(57)【要約】  本発明は、少なくとも２つのソーラーインバータ（ＫＭ、ＫＳ１・・・ＫＳｎないしＫＭ１、ＫＭ２、ＫＳ１１・・・ＫＳ１ｎ、ＫＳ２１・・・ＫＳ２ｍ）のための通信構造に関する。この通信構造は伝送媒体から成り、当該伝送媒体によって前記少なくとも２つのソーラーインバータ（ＫＭ、ＫＳ１・・・ＫＳｎないしＫＭ１、ＫＭ２、ＫＳ１１・・・ＫＳ１ｎ、ＫＳ２１・・・ＫＳ２ｍ）の各々が通信網（ＫＮ）と接続される。前記ソーラーインバータの第１の部分（ＫＭないしＫＭ１、ＫＭ２）はそれぞれＬＡＮインターフェースを介して通信網（ＫＮ）と接続されており、ソーラーインバータの別の部分（ＫＳ１・・・ＫＳｎないしＫＳ１１・・・ＫＳ１ｎ、ＫＳ２１・・・ＫＳ２ｍ）はこの第１の部分とシリアルインターフェースを介して接続されている。すなわち２つの異なるネットワークタイプが設けられており、このうちの第１のネットワークタイプは短い距離での高速データ伝送を伴う標準のＬＡＮ技術に適しており、第２のネットワークタイプは、長距離にわたるノイズの影響を受けにくいデータ伝送に適している。
2009525719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つのソーラーインバータ（ＫＭ、ＫＳ１・・・ＫＳｎないしＫＭ１、ＫＭ２、ＫＳ１１・・・ＫＳ１ｎ、ＫＳ２１・・・ＫＳ２ｍ）のための通信構造であって、
伝送媒体から成り、当該伝送媒体によって前記少なくとも２つのソーラーインバータ（ＫＭ、ＫＳ１・・・ＫＳｎないしＫＭ１、ＫＭ２、ＫＳ１１・・・ＫＳ１ｎ、ＫＳ２１・・・ＫＳ２ｍ）の各々が通信網（ＫＮ）と接続される形式のものにおいて、
前記ソーラーインバータの第１の部分（ＫＭないしＫＭ１、ＫＭ２）はそれぞれＬＡＮインターフェースを介して通信網（ＫＭ）と接続されており、前記ソーラーインバータの別の部分（ＫＳ１・・・ＫＳｎないしＫＳ１１・・・ＫＳ１ｎ、ＫＳ２１・・・ＫＳ２ｍ）は前記第１の部分と、シリアルインターフェースを介して接続されている、
ことを特徴とする、少なくとも２つのソーラーインバータのための通信構造。
【請求項２】
前記通信網（ＫＮ）と接続されているソーラーインバータはそれぞれ、通信マスター（ＫＭないしＫＭ１、ＫＭ２）として構成されており、前記別のソーラーインバータは通信スレーブ（ＫＳ１・・・ＫＳｎないしＫＳ１１・・・ＫＳ１ｎ、ＫＳ２１・・・ＫＳ２ｍ）として構成されている、請求項１記載の通信構造。
【請求項３】
前記ＬＡＮインターフェースはイーサーネットインターフェースとして構成されており、前記シリアルインターフェースはＥＩＡ−４８５インターフェースとして構成されている、請求項１または２記載の通信構造。
【請求項４】
各通信マスター（ＫＭないしＫＭ１、ＫＭ２）に対して少なくとも１つの代替通信マスター（ＫＳ１ないしＫＳ１１、ＫＳ２１）が設けられており、当該代替通信マスターは、正常作動時には通信スレーブとして作動し、故障時には通信マスターの機能を担う、請求項１から３までのいずれか１項記載の通信構造。
【請求項５】
前記通信網（ＫＮ）と通信マスター（ＫＭないしＫＭ１、ＫＭ２）との間にルータが接続されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の通信構造。
【請求項６】
前記第１の部分のソーラーインバータ（ＫＭないしＫＭ１、ＫＭ２）および前記別の部分のソーラーインバータ（ＫＳ１・・・ＫＳｎないしＫＳ１１・・・ＫＳ１ｎ、ＫＳ２１・・・ＫＳ２ｍ）は同じ構造で構成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の通信構造。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項記載の通信構造の作動方法であって、
