JP2008500797A - １つまたは複数のソーラーインバータを有する光発電設備 - Google Patents

Abstract

ソーラーインバータは、入力側において少なくとも１つの光発電器（ＳＭ１−ＳＭ３）に、出力側においては電気網（ＳＮ）に接続可能であって、少なくとも１つのインバータモジュール（ＷＲ）、少なくともインバータモジュールを診断するための電子制御ユニット（ｍＣ）および電子制御ユニットを通信バス（ＢＵＳ）とデータ技術的に接続するためのバス接続（ＢＡ）を有している。電子制御ユニットは、さらに、ソーラーインバータのステータス情報（Ｓ１−Ｓ３）を通信バスへサイクリックに出力するための手段、通信バスに接続されている他のソーラーインバータのステータス情報（ＳＡ）をサイクリックに読み出すための手段および少なくとも１つの予測される他のステータス情報（ＳＡ）が欠落した場合に通信バスへエラー報告（Ｆ）を出力するための手段を有している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、入力側において少なくとも１つの光発電器に、出力側においては電気網、特に公共の網に接続可能であって、少なくとも１つのインバータモジュール、少なくともインバータモジュールを診断するための電子制御ユニットおよび電子制御ユニットを通信バスとデータ技術的に接続するためのバス接続を有する、ソーラーインバータに関する。

本発明は、複数のソーラーインバータを有し、それらソーラーインバータに少なくとも１つの光発電器が接続可能である、電気網、特に公共の電気網へ供給するための光発電設備に関する。

光発電設備は、たとえば１相５０Ｈｚ／２３０Ｖ電圧網または３相５０Ｈｚ／４００Ｖ電圧網のような、電気網へ電流を供給するために用いられる。そのために、光発電設備は、１つまたは複数の光発電器を有しており、その場合に光発電器は、１つまたは複数のソーラーモジュールからなることができ、それないしそれらがまた互いに接続された多数のソーラーセルを有することができる。その場合に、通常、ソーラーモジュールのソーラーセルは、「ストリング」として列に、特に蛇行して接続される。光起電方法で発生された電流が、その後１つまたは複数のソーラーインバータへ供給され、それまたはそれらが供給された直流電圧を制御され、標準化された網電圧に変換する。この種のソーラーインバータは、１相の仕様について、たとえばＤＥ１９６４２５２２Ｃ１において知られている。

光発電設備は、さらに、接続されている複数のソーラーインバータを制御し、かつ駆動案内するために、設備案内平面を有している。

光発電設備においては、一般に技術的機器におけるように、個々の、あるいは複数のソーラーインバータが技術的欠陥に基づいて故障することがある。この欠陥が設備制御によって認識されない場合には、それが収益を失うことをもたらし、かつ最終的に設備運営者の財政的的損失をもたらす。

上述した問題を回避するために、設備内に監視装置を設けることが知られており、その監視装置はそれぞれのソーラーインバータを監視し、かつこの種の装置の故障をほぼリアルタイムで報告箇所または案内箇所へ報告する。そのために、この種の監視装置は、たとえば、検出されたエラー報告をさらに伝えるために、たとえば無線支援されるＧＳＭモジュールのような、報告装置と接続することができる。

他の技術的解決は、ＰＣ、すなわち「パーソナルコンピュータ」を用いてそれぞれのソーラーインバータをサイクリックに照会することである。その場合にＰＣ自体は、電話接続を介して、あるいはイーサ（登録商標）ネット接続を介して、たいていは遠く離れたところにある装置と接続されている。ＰＣ上の特殊なソフトウェアアプリケーションが、規則的に個々のソーラーインバータのステータス照会を実施する。エラーの場合においては、設備の運営者は、適切な報告を得る。

