CN104685785A - 用于太阳能发电设备的子机以及监视*** - Google Patents

Abstract

监视***包括子机(4)以及母机(5)。子机(4)将表示针对构成太阳能电池串(10)的多个太阳能电池面板(P1～P15)所包含的多于1个的太阳能电池面板的各个单独地测量出的测量数据的电流信号重叠到直流电流路径。直流电流路径包括多个电力线(L1～L14)、第1基干电力线(21)以及第2基干电力线(22)。母机(5)与第1基干电力线(21)或者所述第2基干电力线(22)或者它们两者耦合，从子机(4)接收测量数据。由此，例如，能够改善按照太阳能电池面板单位进行监视的监视***中的子机与母机之间的通信性能。

Description

用于太阳能发电设备的子机以及监视***

技术领域

本申请涉及用于太阳能发电设备的监视***，特别涉及使用传送通过太阳能电池面板生成的电力的直流电力线来进行通信的子机以及监视***。

背景技术

一般的太阳能发电设备(还被称为太阳能发电***)具有串联以及并联地连接了多个太阳能电池面板(还被称为太阳能电池模块)的太阳能电池阵列。太阳能电池阵列具有将串联地连接了太阳能电池面板的太阳能电池串并联地连接了的结构。将通过太阳能电池阵列生成了的直流电力经由直流电力线送到功率调节器。功率调节器具有DC/AC逆变器，将直流电力变换为交流电力。

已知有使用电流计、电压计、或者电力计等传感器来监视太阳能发电设备的***(所谓传感器网络)。用于太阳能发电设备的这样的监视***包括发送通过传感器取得的测量数据的子机、和从子机接收测量数据的母机。例如，与太阳能电池面板(太阳能电池模块)、太阳能电池串、或者太阳能电池阵列耦合地配置子机。还能够按照太阳能电池串单位或者太阳能电池阵列单位，监视发电状况。

在专利文献1以及2中，公开了具有如下结构的监视***：为了按照太阳能电池面板单位监视，针对每个太阳能电池面板配置了子机。进而，在太阳能发电***的情况下，能够将用于将通过太阳能电池面板生成了的电力供给到功率调节器的直流电力线用作用于在子机与母机之间通信的通信路。专利文献1以及2公开的监视***将直流电力线用作用于在子机与母机之间通信的通信路。

例如，在专利文献1的监视***中，针对每个太阳能电池面板配置子机。子机生成编码了与太阳能电池面板有关的监视信息的传送帧，使用预先分配了的扩散码对传送帧的各比特进行直接扩散，由此生成发送信号。然后，子机将发送信号作为电流信号发送。换而言之，子机将与发送信号对应的电流变化重叠到与太阳能发电面板连接了的直流电力线。在一个例子中，专利文献1的母机配置于功率调节器的附近。母机将从多个子机发送的电流信号检测为高电压侧以及低电压侧的2根电力线之间的电压变化。然后，通信母机通过对检测出的接收信号进行逆扩散处理，识别并接收从各通信子机发送的比特列。由此，母机监视每个太阳能电池面板的发电状况。

专利文献1：国际公开第2011/158681号

专利文献2：欧州专利申请公开第2533299号说明书

发明内容

为了详细地监视太阳能发电设备的发电状况，优选能够按照太阳能电池面板单位监视发电状况。因此，专利文献1以及2公开的监视***采用了针对每个太阳能电池面板配置了子机的结构。但是，本案的发明人等发现了在针对每个太阳能电池面板配置了子机的结构中，存在子机与母机之间的通信性能降低的问题。以下，依照本案发明人等研究了的比较例，说明该问题。

<比较例的说明>

图1示出比较例的太阳能发电***的结构例。图1的太阳能发电***包括太阳能发电设备及其监视***。太阳能发电设备包括太阳能电池串10、直流电力线21及22、以及功率调节器3。太阳能电池串10包括通过直流电力线L1～L14串联地连接了的多个太阳能电池面板(photovoltaic solar panel(光伏太阳能电池板)(PV))P1～P15。太阳能电池串10与功率调节器3之间通过2根直流电力线21以及22连接。直流电力线21是高电压侧的电力线，直流电力线22是低电压侧的电力线。功率调节器3通过包括直流电力线21及22以及直流电力线L1～L14的直流电流路径，取得通过太阳能电池串10生成的直流电力。功率调节器3具有DC/AC逆变器功能，将通过太阳能电池串10生成了的直流电力变换为交流电力。

监视***包括多个子机(remote unit(RU))8以及母机(baseunit(BU))9。为了按照太阳能电池面板单位进行监视，在太阳能电池面板(photovoltaic panel(PV))P1～P15的各个中设置了子机8。子机8发送通过传感器取得的测量数据(例如电流、电压、温度等)。具体而言，子机8将表示测量数据的电流信号(即测量数据被编码了的电流信号)重叠到连接了太阳能电池串10以及功率调节器3的直流电流路径。

母机9与多个子机8进行通信，从多个子机8的各个接收测量数据。在图1的例子中，母机9通过电流变压器(current transformer(CT))6与直流电力线21耦合。