通信網（ＫＮ）からＬＡＮインターフェースを介して、通信マスター（ＫＭないしＫＭ１、ＫＭ２）として構成されたソーラーインバータに伝達される全てのデータが当該ソーラーインバータによって収集され、当該データはアドレス割り当てに相応して、通信スレーブ（ＫＳ１・・・ＫＳｎないしＫＳ１１・・・ＫＳ１ｎ、ＫＳ２１・・・ＫＳ２ｍ）として構成されたソーラーインバータに送信され、通信スレーブ（ＫＳ１・・・ＫＳｎないしＫＳ１１・・・ＫＳ１ｎ、ＫＳ２１・・・ＫＳ２ｍ）として構成されたソーラーインバータのデータが、通信マスター（ＫＭないしＫＭ１、ＫＭ２）として構成されたソーラーインバータによって呼び出され、ＬＡＮインターフェースを介して通信網（ＫＮ）内のノードに送信される、
ことを特徴とする、通信構造の作動方法。
【請求項８】
請求項１から６までのいずれか１項記載の通信構造の作動方法であって、
全てのデータが通信網（ＫＮ）から、通信マスター（ＫＭないしＫＭ１、ＫＭ２）として構成されたソーラーインバータを介して、アドレス割り当てに相応して、通信スレーブ（ＫＳ１・・・ＫＳｎないしＫＳ１１・・・ＫＳ１ｎ、ＫＳ２１・・・ＫＳ２ｍ）として構成されたソーラーインバータに転送され、通信スレーブ（ＫＳ１・・・ＫＳｎないしＫＳ１１・・・ＫＳ１ｎ、ＫＳ２１・・・ＫＳ２ｍ）として構成されたソーラーインバータから送信されたデータは、割り当てられた、通信マスター（ＫＭないしＫＭ１、ＫＭ２）として構成されたソーラーインバータを介して、通信網（ＫＮ）内のノードに転送される、
ことを特徴とする、通信構造の作動方法。
【請求項９】
正常作動時には、各通信マスター（ＫＭないしＫＭ１、ＫＭ２）に割り当てられた通信スレーブ（ＫＳ１・・・ＫＳｎないしＫＳ１１・・・ＫＳ１ｎ、ＫＳ２１・・・ＫＳ２ｍ）の全てのデータは、当該通信マスター（ＫＭないしＫＭ１、ＫＭ２）を介して処理され、前記通信マスター（ＫＭないしＫＭ１、ＫＭ２）の故障時には、全てのデータは代替通信マスター（ＫＳ１ないしＫＳ１１、ＫＳ２１）を介して処理される、請求項７または８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２つのソーラーインバータ用の通信構造に関する。これは、少なくとも２つのソーラーインバータの各々を通信網と接続する伝送媒体から成る。さらに本発明は、通信構造の作動方法に関する。
【０００２】
ソーラーインバータは、ソーラーパネルから供給された直流電流を、公的な電流網または島状電流網に供給するために交流電流に変換するために用いられる。ここでソーラーインバータは、通常は測定回路並びに幾つかの調整手段を有している。測定回路によって、動作状態が検出され、記録される。測定データ（例えば入力電圧の経過特性、変換されたエネルギー等）の問い合わせおよび設定（例えばスタンバイ時間）の変更は、ソーラーインバータを入力／読み出し機器と直接的に接続することによって、または通信網との接続によって行われる。後者の場合には、入力／読み出し機器は通信網のノードを形成し、その物理的な構造を介してデータ伝送を行う。通信網としては例えば、ワールド・ワイド・ウェブが使用されるが、イントラネットまたはエクストラネットも使用可能である。
【０００３】
従来技術では光起電性設備が、設備の全てのソーラーインバータが結合される通信中央部を有するか、または各ソーラーインバータは、通信網への直接的な接続を可能にする独自の通信ユニットを含む。
【０００４】
