JP3576724B2 - 系統連系インバータの遠隔操作・情報表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、住宅に設置される太陽光発電システムにおいて、太陽電池の直流出力を交流電力に変換し商用系統との連系運転を行う系統連系インバータの遠隔操作・情報表示方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
住宅用太陽光発電システムは、太陽電池モジュール・接続箱・インバータをその基本構成要素とし、インバータは太陽電池の直流出力を交流電力に変換し、家庭内の商用系統に連系する機能を実現している。太陽電池モジュール・接続箱は、屋根の上や屋外に設置され、普段は何の操作も必要としない。一方、インバータは電子部品により構成される機器であり屋内に設置される場合が多く、太陽光発電システムと商用系統との接点となることから、発電量や累積発電電力等のシステムの運転情報をユーザやシステム管理者に提供する機能を備えることが多い。また、インバータは太陽光発電システムの運転／停止および系統停電やその他の系統異常に対する保護機能も備え、システムの中枢機器として機能する。
【０００３】
インバータの操作部と情報表示部は、本体内蔵されたり、あるいはワイヤードリモコンに備えられていた。操作部、情報表示部が本体内蔵の場合は、図３に示すように、操作スイッチ類２２、情報表示部２３が配置される。本体の正面に限らず、上下左右の側面のいずれかに配置してもよい。一方、操作部、情報表示部がワイヤードリモコンに備えられた場合を、図４に示す。図４は、このワイヤードリモコンを備えた系統連系インバータのブロック図である。この系統連系インバータは、太陽電池９、太陽電池９の出力を交流電力に変換し系統電力線に出力するインバータ装置本体２３、インバータ装置本体２３を遠隔操作するリモートコントローラ２５からなる。インバータ装置本体２３は、太陽電池９からの電力を入力とし商用周波の交流電力に変換し商用系統配電線に連系出力する主回路部３、異常発生時に系統を保護するための連系保護開閉器部４、主回路のスイッチング動作の制御や主回路入出力電圧・電流、回路各部の電圧等の監視およびそれに基づく各種制御指令を主回路に与える制御部５、通信用の専用ケーブルによってデータ通信を行う通信インターフェース部２４とからなり、家庭内の商用系統電力線１１のＵ相、Ｖ相および中性線（Ｇ）と接続されている。商用系統電力線には負荷１０が接続されている。専用ケーブルは通信ケーブル２６および電源ケーブル２７からなり、これにリモートコントローラ２５が接続されている。インバータ装置本体２３およびリモートコントローラ２５の配置を決定した上で、両者を接続するための専用ケーブルを屋内に敷設する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の操作部・情報表示部本体一体型インバータの場合、太陽光発電システムの発電量の確認やシステムの運転／停止等の操作はインバータ装置本体２３で操作する必要があり、インバータ装置本体２３を日常操作可能な場所、例えばリビングルームやキッチン、玄関等の人が頻繁に出入りする居住空間に設置する必要がある。インバータ装置本体２３は比較的サイズが大きく、居住空間の圧迫やインテリアに違和感をもたらすという欠点がある。また、その大きさから、設置位置も天井近くの場合が多く、操作や表示内容の確認がしずらいという欠点がある。さらに、インバータ装置本体２３が冷却ファンを装備する場合、ファン回転音による不快感を居住者に与えるという問題もある。
【０００５】
上記インバータの問題点を解決するために、操作部および情報表示部を別置としてワイヤードリモコンを用いる場合、インバータ装置本体２３を屋根裏や物置等の活用度の低い空間に設置できる。しかし、リモートコントローラ２５とインバータ装置本体２３を専用ケーブルで接続する必要があり、専用ケーブルの敷設工事をしなければならず、配線工事費が増大する問題がある。また配線工事において、専用ケーブルの誤配線によりインバータ装置本体２３の異常動作や故障を引き起こすことが懸念される。さらに、リモートコントローラ２５の位置を変更するケーブル敷設を再工事しなければならないという問題がある。
【０００６】