图2是示出比较例的子机8的结构例的框图。图2的结构例示出与太阳能电池串10中的最高电位侧的太阳能电池面板P1耦合了的子机8。图2的子机8包括电流检测电路81、电压检测电路82、控制器83、以及发送机84。电流检测电路81检测太阳能电池面板P1的输出电流。例如，也可以使用霍尔元件、或者微小电阻值的电阻器来安装电流检测电路81。电压检测电路82被耦合在直流电力线21与直流电力线L1之间，检测太阳能电池面板P1的输出电压。电压检测电路82与直流电力线21耦合，检测相对于未图示的基准电压(例如直流电力线L1的电压)的直流电力线21的电压。电压检测电路82也可以被耦合在直流电力线21与直流电力线L1之间，检测太阳能电池面板P1的输出电压。

控制器83将通过电流检测电路81以及电压检测电路82得到的测量数据经由发送机84发送到母机9。即，控制器83收集通过电流检测电路81以及电压检测电路82得到的测量数据，生成测量数据被编码了的数字发送信号(发送比特列)，将数字发送信号供给到发送机84。例如，也可以使用微型控制器(微型处理器)或者Digital SignalProcessor(数字信号处理器)(DSP)来安装控制器83。

发送机84使用电力线通信技术而与母机9进行通信。具体而言，发送机84具有线性驱动器(放大器)，将数字发送信号作为电流信号重叠到直流电力线21以及L1。发送机84的线性驱动器一般与太阳能电池面板P1并联地，与和太阳能电池面板P1连接了的2根直流电力线21以及L1耦合。

图3示出使用图1以及2说明了的比较例的太阳能发电***的等效电路。在图3中，仅示出与太阳能电池面板P1耦合了的子机8。图3的子机8被记载为电流源，将测量数据被编码了的电流信号Itx’重叠到直流电流路径。子机8在直流电力线21以及L1之间，与太阳能电池面板P1并联地连接。因此，子机8的电流信号Itx’被分流成在包括太阳能电池面板P1的闭合电路(环路)中流过的电流Ip’、和在包括其他太阳能电池面板P2～P15以及功率调节器3的闭合电路(环路)中流过的电流Ict’。依照分流的法则，能够通过以下的式(1)表示电流Ict’。

[式1]

${\mathrm{Ict}}^{\&prime;}=\frac{Z1}{Z1+Z2+Z3+...+Z15+\mathrm{Zin}}{\mathrm{Itx}}^{\&prime;}---\left(1\right)$

此处，Z1、Z2、···、以及Z15是太阳能电池面板P1～P15各自的阻抗，Zin是功率调节器的阻抗。如根据式(1)所理解那样，在太阳能电池串10中包含的太阳能电池面板数越大，包括太阳能电池面板P2～P15以及功率调节器3的闭合电路中流过的电流信号Ict’的分流比越小。母机9被配置于功率调节器侧，所以Ict’变小有可能导致子机8与母机9之间的通信性能(通信质量)的降低。

本案发明是根据发明人等的上述意见而完成的。因此，本案发明的目的之一在于，改善按照太阳能电池面板单位进行监视的监视***中的子机与母机之间的通信性能。

在第1方案中，提供在用于太阳能发电设备的监视***中使用的子机。此处，所述太阳能发电设备包括太阳能电池串、第1及第2基干电力线、以及逆变器。所述太阳能电池串包括通过多个电力线串联地连接了的多个太阳能电池面板。所述第1基干电力线与所述多个太阳能电池面板中的最靠近高电压侧的太阳能电池面板连接。所述第2基干电力线与所述多个太阳能电池面板中的最靠近低电压侧的太阳能电池面板连接。所述逆变器通过包括所述多个电力线、所述第1基干电力线、以及所述第2基干电力线的直流电流路径，取得通过所述太阳能电池串生成的直流电力，将所述直流电力变换为交流电力。另外，本方案的子机具有为了将针对在所述多个太阳能电池面板中包含的多于1个的太阳能电池面板的各个单独地测量出的测量数据发送到配置于远端的母机，将表示所述测量数据的电流信号重叠到所述直流电流路径的发送机。

在第2方案中，监视***包括上述第1方案的子机、和与所述第1或者第2基干电力线或者它们两者耦合、从所述第1子机接收所述第1测量数据的母机。

在第3方案中，太阳能发电***包括上述第2方案的监视***、和与所述监视***耦合的所述太阳能发电设备。

根据上述方案，能够改善按照太阳能电池面板单位进行监视的监视***中的子机与母机之间的通信性能。

附图说明

图1是示出比较例的太阳能发电***的结构例的图。

图2是示出比较例的子机(远程部件)的结构例的图。

图3是示出比较例的太阳能发电***的等效电路的图。

图4是示出第1实施方式的太阳能发电***的结构例的图。

图5是示出第1实施方式的子机(远程部件)的结构例的图。

图6是示出第1实施方式的发送机的结构例的图。

图7是示出第1实施方式的太阳能发电***的等效电路的图。

图8是示出第2实施方式的太阳能发电***的结构例的图。

图9是示出第3实施方式的太阳能发电***的结构例的图。

图10A是示出第4实施方式的太阳能发电***的结构例的图。

图10B是示出第4实施方式的太阳能发电***的结构例的图。

(符号说明)

P1～P15：太阳能电池面板；21、21A～21D、22、L1～L14：直流电力线；3：功率调节器(Power conditioning system(PCS))；4：子机(Remote Unit(RU)；5、5A～5C：母机(Base Unit(BU))；6、6A～6E：电流变压器(CT)；10、10A～10D：太阳能电池串；41：电流检测电路；42：开关电路；43：电压检测电路；44：控制器；45：发送机；451：驱动器电路；452：降压器电路；IA：电力线21A中流过的电流；IB：电力线21B中流过的电流；IC：电力线21C中流过的电流；ID：电力线21D中流过的电流；I：功率调节器3中流过的电流；60、61：电流检测部；62：加法器；63：反转放大器。