従って例えばＤＥ１９８５９７３２Ａ１号は、多数のソーラーモジュールおよび１つの中央部を有する光起電性設備を記載している。ここでは各ソーラーモジュールに１つのインバータが割り当てられており、各インバータは交流ネットワーク線路を介して中央部と接続されている。このネットワーク線路を介してデータもソーラーモジュールによって生成されたエネルギーも時分割多重方法で伝送される。この場合には個々のインバータは中央部を介してのみ公的な電流網と接続される。従って設備全体は、中央部が正常に作動している場合にのみ機能する。ここでデータ伝送は各インバータを有するソーラーモジュールの作動状態の診断にのみ用いられる。制御命令（例えばスイッチオン／スイッチオフ）は、設備全体に対してのみ、中央部での設定を変えることによって可能であり、個々のソーラーインバータは制御可能ではない。
【０００５】
ＵＳ２００４／００２７００４Ａ１号は、分散した電流生成ユニットに対する一般的な通信構造を開示している。ここで各電流生成ユニットまたは複数の電流生成ユニットグループはそれぞれコントローラを有している。ここで全てのコントローラは通信網と接続されている。通信網と接続するために、各コントローラは通信ユニット（例えばモデム）を有しており、これを介して通信過程が処理される。このような通信構造は次のことを前提としている。すなわち、各コントローラが少なくとも電話線またはネットワークケーブルを介して通信網に接続されていることを前提としている。このような線路は主に非常に細く、多線式である。従ってその配線は、ケーブルの損傷を回避するために非常に慎重に行われなければならない。従って自然に即して、敷地内におよび建造物に散在して設けられ、しばしば自由にアクセス可能でない、ソーラーモジュールに対するインバータのこのような配線はコストがかかってしまう。イーサーネット接続の場合には、これに加えて、線路長さが相応の繰り返し無しに制限されてしまう。
【０００６】
従って本発明の課題は、従来技術と比べて改善された、ソーラーインバータ用の通信構造を提供することである。
【０００７】
本発明では、この課題は、冒頭に記載した様式の通信構造を次のように改善することによって解決される。すなわち、ソーラーインバータの第１の部分をそれぞれＬＡＮインターフェースを介して通信網と接続し、ソーラーインバータの別の部分をこの第１の部分と、シリアルインターフェースを介して接続することによって解決される。
【０００８】
この解決方法の利点は、光起電性設備内で、ソーラーインバータの第１の部分によって、通信網（例えばワールド・ワイド・ウェブ）との効果的な接続がＬＡＮインターフェースを介して行われるということである。さらに、別の部分は第１の部分と、シリアルインターフェースを介して、簡単な伝送媒体（例えば二線線路）によって接続される。この伝送媒体は電話線またはネットワーク線路よりも頑強であり、長い距離にわたって取り付け可能である。すなわち２つの異なるネットワークタイプが設けられている。ここで第１のネットワークタイプは短い距離での高速データ伝送を伴う標準的なＬＡＮ技術に適しており、第２のネットワークタイプは、長い距離でのノイズの影響を受けない伝送に適している。
【０００９】
本発明の有利な構成では、通信網と接続されたソーラーインバータはそれぞれ通信マスターとして構成されており、別のソーラーインバータは通信スレーブとして構成されている。この場合には第１のネットワークタイプは、通信マスターと通信網との間の通信のために最適化されており、第２のネットワークタイプは通信マスターと通信スレーブとの間の通信のために最適化されている。このようにして、全てのソーラーインバータに、通信網のノードとして構成された通信装置を介してアクセス可能である。すなわち、一方では各ソーラーインバータの測定データないし状況データが呼び出し可能であり、他方では制御データの伝達によって各ソーラーインバータでの設定変更が可能である。ここでアクセスは、ソーラーインバータの第１の部分に対して直接的に行われ、別のソーラーインバータに対しては、マスター・スレーブ原則に従って、通信マスターとして構成されたソーラーインバータを介して行われる。ここでは通信マスターのみがウェブサーバーとして構成されるか、または通信スレーブもウェブサーバーとして構成され、通信マスターがルーター機能を引き受ける。
