电压的比，判定所述太阳能电池板本体的异常，所述旁路二极管异常判定部，在所述太阳能电池板没有发电时，控制所述交流电源，对所述太阳能电池板施加在交流电压上重叠了负的直流电压的输入电压，并且根据该输入电压和所述电压测定单元测定到的输出电压的比，判定所述旁路二极管的异常。还具有开关电路，其能够切换是否在所述交流电源和所述太阳能电池板之间插入去除直流成分的电容器，所述异常判定部以如下方式切换所述开关电路在所述太阳能电池板发电时插入所述电容器，在所述太阳能电池板没有发电时不插入所述电容器，所述太阳能电池板本体异常判定部，在所述太阳能电池板发电时，控制所述交流电源，把不重叠直流电压的交流电压作为输入电压施加给所述太阳能电池板，并且根据该输入电压和所述电压测定单元测定到的输出电压的比，判定所述太阳能电池板本体的异常。还具有警报单元，其在所述太阳能电池板本体异常判定部或所述旁路二极管异常判定部检测到所述太阳能电池板本体或所述旁路二极管的异常时，发出警报。根据本发明，可以提供一种能够检测太阳能电池板本体的异常，并且能够容易地检测旁路二极管的异常的太阳能电池板的异常检测装置。
图I表示本发明一实施方式的太阳能电池板的异常检测装置的概要结构图。图2(a)表示在图I的太阳能电池板的异常检测装置中，判定太阳能电池板本体的异常时的输入电压的波形，图2(b)是表示太阳能电池板本体中的输入电压的频率与输入输出比的关系的曲线图。 图3(a)表示在图I的太阳能电池板的异常检测装置中，判定旁路二极管的异常时的输入电压的波形，图3(b)是表示旁路二极管中的输入电压的频率与输入输出比的关系的曲线图。图4是表示图I的太阳能电池板的异常检测装置的异常判定部中的异常判定处理的控制流程的流程图。图5是表示图4的流程图中的太阳能电池板本体异常判定处理的控制流程的流程图。图6是表示图4的流程图中的旁路二极管异常判定处理的控制流程的流程图。图7是本发明其他实施方式的太阳能电池板的异常检测装置的概要结构图。图8(a)、(b)说明旁路二极管发生故障时的问题点。符号说明I太阳能电池板的异常检测装置2太阳能电池板3太阳能电池板本体4旁路二极管5交流电源6电压测定单元(测定单元)7检测电阻8输出侧交流电压计9输入侧交流电压计10控制装置11异常判定部12太阳能电池板本体异常判定部13旁路二极管异常判定部
具体实施例方式以下按照
本发明的实施方式。图I是本实施方式的太阳能电池板的异常检测装置的概要结构图。如图I所示，太阳能电池板的异常检测装置I用于检测太阳能电池板2的异常，主要具备交流电源5、作为测定单元的电压测定单元6、控制装置10、警报单元20。太阳能电池板2具有太阳能电池板本体3 ;阴极与太阳能电池板本体3的正极电气连接，阳极与太阳能电池板本体3的负极电气连接的旁路二极管4。图中将太阳能电池板本体3的正极表示为+，将负极表示为_。在太阳能电池板的异常检测装置I中，在太阳能电池板本体3的正极侧或负极侧的某一方设置交流电源5，在另一方设置电压测定单元6。在此，说明将交流电源5设置在太阳能电池板本体3的正极侧，并且将电压测定单元6设置在太阳能电池板本体3的负极侧的情况。作为交流电源5，使用能够对太阳能电池板2施加重叠了直流电压的交流电压的交流电源。即，作为交流电源5，可以使用具有偏置功能的交流电源。另外，作为交流电源5，优选使用输出的交流电压的频率可变的交流电源。电压测定单元6测定从太阳能电池板2输出的电压(输出电压)Vtjut，由检测电阻7和输出侧交流电压计8构成。检测电阻7的一端与太阳能电池板本体3的负极电气连接，另一端接地。输出侧交流电压计8与检测电阻7并联连接。此外，在太阳能电池板的异常检测装置I中，在太阳能电池板本体3的正极侧设置有测定从交流电源5向太阳能电池板2施加的输入电压Vin的输入侧交流电压计9。控制装置10具有异常判定部11，其控制交流电源5来控制对太阳能电池板2施 加的输入电压vin，并且根据该输入电压Vin和电压测定单元6 (输出侧交流电压计8)测定到的输出电压Vwt的比(以下称为输入输出比)，判定太阳能电池板2的异常。