具体实施方式

以下，参照附图，详细说明具体的实施方式。在各附图中，对同一或者对应的要素附加了同一符号，为了使说明明确化，根据需要省略重复说明。

<第1实施方式>

图4是示出本实施方式的太阳能发电***的结构例的图。图4所示的太阳能发电***包括太阳能发电设备及其监视***。图4的太阳能发电设备的结构与图1所示的比较例相同。即，太阳能发电设备包括太阳能电池串10、直流电力线21及22、以及功率调节器3。太阳能电池串10包括通过直流电力线L1～L14串联地连接了的多个太阳能电池面板(photovoltaic solar panel(PV))P1～P15。在太阳能电池串10中包含的太阳能电池面板数是任意的，不限定于图4所示的15个。

太阳能电池串10与功率调节器3之间通过2根直流电力线21以及22连接。直流电力线21是高电压侧的电力线，直流电力线22是低电压侧的电力线。即，直流电力线21与在太阳能电池串10中包含的太阳能电池面板P1～P15中的最靠近高电压侧的太阳能电池面板P1连接。另一方面，直流电力线22与最靠近低电压侧的太阳能电池面板P15连接。功率调节器3通过包括直流电力线21及22以及直流电力线L1～L14的直流电流路径，取得通过太阳能电池串10生成的直流电力。功率调节器3具有DC/AC逆变器功能，将通过太阳能电池串10生成的直流电力变换为交流电力。

本实施方式的监视***包括子机(remote unit(RU))4以及母机(base unit(BU))5。子机4构成为取得针对太阳能电池面板P1～P15的各个单独地测量出的测量数据(例如输出电压)，将表示该测量数据的电流信号(即测量数据被编码了的电流信号)重叠到连接了太阳能电池串10以及功率调节器3的直流电流路径(包括直流电力线21及22以及直流电力线L1～L14)。子机4为了监视在太阳能电池串10中包含的太阳能电池面板P1～P15，也可以如图4所示，具有与直流电力线21、22、以及L1～L14连接的端子T21、T22、以及TL1～TL14。

母机5被构成为与直流电力线21或者22或者它们两者耦合，与子机4进行通信，从子机4接收测量数据。在图4的例子中，母机5通过电流变压器(current transformer(CT))6与直流电力线21耦合。CT6通过使在贯通环状芯的电线(即一次侧线圈)中流过的电流根据在芯中产生的磁通的变化(即磁通的变化率或者时间微分)而在二次侧线圈中发生的感应电流流入到负载电阻，从而作为电压信号输出。另外，母机5与连接太阳能电池串10和功率调节器3的直流电流路径耦合即可，也可以经由CT6与直流电力线22耦合。另外，用于将母机5与直流电力路径耦合的耦合电路(coupling circuit)不限于CT6。例如，母机5也可以与直流电力线21以及22耦合，检测直流电力线21以及22之间的电压变化。

子机4与母机5之间的传送方式既可以是不使用副载波的基带传送，也可以是进行副载波调制的载波调制传送(carrier-modulatedtransmission)。在采用基带传送的情况下，子机4通过例如直接地将发送比特列分配给2个电流电平的NRZ(Non Return to Zero：非归零)编码生成发送信号即可。另外，在采用载波调制传送的情况下，子机4将发送比特列映射到发送码元列，发送表示与发送码元列对应的电流变化的电流信号即可。采用载波调制传送的情况下的调制方式不限定于特定的方式，能够使用能够在电力线通信中采用的任意的调制方式。例如，子机4将表示使用On Off Keying(开关键控)(OOK)、Amplitude Shift Keying(幅移键控)(ASK)、Frequency Shift Keying(频移键控)(FSK)、或者Phase Shift Keying(相移键控)(PSK)调制了的载波的电流变化重叠到在直流电力线中流过的直流电流即可。

进而，母机5也可以与和多个太阳能电池串10耦合了的多个子机4进行通信。在该情况下，子机4与母机5之间的多元连接方式也不限定于特定的方式，能够使用能够在电力线通信中采用的任意的调制方式。例如，在本实施方式中采用的多元连接方式也可以是SpreadSpectrum Multiple Access(扩频多址)(SSMA)、Time DivisionMultiple Access(时分多址)(TDMA)、Frequency Division MultipleAccess(频分多址)(FDMA)、或者Orthogonal Frequency DivisionMultiple Access(正交频分多址)(OFDMA)、或者它们的任意的组合。

图5是示出本实施方式的子机4的结构例的框图。在图5的结构例中，子机4包括电流检测电路41、开关电路42、电压检测电路43、控制器44、以及发送机45。电流检测电路41与直流电力线22耦合，检测太阳能电池面板P15的输出电流。电流检测电路41也可以与直流电力线21耦合，检测在太阳能电池面板P1中流过的电流。也可以使用霍尔元件、或者微小电阻值的电阻器来安装电流检测电路41。