また、専用ケーブルを用いず、例えば特開平５−２７２７９５号公報に開示されているように、系統電力線によるデータ伝送も考えられる。しかし、単にアナログ信号を高周波変調し伝送しても伝送エラーに対する誤り訂正ができない問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、遠隔操作あるいは情報表示させるために専用信号線を必要とせず、通信データの伝送エラーを防ぎ、インバータ本体が系統電力線と解列していても通信が可能となる系統連系インバータの遠隔操作・情報表示方法及びその装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、太陽電池の出力を交流電力に変換し系統電力線に連系出力するインバータ装置本体と、該インバータ装置本体を遠隔より操作するとともにインバータ本体の運転情報を表示する遠隔操作部とを有し、該遠隔操作部と前記インバータ装置本体のそれぞれを通信インターフェース部を介して前記系統電力線に接続し、該系統電力線をデータ通信回線として利用する系統連系インバータの遠隔操作・情報表示装置であって、前記通信インターフェース部は、送信データに誤り検出・訂正のための冗長ビットを付加して符号化する符号化回路と、符号化された信号を高周波信号に変調して前記系統電力線に送信する変調回路と、前記系統電力線から受信した信号を復調する復調回路と、復調された信号の誤りを検出・訂正して復号化する復号化回路とを備え、前記インバータ装置本体は、その主回路部が連系保護開閉器を介して前記系統電力線に接続されるとともに、その制御部が前記通信インターフェース部を介して前記連系保護開閉器よりも系統側の電力線に接続されていることを特徴とする系統連系インバータの遠隔操作・情報表示装置である。
【０００９】
請求項２の発明は、前記変調回路は、前記通信データを互いに異なる搬送周波数帯域により１バイトを構成する各ビットを変調し、並列に送信することを特徴とする請求項１記載の系統連系インバータの遠隔操作・情報表示装置である。
【００１３】
請求項１の本発明において、インバータ装置本体から発信される運転／停止状態や発電量等の運転情報は、専用ケーブルを介することなく系統電力線に重畳されたデジタル信号として伝搬し、家庭内の任意コンセントに接続されたリモートコントローラにより復調され、必要な情報は遠隔操作部に表示される。リモートコントローラより発信する運転／停止等の命令やその他のデータ送信要求は、同様に系統電力線に重畳したデジタル信号として伝搬し、インバータ装置本体にて受信・復調されリモートコントローラからの要求を実行する。通信エラーによりデータ誤りが生じた場合は冗長ビットを用いて誤り検出され、データ再送要求または誤り訂正が行われる。
さらに、インバータ装置本体が停止中で、連系保護開閉器がインバータ出力と系統電力線を遮断した状態であっても、インバータ装置本体の変調回路及び復調回路と商用系統配電線との接続点が連系保護開閉器よりも系統側に設けられているため、遠隔操作部との通信が可能となる。
【００１４】
請求項２の発明において、誤り訂正のための冗長ビットを付加したデジタル信号の各ビットは、各々異なる周波数帯域の高周波信号に変調されることにより１バイトを構成するビットが同時に伝送され、各ビット信号の干渉を防止する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明に係る通信装置を用いた系統連系インバータ装置の一実施形態を示す機能ブロックである。この系統連系インバータ装置は、基本的構成は図４の装置とほぼ同じなので、同一部分には同一符号を付し、説明は省略する。図４と異なる点は、インバータ本体１とリモートコントローラ２の通信インターフェース部６，７の構成である。通信インターフェース部６，７は、家庭内の商用系統電力線１１のＵ相、Ｖ相および中性線と接続され、電力線搬送によるデータ通信を行う。図２に、通信インターフェース部のブロック図を示す。通信インターフェース部６，７は、Ａ／Ｄ変換回路１２と、符号化回路１３と、変調回路１４と、帯域通過フィルタ１５と、復調回路１６と、復号化回路１７と、Ｄ／Ａ変換回路１８とからなる。
【００１７】
リモートコントローラ２は、操作、情報表示および必要に応じ演算を行い、電力線搬送によるデータ通信を行うリモートコントローラ本体部８を備える。そしてリモートコントローラ２は、テレビ、電子レンジ、冷蔵庫等の家庭内一般電気機器のように、家庭内のコンセントにより商用系統電力線と接続される。
【００１８】
インバータ装置本体１は、主回路部３での直流−交流変換を制御部５からの制御信号により行う。リモートコントローラ２への通知が必要な情報、例えばインバータの運転／停止状態、出力電力、積算電力量、異常発生時のエラーコード等は、制御部５より通信インターフェース６を介して商用系統電力線に送信される。図２に示すように、制御部５から送出されるデータがアナログ信号の場合、まずＡ／Ｄ変換器１２により複数ビットのデジタル信号に変換される。一般的には７ビット以上の場合が多い。次に、符号化回路１３において、誤り検出のための冗長ビットが少なくとも１ビット付加され、少なくとも８ビットとして符号化される。
【００１９】
これを伝送するために、並列伝送または直列伝送のいずれも用いることができる。しかし、直列伝送の場合、上記８ビットの符号にスタート、ストップビットの２ビットを前後に加え、計１０ビットとして伝送する必要があり、転送速度の向上が望めないため、並列伝送が望ましい。変調部１４では、このデータを系統電力線に重畳するため周波数変調、位相変調等により高周波信号に変調する。並列伝送の場合、搬送波周波数帯域を各ビット毎に異なるものに設定することにより各ビット信号の干渉を防止する。変調された高周波信号は、まず系統電力線のＵ相−中性線間およびＶ相−中性線間の双方に出力される。これに対する応答があった線間のみ、次の信号送出に利用する。これにより、リモートコントローラ２がＵ相、Ｖ相に関わらず家庭内のどのコンセントに接続されてもインバータ本体からの信号を受信できる。
