WO2010020385A2 - Apparatus and method for monitoring individual photovoltaic modules of a photovoltaic system - Google Patents

Apparatus and method for monitoring individual photovoltaic modules of a photovoltaic system Download PDF

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Definitions

  • the invention is directed to a device for monitoring individual photovoltaic modules of a photovoltaic system, wherein in and / or at a plurality of photovoltaic modules depending on a device for determining and / or evaluation of electrical parameters of a photovoltaic module, in particular of voltage U and / or current I 1 is connected Furthermore, at least one device for determining and / or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module for the purpose of transmitting information is coupled to a control center, and wherein the information is transmitted by a device for determining and / or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module by wireless means and not permanently, ie without interruption, but at intervals.
  • a photovoltaic system generally includes a plurality of photovoltaic modules that capture the light energy of the sun and convert it into electrical energy. Each solar cell delivers an electrical voltage of about 0.5 volts due to the photovoltaic effect. In order to generate a rated voltage of, for example, 12 volts or 24 volts or more, several solar cells are usually connected in series and integrated into a photovoltaic module.
  • individual modules may be damaged, for example by hail, so that not all their solar cells work; even then a reduced energy yield is the result, but this can be remedied by replacing the relevant module.
  • connection of individual solar modules can be damaged if, for example, - it was torn off by storm, but also by vandalism - cable. This goes up to the theft of solar modules, which unfortunately - due to the high value of a solar panel - occurs more frequently. From this it can be seen that the energy yield of a photovoltaic module is influenced by a whole series of factors, some of which are controllable. However, it is important - especially in large solar fields with a few hundred or even a few thousand modules - to recognize which modules are not working properly.
  • photovoltaic modules can be connected in parallel and / or in parallel as required or as required by the connected consumer / supply device
  • Photovoltaic module takes place and by means of electromagnetic waves, wherein an oscillator signal, the information to be transmitted are modulated and finally emitted via an antenna.
  • the structure of the relevant photovoltaic module as well as its mode of operation is not influenced;
  • all individual solar cells of a module can be connected to one another unchanged and to the module connections galvanically or via semiconductors (diodes), as is also the case with conventional solar panels.
  • the coupling to a central unit should be done without additional cables to be laid, namely by wireless means, so that the wiring effort in the construction of a solar panel remains minimal.
  • a wiring in a theft can be easily cut with a pair of pliers, a wireless connection, however, not, at least not abruptly.
  • a decentralized monitoring device cut off from the installation would detect the current flow "0" and could forward it to the control center, which would then be informed without delay.If at the same time the relevant voltage value is not equal to "0", this indicates, for example, a Connection problem, in extreme cases, even to the theft of the relevant module.
  • the frequency spectrum is influential, clocked Power semiconductors superfluous, whereby the effort is further reduced; This also switching losses due to the timing are avoided.
  • the information transmission according to the invention takes place on a separate channel and thus manages completely without influencing the tapped on a photovoltaic module current and / or Span ⁇ ungswerts, in particular - mechanical and / or electronic - switching means for chopping the voltage is not required - the modules can be used both in Row as well as be connected in parallel. Neither the voltage nor the current must be autodulated any information. This also makes expensive even more expensive power semiconductors.
  • electromagnetic waves do not disturb the surrounding nature and can therefore also be used in remote locations.
  • the radio wave spectrum required for data transmission can be narrowed so that interference or interference with other radio signals is not to be feared.
  • the low energy requirement required by such a transmission device can be covered by the respective photovoltaic module, the type of operation of the transmission device, in particular the interval operation, further reducing the energy requirement.
  • each decentralized evaluation device has its own (radio) transmitting device, so that possibly also a communication between individual modules - without participation of a central office - is possible.
  • This technology has also the advantage of a further reduced transmission power, since a single module does not have to send directly to a central receiving station, but only up to a relay, a repeater or a coupled to an adjacent photovoltaic module evaluation.