异常判定部11安装在控制装置10的控制基板IOa内的基本电路IOb中，通过适当地组合存储器(RAM、ROM)、CPU、I/O接口、软件等来实现。控制装置10的输出端14和交流电源5经由输出用控制信号线16而连接，可以从控制装置10向交流电源5发送控制交流电源5对太阳能电池板2施加的电压(输入电压Vin)的信号(以下称为Vin信号)。此外，分别经由输入用控制信号线17将控制装置10的输入端15、输出侧交流电压计8以及输入侧交流电压计9连接，将通过输出侧交流电压计8测定到的输出电压Vait和通过输入侧交流电压计9测定到的输入电压Vin分别输入给控制装置10。并且，异常判定部11具有判定太阳能电池板本体3的异常的太阳能电池板本体异常判定部12和判定旁路二极管4的异常的旁路二极管异常判定部13。在本实施方式中，太阳能电池板本体异常判定部12和旁路二极管异常判定部13在太阳能电池板2不进行发电的夜间等进行异常的判定。首先，说明太阳能电池板本体异常判定部12。太阳能电池板本体异常判定部12控制交流电源5，控制在交流电压上重叠的直流电压的大小，从交流电源5对太阳能电池板2以旁路二极管4被逆向偏置的方式施加输入电压Vin，并且根据由输入侧交流电压计9测定到的输入电压Vin和输出侧交流电压计8测定到的输出电压Vwt的比，运算输入输出比(VJVin)，然后根据该输入输出比判定太阳能电池板本体3的异常。在本实施方式中，交流电源5与太阳能电池板本体3的正极侧连接，所以太阳能电池板本体异常判定部12向太阳能电池板2施加图2(a)所述的在交流电压上重叠了正的直流电压的输入电压Vin。可以对重叠的直流电压进行恰当的设定，以使包含交流成分的输入电压Vin全体的值为正。由此，旁路二极管4始终被逆向偏置，电流全部通过太阳能电池板本体3，从正极侧流向负极侧。在此，在图2(b)中表示使交流电源5输出的交流电压的频率变化时的输入输出比的关系(即，太阳能电池板本体3的交流通过特性)。如图2(b)所示，可知与正常品(图示实线)相比，故障品(图示虚线)的输入输出比全部减小。此外，关于没有发生故障但是已经劣化的劣化品(图示点划线)，可知在不到IOOkHz的频率区域中，与正常品相比输入输出比减小。即，当太阳能电池板本体3故障或劣化而成为异常状态时，输入输出比减小。由此，在本实施方式中，在输入输出比在预先设定的阈值以下时，太阳能电池板本体异常判定部12判定在太阳能电池板本体3中存在异常。不限于此，例如预先取得正常品的交流通过特性，当测定到的输入输出比与正常品的交流通过特性的输入输 出比的偏离增大时，太阳能电池板本体异常判定部12可以判定在太阳能电 池板本体3中存在异常。太阳能电池板本体异常判定部12当判定在太阳能电池板本体3中存在异常时，向后述的警报单元20发送异常信号。此外，根据图2(b)可知，作为在判定太阳能电池板本体3的异常时从交流电源5输出的交流电压的频率，在仅判定故障时设为IOOkHz以上(优选为IOOkHz以上不到1000kHz)，在判定故障和劣化两者时，设为不到100kHz(优选在IkHz以上不到IOkHz)即可。如果通过IOOkHz以上的频率和不到IOOkHz的频率这两者来分别进行异常的判定，则能够判定是故障还是劣化。然后，说明旁路二极管异常判定部13。旁路二极管异常判定部13控制交流电源5，控制在交流电压上重叠的直流电压的大小，从交流电源5向太阳能电池板2以旁路二极管4被正向偏置的方式施加输入电压Vin,并且根据输入侧交流电压计9测定到的输入电压Vin和输出侧交流电压计8测定到的输出电压Vrat的比运算输入输出比，根据该输入输出比，判定旁路二极管4的异常。在本实施方式中，因为交流电源5与太阳能电池板本体3的正极侧连接，所以旁路二极管异常判定部13对太阳能电池板2施加图3(a)所示的在交流电压上重叠了负的直流电压的输入电压Vin。