【００１０】
さらに、ＬＡＮインターフェースがイーサーネットインターフェースとして構成され、シリアルインターフェースがＥＩＡ−４８５インターフェースとして構成されるのは有利である。これら２つのインターフェースは非常に流布しており、かつ信頼性がある。ここでイーサーネットインターフェースは特に、通信網との効率的な通信に適しており、ＥＩＡ−４８５インターフェースは自由領域における、より長い接続に亘った頑強な接続に適している。
【００１１】
さらに、各通信マスターに対して少なくとも１つの代替通信マスターを設けるのは有利である。これは正常作動時には通信スレーブとして作動し、エラーがある場合には、通信マスターの機能を担う。代替通信マスターはこの場合には直接的なＬＡＮ接続部も有する。このＬＡＮ接続部は通信マスターの故障時に起動され、従って、設備内の各ソーラーインバータとのデータ交換を可能にする。
【００１２】
本発明の別の特徴は、通信網と通信マスターとの間にルーターが接続されていることである。空間的に近くに配置された複数の光起電性設備はこの場合には設備毎に少なくとも１つの通信マスターによって、共通のルーターを介して通信網に接続される。これによって設備の通信接続が簡易化され、個々のソーラーインバータの効果的なアドレッシングが実現される。
【００１３】
第１の部分のソーラーインバータも、別の部分のソーラーインバータも同じ構造で構成されている場合には、さらなる利点が得られる。これによって一方ではソーラーインバータの製造が容易になり、光起電性設備の構造が安定する。この場合には例えば、全てのソーラーインバータがシリアルインターフェースを介して相互に接続され、各ソーラーインバータは、通信網接続部に空間的に最も近い通信マスターとして規定される。代替通信マスターの固定もこのようにして容易に変更可能である。
【００１４】
本発明に相応した通信構造は次のように作動される。すなわち、通信網からＬＡＮインターフェースを介して通信マスターとして構成されたソーラーインバータに伝達される全てのデータが、通信マスターによって収集され、このデータがアドレス割り当てに応じて、通信スレーブとして構成されたソーラーインバータに送信されることによって行われる。さらに、通信スレーブとして構成されたソーラーインバータのデータは、通信マスターとして構成されたソーラーインバータによって呼び出され、ＬＡＮインターフェースを介して通信網のノードに送信される。従って通信マスターは全てのソーラーインバータのためのウェブサーバーとして機能し、これによって例えばメモリー機能は中央に、通信マスターのもとに実装される。この場合には各通信マスターおよび各通信スレーブは常に、自発的に、情報（例えばＥメール）を通信網内へ送信することができる。
【００１５】
本発明の通信構造を作動させる他の方法では、全てのデータは通信網から、通信マスターとして構成されたソーラーインバータを介して、アドレス割り当てに相応して、通信スレーブとして構成されたソーラーインバータに転送され、通信スレーブとして構成されたソーラーインバータから送出されたデータは、割り当てられた、通信マスターとして構成されたソーラーインバータを介して、通信網内のノードに転送される。ここで各ソーラーインバータはウェブサーバーとして機能し、固有のデータを自身で管理する。通信マスターはここでは、割り当てられたソーラーインバータアドレスに相応してデータを分配するルーターとして用いられる。