  • transponders are limited to much shorter distances of a few centimeters and therefore for a coupling to an adjacent module or to remote (central) receiving antennas are hardly suitable.
  • the coupling to a center is preferably carried out by means of waves, which can be transmitted in different ways, in particular by infrared light, and also by means of electromagnetic waves (radio).
  • waves which can be transmitted in different ways, in particular by infrared light, and also by means of electromagnetic waves (radio).
  • the latter transmission method is the least susceptible to interference from natural environmental influences and will therefore be preferable in many cases.
  • the invention is further distinguished by a device for measuring or detecting the temperature of a photovoltaic module.
  • a device for measuring or detecting the light radiation intensity impinging on a photovoltaic module and / or one Device for measuring or detecting the ambient brightness of a photovoltaic module.
  • a device for measuring or detecting the movement of a photovoltaic module for example a rangefinder which measures the distance to the ground or to another, adjacent body, either one-dimensionally or multi-dimensionally.
  • the invention is supplemented by one or more means for converting the measurement results into digital values and providing them in serial or parallel form.
  • the transmission of information about the parameters of a photovoltaic module is independent of a request from a center, but spontaneously or triggered by adjacent, decentralized monitoring devices, in particular by signals received from there.
  • the transmission of information takes place unidirectionally from a photovoltaic module to a central office.
  • the transmission of information from different photovoltaic modules is not simultaneous.
  • the invention is further distinguished by an oscillator for generating the oscillating signal.
  • An alternative embodiment includes a block for cyclically outputting a sequence of signal values of a periodic, preferably sinusoidal, waveform to a downstream digital-to-analogue converter for generating the oscillating signal.
  • the frequency of the oscillating signal in some, several or all photovoltaic modules in the same radio band, especially in the same channel.
  • the frequency of the oscillating signal should be 1500 MHz or less, preferably 1200 MHz or less, more preferably 1000 MHz or less.
  • a module for modulating the oscillating signal For transmitting information by means of the oscillating signal is particularly suitable a module for modulating the oscillating signal according to a pulse modulation method, for example.
  • Pulse Width Modulation PWM
  • Pulse Pause Modulation PPM
  • the arrangement may be such that the device modulates the oscillating signal with an information signal of 2 or more data words per measurement sequence, preferably with an information signal of 3 or more data words per measurement sequence, in particular with an information signal of 4 or more data words per measurement sequence. It can - depending on Accuracy requirements - have a data word of 8 bits, for example, or a length of 16 bits, or even 32 or 64 bits.
  • At least one device for reducing or switching off the transmission power of the oscillating signal in the phases between the transmission of data is provided.
  • a device for reducing or switching off the transmission power of the oscillating signal for a "long" transmission interval of 2 seconds or more, preferably for an interval of 5 seconds or more, in particular for an interval of 10 seconds or more.
  • the devices for a "short" transmission interval and for a "long” transmission interval are activated alternately following each data transmission, ie after one data transmission follows the next after a short transmission pause, then the third follows after a long pause, then the next again after a short pause, etc.
  • the short or long pause can be fixed, or variable, for example. Affected by a device-specific, stored code. This can be achieved that the Send measuring devices of different photovoltaic modules all in pairs at different time intervals. As a result, a repeated temporal superimposition of transmission signals of different photovoltaic modules can be excluded.
  • a multiple of the duration of a transmission signal corresponds, for example, 200 times or more, preferably 500 times or more, especially 1000 times or more the probability of a random temporal superposition very low. Since, in addition, the stored, device-specific code of a monitoring module is transmitted with each data transmission, an exact assignment at the receiver or in the control center is possible. Should an overlay nevertheless occur, the resulting interference will lead to the fact that the received signal can not be assigned to a photovoltaic module, and is discarded. The two-time data transmission in the short transmission interval, a second, redundant transmission signal is provided in such a random overlay, which can replace the lost.
  • the invention further provides that the transmission of information about the parameters of a photovoltaic module is independent of a request of the center, but spontaneously or triggered by adjacent, decentralized monitoring devices, in particular by signals received therefrom.