最初に説明した解決の欠点は、別体の監視装置が設けられることであって、それは光発電設備の運営者にとって付加的な投資を意味する。

第２の解決の欠点は、設備の規則的検査を実施することができるようにするために、特殊なソフトアプリケーションを有する付加的なＰＣが必要とされることである。

従って本発明の課題は、上述した付加的な監視設備なしで済む、ソーラーインバータおよび光発電設備を提供することである。

この課題は、入力側において少なくとも１つの光発電器と、出力側においては電気網に接続可能であって、少なくとも１つのインバータモジュール、少なくともインバータモジュールを診断するための電子制御ユニットおよび電子制御ユニットを通信バスとデータ技術的に接続するためのバス接続を有する、ソーラーインバータによって解決される。

本発明によれば、電子制御ユニットは、それぞれのソーラーインバータのステータス情報を通信バスへサイクリックに出力するための手段、通信バスに接続されている他のソーラーインバータのステータス情報をサイクリックに読み出すための手段および少なくとも１つの予測される他のステータス情報が欠落した場合に通信バスへエラー報告を出力するための手段を有している。

通信バスに接続されている複数のソーラーインバータの相互の監視によって、もはやサイクリックに報告することができない、故障したソーラーインバータのほぼリアルタイムの検出が可能である。それによって、別体の監視ユニットを効果的に省くことができる。

ステータス情報は、最も簡単な場合においては、それぞれのインバータモジュールがきちんと動作しているか否かを表示する、１ビット情報であることができる。さらに、たとえば、実際に入力側においてインバータモジュールへ流入するソーラー直流電流、接続されている光発電器に印加される電圧および電気網内へ実際に給電される網電流も、データ値として通信バスへサイクリックに出力することができる。

第１の実施形態において、ソーラーインバータは一義的なバスアドレスを有しているので、バス接続を介してこのソーラーインバータを直接アドレスすることができる。それによって、たとえば、光発電設備の駆動開始の枠内で、各個々のソーラーインバータをパラメータ化して設定することができる。これは、たとえば、駆動開始の間に通信バスへ接続される、モバイルの診断装置を用いて行うことができる。

他の実施形態においては、それぞれのソーラーインバータの電子制御ユニットは、ステータス情報をサイクリックに出力するための手段と、通信バス上のソーラーインバータの一義的なバスアドレスを有する。

それによって、好ましくは、エラーの場合においてバスアドレスを介して、もはや報告しないソーラーインバータを対応づけて、それに応じたエラー報告を出力することができる。

好ましくは、それぞれのソーラーインバータの蓋然的でないステータス情報が存在する場合に、エラー報告が出力されることも、可能である。これは、たとえば、すべての他のソーラーインバータがほぼ等しい給電出力、すなわちそれぞれ最大可能な給電出力のほぼ等しいパーセント値を有し、たとえば別のソーラーインバータがそれに比較して低いソーラー電流を報告し、あるいは何らソーラー電流を報告しない場合が、そうである。原因は、ここでは、たとえば光発電器のソーラーモジュールの故障、光発電器へ通じる供給線内の導体中断あるいは１つまたは少数のソーラーモジュールの大きい汚れであり得る。

他の実施形態においては、電子制御ユニットは、通信バスを介してサイクリックに報告する他のソーラーインバータのそれぞれのバスアドレスを格納するための、たとえばＲＡＭメモリまたはＥＥＰＲＯＭメモリのような、電子メモリを有している。そのために、たとえば、光発電設備の駆動開始または拡張の間に、たとえば１分の、所定のタイムスパンの間、サイクリックに報告するすべてのソーラーインバータのバスアドレスの検出を行うことができる。その場合に、これらのバスアドレスは、リストの形式で上述した電子メモリに格納することができる。その場合に、あるソーラーインバータが故障した場合に、比較によってこのバスアドレスを求めることができる。

実施形態によれば、ステータス情報を通信バスへサイクリックに出力するためのサイクル時間および／または他のステータス情報をサイクリックに読み出すためのサイクル時間は、調節可能である。これらの値は、たとえば、駆動開始の枠内で電子制御ユニットの電子メモリに格納することができる。それにもかかわらず、サイクル時間は、たとえば、数秒から数分の枠内にあることができるので、ほぼリアルタイムでエラー報告の出力を行うことができる。駆動開始の間に、サイクル時間が割り当てられない場合には、格納されている標準時間が使用される。