开关电路42配置于端子T21以及TL1～TL14与电压检测电路43之间。开关电路42在太阳能电池面板P1～P15之间切换电压检测电路43的连接对象。电压检测电路42检测通过开关电路42选择出的端子的电压。电压检测电路42检测针对未图示的基准电压(例如直流电力线22的电压)的相对电压即可。另外，电压检测电路42也可以测定各太阳能电池面板的输出电压。在该情况下，开关电路42也可以配置于端子T21及T22以及TL1～TL14与电压检测电路43之间。另外，开关电路42将邻接的端子对(例如端子T21以及TL1的对、端子TL1以及TL2的对、或者端子TL14以及T22的对)依次连接到电压检测电路43即可。

控制器44将通过电流检测电路41以及电压检测电路43得到的测量数据经由发送机45发送到母机9。即，控制器44收集通过电流检测电路41以及电压检测电路43得到的测量数据，生成测量数据被编码了的数字发送信号(发送比特列)，将数字发送信号供给到发送机45。发送测量数据时的数据格式以及传送帧格式没有特别限定。例如，既可以将与多个太阳能电池面板P1～P15有关的测量数据在1个传送帧中集中发送，也可以使用多个传送帧分割发送。例如，也可以使用微型控制器(微型处理器)或者Digital Signal Processor(DSP)来安装控制器44。

发送机45使用电力线通信技术而与母机5进行通信。发送机45具有线性驱动器(放大器)，将数字发送信号作为电流信号重叠到直流电力线21以及22。发送机45与太阳能电池面板P1～P15并联地，被耦合在直流电力线21以及22之间。更具体而言，发送机45也可以具有线性驱动器、和将线性驱动器耦合到直流电力线21以及22的耦合电路。耦合电路包括例如变压器(transformer)。

图6示出发送机45的结构例。图6所示的发送机45包括被连接在直流电力线21以及22之间的驱动器电路451以及降压器电路452。驱动器电路451是例如使用了NPN晶体管的恒定电流电路。在该情况下，驱动器电路451根据从控制器44对基极供给的电压信号进行恒定电流动作，所以在通过降压器电路452连接了的直流电力线21与22之间重叠电流变化。从控制器44对驱动器电路451的基极供给的电压信号是例如脉冲信号，表示发送比特列。降压器电路452由例如晶体管等开关元件构成，将直流电力线21以及22之间的高电压降压为驱动器电路451的适当电压。

图7示出使用图4～图6说明了的本实施方式的太阳能发电***的等效电路。图7的子机4被记载为电流源，将针对太阳能电池面板P1～P15的各个单独地测量出的测量数据被编码了的电流信号Itx重叠到直流电流路径。子机4在直流电力线21以及22之间，与太阳能电池面板P1～P15并联地连接。因此，子机4的电流信号Itx被分流成在包括太阳能电池面板P1～P15的闭合电路(环路)中流过的电流Ip、和在包括功率调节器3的闭合电路(环路)中流过的电流Ict。依照分流的法则，能够通过以下的式(2)表示电流Ict。

[式2]

$\mathrm{Ict}=\frac{Z1+Z2+Z3+...+Z15}{Z1+Z2+Z3+...+Z15+\mathrm{Zin}}\mathrm{Itx}---\left(2\right)$

此处，Z1、Z2、···、以及Z15与上述的式(1)同样地是太阳能电池面板P1～P15各自的阻抗，Zin是功率调节器的阻抗。即，与图3以及式(1)的比较例对照地，在太阳能电池串10中包含的太阳能电池面板数越大，包括功率调节器3的闭合电路中流过的电流信号Ict的分流比就越大。功率调节器3的内部阻抗Zin一般比太阳能电池串10的阻抗(即Z1～Z15之和)充分小。因此，认为几乎全部从发送机45输出的电流信号Itx流过包括功率调节器3的闭合电路。因此，能够提高子机4与母机5之间的通信性能(通信质量)。

如根据以上的说明所理解那样，本实施方式的子机4将表示针对在太阳能电池串10中包含的太阳能电池面板P1～P15的各个单独地测量出的测量数据(例如各面板的输出电压)的电流信号重叠到包括直流电力线21及22以及直流电力线L1～L14的直流电流路径。进而，子机4具有与太阳能电池面板P1～P15并联地耦合的发送机45，通过发送机45将电流信号重叠到直流电流路径。因此，本实施方式的子机4、以及包括子机4的监视***在按照太阳能电池面板单位进行监视的情况下，能够改善子机4与母机5之间的通信性能。

另外，子机4的发送机45也可以不是与太阳能电池面板P1～P15的全部并联地耦合，也可以与太阳能电池面板P1～P15中的多于1个的面板并联地耦合。例如，子机4的发送机45也可以与太阳能电池面板P1～P14并联地被耦合在直流电力线21以及L14之间。依照分流的法则，能够通过以下的式(3)，表示在包括太阳能电池面板P15以及功率调节器3的闭合电路(环路)中流过的电流信号Ict2。

[式3]

$\mathrm{Ict}2=\frac{Z1+Z2+Z3+...+Z14}{Z1+Z2+Z3+...+Z15+\mathrm{Zin}}\mathrm{Itx}---\left(3\right)$

即，式(3)所示的电流信号Ict2的分流比大于式(1)所示的电流信号Ict’的分流比。因此，相比于使用图1～图3说明了的比较例，能够改善子机4与母机5之间的通信性能。

另外，在本实施方式中，1台子机4取得与多个太阳能电池面板的各个有关的测量数据，将其发送到母机5。因此，相比于如比较例那样使用与多个太阳能电池面板的各个对应起来的多个子机的情况，能够削减子机的数量。即，本实施方式能够在按照太阳能电池面板单位进行监视的监视***中削减子机的数量。