  • a spontaneous transmission will take place when the module current sensed by a decentralized monitoring device abruptly goes back to "0", so that the suspicion of theft is obvious and rapid countermeasures are to be initiated, for example the activation of a siren, or the notification of persons, or For example, if several modules fail in short intervals - possibly even the police.
  • At least one device for determining and / or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module with a photovoltaic module.
  • a corresponding (semiconductor) circuit can be incorporated simultaneously.
  • Photovoltaic module is coupled to the electrical connections of a photovoltaic module or coupled. At the connections can be electricity and
  • Parameter of a photovoltaic module has at least three electrical connections, preferably at least four. One between a module and its
  • Connecting lines connected monitoring circuit must have at least one two-pole input for voltage measurement and at least one output to flow out of the stream, so a total of at least three
  • connection of an external cable is usually simplified, if - as well as for connection to the photovoltaic module itself - two connection contacts are available.
  • the further connection of several photovoltaic module assemblies - each a photovoltaic module together with the monitoring device connected thereto - can then after
  • the inventive construction can be further optimized by at least one device for determining and / or evaluation of electrical
  • Parameter of a photovoltaic module to their own power supply has a rechargeable energy storage, for example.
  • Such energy storage can during the day, i. at
  • At least one device for determining and / or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module has at least one antenna for transmitting and / or receiving radio signals. Such an antenna enables the device in question to participate in a conversation with the control center or with other monitoring devices wirelessly.
  • At least one device for determining and / or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module has at least one device for mapping the module voltage and / or the module current to Qe), an approximately proportional current and / or voltage value.
  • a voltage divider connected between the module terminals or between the output terminals of the monitoring device is suitable for generating a reduced voltage, a voltage value proportional to the module current can be generated by means of a shunt looped into the power line.
  • the invention can be further developed in that at least one device for determining and / or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module has at least one device for multiplying an approximately proportional to the module voltage current and / or voltage value with an approximately proportional to the module current current and / or voltage value, in order to determine the power produced by the module.
  • the power generated is a very meaningful parameter of a module and can be easily derived from electricity and electricity Determine voltage readings, either by an analog multiplier circuit or by a digital multiplication.
  • At least one device for determining and / or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module can have at least one device for mathematically integrating a current and / or voltage value which is approximately proportional to the module voltage and / or to the module current and / or to the module power predetermined time intervals.
  • the instantaneous value of the power provides by integration the generated energy - an extremely meaningful value via a photovoltaic module that masks out smaller variations in power and instead represents the electrical work substantially generated within an interval, preferably within constant intervals, especially between successive transfers of information ,
  • the invention further provides that at least one device for ascertaining and / or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module has at least one device for sampling and / or (temporarily) holding constant one to the module voltage and / or to the module current and / or to the module output proportional and / or (intermittently) integrated current and / or voltage value, preferably at regular time intervals.
  • an integration interval is standardized and slightly shorter than the distance between two information transmissions. At the end of the integration process - or, if an integration is omitted, at a time between two information transmissions - a measurement signal is sampled and / or held constant for further processing.
  • a device for determining and / or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module has at least one device for converting one to the module voltage and / or to the module current and / or to the module power approximately proportional and / or (eg., To the generated energy) integrated, preferably sampled and / or (temporarily) held constant current and / or voltage value in (each) a digital value.
  • Such digital values are far better suited for precise information transmission to a control center than analog values which could be corrupted during transmission.
  • At least one device for determining and / or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module should have at least one device for storing Oe) one approximately proportional to the module voltage and / or to the module current and / or to the module output and / or (for example to the generated Energy) on integrated, digitized value.
  • the digitized measured value (s) is / are stored at least until the time of data transmission; the data transmission itself can, for example, be triggered in a time-controlled manner, that is to say take place spontaneously or, for example, be triggered by receiving a signal from a (neighboring) monitoring device.