可以适当地设定重叠的直流电压，以使包含交流成分的输入电压Vin全体的值为负。由此，旁路二极管4始终被正向偏置，电流全部通过电阻大体为零的旁路二极管4侧，从负极侧流向正极侧。在此，在图3(b)中表示使交流电源5输出的交流电压的频率变化时的输入输出比的关系(即，旁路二极管4的交流通过特性)。如图3(b)所示，可知与正常品(图示实线)相比，故障品(图示虚线)的输入输出比全部减小。S卩，与上述太阳能电池板本体3相同，当旁路二极管4发生故障而成为异常状态时，输入输出比减小。由此，在本实施方式中，在输入输出比在预先设定的阈值以下时，旁路二极管异常判定部13判定在旁路二极管4中存在异常。不限于此，例如预先取得正常品的交流通过特性，当测定到的输入输出比与正常品的交流通过特性中的输入输出比的偏离增大时，旁路二极管异常判定部13可以判定在旁路二极管4中存在异常。旁路二极管异常判定部13当判定在旁路二极管4中存在异常时，向后述的警报单元20发送异常信号。此外，根据图3(b)可知，在判定旁路二极管4的异常时从交流电源5输出的交流电压的频率设为不到IOOOOkHz (优选在IkHz以上不到1000kHz)即可，为了避免复杂，希望使用与判断太阳能电池板本体3的异常时使用的频率相同的频率。在本实施方式中，使用输入侧交流电压计9测定到的输入电压Vin和输出侧交流电压计8测定到的输出电压Vrat运算输入输出比，但是不限于此，太阳能电池板本体异常判定部12和旁路二极管异常判定部13可以把向交流电源5发送的指示值(Vin信号的指示值)直接作为输入电压Vin使用来计算输入输出比。此时，可以省略输入侧交流电压计9。警报单元20在太阳能电池板本体异常判定部12或旁路二极管异常判定部13检测到太阳能电池板本体3或旁路二极管4的异常时发出警报。在本实施方式中，警报单元20当从太阳能电池板本体异常判定部12或旁路二极管异常判定部13接收到异常信号时，点亮警告灯21向管理者通知检测到太阳能电池板本体3或旁路二极管4的异常，并且在监视器22中显示检测到太阳能电池板本体3或旁路二极管4的异常，与此同时，通过警报邮件发送单元23向管理者的移动电话等发送警报邮件，通知检测到太阳能电池板本体3或旁路二极管4的异常。然后，使用图4 6说明太阳能电池板的异常检测装置I的异常判定部11中的异常判定处理的控制流程。该异常判定处理在太阳能电池板2没有发电的夜间等执行。对于执行异常判定处理的触发没有特别的限定，管理者可以在希望时执行，还可 以当到达夜间的设定的时间时自动地执行。此外，在夜间的设定的时间范围内，可以按照预定的时间间隔(例如间隔I小时)执行。如图4所示，在异常判定处理中，执行太阳能电池板本体异常判定处理(步骤SI)和旁路二极管异常判定处理(步骤S2)，然后结束处理。首先，说明步骤SI的太阳能电池板本体异常判定处理。如图5所示，在太阳能电池板本体异常判定处理中，在步骤Sll中，太阳能电池板本体异常判定部12从控制装置10的输出端14向交流电源5发送Vin信号，从交流电源5对太阳能电池板2施加重叠了正的直流电压的交流电压。然后，在步骤S12中，通过输入侧交流电压计9检测输入电压Vin，并且在步骤S13中通过输出侧交流电压计8检测输出电压Vtjut。从输入端15向控制装置10输入在步骤S12、S13中检测到的输入电压Vin、输出电压Vwt。在检测到输入电压Vin和输出电压Vtjut后，在步骤S14中，太阳能电池板本体异常判定部12运算作为输入电压Vin和输出电压Vwt的比的输入输出比，在步骤S15中判定运算出的输入输出比是否在预先设定的阈值以下。当在步骤S15中判断为“否”时，在步骤S16中，太阳能电池板本体异常判定部12判定在太阳能电池板本体3中没有异常，结束处理。当在步骤S15中判断为“是”时，在步骤S17中，太阳能电池板本体异常判定部12判定在太阳能电池板本体3中存在异常，在步骤S18中对警报单元20发送异常信号后，结束处理。然后，说明步骤S2的旁路二极管异常判定处理。