另外，在图5所示的子机4的结构例中，示出了使用开关电路42在太阳能电池面板P1～P15之间切换电压检测电路43的连接对象的结构。通过这样的结构，能够使用1个电压检测电路43单独地测量多个太阳能电池面板各自的输出电压。

但是，图5的结构例只不过是一个例子。例如，子机4既可以具有多个电压检测电路43，也可以在该情况下省略开关电路42。另外，子机4也可以具有与电流检测电路41以及电压检测电路43独立的传感器(例如温度传感器)。

<第2实施方式>

在本实施方式中，说明上述第1实施方式的变形例。图8是示出本实施方式的太阳能发电***的结构例的框图。图8的***具有包括太阳能电池串10A～10D的多个太阳能电池串10。各太阳能电池串10具有被串联连接了的多个太阳能电池面板P1、P2、P3、···。多个太阳能电池串10通过包括直流电力线21A～21D的多个直流电力线21而并联连接。功率调节器3经由被并联连接了的多个直流电力线21，取得通过多个太阳能电池串10生成了的直流电力，将其变换为交流电力。

在图8中，电流IA表示在直流电力线21A中流过的电流、即在太阳能电池串10A中流过的电流。同样地，电流IB、IC、以及ID分别表示在直流电力线21B(即太阳能电池串10B)中流过的电流、在直流电力线21C(即太阳能电池串10C)中流过的电流、以及在直流电力线21D(即太阳能电池串10D)中流过的电流。电流I是在包括电流IA～ID的多个太阳能电池串10中流过的直流电流的合成电流，表示对功率调节器3供给的直流电流。

另外，图8仅示出高电压侧的直流电力线21，省略了连接各太阳能电池串10的低电压侧和功率调节器3的直流电力线22的图示。另外，图8示出了4根太阳能电池串10A～10D，但图8的太阳能发电***既可以具有更多的太阳能电池串10，也可以仅具有2根或者3根太阳能电池串10。

在图8的例子中，包括1台母机5以及多台子机4的多元连接通信***被用于监视多个太阳能电池面板1的状态(例如输出电压、输出电流、或者温度、或者它们的组合)。图8示出2个多元连接通信***。一个多元连接通信***包括母机5A、和与太阳能电池串10A以及10B(电力线21A以及21B)连接了的多个子机4A以及4B。另一个多元连接通信***包括母机5B、和与太阳能电池串10C以及10D(电力线21C以及21D)连接了的多个子机4C以及4D。在本实施方式中采用的多元连接方式不限定于特定的方式，能够使用能够在电力线通信中采用的任意的调制方式。例如，在本实施方式中采用的多元连接方式也可以是SSMA(DS-CDMA)、TDMA、FDMA、或者OFDMA、或者它们的任意的组合。

子机4以及母机5的结构以及动作与上述第1实施方式相同即可。另外，在图8的结构例中，与第1实施方式同样地，对各太阳能电池串10耦合了1个子机4，1个子机4监视在太阳能电池串10中包含的多个太阳能电池面板。但是，在本实施方式中，也可以对多个太阳能电池串10的至少1个，耦合2个以上的子机4。以下，有时将与1个太阳能电池串10连接了的子机4的集合称为“子机(RU)群”。

例如，在被称为百万瓦级太阳能发电***的大规模的太阳能发电***中，使用庞大的数量的太阳能电池面板以及太阳能电池串。因此，为了监视大量的太阳能电池面板，需要大量的子机4。但是，关于SSMA、TDMA、FDMA、OFDMA等的多元连接数，为了多元连接而排他地使用的资源(即时间、频率、或者扩散码、或者它们的组合)是有限的，可多元连接的子机4的数量受资源限制。

为了应对多元连接数的问题，如图8所示，考虑导入多个母机5(例如母机5A以及5B)。使用多个母机5意味着，使用多个多元连接通信***。如果能够在多个多元连接通信***之间共用(或者再利用)相同的资源，则存在能够消除由于资源数的上限所引起的上述问题的可能性。

但是，图8所示那样的太阳能发电***具有将分别与太阳能电池串10连接了的多个直流电力线21A～21D并联连接了的结构。因此，包括图8所示的母机5B的一方的多元连接通信***的信号经由被并联连接了的多个直流电力线21A～21D，对包括母机5A的另一方的多元连接通信***的信号造成干扰。因此，为了在为了发送信号而使用并联连接了的多个电力线21A～21D的多个多元连接***之间共用相同的资源(即时间、频率、或者扩散码、或者它们的组合)，需要进一步的某种应对。

为了能够在多个多元连接通信***之间共用(或者再利用)资源，在本实施方式中，研究向电流变压器(CT)6A以及6B的环状芯穿通电力线的方法。本实施方式的CT6A以及6B是输出表示在第1电线中流过的第1电流与在第2电线中流过的第2电流的差电流的变化的电信号的电流检测部的具体例子。

图8所示的CT6A生成表示在电力线21A中流过的电流IA与在电力线21B中流过的电流IB的差电流的变化的电信号。具体而言，2根电力线21A以及21B将CT6A的环状芯相互逆向地贯通。因此，从太阳能电池串10A朝向功率调节器3在电力线21A中流过的直流电流IA从图8的纸面的左侧向右侧通过CT6A的环状芯。相对于此，从太阳能电池串10B朝向功率调节器3在电力线21B中流过的直流电流IB从图8的纸面的右侧向左侧通过CT6A的环状芯。