  • At least one device for determining and / or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module has at least one device for storing a module- and / or device-specific code, for example a module- and / or device-specific number.
  • the monitoring device concerned can provide the data or other information transmitted to a central station or to an adjacent monitoring module with a type of sender's mark, so that each recipient knows exactly from where a message originated.
  • At least one device for determining and / or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module has at least one oscillator for generating a vibration in a predetermined one Frequency band.
  • the oscillator need not be adjustable, but can remain fixed when the information transfer is transmitted by means of amplitude or pulse modulation; if the data transmission should be done by means of frequency modulation, an adjustment would be required.
  • At least one gain element may be provided to generate the output of the oscillator at the required transmit power and / or to boost to the required transmit power.
  • the output signal of the amplifying element - preferably a transistor, for example.
  • an amplifier is connected downstream of the oscillator, wherein the amplification element could, for example, be operated in emitter or source circuit.
  • At least one device for determining and / or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module has at least one device for modulating a transmission signal with a module or device pacific code, for example a module- or device-specific number, and / or for its modulation with (one) each to the module voltage and / or to the module current and / or to the module power approximately proportional and / or (intervalwise) integrated, digitized value, the oscillator signal is used as a carrier signal to which a receiving station can be set, so that a transmission channel is opened ,
  • At least one device for determining and / or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module may have at least one device for demodulating a received signal in order to obtain its transmitted information.
  • a receiving station can in particular determine the sender of a received message and, for example, make preprogrammed actions, for example one's own Information - possibly together with the last received data - submit or forward.
  • a device may also be provided in a decentralized monitoring component for temporary storage of the
  • Information content of a received signal preferably in order to Anlagenmodulieren the transmitted information in a subsequent transmission step the carrier signal of the oscillator for the purpose of radiation again.
  • the information of several monitoring components can be successively joined together to create a collective telegram, which after
  • Such - complete - collective telegram - but possibly also a message of a single monitoring component - preferably reaches a central receiving station for receiving one or more information of the device (s), which ultimately has the responsibility to evaluate the contained electrical parameters of individual photovoltaic modules.
  • the central receiving station receives within a read-out interval, therefore, only a single collective telegram with the information of all photovoltaic modules. It may, however, be provided that, in the case of very extensive installations, a plurality of decentralized antennas and / or repeaters are provided in order to couple several partial areas of a solar field separately, for example via a separate, remote receiving antenna or via a repeater on site. As a result, on the one hand, possibly the transmission power required for operation can be further reduced; On the other hand, if communication fails, only part of the system would be affected.
  • the data transmission path is not predetermined by hardware - there are no information transmission lines - it can also be provided that photovoltaic modules, which have lost their preferred receiving device - for example, by a theft or other defect - connect radio-technically another, intact transmission or data transmission branch or path - ie, for example, via another, also close solar module, so as to allow a redundant data transmission.
  • the central receiving station should have means for evaluating the received information, for example a microprocessor, and / or an arithmetic processor for determining mean values and deviations, scatters, etc.
  • the central receiving station can have means for the delivery and / or forwarding of signals. It may, for example, be connected to a telephone network in order to notify certain persons or organizations of predefined situations. It may also be coupled to one or more sirens; the switching on of light masts can also be provided in order to deter possible thieves, etc. Furthermore, the central receiving station can be coupled to a mass memory in order to document and / or to archive all system data.
  • a method according to the invention for monitoring individual photovoltaic modules of a photovoltaic system is characterized in that one or more electrical parameters, in particular voltage and / or current, are determined and / or evaluated in and / or at several photovoltaic modules, as well as these and / or information obtained therefrom a central office will be transmitted.
  • a module-specific code is added, so that the relevant information in the control center can be uniquely assigned to a specific module.
  • the received information can be compared with each other in the central office and / or with a mean value formed from the values of several or all photovoltaic modules, for example by significant deviations of individual ones Determine modules.
  • the significantly different module parameters can be further evaluated, for example, to be able to draw conclusions about the cause, for example.