如图6所示，在旁路二极管异常判定处理中，在步骤S21中，旁路二极管异常判定部13从控制装置10的输出端14向交流电源5发送Vin信号，从交流电源5对太阳能电池板2施加重叠了负的直流电压的交流电压。然后，在步骤S22中，通过输入侧交流电压计9检测输入电压Vin，并且在步骤S23中通过输出侧交流电压计8检测输出电压Vtjut。从输入端15向控制装置10输入在步骤S22、S23中检测到的输入电压Vin、输出电压Vwt。在检测到输入电压Vin和输出电压Vrat后，在步骤S24中，旁路二极管异常判定部13运算作为输入电压Vin和输出电压Vwt的比的输入输出比，在步骤S25中判定运算出的输入输出比是否在预先设定的阈值以下。当在步骤S25中判断为“否”时，在步骤S26中，旁路二极管异常判定部13判定在旁路二极管4中没有异常，并结束处理。当在步骤S25中判定为“是”时，在步骤S27中，旁路二极管异常判定部13判定在旁路二极管4中存在异常，在步骤S28中向警报单元20发送异常信号后，结束处理。说明本实施方式的作用。在本实施方式的太阳能电池板的异常检测装置I中，控制通过交流电源5重叠的直流电压的大小，从交流电源5向太阳能电池板2以旁路二极管4被逆向偏置的方式施加输入电压Vin，根据此时的输入输出比判断太阳能电池板本体3的异常，并且，控制通过交流电源5重叠的直流电压的大小，从交流电源5向太阳能电池板2以旁路二极管 4被正向偏置的方式施加输入电压Vin，根据此时的输入输出比，判定旁路二极管4的异常。由此，可以实现一种能够检测太阳能电池板本体3的异常，并且能够检测旁路二极管4的异常的太阳能电池板的异常检测装置I。通过检测旁路二极管4的异常，能够事先防止由于太阳能电池板2过热导致的故障或火灾的发生。此外，太阳能电池板的异常检测装置I可以仅通过切换交流电源5中的偏置，来检测太阳能电池板本体3和旁路二极管4双方的异常，所以系统结构简单，与使用万用表等通过手工作业进行旁路二极管4的检查的现有技术相比，能够容易地检测旁路二极管4的异
堂
巾O在本实施方式中，说明了将交流电源5设置在太阳能电池板本体3的正极侧，将电压测定单元6设置在太阳能电池板本体3的负极侧的情况，但是还可以将交流电源5设置在太阳能电池板本体3的负极侧，将电压测定单元6设置在太阳能电池板本体3的正极侧。此时，在判定太阳能电池板本体3的异常时，通过交流电源5在交流电压上重叠负的直流电压，在判断旁路二极管4的异常时，通过交流电源5在交流电压上重叠正的直流电压即可。此外，在本实施方式中，使用输入电压和输出电压的比来判定旁路二极管4的异常，但是还可以使用输入电流和输出电流的比，或者也可以使用输入电流值(电压或电流)的相位和输出电流值(电压或电流)的相位的差。例如,在使用输入电流和输出电流的比时,作为测定单元使用输入侧交流电流计来代替输入侧交流电压计9，使用输出侧交流电流计来代替输出侧交流电压计8即可。另夕卜，在使用输入交流值的相位和输出交流值的相位的差时，可以设置计算输入电压或输入电流的相位的单元，并设置计算输出电压或输出电流的相位的单元。S卩，测定单元不限于电压测定单元6，只要是测定从太阳能电池板2输出的电压或电流的单元即可。此外，异常判定部11可以控制交流电源5来控制向太阳能电池板2输入的输入电压或输入电流，并且将该输入电压或输入电流与测定单元测定到的输出电压或输出电流进行比较，来判断太阳能电池板2的异常。此时，太阳能电池板本体异常判定部12控制交流电源5来将旁路二极管4逆向偏置，根据此时的输入电压或输入电流和测定单元测定到的输出电压或输出电流，判定太阳能电池板本体3的异常。此外，旁路二极管异常判定部13控制交流电源5将旁路二极管4正向偏置，根据此时的输入电压或输入电流和测定单元测定到的输出电压或输出电流，判定旁路二极管4的异常。
