JPWO2013014879A1 - 電力線通信装置、太陽光発電システム、電力線通信方法、及び電力線通信プログラム - Google Patents

電力線通信装置、太陽光発電システム、電力線通信方法、及び電力線通信プログラム Download PDF

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Abstract

制御信号の電力の減衰を最小限に留めることが可能な電力線通信装置等を提供する。本電力線通信装置は、電力線ＰＬに対して直列に接続されたＰＶパネル１０に対して並列に接続され、電力線ＰＬを介して、ＰＶパネル１０による発電に関する制御信号を通信する通信部２２０と、通信部２２０に対して並列に接続されたスイッチ部ＳＷと、を備える。

Description

本発明は、電力線通信装置、太陽光発電システム、電力線通信方法、及び電力線通信プログラム、に関する。
従来、電力線を介した通信である電力線通信（ＰＬＣ：Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）を行う電力線通信装置は、電力線を介して各電気機器へ電力を供給するとともに、同じ電力線を介して各電気機器を制御するための制御データ等のデータを送信することができる。
電力線通信装置を太陽光発電システムに用いると、電力線通信手段を有する制御装置が、電力線を介して、電力線通信手段を有する複数の太陽光パネルの電圧等を制御するための周辺装置（インバータ等の装置）に制御信号を送信することができる。このような電力線通信装置の１つとして、複数の分散電源としての太陽光パネルの周辺装置を共通の１台の制御装置で運転する際に、制御装置と各分散電源との間それぞれに専用の信号線を敷設することなく、運転制御情報を伝送する太陽光発電装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
日本国特開平１０−２０１１０５号公報
しかしながら、太陽光発電システムでは、同一時間に制御信号を受信する必要のある太陽光パネルの周辺装置と制御信号を受信する必要のない太陽光パネルの周辺装置とが存在する。制御信号を受信する必要のない太陽光パネルの周辺装置は、太陽光発電システムに接続されていることで制御信号に対する負荷となり、制御信号の電力を大きく減衰させてしまうことがあった。これに伴い、制御信号を受信する必要のある太陽光パネルの周辺装置は、制御装置から送信された制御信号を受信できない可能性があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、制御信号の電力の減衰を最小限に留めることが可能な電力線通信装置、太陽光発電システム、電力線通信方法、及び電力線通信プログラムを提供することを目的とする。
本発明の電力線通信装置は、電力線に対して直列に接続された太陽光発電装置に対して並列に接続され、前記電力線を介して、前記太陽光発電装置による発電に関する制御信号を通信する通信部と、前記通信部に対して並列に接続されたスイッチ部と、を備える。
この構成によれば、制御信号の電力の減衰を最小限に留めることが可能である。したがって、制御信号の通信を確実に行うことができる。
また、本発明の電力線通信装置は、前記通信部による通信時に前記スイッチ部をオフにし、前記通信部による非通信時に前記スイッチ部をオンにするよう制御するスイッチ制御部を備える。
この構成によれば、通信を行っていないときにスイッチ部をオン（閉状態）とすることで、電力線に接続された他の電力線通信装置が通信を行っているときに当該電力線通信装置自体が負荷となり、制御信号の電力が減衰することを最小限に留めることができる。
また、本発明の電力線通信装置は、前記スイッチ制御部が、前記通信部による前記制御信号の受信が完了したときに、前記スイッチ部をオンにするよう制御する。
この構成によれば、制御信号の受信を確実に行いつつ、制御信号の電力が減衰することを最小限に留めることができる。
また、本発明の電力線通信装置は、前記スイッチ制御部が、前記通信部による前記制御信号に対する応答信号の送信が完了したときに、前記スイッチ部をオンにするよう制御する。
この構成によれば、応答信号（ＡＣＫ）の送信を確実に行いつつ、制御信号の電力が減衰することを最小限に留めることができる。
また、本発明の電力線通信装置は、前記太陽光発電装置に対して直列に接続され、前記制御信号が伝送される周波数帯域を遮断し直流電力が伝送される周波数帯域を通過させる第１のフィルタ部を備える。
この構成によれば、太陽光発電装置に対して制御信号が伝送されずに、通信部が確実に制御信号を通信することができる。
また、本発明の電力線通信装置は、前記太陽光発電装置に対して直列に接続され、前記太陽光発電装置による発電電力が最大となるよう前記太陽光発電装置の端子間電圧を制御する電圧制御部を備える。
この構成によれば、複数の太陽光発電装置の全体での発電電力を最大としつつ、制御信号の電力が減衰することを最小限に留めることができる。
また、本発明の電力線通信装置は、前記通信部に対して直列に接続され、前記制御信号が伝送される周波数帯域を通過させ直流電力が伝送される周波数帯域を遮断する第２のフィルタ部を備える。
この構成によれば、通信部に対して高電圧の直流電圧が印加されることを防止しつつ、制御信号の通信を確実に行うことができる。
また、本発明の電力線通信装置は、前記スイッチ部が、前記通信部と前記第２のフィルタ部との間に接続されている。
この構成によれば、スイッチ部に対して高電圧の直流電圧が印加されることを防止することができるので、耐電圧の低いスイッチを使用することができる。
また、本発明の電力線通信装置は、前記制御信号が、前記太陽光発電装置が発電した電力情報を含む。
この構成によれば、太陽光発電装置による発電量の把握や死活監視を行うことができる。
また、本発明の電力線通信装置は、前記電力情報が、前記太陽光発電装置が発電する電力の電圧値および電力値の少なくとも一方である。
この構成によれば、太陽光発電装置の電圧値や電力値を用いて、太陽光発電装置による発電量の把握や死活監視を行うことができる。
また、本発明の太陽光発電システムは、電力線に対して直列に接続された複数の太陽光発電装置と、前記複数の太陽光発電装置を制御する第１の電力線通信装置と、前記複数の太陽光発電装置の各々に接続された複数の第２の電力線通信装置と、を備える太陽光発電システムであって、前記第１の電力線通信装置が、前記電力線を介して、前記太陽光発電装置による発電に関する制御信号を前記複数の第２の電力線通信装置に送信する第１の通信部を備え、前記第２の電力線通信装置が、前記電力線を介して、前記第１の電力線通信装置から前記制御信号を受信する第２の通信部と、前記第２の通信部に対して並列に接続されたスイッチ部と、を備える。
この構成によれば、第１の電力線通信装置と第２の電力線通信装置との間で通信を行うときに、制御信号の電力の減衰を最小限に留めることが可能である。したがって、制御信号の通信を確実に行うことができる。
また、本発明の太陽光発電システムは、前記第１の電力線通信装置は、前記第１の通信部を制御する通信制御部を備え、前記第１の通信部が、前記複数の第２の電力線通信装置に対して第１の順番で前記制御信号を送信し、前記複数の第２の電力線通信装置から前記制御信号に対する応答信号を第２の順番で受信し、前記通信制御部が、前記第１の順番と前記第２の順番とが異なる場合、前記複数の第２の電力線通信装置に対して前記制御信号を送信する順番を前記第２の順番に更新する。
この構成によれば、信号電力の減衰等により第１の順番での通信に支障がある場合、第２の順番とすることで確実に制御信号を通信できる可能性が高くなる。
また、本発明の太陽光発電システムは、前記通信制御部が、前記第１の通信部により前記応答信号が受信されなかった場合、当該応答信号を送信すべき第２の電力線通信装置に対して前記制御信号を再送するよう、前記第１の通信部を制御する。
この構成によれば、再送要求を行うことで、第２の電力線通信装置からの制御信号を受信できる可能性が高くなる。