  • Such reports of significant discrepancies may be collected and / or stored for documentation purposes and / or they may be sent to one or more given recipients.
  • a further advantage of the invention is that information is also transmitted between decentralized devices for monitoring parameters (each) of a photovoltaic module.
  • the invention can be further developed such that the transmission of information from / to a plurality of decentralized devices for monitoring parameters (each) of a photovoltaic module takes place on a common carrier medium, in particular on a common transmission channel.
  • Figure 1 shows the basic arrangement of a photovoltaic system for feeding the generated electricity into an existing power grid.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram of the power components of the system of FIG. 1;
  • FIG. 3 shows the monitoring components for the system with the block diagram according to FIG. 2; FIG. such as
  • FIG. 4 shows a circuit diagram section with the coupling of some monitoring components from FIG. 3 to a respective photovoltaic module according to FIG. 2.
  • Fig. 1 In the photovoltaic system 1 of Fig. 1 is a so-called. Solar field, so a large plant with many hundreds or even thousands of photovoltaic modules 2, of which only a few are shown by way of example.
  • Fig. 1 From Fig. 1 is further seen that the photovoltaic modules 2 are all connected together and the power lines 3, 4 are brought together in a control center 5, where the recovered solar power is converted into AC voltage and then fed into an existing power grid 6.
  • FIG. 1 also shows the case, which is not uncommon in large solar fields, that some photovoltaic modules 2 are exposed to direct solar radiation (left in FIG. 1), while other photovoltaic modules 2 are simultaneously Shadowed, for example, by a cloud (in Fig. 1 right).
  • the energy yield of the shaded modules 2 (right) would decrease rapidly, and in particular also the local module current. So that the sun-shined modules 2 (left) are not impaired, their (higher) module current can be conducted past the shaded modules 2 by bypass diodes 7, ie even with a series connection of photovoltaic modules 2 there is the possibility of different currents through the individual modules (The voltage can always be different in series connection anyway). Similar solutions are also available for the parallel connection of photovoltaic modules 2.
  • FIG. 2 shows by way of example two line strands 8 connected in parallel, each with four photovoltaic modules 2 connected in series, in order to explain that it is completely unimportant for the invention whether individual photovoltaic modules 2 are connected in parallel or in series with one another.
  • the line strands 8 are connected in the control center 5 together on a single generator connection box 9; this is followed by a main switch 10th
  • an inverter 11 is connected, which converts the DC voltage of the strings 8 connected in parallel in the generator connection box 9 into an alternating voltage synchronous with the mains voltage 6, which is finally fed into the network 6.
  • a monitoring system 12 To monitor the individual photovoltaic modules 2 is a monitoring system 12, which is shown in Fig. 3.
  • This consists of a plurality of decentralized monitoring devices 13 and at least one central monitoring station 14. While each decentralized monitoring device 13 is arranged in the immediate vicinity of each photovoltaic module 2 and is associated with this monitoring technology, the central monitoring station 14 is preferably located in or at the control center 5.
  • each photovoltaic module 2 has only two connections, namely a positive pole 15 or anode and a negative pole 16 or cathode.
  • These two poles 15, 16 are usually provided with (each) a short cable 17, which is preferably terminated with (each) a standardized plug 18, a so-called MC plug, or socket, in order to provide adjacent photovoltaic modules 2 connect to.
  • the invention now provides that at a decentralized monitoring device 13 (each) to the plugs / sockets 18 complementary input plug and / or socket 19, 20 is provided so that the decentralized monitoring device 13 can be easily mated with the relevant photovoltaic module 2 ,
  • the decentralized monitoring device 13 also has two output plugs and / or sockets 21, 22, as shown in FIG. These assume the same function as the modular plugs 18 in the absence of monitoring device 13, that is, they are connected to adjacent module monitoring units 2, 13, for example by cable bridges 23.
  • an input terminal 19 of the decentralized monitoring device 13 is directly connected to an output terminal 21, that is looped through.