【００１６】
これら２つの方法において、正常作動時に、通信マスターに割り当てられた通信スレーブの全てのデータがその通信マスターを介して処理され、この通信マスターが故障した場合には全てのデータが代替通信マスターを介して処理されるのは有利である。
【００１７】
本発明を以下で、例として、添付された図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は光起電性設備の通信構造であり、
図２は、２つケーブルと１つのルーターを有する光起電性設備の通信構造である。
【００１９】
図１には、光起電性設備に対する通信構造の本発明による特徴が示されている。ここで個々のソーラーインバータＫＭ、ＫＳ１・・・ＫＳｎは、分かりやすくするために、接続されたソーラーパネルおよび電流網への出力接続部を伴わずに示されている。個々のソーラーインバータＫＭ、ＫＳ１・・・ＫＳｎには、例えば５ＫＷまでの出力を伴うソーラーパネルが割り当てられている。従って、効率的な設備は、空間的に近くに配置された複数のソーラーインバータを含んでいる。通信スレーブＫＳ１〜ＫＳｎとして構成されたソーラーインバータはここでは、シリアルネットワークに適した伝送媒体ｂを介して相互に、バス状のシリアルインターフェースを介して（例えばＥＩＡ−４８５インターフェースを介して）接続されている。シリアルネットワークに適している伝送媒体ｂは例えば複線式の銅線であり、ＥＩＡ−４８５インターフェースはこの場合には半二重通信方法で作動する。
【００２０】
ここで例えば１００個までの通信スレーブＫＳ１〜ＫＳｎが１つの設備内に配置可能である。ここで個々のソーラーインバータ間の距離は約１ｋｍである。シリアルネットワークに適した伝送媒体ｂの終端は、通信マスターＫＭとして構成されたソーラーインバータのシリアルインターフェースと接続されている。
【００２１】
通信マスターＫＭとして構成されたソーラーインバータは付加的なＬＡＮインターフェースを介して、ＬＡＮネットワークに適した伝送媒体ａによって、通信網ＫＮと接続されている。ＬＡＮネットワークに適したこの伝送媒体ａは例えばネットワークケーブルであり、ここで通信マスターＫＭはイーサーネットインターフェースを介して通信網ＫＮと接続されている。しかし通信マスターＫＭがモデムを介して通信網ＫＮと接続されてもよく、この場合には、ＬＡＮネットワークに適した伝送媒体ａは電話線である。
【００２２】
通信スレーブＫＳ１として構成されたソーラーインバータは同じように、ＬＡＮインターフェースを介してＬＡＮネットワークに適した伝送媒体ａによって、通信網ＫＮと接続されている。この通信スレーブＫＳ１はこの場合には、通信マスターＫＭが故障した場合には通信マスターＫＭの機能を担う、代替通信マスターＫＭとして用いられる。故障時安全性を高めるために、さらに別の通信スレーブを代替通信マスターとして、ＬＡＮネットワークに適した伝送媒体ａによって、ＬＡＮインターフェースを介して、通信網ＫＮと接続することができる。
【００２３】
図２には２のケーブルを有している光起電性設備が示されている。ここで各ケーブルは、通信マスターＫＭ１、ＫＭ２として構成されたソーラーインバータから構成されている。これらのソーラーインバータは、通信スレーブＫＳ１１・・・ＫＳ１ｎないしＫＳ２１・・・ＫＳ２ｍである割り当てられたソーラーインバータを有している。それぞれ１つまたは複数のケーブルを有する２つまたそれより多くの光起電性設備が空間的に近くに設けられている場合にも、同じ配置構成がなされる。通信マスターＫＭ１、ＫＭ２として構成された各ソーラーインバータはここではルーターＲと接続される。接続されたケーブルないし光起電性設備の数はここではルーターＲの構造様式に依存する。