また、本発明の太陽光発電システムは、前記複数の太陽光発電装置が直列に接続されて構成される太陽電池ストリング単位で前記電力線を束ねる接続箱を備え、前記接続箱が、前記第１の電力線通信装置と当該接続箱の配下の太陽電池ストリングとに対して直列に接続され、前記制御信号が伝送される周波数帯域を遮断し直流電力が伝送される周波数帯域を通過させる第３のフィルタ部と、前記第３のフィルタ部に対して並列に接続されたスイッチ部と、を備える。
この構成によれば、他の太陽電池ストリングに含まれる第２の電力線通信装置が通信を行うときに、当該太陽電池ストリングの配線による信号反射を防止することができる。
また、本発明の太陽光発電システムは、前記接続箱が、前記スイッチ部に対して直列に接続され、前記制御信号を通信する第３の通信部と、前記スイッチ部に対して直列に接続され、前記制御信号が伝送される周波数帯域を通過させ直流電力が伝送される周波数帯域を遮断する第４のフィルタ部と、を備え、前記第３のフィルタ部と、前記第３の通信部、前記スイッチ部、および前記第４のフィルタ部とは、並列に接続されている。
この構成によれば、ノイズカット等を施して確実に通信を行うことができる。
また、本発明の太陽光発電システムは、前記第３の通信部が、前記接続箱の配下の太陽電池ストリング内の太陽光発電装置に対応する前記第２の通信部から送信される応答信号を全て受信すると、前記第２のスイッチ部をオフにするよう制御する。
この構成によれば、配下の太陽電池ストリング内で制御信号や応答信号の通信が行われていないときに限り第２のスイッチ部をオフにすることで、他の太陽電池ストリングの通信中に、通信を行っていない太陽電池ストリングが負荷となることを防止できる。
また、本発明の電力線通信方法は、電力線を介して通信を行う電力線通信装置における電力線通信方法であって、前記電力線に対して直列に接続された太陽光発電装置に対して並列に接続された通信部により、前記電力線を介して、前記太陽光発電装置による発電に関する制御信号を通信するステップと、前記通信部に対して並列に接続されたスイッチ部を、通信時にオフにし、非通信時にオンにするよう制御するステップと、を有する。
この方法によれば、制御信号の電力の減衰を最小限に留めることが可能である。したがって、制御信号の通信を確実に行うことができる。
また、本発明の電力線通信プログラムは、上記電力線通信方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムである。
このプログラムによれば、制御信号の電力の減衰を最小限に留めることが可能である。したがって、制御信号の通信を確実に行うことができる。
本発明によれば、制御信号の電力の減衰を最小限に留めることが可能である。
本発明の第１の実施形態における太陽光発電システムの概略を示すブロック図 本発明の第１の実施形態における太陽光発電システムの構成例を示すブロック図 本発明の第１の実施形態におけるパネルコントローラの詳細な構成例を示す図 本発明の第１の実施形態におけるカプラの他例を示す図 本発明の第１の実施形態におけるスイッチ部の他例を示す図 本発明の第１の実施形態における太陽光発電システムにおけるデータ通信で用いられる通信フレームの構成例を示す図 本発明の第１の実施形態における太陽光発電システムにおける初期時のデータ通信タイミングとスイッチ部のオンオフ状態の一例を示す図 本発明の第１の実施形態における太陽光発電システムにおける通常時のデータ通信タイミングとスイッチ部のオンオフ状態の一例を示す図 本発明の第１の実施形態における太陽光発電システムにおけるデータ信号の送信順序（更新前）の一例を示す図 本発明の第１の実施形態における太陽光発電システムにおけるデータ信号の送信順序（更新後）の一例を示す図 本発明の第２の実施形態における太陽光発電システムの構成例を示すブロック図 本発明の第３の実施形態における太陽光発電システムの構成例を示すブロック図
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
（第１の実施形態）
図１および図２は、本発明の第１の実施形態における太陽光発電システム１の構成例を示す図である。太陽光発電システム１は、太陽光発電（ＰＶ：Ｐｈｏｔｏ Ｖｏｌｔａｉｃ）パネル１０、パネルコントローラ２０、接続箱３０、パワーコンディショナ４０、および分電盤５０、を有して構成される。なお、図１ではパネルコントローラ２０の図示が省略され、図２では接続箱３０および分電盤５０の図示が省略されている。
ＰＶパネル１０は、光電効果により、光エネルギーを電力に変換する太陽電池を含むパネルである。ここでのＰＶパネル１０とは、太陽電池単体である太陽電池セルであってもよいし、複数の太陽電池が組み合わされた太陽電池モジュールであってもよい。ＰＶパネル１０は、電力線ＰＬに対して直列に接続される。
図１の例では、各ＰＶパネル１０（ＰＶパネル１０Ａ１〜１０Ａ４、１０Ｂ１〜１０Ｂ４、１０Ｃ１〜１０Ｃ４、１０Ｄ１〜１０Ｄ４）が電力線ＰＬを介して直列に接続された太陽電池ストリング（ＰＶストリング）として構成され、さらに各太陽電池ストリングが電力線ＰＬを介して並列に接続された太陽電池アレイ（ＰＶアレイ）として構成されている。ＰＶパネル１０は、電力線ＰＬに対して直列に接続されている。なお、ここではＰＶパネル１０が４個直列に接続されてＰＶストリングが構成されているが、この数はこれに限られない。また、ここではＰＶストリングが４個並列に接続されてＰＶアレイが構成されているが、この数はこれに限られない。
なお、図１では、各ＰＶパネル１０は、ＰＶパネル１０Ａ１〜１０Ａ４、１０Ｂ１〜１０Ｂ４、１０Ｃ１〜１０Ｃ４、１０Ｄ１〜１０Ｄ４、として示されており、構成等は全て同一である。以下では、特に示さない場合には、単にＰＶパネル１０として説明する。
パネルコントローラ２０は、図２に示すように、対応するＰＶパネル１０の発電電力を入力し、この発電電力が所望の電力となるように制御する。所望の電力は、パワーコンディショナ４０からの発電に関する制御信号（電圧、電流等の情報を含む信号）により決定され、日照条件等に伴ってパネルコントローラ２０毎に異なることがある。
なお、図２では、各パネルコントローラ２０は、パネルコントローラ２０Ａ１〜２０Ａ４として示されており、構成等は全て同一である。以下では、特に示さない場合には、単にパネルコントローラ２０として説明する。また、図２では、パネルコントローラ２０Ａ２〜２０Ａ４内の構成部に対する符号の記載を省略しているが、実際にはパネルコントローラ２０Ａ１内の構成部に対する符号と同様である。
接続箱３０は、複数のＰＶパネル１０が直列に接続されて構成されるＰＶストリング単位で配線としての電力線ＰＬをまとめて、パワーコンディショナ４０に接続する。接続箱３０には、電力線ＰＬを接続するための端子、点検や保守の際に使用されるスイッチ、避雷素子、電気の逆流を防止するための逆流防止ダイオード、などが含まれている。また、接続箱３０は、パワーコンディショナ４０と一体化されてもよい。
パワーコンディショナ４０は、パネルコントローラ２０から出力された各ＰＶパネル１０による発電電力に相当する直流電力を、交流電力に変換する。また、パワーコンディショナ４０は、各ＰＶパネル１０により発電される発電電力の総和が最大となるように各ＰＶパネル１０から供給される供給電力を制御するため、パネルコントローラ２０に対して制御信号を送信する。
分電盤５０は、パワーコンディショナ４０からの電力を各電気負荷（不図示）へ分配する。
図２に示すように、パネルコントローラ２０は、ＭＰＰＴ部２１０、通信部２２０、スイッチ部ＳＷ、コイル部２４０、カプラ２５０、を有して構成される。
ＭＰＰＴ部２１０は、太陽光発電による発電電力を太陽光発電システム１全体で最大にするための最大電力点追従制御（ＭＰＰＴ：Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ）を行う。また、ＭＰＰＴ部２１０は、ＰＶパネル１０に対して直列に接続されており、ＰＶパネル１０の発電電力が最大となるように、ＰＶパネル１０の端子間電圧を制御する。つまり、ＭＰＰＴ部２１０は、電圧制御部としての機能を有する。ＭＰＰＴ部２１０の詳細な構成については後述する。