  • a shunt 24 is looped between the other two inputs and outputs 20, 22, at which the module current causes a (small) voltage drop, the tapped and is converted by an analog-to-digital converter 25 into a (binary) digital value I.
  • a voltage divider 26 is further connected to produce a voltage proportional to the module voltage measurement voltage.
  • the output terminal 22 serves as a common Meßbezugstician for the analog voltage values for the module current and the module voltage.
  • the voltage across the connected resistor 27 of the voltage divider 26 serves as a measured value for the module voltage and is converted in a downstream analog-to-digital converter 28 in a (binary) digital value U.
  • a sensor for measuring or detecting the temperature T of a photovoltaic module 2 can be provided in the monitoring device 13, and / or a sensor for measuring or detecting the light radiation Q incident on a photovoltaic module 2, and / or a sensor for measuring or detecting the ambient brightness H of a photovoltaic module 2, and / or a sensor for measuring or detecting the movement B or acceleration A of a photovoltaic module 2.
  • These signal values T 1 Q, H 1 B and / or A are converted into a (binary) digital value.
  • the digital values U and I 1 as well as possibly also T 1 Q 1 H, B and / or A 1 reach a digital processing block 29 in the context of the decentralized monitoring device 13.
  • This processing block 29 is powered by an energy store 30, preferably in the form of a rechargeable battery or Condenser, supplied with a positive operating voltage V + .
  • the energy storage 30 is charged by the voltage of the photovoltaic module 2; an intermediate diode 31 prevents the energy storage 30 from discharging in the dark.
  • the digital signal processing block 29 there is a memory for storing the measured values U, I for voltage and current as well as possibly for Storage of further information, for example temperature T, light radiation intensity Q, ambient brightness H, movement B and / or acceleration A, as well as a specific for the monitor 13 code C 1 , C 2 , etc., which this from the other, in particular adjacent monitoring devices 13th makes distinguishable.
  • a timer can be provided in the signal processing block 29 in order to transmit the stored information Ci, U, I 1 T 1 Q 1 H 1 B and / or A to the central monitoring station 14 or to a neighboring monitoring device 13 after a preset time interval ,
  • the monitoring device 13 is an antenna 32, which is preferably designed as a pure transmitting antenna, but could also be designed as a transmitting and receiving antenna.
  • high-frequency part 33 is an oscillator or other, an oscillating signal generating circuit whose oscillating signal, the information C 1 , U 1 1, T, Q, H, B and / or A are alsmoduliert, for example. by pulse modulation (PM) or pulse code modulation (PCM) or amplitude modulation (AM) or frequency modulation (FM) 1, and finally as a message or telegram with the content Ci U C i, C l i. Tci, Qci, H C i, B C i and / or Aa paid off via the antenna 32.
  • PM pulse modulation
  • PCM pulse code modulation
  • AM amplitude modulation
  • FM frequency modulation
  • This message is collected by an antenna 34 of the central monitoring station 14, demodulated, and the information contained is buffered and evaluated. For example. can be determined from two values U n , I n of a module 2 by multiplying a power value P n and also cached.
  • This telegram is in turn emitted and recovered by another monitoring device 13 and supplemented with information: C 1 , U C i, lci, U]; C 2 , U C2 , I C 2, [•••]; C 3 , U C3 , Ics. [ “•]; etc.
  • a group telegram has been generated in this way, which contains information on all the monitored photovoltaic modules 2 and their respective "address" C n
  • This complete group telegram is then picked up by the antenna 34 of the central monitoring station 14, demodulated, and the For example, a power value P n can be determined from two values U n , I n of a module 2 by multiplication and also buffered.