然后，说明本发明的其他实施方式。图7所示的太阳能电池板的异常检测装置71，在图I的太阳能电池板的异常检测装置I中，即使在通过太阳能电池板2正在发电的过程中也能够检测太阳能电池板本体3的异常。太阳能电池板的异常检测装置71具备开关电路73，该开关电路73能够切换是否在交流电源5和太阳能电池板2之间插入去除直流成分的电容器72。此外，在太阳能电池板的异常检测装置71中，异常判定部11以如下方式切换开关电路73 :在太阳能电池板正在发电时插入电容器72，在太阳能电池板2不进行发电时不插入电容器72。而且，在太阳能电池板的异常检测装置71中，太阳能电池板本体异常判定部12在太阳能电池板2正在发电时，控制交流电源5把没有重叠直流电压的交流电压作为输入电压Vin施加给太阳能电池板2，并且根据作为该输入电压Vin和电压测定单元6测定到的输 出电压Vwt的比的输入输出比，判定太阳能电池板本体3的异常。旁路二极管异常判定部13在太阳能电池板2正在发电时不工作。在太阳能电池板的异常检测装置71中，在太阳能电池板2正在发电时，因为在交流电源5和太阳能电池板2之间插入了电容器72，所以抑制通过太阳能电池板2发出的直流电流流入交流电源5 —侧。此外，当通过交流电源5仅施加交流电压时，在所施加的交流电压上重叠通过太阳能电池板2自身发出的直流电压，与通过上述的交流电源5对交流电压重叠正的直流电压的情况相同，成为旁路二极管4被逆向偏置的状态。由此，通过太阳能电池板本体异常判定部12运算输入输出比，如果运算出的输入输出比在预先设定的阈值以下，则能够判定在太阳能电池板本体3中存在异常。如此，根据太阳能电池板的异常检测装置71，不仅在太阳能电池板2没有发电时，在太阳能电池板2正在发电时，也能够检测太阳能电池板本体3的异常。本发明不限于上述的实施方式，在不超出本发明的主旨的范围内可以进行各种变更。例如，在上述实施方式中说明了检测一个太阳能电池板2的异常的情况，但是还能够检测串联连接了多个太阳能电池板2的太阳能电池模块的异常。此时，在整个太阳能电池模块的正极侧或负极侧的某一方设置交流电源5，在另一方设置电压测定单元6。通过采取如此的结构，当在构成太阳能电池模块的太阳能电池板2中的某个太阳能电池板2中，在太阳能电池板本体3或旁路二极管4中发生了异常时，能够通过太阳能电池板本体异常判定部12或旁路二极管异常判定部13判定为异常。此外，在上述实施方式中说明了测定输入电压Vin和输出电压vwt，根据作为它们的比的输入输出比判定太阳能电池板本体3或旁路二极管4的异常的情况，但是还可以测定流过太阳能电池板2的电流，根据该电流值(即根据电流的值是否在预先设定的阈值以下)判定太阳能电池板本体3或旁路二极管4的异常。此时，检测太阳能电池板本体3的异常时与检测旁路二极管4的异常时，电流的方向改变，所以可以组合电流计和CT(CurrentTransformer变流器)等来构成为能够通过从正极侧向负极侧、从负极侧向正极侧这两个方向测定电流。
权利要求
1.一种太阳能电池板的异常检测装置，用于检测太阳能电池板的异常，其特征在于， 所述太阳能电池板具有太阳能电池板本体和旁路二极管，该旁路二极管的阴极与该太阳能电池板本体的正极电气连接，阳极与所述太阳能电池板本体的负极电气连接， 所述太阳能电池板的异常检测装置具有 交流电源，其被设置在所述太阳能电池板本体的正极侧或负极侧中的某一方，能够对所述太阳能电池板施加重叠了直流电压的交流电压； 测定单元，其被设置在所述太阳能电池板本体的正极侧或负极侧的另一方，测定从所述太阳能电池板输出的电压或电流；以及 控制装置，其具备异常判定部，该异常判定部控制所述交流电源来控制向所述太阳能电池板输入的输入电压或输入电流，并且将该输入电压或输入电流与所述测定单元测定到的输出电压或输出电流进行比较来判定所述太阳能电池板的异常， 所述异常判定部具有 太阳能电池板本体异常判定部，其控制所述交流电源，将所述旁路二极管逆向偏置，根据此时的输入电压或输入电流和所述测定单元测定到的输出电压或输出电流，判定所述太阳能电池板本体的异常；以及 旁路二极管异常判定部，其控制所述交流电源，将所述旁路二极管正向偏置，根据此时的输入电压或输入电流和所述测定单元测定到的输出电压或输出电流，判定所述旁路二极管的异常。