通信部２２０は、ＰＶパネル１０に対して並列に接続されており、電力線ＰＬを介して各種情報を通信する。例えば、通信部２２０は、パワーコンディショナ４０との間で、ＰＶパネル１０による発電に関する制御信号を通信する。通信部２２０の詳細な構成については後述する。
スイッチ部（第１のスイッチ部）ＳＷは、通信部２２０に対して並列に接続されており、例えばアナログスイッチＩＣにより構成される。スイッチ部ＳＷは、通信部２２０のＣＰＵ２２２（図３参照）によって電子制御によりオンオフ制御される。スイッチ部ＳＷを備えることで、信号減衰を低減させた太陽光発電システムを実現することができる。図２の矢印では、一例として、パネルコントローラ２０Ａ３とパワーコンディショナ４０とが通信中であることを示しており、このときには、パネルコントローラ２０Ａ３のスイッチ部ＳＷはオフ（開状態）とされ、他のパネルコントローラ２０Ａ１、２０Ａ２、２０Ａ４のスイッチ部ＳＷはオン（閉状態）とされている。
コイル部２４０は、ＰＶパネル１０に対して直列に接続されており、１組の電力線ＰＬの各々にコイル２４１、２４２（図３参照）が配設されている。コイル部２４０は、制御信号が伝送される周波数帯域を遮断し直流電力が伝送される周波数帯域を通過させる第１のフィルタ部として作用する。コイル部２４０を備えることで、信号帯域である高周波帯域の信号を遮断し、ＰＶパネル１０へ制御信号が伝送されることを防止することができる。
カプラ２５０は、通信部２２０に対して直列に接続されており、コイルトランス２５１、及びカップリング用コンデンサ２５２ａ、２５２ｂで構成されている。カプラ２５０は、制御信号が伝送される周波数帯域を通過させ直流電力が伝送される周波数帯域を遮断する第２のフィルタ部として作用する。カプラ２５０を備えることで、直流電圧が通信部２２０に印加されないように（つまりＤＣ成分をカット）するとともに、制御信号が伝送される信号帯域の信号は通過させることができる。また、カップリング用コンデンサ２５２ａ、２５２ｂはノイズフィルタとしても作用し、ＰＶパネル１０からパネルコントローラ２０へ伝送されるノイズやＭＰＰＴ部２１０のＤＣ／ＤＣコンバータ２１３において発生するスイッチングノイズが通信部２２０へ伝送することを抑制することもできる。
また、図２に示すように、スイッチ部ＳＷは通信部２２０とカプラ２５０との間に配設されることが好ましい。これにより、耐電圧の低いスイッチをスイッチ部ＳＷに使用することができる。
図３は、パネルコントローラ２０が備えるＭＰＰＴ部２１０および通信部２２０の詳細な構成例を示す図である。
ＭＰＰＴ部２１０は、第１電圧センサ２１１、電流センサ２１２、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１３、第２電圧センサ２１４、およびマイクロプロセッサ（ＭＰＵ：Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２１５、を備える。
第１電圧センサ２１１は、パネルコントローラ２０に接続されたＰＶパネル１０の出力電圧（端子間電圧）を検出する。電流センサ２２は、パネルコントローラ２０に接続されたＰＶパネル１０の出力電流を検出する。
ＤＣ／ＤＣコンバータ２１３は、電力変換用のスイッチング素子を有するスイッチ部２１３Ｓを備える。スイッチ部２１３Ｓは、オンとオフを適時切り替えることにより、電力線ＰＬを介して電源としてのＰＶパネル１０から供給される供給電力を制御するものである。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１３は、パネルコントローラ２０に接続されたＰＶパネル１０の出力電圧を入力し、スイッチ部２１３Ｓを用いて、入力された電圧を変圧する。また、スイッチ部２１３Ｓは、ＭＰＵ２１５からのＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号に応じて、オンオフ制御される。
第２電圧センサ２１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力電圧（変圧後の電圧）を検出する。ＭＰＵ２１５は、第１電圧センサ２１１により検出された電圧及び電流センサ２１２により検出された電流に基づいて、第２電圧センサ２１４により検出される電圧が、通信部２２０により受信された制御信号により指示される電圧値となるよう、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１３のスイッチ部２１３Ｓのデューティ比を制御する。
通信部２２０は、メインＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）２２１、メモリ２２８、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２２９、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２３０、およびドライバＩＣ２３１を備える。
メインＩＣ２２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２２２、ＰＬＣ・ＭＡＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｌａｙｅｒ）ブロック２２３、ＰＬＣ・ＰＨＹ（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ・Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ）ブロック２２４、ＤＡ変換器（ＤＡＣ；Ｄ／Ａ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２２５、ＡＤ変換器（ＡＤＣ；Ａ／Ｄ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２２６、および可変増幅器（ＶＧＡ；Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｇａｉｎ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）２２７を備える。メインＩＣ２２１は、電力線通信を行う制御回路として機能する集積回路である。メインＩＣ２２１は、ＭＰＰＴ部２１０のＭＰＵ２１５と接続され、シリアル通信によりデータの送受を行う。
ＣＰＵ２２２は、８ビットのＲＩＳＣ（Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｓｅｔ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）プロセッサを実装している。ＰＬＣ・ＭＡＣブロック２２３は、送受信信号のＭＡＣ層（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｌａｙｅｒ）を管理し、ＰＬＣ・ＰＨＹブロック２２４は、送受信信号のＰＨＹ層（Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ）を管理する。ＤＡ変換器２２５は、デジタル信号をアナログ信号に変換する。ＡＤ変換器２２６は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。可変増幅器２２７は、ＢＰＦ２４０から入力される信号を増幅する。
メモリ２２８は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体記憶装置である。ＬＰＦ２２９は、ＤＡ変換器２２５から入力される信号のうち低周波成分を通過させ、それ以外の成分を遮断する。ＢＰＦ２３０は、カプラ２５０から入力される信号のうち所定周波数帯成分を通過させ、それ以外の成分を遮断する。ドライバＩＣ２３１は、所定機器を動作させるためのＩＣである。
ＣＰＵ２２２は、メモリ２２８に記憶されたデータを利用して、ＰＬＣ・ＭＡＣブロック２２３、及びＰＬＣ・ＰＨＹブロック２２４の動作を制御するとともに、通信部２２０全体の制御も行う。
なお、図２および図３では、カプラ２５０がコンデンサおよびトランスにより構成されることを例示したが、これの代わりに、図４に示すように、１組の電力線ＰＬが挿通されたトロイダルコア２５１Ｂとカップリング用コンデンサ２５２ａ、２５２ｂとにより構成されたカプラ２５０Ｂとしてもよい。さらに、トロイダルコア２５１Ｂの代わりにクランプコアを用いてもよい。