  • an average value U M , I M , P M is then formed from all approximately simultaneously received voltage values U and from all approximately simultaneously received current values I and possibly from all power values P and the deviation AU n , Al n , ⁇ P n the parameters U n , I n , P n of each module 2 are determined:
  • a message is generated, for example. "Photovoltaic module No. 738 defective” or "Photovoltaic module No. 738 presumably stolen", and this message can be forwarded in urgent cases to a person or organization, for example via an interface 35 to the telephone network. In very urgent cases, further actions can be taken, for example, a siren be turned on or the inverter 11 are turned off to keep a disturbance from the network 6. Finally, the messages as well as possibly further information are stored in a data memory, in particular in a mass memory, for documentation purposes.

Abstract

The invention relates to an apparatus for monitoring individual photovoltaic modules of a photovoltaic system. A device for determining and/or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module, in particular the voltage U and/or the current I, is connected to each of several photovoltaic modules, and at least one device for determining and/or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module is coupled to a center in order to transmit data to said center in a wireless way and in intervals rather than in a permanent, i.e. uninterrupted, manner. The data is transmitted without modifying the frequency spectrum of an output variable of the respective photovoltaic module and by means of electromagnetic waves. Finally, the data to be transmitted is modulated onto an oscillator signal and is ultimately emitted via an antenna.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung einzelner Photovoltaikmodule einer Photovoltaikanlage Device and method for monitoring individual photovoltaic modules of a photovoltaic system
Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zur Überwachung einzelner Photovoltaikmodule einer Photovoltaikanlage, wobei in und/oder an mehreren Photovoltaikmodulen je eine Einrichtung zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer Parameter eines Photovoltaikmoduls, insbesondere von Spannung U und/oder Strom I1 angeschlossen ist, wobei ferner wenigstens eine Einrichtung zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer Parameter eines Photovoltaikmoduls zwecks Übermittlung von Informationen an eine Zentrale gekoppelt ist, und wobei die Informationsübermittlung von einer Einrichtung zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer Parameter eines Photovoltaikmoduls auf drahtlosem Weg erfolgt sowie nicht permanent, also ohne Unterbrechung, sondern intervallweise.The invention is directed to a device for monitoring individual photovoltaic modules of a photovoltaic system, wherein in and / or at a plurality of photovoltaic modules depending on a device for determining and / or evaluation of electrical parameters of a photovoltaic module, in particular of voltage U and / or current I 1 is connected Furthermore, at least one device for determining and / or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module for the purpose of transmitting information is coupled to a control center, and wherein the information is transmitted by a device for determining and / or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module by wireless means and not permanently, ie without interruption, but at intervals.
Eine Photovoltaikanlage umfaßt im Allgemeinen mehrere Photovoltaikmodule, welche die Lichtenergie der Sonne auffangen und in elektrische Energie umwandeln. Dabei liefert jede Solarzelle aufgrund des photovoltaischen Effekts eine elektrische Spannung von ca. 0,5 Volt. Um eine Nennspannung von bspw. 12 Volt oder 24 Volt oder darüber zu erzeugen, werden meistens mehrere Solarzellen in Serie geschalten und zu einem Photovoltaikmodul integriert.A photovoltaic system generally includes a plurality of photovoltaic modules that capture the light energy of the sun and convert it into electrical energy. Each solar cell delivers an electrical voltage of about 0.5 volts due to the photovoltaic effect. In order to generate a rated voltage of, for example, 12 volts or 24 volts or more, several solar cells are usually connected in series and integrated into a photovoltaic module.