電子制御ユニットは、特に、マイクロコントローラである。その場合にこの種のマイクロコントローラは、一部は、上述したバスアドレスを場合によって格納するための、内蔵された電子メモリをすでに有している。マイクロコントローラ上で実施可能なソフトウェアプログラムを用いて、それと接続されているインバータモジュールの開ループ制御、閉ループ制御および診断を実施することも可能である。既知のマイクロコントローラは、特に、アナログの入出力チャネルもデジタルの入出力チャネルも有している。入力チャネルを用いて、接続されている光発電器および／または電気網の電流と電圧のような電気的な入力量を、適合回路を介して効果的に直接読み込んで処理することができる。

マイクロコントローラが、すでに内蔵されたバス接続を有していることも多い。最も簡単な場合においては、これは、たとえば、「シリアルポートインターフェイス」のための、いわゆるＳＰＩポートであることができる。

他の実施形態においては、バス接続は、たとえばＣＡＮバス、ＬＡＮ、ＲＳ２３２バス、ＲＳ４８５バスまたはＵＳＢと通信するように形成することができる。このリストは、これで終わるものではない。当業者には、他のバスシステムが知られている。

本発明の課題は、さらに、少なくとも１つの本発明に基づくソーラーインバータを有し、それに少なくとも１つの光発電器が接続可能である、電気網へ給電するための光発電設備によって解決される。

特別な実施形態においては、光発電設備は電子報告モジュールを有しており、それが通信バスとデータ技術的に接続するためのバス接続、ソーラーインバータに由来するエラー報告を受信するための手段および通信箇所または案内箇所へエラー報告を送信するための手段を有している。

そのために、報告モジュールは、たとえば、ＧＳＭ送信／受信モジュールおよび／またはＵＭＴＳ送信／受信モジュール、電話網へ接続するためのモデムまたは「ローカルエリアネットワーク」、すなわちＬＡＮへ接続するためのゲートウェイを有することができる。

それが、１つには、報告モジュールを極めてコンパクトに実現することができる、という大きな利点と結びついている。というのは、それぞれのソーラーインバータを監視するために必要な電子コンポーネントと機能グループが必要なくなるからである。また、報告モジュールを、それがそれぞれのソーラーインバータからサイクリックに送信されるステータス情報を表示するための電子的な表示器を有するように、形成することも可能である。報告モジュールが、さらに入力キーを有している場合には、表示すべき様々なステータス情報が選択可能である。

光発電設備の特に好ましい実施形態においては、報告モジュールは、それぞれのソーラーインバータから受信したエラー報告を然るべきＥメール、ファクスまたはＳＭＳに変換するために、たとえば単純なマイクロコントローラのような、電子手段を有している。

それが、エラー報告をほぼ実時間で、かつ平文で直接現場で担当者へ伝達することができる、という利点と結びついている。特に、エラー報告が平文として、監視すべき人が通常携行する携帯電話へさらに伝えられると、効果的である。

他の変形例においては、ソーラーインバータは、エラー報告を直接Ｅメール、ファクスまたはＳＭＳへ変換するために、電子手段を有している。

以下の唯一の図を用いて、本発明を例で詳細に説明する。

その場合に、図は、たとえば３つの光発電器ＳＭ１−ＳＭ３を有する、本発明に基づく光発電設備ＰＶＡを示している。見やすくする理由から、その内部の構造は詳しく図示されていない。その場合に光発電器ＳＭ１−ＳＭ３は、それぞれソーラーインバータＭ１−Ｍ３へ給電する。図の例においては、各ソーラーインバータＭ１−Ｍ３はインバータモジュールＷＲを有しており、その入力側が光発電器ＳＭ１−ＳＭ３と接続されている。ソーラー直流電流が１相の交流電圧に変換される。安全上の理由から、すでに本例で行われているように、この電圧は、光発電器ＳＭ１−ＳＭ３の電圧平面に対してポテンシャルフリーであることができる。