また、図２および図３では、スイッチ部ＳＷがアナログスイッチＩＣにより構成されることを例示したが、これの代わりに、図５に示すように、トランジスタスイッチにより構成されるスイッチ部ＳＷｂとしてもよい。
通信部２２０による通信は、概略次のように行われる。メモリ２２８等に記憶された送信すべきデータは、メインＩＣ２２１に送られる。メインＩＣ２２１は、データに対してデジタル信号処理を施すことによってデジタル送信信号を生成する。そして、生成されたデジタル送信信号は、ＤＡ変換器２２５によってアナログ信号に変換され、ローパスフィルタ２２９、ドライバＩＣ２３１、スイッチ部ＳＷ、カプラ２５０、を介して電力線ＰＬに出力される。
電力線ＰＬから受信された信号は、カプラ２５０、スイッチ部ＳＷを経由してバンドパスフィルタ２３０に送られ、可変増幅器２２７でゲイン調整がされた後、ＡＤ変換器２２６でデジタル信号に変換される。そして、変換されたデジタル信号は、デジタル信号処理を施すことによって、デジタルデータに変換される。変換されたデジタルデータは、例えばメモリ２２８に記憶される。
次に、メインＩＣ２２１によって実現されるデジタル信号処理の一例について説明する。通信部２２０は、シングルキャリア信号を伝送用の信号として使用するものである。通信部２２０は、送信対象のデータをシングルキャリア送信信号に変換して出力すると共に、シングルキャリア受信信号を処理して受信データに変換する。これらの変換のためのデジタル信号処理は、主としてＰＬＣ・ＰＨＹブロック２２４で行われる。
図２に戻り、パワーコンディショナ４０は、パワーコンディショナ部４１０、通信部４２０、コイル部４３０、カプラ４４０を有して構成される。パワーコンディショナ部４１０は、パネルコントローラ２０から出力された各ＰＶパネル１０による発電電力に相当する直流電力を、交流電力に変換する。通信部４２０、コイル部４３０、カプラ４４０、の構成および機能は、パネルコントローラ２０の通信部２２０、コイル部２４０、カプラ２５０、の構成および機能と同様であるので、説明を省略する。
なお、図２では、ＰＶパネル１０として、図１における最上段に示されたＰＶパネル１０Ａ１〜１０Ａ４のＰＶストリングの構成を例示しているが、他のＰＶストリング（ＰＶパネルＢ１〜Ｂ４、ＰＶパネルＣ１〜Ｃ４、ＰＶパネルＤ１〜Ｄ４、をそれぞれ含むＰＶストリング）の構成も同様である。
次に、太陽光発電システム１におけるデータ通信について説明する。
ここでは、１つのデータ通信例として、パネルコントローラ２０とパワーコンディショナ４０との間の最大電力点追従制御（ＭＰＰＴ制御）のためのデータ通信について説明する。このデータ通信は、後述する通信タイミングにおいて実施される。
また、太陽光発電システム１では、パワーコンディショナ４０が親機として動作し、パネルコントローラ２０が子機として動作する。つまり、太陽光発電システム１におけるデータ通信をパワーコンディショナ４０が管理している。
まず、パワーコンディショナ４０の通信部４２０は、電力線ＰＬを介して、パネルコントローラ２０の第１電圧センサ２１により検出された電圧の情報（電圧情報）と電流センサ２２により検出された電流の情報（電流情報）を含む制御信号をパネルコントローラ２０から受信する。
続いて、パワーコンディショナ４０は、パネルコントローラ２０の電圧情報及び電流情報に基づいて、ＰＶパネル１０において最適なＰＶパネル１０の電圧値、ＰＶパネル１０の電流値を算出する。ここで、最適な電圧値、電流値とは、複数のＰＶパネル１０全体での電力が最大となるような各ＰＶパネル１０の電圧値、電流値である。この最適な電圧値及び電流値は、ＰＶパネル１０の向き、ＰＶパネル１０の設置場所、天候等に依存するため、ＰＶパネル１０毎に異なることがある。
続いて、パワーコンディショナ４０の通信部４２０は、算出されたＰＶパネル１０の電圧値及び電流値を最適電圧情報及び最適電流情報に含めて制御信号を生成し、電力線ＰＬを介して、ＰＶパネル１０に対応するパネルコントローラ２０へこの制御信号を送信する。また、最適電圧情報及び最適電流情報から算出される最適電力情報を、制御信号に含めてパネルコントローラ２０へ送信するようにしてもよい。
続いて、パネルコントローラ２０の通信部２２０は、電力線ＰＬを介して、パワーコンディショナ４０から最適電圧情報及び最適電流情報を受信する。そして、パネルコントローラ２０は、受信された最適電圧情報に含まれる電圧値及び最適電流情報に含まれる電流値となるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１３のスイッチ部２１３Ｓのオンオフ制御を行う。
次に、太陽光発電システム１におけるデータ通信で用いられる通信フレームの構成例について説明する。
図６は、太陽光発電システム１におけるデータ通信で用いられる通信フレームの構成例を示す図である。本実施形態では、パネルコントローラ２０とパワーコンディショナ４０との間での制御信号等の通信には、ＰＬＣフレームが用いられる。また、通信方式としては、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ／Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）通信を想定している。
図６に示す例では、下り（パワーコンディショナ４０→パネルコントローラ２０）／上り（パネルコントローラ２０→パワーコンディショナ４０）で各１２スロットの通信が行われる。つまり、ＰＬＣフレーム１フレームは、２４個のスロットで構成される。また、ＰＬＣフレーム１フレームあたり１０ｍｓｅｃが割り当てられているので、伝送速度は１．１５２Ｍｂｐｓとなる。
図６に示す例では、スロット（ＳＬ）０〜スロット（ＳＬ）１１は下り通信に用いられ、ＳＬ１２〜ＳＬ２３は上り通信に用いられる。ここでは、ＳＬ０において、パワーコンディショナ４０からビーコン信号ＢＳが伝送される。ビーコン信号ＢＳは、各パネルコントローラ２０による通信を制御する（具体的には、パネルコントローラ２０の通信部２２０をパワーコンディショナ４０の通信部４２０の通信に同期させる）ための信号であり、全てのパネルコントローラ２０へ定期的に（例えばＳＬ０において）同時に送信される。そして、ビーコン信号ＢＳは、ある決まったパターンの信号である。なお、ビーコン信号は同期信号の１つであり、さらに制御信号の１つである。
また、例えばＳＬ１において、パワーコンディショナ４０からいずれかのパネルコントローラ２０へデータ信号ＤＳ１が伝送される。そして、例えばＳＬ１３において、データ信号ＤＳ１を受信したパネルコントローラ２０からパワーコンディショナ４０へデータ信号ＤＳ２が伝送される。データ信号ＤＳ２は、データ信号ＤＳ１に対するＡＣＫとしての機能も有する。データ信号ＤＳ１、ＤＳ２は、制御信号の１つである。
実際には、パワーコンディショナ４０の通信部４２０のＣＰＵが、どのスロットを用いてパワーコンディショナ４０からパネルコントローラ２０の各々へデータ信号を送信するかを決定する。また、各パネルコントローラ２０のＣＰＵ２２２が、どのスロットを用いてパネルコントローラ２０の各々からパワーコンディショナ４０へデータ信号を送信するかを決定する。
ビーコン信号ＢＳには、例えば、ビーコン信号ＢＳおよび各パネルコントローラ２０宛てのデータ信号ＤＳ１をパワーコンディショナ４０が送信する送信タイミングを示す情報（例えば、送信間隔の情報、送信時刻の情報）が含まれる。これにより、各パネルコントローラ２０は、このビーコン信号ＢＳを受信することで、ビーコン信号ＢＳおよび自装置宛てのデータ信号ＤＳ１の送信タイミングを知ることができる。
また、後述する図７および図８のように、フレーム毎に別のパネルコントローラ２０が通信を行う場合には、どのフレームでどのパネルコントローラ２０が通信を行うかを示す情報もビーコン信号に含まれる。さらに、これらの情報はビーコン信号ＢＳの代わりにデータ信号ＤＳ１に含まれていてもよい。