于是，在直流电流IA以及IB的变化是同相时，这些电流在CT6A的芯中产生的磁通相互成为逆向而相抵消。另外，电流IA以及IB的变化是同相意味着，电流IA以及IB一起增加或者一起减少、换言之电流IA以及IB的时间微分(即斜率)的符号相同。在假设电流IA以及IB的变化完全相同时，不产生差电流的变化。另一方面，在直流电流IA以及IB的变化是逆相的情况下，这些电流在芯中感应的磁通成为相同的方向而相互加强。电流IA以及IB的变化是逆相意味着，相对于电流IA以及IB的一方增加，另一方减少，换言之，电流IA以及IB的时间微分(即斜率)的符号相互相反。

在本实施方式中，使用CT6A来生成与电流IA以及IB的差电流的变化对应的电信号，将其供给到母机5A。由此，母机5A能够接收与电力线21A以及21B连接了的2个子机4A以及4B(或者2个子机群)的发送信号，并且实质上消除与其他电力线21C以及21D连接了的其他子机4C以及4D(或者子机群)的发送信号。此处，“实质上消除”意味着，其他子机4C以及4D(或者子机群)的发送信号也可以不是完全地被消除为零。换言之，“实质上消除”意味着，与电力线21C以及21D连接了的子机4C以及4D(或者子机群)的发送信号电平充分小到能够以规定的质量(例如SNR(Signal to NoiseRatio：信噪比)、误码率)接收与电力线21A以及21B连接了的2个子机4A以及4D(或者2个子机群)的发送信号的程度。

例如，如果与直流电力线21A连接了的子机4A(或者子机群)发送了电流信号，则直流电流IA根据该电流信号而变化。另外，由于该电流IA的变化所引起的电荷(即电子)的流动对包括电力线21B的其他电力线21提供逆相的变化。例如，如果直流电流IA由于基于子机4A的电流信号的重叠而增加，则在电力线21A中被引入大量的电子，所以电力线21B(以及其他电力线21C以及21D)的电子的流动减少。因此，由于直流电流IA的增减所引起的直流电流IB(以及在其他电力线中流过的电流IC以及ID)的变化与电流IA的变化逆相。因此，从CT6A输出的电信号、即表示直流电流IA以及IB的差电流的变化的电信号反映出直流电流IA的增减。由此，母机5A能够使用来自CT6A的电信号，接收与直流电力线21A连接了的子机4A的发送信号。

关于与直流电力线21B连接了的子机4B(或者子机群)的发送，也能够认为与子机4A的发送同样。即，如果子机4B向电力线21B发送了电流信号，则由于该电流信号的重叠而直流电流IB增减。于是，由于直流电流IB的增减所引起的直流电流IA(以及在其他电力线中流过的电流IC以及ID)的变化与电流IB的变化逆相。因此，母机5A能够使用表示直流电流IA以及IB的差电流的变化的CT6A的输出信号，接收子机4B的发送信号。

另一方面，如果由于与电力线21C以及21D连接了的子机4C以及4D(或者子机群)的发送而在电力线21C以及21D中流过的直流电流IC以及ID增减，则其影响在电线21A以及21B中流过的直流电流IA以及IB以同相出现。例如，如果由于基于子机4C的电流信号的重叠而电力线21C的直流电流IC增加，则由于在电力线21C中被引入大量的电子，所以电力线21A以及21B的电子的流动都减少。因此，由于直流电流IC的增减所引起的直流电流IA以及IB的变化成为相互同相。因此，关于由于直流电流IC的增减所引起的直流电流IA以及IB的变化，在表示电流IA以及IB的差电流的变化的CT6A的输出信号中不出现而实质上被消除。同样地，关于通过子机4D向电力线21D发送的电流信号，也在CT6A的输出信号中不出现而实质上被消除。由此，母机5A不会受到子机4C以及4D的发送信号的影响，而能够接收子机4A以及4B的发送信号。

如根据以上的说明所理解那样，利用电力线21A以及21B的2个子机4A以及4B(或者2个子机群)能够在与利用其他电力线21C以及21D的其他子机4C以及4D之间共用资源。其原因为，来自其他子机4C以及4D的发送信号(电流信号)的干扰在直流电流IA以及IB的差电流中实质上被消除。

另外，在使用了电力线21的通信中，与太阳能发电***有关的机器发生的噪声、例如功率调节器3的开关噪声、以及功率调节器3的最大动作点追踪动作所致的调制分量等重叠到在电力线21中流过的电流上。在被并联连接了的电力线21A～21D中以同相出现功率调节器3的噪声的影响。因此，母机5A通过使用CT6A输出的电信号，能够抑制功率调节器3的噪声所致的接收质量降低。其原因为，功率调节器3的噪声在直流电流IA以及IB的差电流中实质上被消除。

同样地，2根电力线21C以及21D相互逆向地贯通CT6B的环状芯。由此，CT6B生成表示在电力线21C中流过的电流IC与在电力线21D中流过的电流ID的差电流的变化的电信号。因此，母机5B不会受到子机4A以及4B的发送信号的影响，而能够接收子机4C以及4D的发送信号。另外，母机5B能够抑制功率调节器3的噪声所致的接收质量降低。