図の例において、３つのソーラーインバータＭ１−Ｍ３は、電気網ＳＮ内でほぼ均一なパワー分配を得るために、それぞれこの網ＳＮの相Ｒ、Ｓ、Ｔへ給電する。この種の網ＳＮは、特に公共の３相の５０Ｈｚ／４００Ｖ電圧網である。Ｎは、３つの給電するソーラーインバータＳＭ１−ＳＭ３すべてに共通のゼロ導体を示している。

各ソーラーインバータＭ１−Ｍ３は、電子制御ユニットとしてマイクロコントローラμＣを有している。このマイクロコントローラが、付属のインバータモジュールＷＲを開ループ制御、閉ループ制御および監視ないし診断するために電気的な接続線を介してこのインバータモジュールと接続されている。

図の例において、マイクロコントローラμＣは、さらにバス接続ＢＡと接続されている。この種のバス接続は、内蔵された構成素子としても得られ、それぞれの通信バスに合わせられている。

本発明によれば、マイクロコントローラμＣは、それぞれのソーラーインバータＭ１−Ｍ３のステータス情報Ｓ１−Ｓ３を通信バスＢＵＳへサイクリックに出力するための手段を有している。さらにマイクロコントローラμＣは、隣接するソーラーインバータないし共通に給電するグループに属するソーラーインバータＭ１−Ｍ３が同様にそのステータス情報として通信バスＢＵＳへ出力するステータス情報ＳＡを、通信バスＢＵＳからサイクリックに読み出すための手段を有している。そしてマイクロコントローラμＣは、他のソーラーインバータＭ１−Ｍ３の少なくとも１つの予測されるステータス情報ＳＡが生じなかった場合に、エラー報告Ｆを通信バスＢＵＳへ出力する手段を有している。

たとえば、この図によれば、バスアドレスＡＤ１−ＡＤ３は、マイクロコントローラμＣの内蔵された電子メモリ内にすでに内蔵されている。

エラー報告Ｆは、本発明によれば、報告モジュールＭＭへさらに伝えられ、その報告モジュールが同様にバス接続ＢＡを介して通信バスＢＵＳとデータ技術的に接続されている。本図の例において、報告モジュールＭＭは、場合によってはテキストまたはグラフで編集したエラー報告Ｆを、たとえば、「ショートメッセージサービス」のためのＳＭＳのような、電子メッセージの形式で、たとえばサービス技術者のような、予め定められた受信器ＧＳへさらに伝えるために、適当なアンテナＡＮＴを備えたＧＳＭ−送信／受信モジュールＧＳＭを有している。

ＧＳＭベースのこの種の報告モジュールＭＭは、市販の製品として入手することもでき、好ましくは、本発明に基づく光発電設備ＰＶＡのために別に開発する必要はない。

たとえば３つの光発電器ＳＭ１−ＳＭ３を有する、本発明に基づく光発電設備ＰＶＡを示している。

符号の説明

Ｍ１−Ｍ３ ソーラーインバータ
ＳＭ１−ＳＭ３ 光発電器
ＳＮ 電気網
ＷＲ インバータモジュール
μＣ 電子制御ユニット
ＢＡ バス接続
ＢＵＳ 通信バス
Ｆ エラー報告
Ｓ１−Ｓ３ ステータス情報
ＳＡ 他のステータス情報
ＡＤ１−ＡＤ３ バスアドレス

Claims (13)