【００２０】
一方、リモートコントローラ２では、電力線に搬送されてきたデータを図２に示す通信インターフェース部７で受信する。まず、帯域通過フィルタ１５により通信帯域信号のみを取出し、復調部１６にて高周波信号から２進化符号に復調する。復号化回路１７にて冗長ビットを利用して伝送エラーの有無をチェックし、誤りがある場合はデータ再送要求を送出するか誤り訂正を行う。次に、Ｄ／Ａ変換回路１８にて必要に応じアナログ信号に復元し、インバータ装置本体１からの信号を認識し、情報表示やその他の動作を行う。リモートコントローラ２からの信号伝達は、上記手順とは逆に行うことで実施できる。
【００２１】
また、インバータ装置本体１は夜間、太陽電池９が発電しないため停止し、連系保護開閉器４により系統と解列される。このような状態であっても、インバータ装置の累積発電量等の運転データを確認したいことがままある。図１に示すように、インバータ本体部の通信インターフェースと商用系統配電線の接続点Ａ，Ｂ，Ｃは連系保護開閉器４よりも系統側に設けられるので、通信インターフェース部６および制御部５の内、通信制御に必要な一部がスタンバイ状態であれば、リモートコントローラ部２との通信が可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１の発明によれば、インバータ装置本体から発信される運転／停止状態や発電量等の運転情報は、専用ケーブルを介することなく系統電力線に重畳されたデジタル信号として伝搬し、インバータ本体とリモートコントローラ間に専用信号線を必要としないので、設置工事が簡略化できると共に、工事時の誤接続の心配が無い。また、家庭内の任意コンセントに接続することで操作・情報確認が可能となり、リモートコントローラの可搬性を向上させることができる。更に、誤り訂正符号を付加したデジタル信号により通信を行うため、データ伝送エラーによる誤動作、誤表示等の異常動作の発生を抑制できる。
さらに、インバータ装置本体が停止中で、連系保護開閉器がインバータ出力と系統電力線を遮断した状態であっても、インバータ装置本体の変調回路及び復調回路と商用系統配電線との接続点が連系保護開閉器よりも系統側に設けられているため、遠隔操作部との通信が可能となるので、夜間等、インバータが運転を停止し、連系保護開閉器により系統電力線と解列されていても遠隔操作部との通信が可能となる。
【００２３】
請求項２記載の発明によれば、並列伝送される搬送波周波数帯域を各ビット毎に異なるものに設定することにより、各ビット信号の干渉を防止する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る遠隔操作・情報表示装置を用いた系統連系インバータの一実施形態を示すブロック図である。
【図２】通信インターフェース部のブロック図である。
【図３】操作部と情報表示部を内蔵したインバータ装置本体の斜視図である。
【図４】ワイヤードリモコンを備えた従来の系統連系インバータのブロック図である。
【符号の説明】
１ インバータ装置本体
２ リモートコントローラ
３ 主回路部
４ 連系保護開閉部
５ 制御部
６，７ 通信インターフェース部
８ リモートコントローラ本体部
９ 太陽電池

Claims (2)

1. 太陽電池の出力を交流電力に変換し系統電力線に連系出力するインバータ装置本体と、該インバータ装置本体を遠隔より操作するとともにインバータ本体の運転情報を表示する遠隔操作部とを有し、該遠隔操作部と前記インバータ装置本体のそれぞれを通信インターフェース部を介して前記系統電力線に接続し、該系統電力線をデータ通信回線として利用する系統連系インバータの遠隔操作・情報表示装置であって、
   前記通信インターフェース部は、送信データに誤り検出・訂正のための冗長ビットを付加して符号化する符号化回路と、符号化された信号を高周波信号に変調して前記系統電力線に送信する変調回路と、前記系統電力線から受信した信号を復調する復調回路と、復調された信号の誤りを検出・訂正して復号化する復号化回路とを備え、
   前記インバータ装置本体は、その主回路部が連系保護開閉器を介して前記系統電力線に接続されるとともに、その制御部が前記通信インターフェース部を介して前記連系保護開閉器よりも系統側の電力線に接続されていることを特徴とする系統連系インバータの遠隔操作・情報表示装置。
2. 前記変調回路は、前記通信データを互いに異なる搬送周波数帯域により１バイトを構成する各ビットを変調し、並列に送信することを特徴とする請求項１記載の系統連系インバータの遠隔操作・情報表示装置。

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