なお、送信されるビーコン信号ＢＳにビーコン信号ＢＳおよびデータ信号ＤＳ１の送信タイミングを示す情報を含めるのではなく、パネルコントローラ２０が、あらかじめ通信部２２０のメモリ２２８等に送信タイミングを示す情報を保持しておいてもよい。
データ信号ＤＳ１には、どのパネルコントローラ２０に対する信号であるかを示す宛先情報、各パネルコントローラ２０に電圧情報及び電流情報を要求するための情報、パネルコントローラ２０からの電圧情報および電流情報に基づく最適電圧情報および最適電流情報などが含まれる。宛先情報としては、例えばユニークＩＤが用いられる。このユニークＩＤは、ＩＰアドレスのように世界的に管理されているものである。なお、パワーコンディショナ４０は初期時にはパネルコントローラ２０からの電圧情報および電流情報を保持していないため、データ信号ＤＳ１に最適電圧情報および最適電流情報は含まれない。
データ信号ＤＳ２には、データ信号ＤＳ１に含まれる要求信号に対するパネルコントローラ２０の電圧情報及び電流情報が含まれる。
次に、太陽光発電システム１における初期時のデータ通信タイミングとスイッチ部ＳＷオンオフ状態とについて説明する。
図７は太陽光発電システム１における初期時のデータ通信タイミングとスイッチ部ＳＷのオンオフ状態の一例を示す図である。図７の例では、パネルコントローラ２０Ａ１〜２０Ａ４が、フレーム（第１フレーム〜第４フレーム）毎に順番にパワーコンディショナ４０との間でデータ信号を通信することを想定している。また、パネルコントローラ２０Ａ１〜Ａ４のいずれについても、スロットＳＬ０でビーコン信号が伝送されることを想定している。
各パネルコントローラ２０のスイッチ部ＳＷは、各パネルコントローラ２０とパワーコンディショナ４０とが最初の一連の通信を行うまでは、つまり初期時は、通信部２２０が通信を行うことができるようにスイッチ部ＳＷはオフとされる。最初の一連の通信が完了すると、スイッチ部ＳＷはオンとされる。
最初の一連の通信を行うまでとは、例えば、各パネルコントローラ２０とパワーコンディショナ４０とが最初の通信フレームの通信を完了するまでである。また、パネルコントローラ２０によるビーコン信号ＢＳの受信およびデータ信号ＤＳ１の受信が完了するまでであってもよい。また、パネルコントローラ２０がデータ信号ＤＳ１の受信の後にデータ信号ＤＳ２の送信が完了するまでであってもよい。
図８は太陽光発電システム１における通常時のデータ通信タイミングとスイッチ部ＳＷのオンオフ状態の一例を示す図である。通常時のデータ通信とは、上記の最初の一連の通信が行われた後のデータ通信を指す。図８の例では、図７の例と同様に、パネルコントローラ２０Ａ１〜２０Ａ４が、フレーム毎に順番にパワーコンディショナ４０との間でデータ信号を通信することを想定している。また、パネルコントローラ２０Ａ１〜Ａ４のいずれについても、スロットＳＬ０でビーコン信号が伝送されることを想定している。
通常時の通信では、各パネルコントローラ２０は、同期信号としてのビーコン信号ＢＳを受信すると、自装置宛ての信号であるか否かを宛先情報から判定する。各パネルコントローラ２０は、ビーコン信号ＢＳを受信した後、パワーコンディショナ４０が決定したスロットにおいて、パワーコンディショナ４０からのデータ信号ＤＳ１を受信する。そして、各パネルコントローラ２０は、受信したビーコン信号ＢＳと同一のフレーム内のスロットをモニタリングして、上り通信用のスロット（スロットＳＬ１２〜ＳＬ２３）のうち、使用されていないスロットを識別し、そのスロットにおいてパワーコンディショナ４０へデータ信号ＤＳ２を送信する。
スイッチ部ＳＷのオンオフ状態（開閉状態）に関しては、各パネルコントローラ２０のＣＰＵ２２２は、ビーコン信号ＢＳを受信するタイミングとなるまでは、スイッチ部ＳＷをオンに維持し、ビーコン信号ＢＳを受信する直前のスロットあたりでスイッチ部ＳＷをオフに変更する。そして、ビーコン信号ＢＳを受信した直後のスロットあたりでスイッチ部ＳＷをオンに変更する。
その後、各パネルコントローラ２０のＣＰＵ２２２は、パワーコンディショナ４０が決定したデータ信号ＤＳ１を受信するタイミングとなるまでは、スイッチ部ＳＷをオンに維持し、データ信号ＤＳ１を受信する直前のスロットあたりでスイッチ部ＳＷをオフに変更する。そして、データ信号ＤＳ１を受信した直後のスロットあたりでスイッチ部ＳＷをオンに変更する。
その後、各パネルコントローラ２０のＣＰＵ２２２は、受信したビーコン信号ＢＳと同一のフレーム内のスロットをモニタリングして、上り通信用のスロット（スロットＳＬ１２〜ＳＬ２３）のうち、使用されていないスロットを識別し、データ信号ＤＳ２を送信するスロットを決定する。決定したデータ信号ＤＳ２を送信するタイミングとなるまでは、スイッチ部ＳＷをオンに維持し、データ信号ＤＳ２を送信する直前のスロットあたりでスイッチ部ＳＷをオフに変更する。そして、データ信号ＤＳ２を送信した直後のスロットあたりでスイッチ部ＳＷをオンに変更する。
このようなスイッチ部ＳＷのオンオフ制御が、図８に示すように、パネルコントローラ２０毎に（つまりフレーム毎に）順番に行われる。
なお、信号（ビーコン信号ＢＳ、データ信号ＤＳ１、データ信号ＤＳ２）毎に毎回スイッチ部ＳＷのオンオフ状態を変更することを示したが、少なくともビーコン信号ＢＳの受信直前にスイッチ部ＳＷをオフとし、データ信号ＤＳの受信直後にスイッチ部ＳＷをオンとすればよい。つまり、ビーコン信号ＢＳの受信直後、データ信号ＤＳ１の受信直前、データ信号ＤＳ１の受信直後、データ信号ＤＳ２の送信直前においては、オンオフ状態の変更を省略してもよい。
このように、スイッチ制御部としてのパネルコントローラ２０のＣＰＵ２２２は、通信部２２０による通信時にスイッチ部ＳＷをオフにし、非通信時にスイッチ部ＳＷをオンにするよう制御する。これにより、通信を行っていないときにスイッチ部ＳＷをオンとすることで、他のパネルコントローラ２０が通信を行っているときに当該パネルコントローラ２０自体が負荷となり、制御信号の電力が減衰することを最小限に留めることができる。
また、パネルコントローラ２０のＣＰＵ２２２は、通信部２２０による制御信号の受信が完了したときに、スイッチ部ＳＷをオンにする制御してもよい。これにより、制御信号の受信を確実に行いつつ、制御信号の電力が減衰することを最小限に留めることができる。
また、パネルコントローラ２０のＣＰＵ２２２は、通信部２２０による制御信号に対する応答信号の送信が完了したときに、スイッチ部ＳＷをオンにするよう制御してもよい。これにより、応答信号（ＡＣＫ等）の送信を確実に行いつつ、制御信号の電力が減衰することを最小限に留めることができる。
なお、図７および図８では、１つのフレーム毎に１つのパネルコントローラ２０のみが順に通信を行うことを想定したが、これに限られず、１つのフレームにおける各スロットＳＬを別々のパネルコントローラ２０が順番に用いるようにしてもよい。
また、連続するスロット（例えばスロットＳＬ１〜ＳＬ３）で同一の信号を通信するようにしてもよい。このダイバーシティ通信により、ロバスト性が向上する。
次に、太陽光発電システム１における送信順序について説明する。
図９および図１０は、太陽光発電システム１におけるデータ信号ＤＳ１、ＤＳ２の送信順序の一例を示す図である。
パワーコンディショナ４０と各パネルコントローラ２０との間では、図７および図８に示したように、順番にＰＬＣフレーム等の信号が送受信される。ＰＬＣフレームの送信順序の情報は、例えば通信部４２０内のメモリの送信順序管理テーブル（不図示）に保持されている。送信順序管理テーブルには、所定の送信順序が保持されており、例えばパネルコントローラ２０Ａ１→２０Ａ２→２０Ａ３→２０Ａ４の順序でＰＬＣフレームを送信する旨の情報があらかじめ保持されている。
パワーコンディショナ４０の通信部４２０のＣＰＵは、通信部４２０によりＰＬＣフレームを送信してから当該ＰＬＣフレームに対するＡＣＫフレームを受信しなかった場合、送信順序管理テーブルに保持された送信順序を変更する。例えば、２番目のＰＬＣフレームに対する２番目のＡＣＫフレームの返信が確認されなかった場合、送信順序管理テーブルにおける２番目のＰＬＣフレームの送信優先度を低くする。例えば送信優先度を１つだけ低くしてもよいし、送信優先度を最も低くしてもよい。