1. 入力側において少なくとも１つの光発電器（ＳＭ１−ＳＭ３）に、出力側においては電気網（ＳＮ）に接続可能なソーラーインバータ（Ｍ１−Ｍ３）であって、
   ａ）少なくとも１つのインバータモジュール（ＷＲ）、
   ｂ）少なくともインバータモジュール（ＷＲ）を診断するための、電子制御ユニット（μＣ）、および
   ｃ）電子制御ユニット（μＣ）を通信バス（ＢＵＳ）とデータ技術的に接続するためのバス接続（ＢＡ）
   を有する、前記ソーラーインバータにおいて、
   ソーラーインバータ（Ｍ１−Ｍ３）のステータス情報（Ｓ１−Ｓ３）を通信バス（ＢＵＳ）へサイクリックに出力するための手段と、通信バス（ＢＵＳ）に接続されている他のソーラーインバータ（Ｍ１−Ｍ３）のステータス情報（ＳＡ）をサイクリックに読み出すための手段と、少なくとも１つの予測される他のステータス情報（ＳＡ）が欠落した場合に通信バス（ＢＵＳ）へエラー報告（Ｆ）を出力するための手段とを有する、電子制御ユニット（μＣ）を特徴とするソーラーインバータ。
2. ソーラーインバータ（Ｍ１−Ｍ３）が、一義的なバスアドレス（ＡＤ１−ＡＤ３）を有する、請求項１に記載のソーラーインバータ（Ｍ１−Ｍ３）。
3. ソーラーインバータ（Ｍ１−Ｍ３）のステータス情報（Ｓ１−Ｓ３）と一義的なバスアドレス（ＡＤ１−ＡＤ３）を通信バス（ＢＵＳ）へサイクリックに出力するための、電子制御ユニット（μＣ）の手段を有する、請求項２に記載のソーラーインバータ（Ｍ１−Ｍ３）。
4. 電子制御ユニット（μＣ）が、通信バス（ＢＵＳ）を介してサイクリックに報告する他のソーラーインバータ（Ｍ１−Ｍ３）のバスアドレス（ＡＤ１−ＡＤ３）を格納するための電子メモリを有している、請求項３に記載のソーラーインバータ（Ｍ１−Ｍ３）。
5. ステータス情報（Ｓ１−Ｓ３）を通信バス（ＢＵＳ）へサイクリックに出力するためのサイクル時間および／または他のステータス情報（ＳＡ）をサイクリックに読み出すためのサイクル時間が調節可能である、前記請求項のいずれか１項に記載のソーラーインバータ（Ｍ１−Ｍ３）。
6. 電子制御ユニット（μＣ）が、マイクロコントローラである、前記請求項のいずれか１項に記載のソーラーインバータ（Ｍ１−Ｍ３）。
7. バス接続（ＢＡ）が、通信バス（ＢＵＳ）の１つ：ＣＡＮバス、ＬＡＮ、ＲＳ２３２バス、ＲＳ４８５バスまたはＵＳＢ、と通信するように形成されている、前記請求項のいずれか１項に記載のソーラーインバータ（Ｍ１−Ｍ３）。
8. 前記請求項のいずれか１項に記載の少なくとも１つのソーラーインバータ（Ｍ１−Ｍ３）を有し、前記ソーラーインバータに少なくとも１つの光発電器（ＳＭ１−ＳＭ３）が接続可能である、電気網（ＳＮ）へ給電するための光発電設備（ＰＶＡ）。
9. 電子的な報告モジュール（ＭＭ）を有し、前記報告モジュールが、
   ａ）通信バス（ＢＵＳ）とデータ技術的に接続するためのバス接続（ＢＡ）、
   ｂ）ソーラーインバータ（Ｍ１−Ｍ３）に由来するエラー報告（Ｆ）を受信するための手段、および
   ｃ）エラー報告（Ｆ）を報告箇所（ＧＳ）へ送信するための手段、
   を有している、請求項８に記載の光発電設備（ＰＶＡ）。
10. 報告モジュール（ＭＭ）が、ＧＳＭ−および／またはＵＭＴＳ−送信／受信モジュール（ＧＳＭ）を有している、請求項９に記載の光発電設備（ＰＶＡ）。
11. 報告モジュール（ＭＭ）が、電話網に接続するためのモデムを有している、請求項９に記載の光発電設備（ＰＶＡ）。
12. 報告モジュール（ＭＭ）が、ローカルエリアネットワーク、すなわちＬＡＮに接続するためのゲートウェイを有している、請求項９に記載の光発電設備（ＰＶＡ）。
13. 報告モジュール（ＭＭ）からのエラー報告（Ｆ）が、然るべきＥメール、ファクスまたはＳＭＳに変換可能である、請求項９から１２のいずれか１項に記載の光発電設備（ＰＶＡ）。

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