【００２４】
第１のケーブル内では通信マスターＫＭ１はＬＡＮインターフェースを介して、ＬＡＮネットワークに適した伝送媒体ａによって、ルーターＲと接続されている。同じように代替通信マスターＫＳ１１として構成されたソーラーインバータが接続されている。第１のケーブルの全てのソーラーインバータＫＭ１、ＫＳ１１・・・ＫＳ１ｎはこれに加えてシリアルインターフェースを介して、シリアルネットワークに適した伝送媒体ｂによって相互に接続されている。第２のケーブルは同じように配置されており、ここで通信スレーブとして構成されたソーラーインバータＫＳ２１〜ＫＳ２ｍの数は、第１のケーブルのそれとは異なっていてよい。
【００２５】
ルーターＲは別のＬＡＮインターフェースを介して、ＬＡＮネットワークに適している伝送媒体ａによって、通信網ＫＮに接続されている。全てのデータはこの線路を介して通信網ＫＮとルーターＲとの間で伝送され、ルーターＲによって正しい通信マスターＫＭ１、ＫＭ２に割り当てられる、ないし故障時には代替通信マスターＫＳ１１、ＫＳ２１に割り当てられる。ここでこの割り当ては通常、各ソーラーインバータの明確なアドレスを介して行われる。このアドレスによって、各データブロックがあらわされる。
【００２６】
通信網ＫＮ外から（例えばインターネット）のソーラーインバータへのアクセスは、２つの異なる様式で行われる：
ａ）通信マスターＫＭないしＫＭ１、ＫＭ２のみが直接的に通信網ＫＮから問い合わせ可能である。問い合わせされた通信マスターＫＭないしＫＭ１、ＫＭ２は、通信スレーブＫＳ１・・・ＫＳｎないしＫＳ１１・・・ＫＳ１ｎ、ＫＳ２１・・・ＫＳ２ｍのデータを、シリアルインターフェースを介して、伝送線路である、シリアルネットワークに適した伝送媒体ｂによって収集する。通信スレーブＫＳ１・・・ＫＳｎないしＫＳ１１・・・、ＫＳ２１・・・ＫＳ２ｍは、このようにして間接的に通信網ＫＮと接続されている。この場合には、通信マスターＫＭないしＫＭ１、ＫＭ２のウェブサーバーのみが起動される。
【００２７】
ｂ）通信マスターＫＭないしＫＭ１、ＫＭ２は、シリアルインターフェースを介して、伝送線路である、シリアルネットワークに適した伝送媒体ｂによって、通信スレーブＫＳ１・・・ＫＳ１ｎないしＫＳ１１・・・ＫＳ１ｎ、ＫＳ２１・・・ＫＳ２ｍに対するネットワーク接続を、各ソーラーインバータが直接的に通信網ＫＮを介してアクセス可能であるように形成する。この場合には、通信マスターＫＭないしＫＭ１、ＫＭ２のウェブサーバーも、各通信スレーブＫＳ１・・・ＫＳｎないしＫＳ１１・・・ＫＳ１ｎ、ＫＳ２１・・・ＫＳ２ｍもアクティブである。
【００２８】
各ソーラーインバータが同じ様式で構成されているのは有利である。従って各ソーラーインバータは、アクティブ状態にされるまたはデアクティブ状態にされるウェブサーバーを有している。この場合には設備は将来の通信要求に関係なく使用可能であり、各ソーラーインバータは通信マスターＫＭ１ないしＫＭ２の機能か、または通信スレーブＫＳ１・・・ＫＳｎないしＫＳ１１・・・ＫＳ１ｎ、ＫＳ２１・・・ＫＳ２ｍの機能を担う。従って代替通信マスターＫＳ１１ないしＫＳ２１の場合には、容易に、機能間の交換が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】光起電性設備の通信構造
【図２】２つケーブルと１つのルーターを有する光起電性設備の通信構造
【図１】
2009525719.tif 000003
【図２】
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【国際調査報告】
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