2.根据权利要求I所述的太阳能电池板的异常检测装置，其特征在于， 所述测定单元是被设置在所述太阳能电池板本体的正极侧或负极侧的另一方，测定从所述太阳能电池板输出的电压的电压测定单元， 所述异常判定部控制所述交流电源来控制对所述太阳能电池板施加的输入电压，并且根据该输入电压与所述电压测定单元测定到的输出电压的比，判定所述太阳能电池板的异常， 所述太阳能电池板本体异常判定部控制所述交流电源并控制在交流电压上重叠的直流电压的大小，以所述旁路二极管被逆向偏置的方式从所述交流电源对所述太阳能电池板施加输入电压，并且根据该输入电压和所述电压测定单元测定到的输出电压的比，判定所述太阳能电池板本体的异常， 所述旁路二极管异常判定部控制所述交流电源并控制在交流电压上重叠的直流电压的大小，以所述旁路二极管被正向偏置的方式从所述交流电源对所述太阳能电池板施加输入电压，并且根据该输入电压和所述电压测定单元测定到的输出电压的比，判定所述旁路二极管的异常。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池板的异常检测装置，其特征在于， 将所述交流电源设置在所述太阳能电池板本体的正极侧，并且将所述电压测定单元设置在所述太阳能电池板本体的负极侧， 所述太阳能电池板本体异常判定部，在所述太阳能电池板没有发电时，控制所述交流电源，向所述太阳能电池板施加在交流电压上重叠了正的直流电压的输入电压，并且根据该输入电压和所述电压测定单元测定到的输出电压的比，判定所述太阳能电池板本体的异常，所述旁路二极管异常判定部，在所述太阳能电池板没有发电时，控制所述交流电源，对所述太阳能电池板施加在交流电压上重叠了负的直流电压的输入电压，并且根据该输入电压和所述电压测定单元测定到的输出电压的比，判定所述旁路二极管的异常。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池板的异常检测装置，其特征在于， 还具有开关电路，其能够切换是否在所述交流电源和所述太阳能电池板之间插入去除直流成分的电容器， 所述异常判定部以如下方式切换所述开关电路在所述太阳能电池板发电时插入所述电容器，在所述太阳能电池板没有发电时不插入所述电容器， 所述太阳能电池板本体异常判定部，在所述太阳能电池板发电时，控制所述交流电源，把不重叠直流电压的交流电压作为输入电压施加给所述太阳能电池板，并且根据该输入电压和所述电压测定单元测定到的输出电压的比，判定所述太阳能电池板本体的异常。
5.根据权利要求I 4的任意一项所述的太阳能电池板的异常检测装置，其特征在于， 还具有警报单元，其在所述太阳能电池板本体异常判定部或所述旁路二极管异常判定部检测到所述太阳能电池板本体或所述旁路二极管的异常时，发出警报。
全文摘要
本发明提供太阳能电池板的异常检测装置，其能够检测太阳能电池板本体的异常，并且能够容易地检测旁路二极管的异常。将交流电源(5)设置在太阳能电池板本体(3)的正极侧或负极侧中的一方，并且将测定单元(6)设置在另一方，异常判定部(11)具有太阳能电池板本体异常判定部(12)，其控制交流电源(5)将旁路二极管(4)逆向偏置，根据此时的输入电压或输入电流和输出电压或输出电流，判定太阳能电池板本体(3)的异常；以及旁路二极管异常判定部(13)，其控制交流电源(5)将旁路二极管(4)正向偏置，根据此时的输入电压或输入电流和输出电压或输出电流，判定旁路二极管(4)的异常。
文档编号G01R31/26GK102778641SQ201210088380
公开日2012年11月14日 申请日期2012年3月29日 优先权日2011年5月11日
发明者千绵直文, 小谷一夫, 驹野晴保 申请人:日立电线株式会社
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