図９では、第１に、データ信号ＤＳ１としてのフレームＡがパワーコンディショナ４０からパネルコントローラ２０Ａ１に送信され、データ信号ＤＳ２としてのフレームＡに対するＡＣＫがパネルコントローラ２０Ａ１からパワーコンディショナ４０に返信されている。
パワーコンディショナ４０のＣＰＵは、ＡＣＫの返信を確認すると、送信順序管理テーブルの情報を更新する。ここでは、フレームＡに対するＡＣＫの返信の前に受信を確認できなかったＡＣＫが存在しないので、特に送信順序の変更は行わない。なお、ここでの送信順序管理テーブルの情報の更新は省略してもよい。
第２に、データ信号ＤＳ１としてのフレームＢがパワーコンディショナ４０からパネルコントローラ２０Ａ２に送信されているが、データ信号ＤＳ２としてのフレームＢに対するＡＣＫがパネルコントローラ２０Ａ２からパワーコンディショナ４０に返信されていない。
この場合であっても、第３に、データ信号ＤＳ１としてのフレームＣがパワーコンディショナ４０からパネルコントローラ２０Ａ３に送信され、データ信号ＤＳ２としてのフレームＣに対するＡＣＫがパネルコントローラ２０Ａ３からパワーコンディショナ４０に返信されている。
パワーコンディショナ４０のＣＰＵは、ＡＣＫの返信を確認すると、送信順序管理テーブルの情報を更新する。ここでは、フレームＣの前のフレームＢに対するＡＣＫの返信が確認できていないので、フレームＢの送信優先度を低くする。例えば、フレームＢつまりパネルコントローラ２０Ａ２への送信優先度を最も低くする。
第４に、データ信号ＤＳ１としてのフレームＤがパワーコンディショナ４０からパネルコントローラ２０Ａ４に送信され、データ信号ＤＳ２としてのフレームＤに対するＡＣＫがパネルコントローラ２０Ａ４からパワーコンディショナ４０に返信されている。
パワーコンディショナ４０のＣＰＵは、ＡＣＫの返信を確認すると、送信順序管理テーブルの情報を更新する。フレームＢの送信優先度の変更は既に送信順序管理テーブルに反映されており、フレームＤに対するＡＣＫの返信の前に受信を確認できなかったＡＣＫは他に存在しないので、ここでは特に送信順序の変更は行わない。なお、ここでの送信順序管理テーブルの情報の更新は省略してもよい。
なお、図９では示していないが、パワーコンディショナ４０のＣＰＵは、ＡＣＫの返信が確認できなかった場合には、ＡＣＫを送信すべきパネルコントローラ２０に対して、制御信号を再送するようにしてもよい。再送を行うことで、制御信号を受信できることがある。
図１０は、図９に示した通信が実施された後の送信順序の一例を示している。図１０の例では、図９においてパワーコンディショナ４０がフレームＢに対するＡＣＫの返信を確認できなかったので、フレームＢの送信優先度を最も低くした場合を想定している。つまり、送信順序管理テーブルがパネルコントローラ２０Ａ１→２０Ａ３→２０Ａ４→２０Ａ２の送信順序の情報を保持していることを想定している。
図１０に示すように、パワーコンディショナ４０の通信部４２０は、送信順序管理テーブルに保持された情報に従って、フレームＡ、フレームＣ、フレームＤの順にＰＬＣフレームを送信している。いずれのフレームＡ〜Ｃに対しても、パネルコントローラ２０Ａ１、２０Ａ３、２０Ａ４からＡＣＫが返信されている。
そして、パワーコンディショナ４０の通信部４２０は、最後にフレームＢをパネルコントローラ２０Ａ２に送信し、フレームＤに対するＡＣＫをパネルコントローラ２０Ａ２から受信している。送信優先度を通信状況に合わせて変更した結果、図１０ではフレームＢに関する送受信に成功している。
このように、第１の通信部としての通信部４２０は、複数の第２の電力線通信装置としてのパネルコントローラ２０に対して第１の順番で制御信号としてのＰＬＣフレームを送信し、複数のパネルコントローラ２０から制御信号に対する応答信号としてのＡＣＫを第２の順番で受信し、通信制御部としての通信部４２０のＣＰＵは、第１の順番と第２の順番とが異なる場合、複数のパネルコントローラ２０に対して制御信号を送信する順番を変更してもよい。なお、通信部４２０のＣＰＵは、応答信号（ＡＣＫ等）が受信されなかった場合には、他のパネルコントローラ２０からのＡＣＫよりも後に受信されたものとして第２の順番を認識してもよい。これにより、送信順序を変更する前のタイミングでは通信環境が好ましくない状態であっても、送信順序を変更することで通信環境が改善され、通信に成功する確率を向上させることができる。
また、通信部４２０のＣＰＵは、通信部４２０により応答信号が受信されなかった場合、このＡＣＫを送信すべきパネルコントローラ２０に対して制御信号を再送するよう通信部４２０を制御してもよい。これにより、通信に成功する確率を向上させることができる。
このような本実施形態の太陽光発電システム１によれば、制御信号の電力の減衰を最小限に留めることが可能である。また、パネルコントローラ２０によれば、通信部２２０に対して並列にスイッチ部ＳＷを備えることで、当該パネルコントローラ２０が通信を行わない場合には、配電線としての電力線ＰＬから当該パネルコントローラ２０を分離することが可能である。これにより、当該パネルコントローラ２０が、電力線ＰＬに接続されている他のパネルコントローラ２０に対して送信される制御信号に対する負荷となることを防ぐことができ、他のパネルコントローラ２０はパワーコンディショナ４０から送信された当該制御信号を受信し易くなる。また、制御信号の再送も抑制できるので、通信効率が向上する。
（第２の実施形態）
図１１は本発明の第２の実施形態における太陽光発電システム１Ｂの構成例を示す図である。太陽光発電システム１Ｂは、図２に示した第１の実施形態の太陽光発電システム１と比較すると、接続箱３０に代わり、接続箱３０Ｂを備えている。接続箱３０Ｂは、通信部３１０、スイッチ部３２０、カプラ３３０、３４０、コイル部３５０を備えている。なお、図１１では分電盤５０の図示が省略されている。
図１１では、説明を簡素化するために、ＰＶパネル１０Ａ１〜１０Ａ４を含むＰＶストリングに対応する接続箱３０Ｂのみが示されているが、通常はＰＶストリング毎に対応する接続箱が配線上に接続される。
接続箱３０が備える通信部３１０、カプラ３３０、３４０、コイル部３５０の構成および機能は、パネルコントローラ２０の通信部２２０、カプラ２５０、コイル部２４０の構成および機能と同様であるので、説明を省略する。
接続箱３０Ｂは、接続箱３０としての機能に加え、不要なＤＣ成分をカットしたり、ノイズをカットしたり、制御信号等が伝送される信号帯域の信号をカットしたりする機能を有する。接続箱３０Ｂは、パワーコンディショナ４０と一体化されてもよい。
スイッチ部３２０がオフである場合には、カプラ３３０、３４０を介した信号の伝送は行われず、コイル部３５０のみを介してパワーコンディショナ４０および各パネルコントローラ２０間の通信のみ行われる。ただし、コイル部３５０により、信号帯域である高周波数成分の信号は遮断され、直流成分の信号のみ通過させる。よって、ＰＶパネル１０により発電された電力のみ送電する一方、接続箱３０Ｂよりも当該接続箱３０Ｂ配下のＰＶストリング側にはパワーコンディショナ４０からの制御信号等は伝送されない。
このように、パワーコンディショナ４０が他のＰＶストリング内のパネルコントローラ２０と通信を行っているとき、つまり配下のＰＶストリング内のパネルコントローラ２０と通信を行っていないときに、接続箱３０Ｂの通信部３１０のＣＰＵは、スイッチ部３２０をオフにすることで、配下のＰＶストリングの配線による信号反射を防止することができる。通信部３１０のＣＰＵは、例えば、接続箱３０の配下のＰＶストリング内のパネルコントローラ２０からのＡＣＫを全て受信したときに、スイッチ部３２０をオフにするよう制御する。
通信部３１０のメモリは、各ＰＶパネル１０の通信部２２０のユニークＩＤを記憶することによって接続箱３０Ｂの配下のＰＶストリングにあるＰＶパネル１０を把握している。通信部３１０は、配下のＰＶストリングにある各ＰＶパネル１０からのＡＣＫを検出してユニークＩＤを解析することによって、各ＰＶパネル１０について通信が完了しているか否かを把握することができる。
スイッチ部３２０がオンである場合には、通信部３１０が接続箱３０Ｂの配下のＰＶストリングと接続されるので、カプラ３３０、３４０を介して、接続箱３０Ｂ配下のＰＶストリングに含まれるパネルコントローラ２０と接続箱３０Ｂとパワーコンディショナ４０との間で通信を行うことができる。