另外，图8所示的CT6A以及6B的配置只不过是用于检测在2个电力线2中流过的电流之间的差电流的变化的一个例子。在后述的其他实施方式中说明CT6的其他配置例。

<第3实施方式>

在本实施方式中，说明贯通CT6的芯的电力线21的根数与图8不同的变形例。在第2实施方式中，示出了使2根直流电力线21(例如21A以及21B)相互逆向地穿通1个CT6(例如6A)的芯的例子。由此，通过CT6A的芯的2个直流电流(例如IA以及IB)的朝向成为相互逆向。但是，如根据在第2实施方式中叙述了的差电流的原理理解那样，在1个CT6的芯中穿通的电力线21的根数也可以是4根以上的偶数根。即，使2N根(N是正整数)电力线21中的N根电力线21在一个朝向上穿通CT6的芯，使其他N根电力线21逆向穿通CT6的芯即可。

图9示出了以贯通1个CT6C的芯的方式配置了4根电力线21A～21D的例子。具体而言，电力线21A以及21C从图9的纸面的左侧向右侧通过CT6C的环状芯。另一方面，电力线21B以及21D从图9的纸面的右侧向左侧通过CT6C的环状芯。

图9的母机5C能够在与和电力线21A～21D连接了的4个子机4A～4D(或者4个子机群)之间进行通信。

通过采用在本实施方式中叙述了的结构，具有能够削减母机5的数量的优点。本实施方式在相比于与1个电力线21连接的子机4的数量在母机5的处理能力或者多元连接的上限数中有余量的情况下特别有效。

<第4实施方式>

在上述第2以及第3实施方式中，示出了为了检测在2个电力线21中流过的电流之间的差电流的变化，使用2个电力线21相互逆向地贯通了1个CT6的芯的结构的例子。但是，这样的结构只不过是检测在2个电力线21中流过的电流之间的差电流的变化的电流检测部的一个例子。在本实施方式中，说明电流检测部的其他结构例。

图10A以及10B示出本实施方式的太阳能发电***的第1以及第2结构例。如根据图10A以及10B和图8的比较可知，图10A以及10B的结构例代替1个CT6A而使用包括2个CT6D以及6E的电流检测部60以及61。在图10A的电流检测部60中，电力线21A贯通CT6D的芯，电力线21B贯通CT6E的芯。但是，电力线21B贯通CT6E的芯的朝向是与电力线21A贯通CT6D的芯的朝向相逆的朝向。由此，直流电流IA通过CT6D的朝向和直流电流IB通过CT6E的朝向成为相互逆向。

图10A的加法器62将加上CT6D以及6E的输出信号而得到的信号供给到母机5A。加上CT6D以及6E的输出信号而得到的信号表示在2个电力线2A以及2B中流过的2个电流IA以及IB的差电流的变化。因此，母机5A能够使用加法器62的输出信号，识别并接收从2个子机4A以及4B(或者2个子机群)发送了的比特列。

在图10B的电流检测部61中，直流电流IA以及IB以相同的朝向通过CT6D以及6E。因此，在图10B中，使用反转放大器63而使CT6E的输出信号反转。图10B的加法器62将CT6D的输出信号与CT6E的输出信号的反转信号进行相加。由此，加法器62的输出信号表示在2个电力线21A以及21B中流过的2个电流IA以及IB的差电流的变化。因此，母机5A能够使用加法器62的输出信号，识别并接收从2个子机4A以及4B(或者2个子机群)发送了的比特列。另外，作为不使用图10B所示的反转放大器63的方法，也可以以在将CT6D和CT6E的输出连接到加法器62时使极性相互相逆的方式连接。

另外，如果比较第2以及第3实施方式的结构例(例如图8)和本实施方式的结构例(图10A以及10B)，则第2以及第3实施方式的结构例具有能够削减CT的数量的优点。另外，在图10A以及10B的结构例中，如果在2个CT6D以及6E之间存在特性差，则有母机5A的接收质量劣化的可能性。相对于此，在第2以及第3实施方式的结构例中，通过1个CT6检测在多个电力线21中流过的电流的差电流(合成电流)，所以具有原理上不发生由于CT6之间的特性偏差所致的母机5的接收质量的劣化的优点。

<其他实施方式>

在上述第2～第4实施方式中，CT6A～6E与高电压侧的直流电力线21耦合。但是，CT6A～6E也可以与在图8、9、10A、以及10B中省略了图示的低电压侧的直流电力线22耦合。

在上述第2～第4实施方式中，示出了使偶数根的电力线21穿通CT6的芯的例子。但是，还能够使3根以上的奇数根的电力线21穿通CT6的芯。在使奇数根的电力线21穿通CT6的芯的结构中，在加法器62中合成2个信号时，以使倍率比成为通过CT6的电力线的根数的倒数之比的方式，变更穿通CT6的芯的次数、或者设定CT6的负载电阻的值即可。例如，在使3根电力线穿通CT6的芯的情况下，如果设为以2根相同的朝向地通过环状芯、1根逆向地通过环状芯，则使逆向的1根穿通芯2次即可。由此，能够消除与其他电力线连接了的子机4送出的电信号，加法器62的输出信号表示在2个电力线2A以及2B中流过的2个电流IA以及IB的差电流的变化。因此，母机5A能够使用加法器62的输出信号，识别并接收从2个子机4A以及4B(或者2个子机群)发送了的比特列。另外，如果考虑在上述第4实施方式中说明了的图10A的结构中处理3根以上的奇数根的电力线21的情况，则代替使电线穿通环状芯2次，而使逆向地通过环状芯的CT6的负载电阻成为2倍即可。由此，能够消除向加法器62输入的与其他电力线连接了的子机4送出的电信号。