このように、パワーコンディショナ４０が配下のＰＶストリング内のパネルコントローラ２０と通信を行う場合には、接続箱３０Ｂの通信部３１０のＣＰＵは、スイッチ部３２０をオンとすることで、ノイズカット等を施して効率の良い通信を行うことができる。
このように、本実施形態の太陽光発電システム１は、複数の太陽光発電装置としてのＰＶパネル１０が直列に接続されて構成されるＰＶストリング単位で電力線ＰＬを束ねる接続箱３０Ｂを備える。接続箱３０Ｂは、第１の電力線通信装置としてのパワーコンディショナ４０と当該接続箱３０Ｂの配下のＰＶストリングとに対して直列に接続され、制御信号が伝送される周波数帯域を遮断し直流電力が伝送される周波数帯域を通過させる第３のフィルタとしてコイル部３５０と、コイル部３５０に対して並列に接続された第２のスイッチ部としてのスイッチ部３２０と、を備える。これにより、他のＰＶストリングに含まれるパネルコントローラ２０が通信を行うときに、ＰＶストリングの配線による信号反射を防止することができる。
また、接続箱３０Ｂは、スイッチ部３２０に対して直列に接続され、制御信号を通信する第３の通信部としての通信部３１０と、スイッチ部３２０に対して直列に接続され、制御信号が伝送される周波数帯域を通過させ直流電力が伝送される周波数帯域を遮断する第４のフィルタ部としてのカプラ３３０、３４０と、を備えてもよい。この場合、コイル部３５０と、通信部３１０、スイッチ部３２０、およびカプラ３３０、３４０とは、並列に接続される。これにより、ノイズカット等を施して所望の通信を行うことができる。
（第３の実施形態）
図１２は本発明の第２の実施形態における太陽光発電システム１Ｃの構成例を示す図である。太陽光発電システム１Ｃは、図２に示した第１の実施形態の太陽光発電システム１と比較すると、パネルコントローラ２０に代わり、ＭＰＰＴ部２１０を備えないパネルコントローラ２０Ｃ（２０ＣＡ１〜２０ＣＡ４）を備えている。なお、図１２では接続箱３０および分電盤５０の図示が省略されている。
したがって、太陽光発電システム１Ｃでは、パネルコントローラ２０ＣによるＭＰＰＴ制御を行わない。ＭＰＰＴ制御を行わない場合であっても、パネルコントローラ２０とパワーコンディショナ４０との間で通信される制御信号の電力の減衰を最小限に留めることが可能である。
太陽光発電システム１Ｃでは、各ＰＶパネル１０が発電する電力に関する情報（各ＰＶパネル１０の電圧値や電流値）をパワーコンディショナ４０へ送信する。これにより、パワーコンディショナ４０は、個々のＰＶパネル１０の発電量を把握でき、また、個々のＰＶパネルに対する死活監視（ＰＶパネル１０が正常に動作しているか否かを監視すること）を行うことが可能となる。なお、電力に関する情報（電力情報）は、各ＰＶパネルの電圧値および電流値の少なくとも一方を含んでいれば良い。この電力情報は制御信号に含まれる。
また、太陽光発電システム１Ｃは、第２の実施形態で説明した接続箱３０Ｂを備えるようにしてもよい。この場合には、パネルコントローラ２０ＣのＭＰＰＴ制御を省略して、配下のＰＶストリングの配線による信号反射を防止することができる。
（第４の実施形態）
図９および図１０を利用して説明した太陽光発電システム１の送信順序は、パワーコンディショナ４０（親機）およびパネルコントローラ２０（子機）間の通信が電力線ＰＬ以外の伝送路を介する場合も有用である。電力線ＰＬ以外の伝送路としては、無線、または、専用の信号線などの有線などが考えられる。
図２に開示するように、太陽光発電システム１が複数のパネルコントローラ２０Ａ１〜２０Ａ４を備える場合、パワーコンディショナ４０およびパネルコントローラ２０Ａ１〜２０Ａ４間の伝送路が有線（専用の信号線、電力線を含む）または無線であったとしても、各伝送路の状態はそれぞれ異なる。
例えば、パワーコンディショナ４０がパネルコントローラ２０Ａ２への制御信号に対するＡＣＫフレームを受信しなかった場合、パネルコントローラ２０Ａ２およびパワーコンディショナ４０間の伝送路の状態は良くないと推測される。そして、パワーコンディショナ４０のＣＰＵは、送信順序管理テーブルにおいてパネルコントローラ２０Ａ２への送信優先度を低くする。
これにより、伝送路の状態がよく、制御信号を受信しやすいパネルコントローラ２０への制御を優先して行うことができる。すなわち、制御信号の受信が困難であるにも関わらず、優先して制御信号が送信されるパネルコントローラ２０を減少させることができる。これにより、少なくとも制御信号を受信しやすい状態であるパネルコントローラ２０への制御を素早く行うことができる。
また、上述した第１〜第４の実施形態は適宜組合せ可能である。
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、特許請求の範囲で示した機能、または本実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても適用可能である。
また、本発明は、上記実施形態の機能を実現する電力線通信プログラムを、ネットワークあるいは各種記憶媒体を介して電力線通信装置に供給し、この電力線通信装置内のコンピュータ（ＣＰＵ）が読み出して実行するプログラムも適用範囲である。
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、2011年7月28日出願の日本特許出願No.2011-165864に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本発明は、制御信号の電力の減衰を最小限に留めることが可能な電力線通信装置、太陽光発電システム、電力線通信方法、及び電力線通信プログラム等に有用である。
１、１Ｂ、１Ｃ 太陽光発電システム
１０、１０Ａ１〜１０Ａ４、１０Ｂ１〜１０Ｂ４、１０Ｃ１〜１０Ｃ４、１０Ｄ１〜１０Ｄ４、 ＰＶパネル
２０、２０Ａ１〜２０Ａ４、２０Ｃ、２０ＣＡ１〜２０ＣＡ４ パネルコントローラ（子機）
２１０ ＭＰＰＴ部
２１１ 第１電圧センサ
２１２ 電流センサ
２１３ ＤＣ／ＤＣコンバータ
２１３Ｓ スイッチ部
２１４ 第２電圧センサ
２１５ ＭＰＵ
２２０ 通信部
２２１ メインＩＣ
２２２ ＣＰＵ
２２３ ＰＬＣ・ＭＡＣブロック
２２４ ＰＬＣ・ＰＨＹブロック
２２５ ＤＡＣ
２２６ ＡＤＣ
２２７ ＶＧＡ
２２８ メモリ
２２９ ＬＤＦ
２３０ ＢＰＦ
２３１ ドライバＩＣ
２４０ コイル部
２４１、２４２ コイル
２５０、２５０Ｂ カプラ
２５１ コイルトランス
２５１Ｂ トロイダルコア
２５２ａ、２５２ｂ カップリング用コンデンサ
３０、３０Ｂ 接続箱
３１０ 通信部
３２０ スイッチ部
３３０、３４０ カプラ
３５０ コイル部
４０ パワーコンディショナ（親機）
４１０ パワーコンディショナ部
４２０ 通信部
４３０ コイル部
４４０ カプラ
ＳＷ、ＳＷｂ スイッチ部
ＰＬ 電力線
第１電圧センサ２１１は、パネルコントローラ２０に接続されたＰＶパネル１０の出力電圧（端子間電圧）を検出する。電流センサ２１２は、パネルコントローラ２０に接続されたＰＶパネル１０の出力電流を検出する。
なお、図２では、ＰＶパネル１０として、図１における最上段に示されたＰＶパネル１０Ａ１〜１０Ａ４のＰＶストリングの構成を例示しているが、他のＰＶストリング（ＰＶパネル１０Ｂ１〜１０Ｂ４、ＰＶパネル１０Ｃ１〜１０Ｃ４、ＰＶパネル１０Ｄ１〜１０Ｄ４、をそれぞれ含むＰＶストリング）の構成も同様である。
図１０に示すように、パワーコンディショナ４０の通信部４２０は、送信順序管理テーブルに保持された情報に従って、フレームＡ、フレームＣ、フレームＤの順にＰＬＣフレームを送信している。いずれのフレームＡ、フレームＣ、フレームＤに対しても、パネルコントローラ２０Ａ１、２０Ａ３、２０Ａ４からＡＣＫが返信されている。
接続箱３０Ｂが備える通信部３１０、カプラ３３０、３４０、コイル部３５０の構成および機能は、パネルコントローラ２０の通信部２２０、カプラ２５０、コイル部２４０の構成および機能と同様であるので、説明を省略する。