在上述第2～第4实施方式中，示出了为了检测在2个电力线2中流过的电流之间的差电流的变化而使用电流变压器的例子。但是，也可以代替电流变压器，而使用能够检测在2个电力线21中流过的电流之间的差电流的变化的其他电流检测部。例如，也可以使用包括霍尔元件或者分流电阻的电流检测部。在使用霍尔元件或者分流电阻的情况下，为了去除多个太阳能电池串10之间的发电电流的差(即纯粹的直流分量、或者平均值)的影响来观测由于多个子机4的电流信号所引起的差电流的变化，也可以使用模拟微分电路或者数字微分电路。数字微分电路也可以与母机5具有的接收机(例如信号处理部)一体化。

进而，上述实施方式只不过是与通过本案发明人得到了的技术思想的应用有关的例子。即，该技术思想不限定于上述实施方式，当然能够实现各种变更。

Claims (10)

1.一种子机，在用于太阳能发电设备的监视***中被使用，

所述太阳能发电设备包括：

第1太阳能电池串，通过第1多个电力线串联地连接了第1多个太阳能电池面板；

第1基干电力线，与所述第1多个太阳能电池面板中的最靠近高电压侧的太阳能电池面板连接；

第2基干电力线，与所述第1多个太阳能电池面板中的最靠近低电压侧的太阳能电池面板连接；以及

逆变器，通过包括所述第1多个电力线、所述第1基干电力线、以及所述第2基干电力线的第1直流电流路径，取得由所述第1太阳能电池串生成的直流电力，将所述直流电力变换为交流电力，

所述子机具备发送机，该发送机为了将针对所述第1多个太阳能电池面板所包含的多于1个的太阳能电池面板的各个单独地测量出的第1测量数据发送到配置于远端的母机，将表示所述第1测量数据的第1电流信号重叠到所述第1直流电流路径。

2.根据权利要求1所述的子机，其特征在于，

所述发送机与所述多于1个的太阳能电池面板并联地耦合。

3.根据权利要求1或者2所述的子机，其特征在于，

所述发送机被耦合在所述第1基干电力线与所述第2基干电力线之间。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的子机，其特征在于，还具备：

传感器，生成所述第1测量数据；以及

开关电路，在所述多于1个的太阳能电池面板之间切换所述传感器的连接对象。

5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的子机，其特征在于，

所述第1测量数据包括针对所述多于1个的太阳能电池面板的各个单独地测量出的输出电压的测量值。

6.一种监视***，具备：

第1子机，包括权利要求1～5中的任意一项所述的子机；以及

母机，与所述第1基干电力线或者所述第2基干电力线或者它们两者耦合，从所述第1子机接收所述第1测量数据。

7.根据权利要求6所述的监视***，其特征在于，

所述太阳能发电设备还具备：

第2太阳能电池串，通过第2多个电力线串联地连接了第2多个太阳能电池面板；

第3基干电力线，与所述第2多个太阳能电池面板中的最靠近高电压侧的太阳能电池面板连接；以及

第4基干电力线，与所述第2多个太阳能电池面板中的最靠近低电压侧的太阳能电池面板连接，

所述逆变器通过包括所述第2多个电力线、所述第3基干电力线、以及所述第4基干电力线的第2直流电流路径，取得由所述第2太阳能电池串生成的直流电力，

所述监视***还具备：

第2子机，将表示针对所述第2多个太阳能电池面板所包含的多于1个的太阳能电池面板的各个单独地测量出的第2测量数据的第2电流信号重叠到所述第2直流电流路径；以及

电流检测部，与所述第1基干电力线以及所述第3基干电力线耦合，

所述电流检测部进行动作，以使得输出表示(a)在所述第1基干电力线中流过的电流与在所述第3基干电力线中流过的电流的差电流的变化、或者(b)在所述第2基干电力线中流过的电流与在所述第4基干电力线中流过的电流的差电流的变化的电信号，

所述母机与所述第1子机以及所述第2子机一起构成多元连接通信***，以通过处理所述电信号而接收来自所述第1子机以及所述第2子机的第1测量数据以及第2测量数据的方式进行动作。

8.根据权利要求7所述的监视***，其特征在于，

所述电流检测部包括电流变压器，

所述第1基干电力线或者所述第2基干电力线是贯通所述电流变压器的环状芯而配置的，

所述第3基干电力线或者所述第4基干电力线是与所述第1基干电力线或者所述第2基干电力线逆向地贯通所述环状芯而配置的，

所述电信号是向所述电流变压器的二次侧输出的电压信号或者电流信号。

9.根据权利要求7所述的监视***，其特征在于，

所述电流检测部包括第1电流变压器以及第2电流变压器，

所述第1基干电力线或者所述第2基干电力线是贯通所述第1电流变压器的环状芯而配置的，

所述第3基干电力线或者所述第4基干电力线是贯通所述第2电流变压器的环状芯而配置的，

所述电信号是对所述第1电流变压器以及所述第2电流变压器的输出电压或者输出电流进行相加或者相减而得到的信号。

10.一种太阳能发电***，具备：

权利要求6～9中的任意一项所述的监视***；以及

所述太阳能发电设备，与所述监视***耦合。