このように、パワーコンディショナ４０が他のＰＶストリング内のパネルコントローラ２０と通信を行っているとき、つまり配下のＰＶストリング内のパネルコントローラ２０と通信を行っていないときに、接続箱３０Ｂの通信部３１０のＣＰＵは、スイッチ部３２０をオフにすることで、配下のＰＶストリングの配線による信号反射を防止することができる。通信部３１０のＣＰＵは、例えば、接続箱３０Ｂの配下のＰＶストリング内のパネルコントローラ２０からのＡＣＫを全て受信したときに、スイッチ部３２０をオフにするよう制御する。
このように、本実施形態の太陽光発電システム１Ｂは、複数の太陽光発電装置としてのＰＶパネル１０が直列に接続されて構成されるＰＶストリング単位で電力線ＰＬを束ねる接続箱３０Ｂを備える。接続箱３０Ｂは、第１の電力線通信装置としてのパワーコンディショナ４０と当該接続箱３０Ｂの配下のＰＶストリングとに対して直列に接続され、制御信号が伝送される周波数帯域を遮断し直流電力が伝送される周波数帯域を通過させる第３のフィルタ部としてコイル部３５０と、コイル部３５０に対して並列に接続された第２のスイッチ部としてのスイッチ部３２０と、を備える。これにより、他のＰＶストリングに含まれるパネルコントローラ２０が通信を行うときに、ＰＶストリングの配線による信号反射を防止することができる。
図１２は本発明の第３の実施形態における太陽光発電システム１Ｃの構成例を示す図である。太陽光発電システム１Ｃは、図２に示した第１の実施形態の太陽光発電システム１と比較すると、パネルコントローラ２０に代わり、ＭＰＰＴ部２１０を備えないパネルコントローラ２０Ｃ（２０ＣＡ１〜２０ＣＡ４）を備えている。なお、図１２では接続箱３０および分電盤５０の図示が省略されている。

Claims (18)

  1. 電力線に対して直列に接続された太陽光発電装置に対して並列に接続され、前記電力線を介して、前記太陽光発電装置による発電に関する制御信号を通信する通信部と、
    前記通信部に対して並列に接続されたスイッチ部と、
    を備える電力線通信装置。
  2. 請求項１に記載の電力線通信装置であって、更に、
    前記通信部による通信時に前記スイッチ部をオフにし、前記通信部による非通信時に前記スイッチ部をオンにするよう制御するスイッチ制御部を備える電力線通信装置。
  3. 請求項２に記載の電力線通信装置であって、
    前記スイッチ制御部は、前記通信部による前記制御信号の受信が完了したときに、前記スイッチ部をオンにするよう制御する電力線通信装置。
  4. 請求項３に記載の電力線通信装置であって、
    前記スイッチ制御部は、前記通信部による前記制御信号に対する応答信号の送信が完了したときに、前記スイッチ部をオンにするよう制御する電力線通信装置。
  5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電力線通信装置であって、更に、
    前記太陽光発電装置に対して直列に接続され、前記制御信号が伝送される周波数帯域を遮断し直流電力が伝送される周波数帯域を通過させる第１のフィルタ部を備える電力線通信装置。
  6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電力線通信装置であって、更に、
    前記太陽光発電装置に対して直列に接続され、前記太陽光発電装置による発電電力が最大となるよう前記太陽光発電装置の端子間電圧を制御する電圧制御部を備える電力線通信装置。
  7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電力線通信装置であって、更に、
    前記通信部に対して直列に接続され、前記制御信号が伝送される周波数帯域を通過させ直流電力が伝送される周波数帯域を遮断する第２のフィルタ部を備える電力線通信装置。
  8. 請求項７に記載の電力線通信装置であって、
    前記スイッチ部は、前記通信部と前記第２のフィルタ部との間に接続された電力線通信装置。
  9. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の電力線通信装置であって、
    前記制御信号は、前記太陽光発電装置が発電した電力情報を含む電力線通信装置。
  10. 請求項９に記載の電力線通信装置であって、
    前記電力情報は、前記太陽光発電装置が発電する電力の電圧値および電力値の少なくとも一方である電力線通信装置。
  11. 電力線に対して直列接続された複数の太陽光発電装置と、前記複数の太陽光発電装置を制御する第１の電力線通信装置と、前記複数の太陽光発電装置の各々に接続された複数の第２の電力線通信装置と、を備える太陽光発電システムであって、
    前記第１の電力線通信装置は、
    前記電力線を介して、前記太陽光発電装置による発電に関する制御信号を前記複数の第２の電力線通信装置に送信する第１の通信部を備え、
    前記第２の電力線通信装置は、
    前記電力線を介して、前記第１の電力線通信装置から前記制御信号を受信する第２の通信部と、
    前記第２の通信部に対して並列に接続された第１のスイッチ部と、
    を備える太陽光発電システム。
  12. 請求項１１に記載の太陽光発電システムであって、
    前記第１の電力線通信装置は、前記第１の通信部を制御する通信制御部を備え、
    前記第１の通信部は、前記複数の第２の電力線通信装置に対して第１の順番で前記制御信号を送信し、前記複数の第２の電力線通信装置から前記制御信号に対する応答信号を第２の順番で受信し、
    前記通信制御部は、前記第１の順番と前記第２の順番とが異なる場合、前記複数の第２の電力線通信装置に対して前記制御信号を送信する順番を前記第２の順番に更新する太陽光発電システム。
  13. 請求項１１に記載の太陽光発電システムであって、
    前記通信制御部は、前記第１の通信部により前記応答信号が受信されなかった場合、当該応答信号を送信すべき第２の電力線通信装置に対して前記制御信号を再送するよう、前記第１の通信部を制御する太陽光発電システム。
  14. 請求項１１ないし１３のいずれか１項に記載の太陽光発電システムであって、更に、
    前記複数の太陽光発電装置が直列に接続されて構成される太陽電池ストリング単位で前記電力線を束ねる接続箱を備え、
    前記接続箱は、前記第１の電力線通信装置と当該接続箱の配下の太陽電池ストリングとに対して直列に接続され、前記制御信号が伝送される周波数帯域を遮断し直流電力が伝送される周波数帯域を通過させる第３のフィルタ部と、前記第３のフィルタ部に対して並列に接続された第２のスイッチ部と、を備える太陽光発電システム。
  15. 請求項１４に記載の太陽光発電システムであって、
    前記接続箱は、前記第２のスイッチ部に対して直列に接続され、前記制御信号を通信する第３の通信部と、前記第２のスイッチ部に対して直列に接続され、前記制御信号が伝送される周波数帯域を通過させ直流電力が伝送される周波数帯域を遮断する第４のフィルタ部と、を備え、
    前記第３のフィルタ部と、前記第３の通信部、前記第２のスイッチ部、および前記第４のフィルタ部とは、並列に接続された太陽光発電システム。
  16. 請求項１４または１５に記載の太陽光発電システムであって、
    前記第３の通信部は、前記接続箱の配下の太陽電池ストリング内の太陽光発電装置の第２の通信部から送信される応答信号を全て受信すると、前記第２のスイッチ部をオフにするよう制御する太陽光発電システム。
  17. 電力線を介して通信を行う電力線通信装置における電力線通信方法であって、
    前記電力線に対して直列に接続された太陽光発電装置に対して並列に接続された通信部により、前記電力線を介して、前記太陽光発電装置による発電に関する制御信号を通信するステップと、
    前記通信部に対して並列に接続されたスイッチ部を、通信時にオフにし、非通信時にオンにするよう制御するステップと、
    を有する電力線通信方法。
  18. 請求項１７に記載の電力線通信方法の各ステップをコンピュータに実行させるための電力線通信プログラム。
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