In einer Photovoltaikanlage können mehrere Photovoltaikmodule - bis zu vielen Tausend Modulen - zusammengeschalten werden, um die Energieausbeute zu vervielfachen. Dabei sind grundsätzlich Serienschaltungen von Photovoltaikmodulen möglich, wobei sich deren Spannungen addieren, aber alle Module vom selben Strom durchflössen werden, wie auch Parallelschaltungen, wobei alle Photovoltaikmodule die selbe Spannung aufweisen, sich jedoch die Ströme addieren; daneben sind auch Kombinationen dieser beiden Schaltungsarten denkbar. Unabhängig von der Schaltungsart kann die Energieausbeute bzw. der Wirkungsgrad jedes einzelnen Photovoltaikmoduls in erheblichem Umfang schwanken. Der maximal erreichbare Wirkungsgrad liegt bei monokristallinen Solarmodulen auf Siliziumbasis bei etwa 12 %, bei polykristallinen Solarmodulen bei etwa 10 %. Der maximale Wirkungsgrad ergibt sich jedoch nur bei einer optimalen Modultemperatur von etwa 25 0C. Mit steigender Temperatur sinkt der Wirkungsgrad deutlich ab.In a photovoltaic system, several photovoltaic modules - up to many thousands of modules - can be interconnected in order to multiply the energy yield. Here, in principle, series connections of photovoltaic modules are possible, with their voltages adding, but all modules are traversed by the same current, as well as parallel circuits, all photovoltaic modules have the same voltage, but the currents add up; In addition, combinations of these two types of circuit are conceivable. Regardless of the type of circuit, the energy yield or the efficiency of each individual photovoltaic module can fluctuate to a considerable extent. The maximum achievable efficiency is about 12% for monocrystalline silicon-based solar modules and about 10% for polycrystalline solar modules. However, the maximum efficiency results only at an optimum module temperature of about 25 0 C. With increasing temperature, the efficiency drops significantly.
Ein optimaler Wirkungsgrad führt jedoch nur bei einer maximalen Sonnenstrahlungsleistung auch zu einer maximalen Energieausbeute. Eine solche, maximale Sonnenstrahlungsleistung zieht jedoch fast unweigerlich eine nicht unerhebliche Erwärmung der Module nach sich, was wiederum den Wirkungsgrad senkt. Man erkennt daraus, dass bspw. eine optimale Kühlung der Module nicht unwesentlichen Einfluß auf die Energieausbeute haben kann.Optimum efficiency, however, only leads to a maximum energy yield with maximum solar radiation power. However, such a maximum solar radiation power almost inevitably entails a not inconsiderable heating of the modules, which in turn lowers the efficiency. It can be seen from this that, for example, optimal cooling of the modules can have a not insignificant influence on the energy yield.
Umgekehrt hat natürlich auch eine Abschattung einzelner Module eine Reduzierung der Energieausbeute der davon betroffenen Photovoltaikmodule zur Folge. In diesem Fall führt eine Kühlung nicht zu einer Verbesserung der Energieausbeute.Conversely, of course, shading of individual modules also results in a reduction in the energy yield of the photovoltaic modules affected. In this case, cooling does not improve the energy yield.
Ferner können einzelne Module beschädigt sein, bspw. durch Hagel, so dass nicht alle ihre Solarzellen arbeiten; auch dann ist eine reduzierte Energieausbeute die Folge, was allerdings durch einen Austausch des betreffenden Moduls behoben werden kann.Furthermore, individual modules may be damaged, for example by hail, so that not all their solar cells work; even then a reduced energy yield is the result, but this can be remedied by replacing the relevant module.
Schließlich kann auch die Verbindung einzelner Solarmodule beschädigt sein, wenn bspw. - sei es durch Sturm, aber auch durch Vandalismus - Kabel abgerissen wurden. Dies geht bis hin zum Diebstahl von Solarmodulen, was leider - aufgrund des hohen Wertes eines Solarpaneels - immer häufiger vorkommt. Daraus ist zu entnehmen, dass die Energieausbeute eines Photovoltaikmoduls von einer ganzen Reihe von Faktoren beeinflußt wird, von denen einige steuerbar sind. Wichtig ist es jedoch - gerade in großen Solarfeldern mit einigen Hundert oder gar einigen Tausend Modulen - überhaupt zu erkennen, welche Module nicht ordnungsgemäß arbeiten.Finally, the connection of individual solar modules can be damaged if, for example, - it was torn off by storm, but also by vandalism - cable. This goes up to the theft of solar modules, which unfortunately - due to the high value of a solar panel - occurs more frequently. From this it can be seen that the energy yield of a photovoltaic module is influenced by a whole series of factors, some of which are controllable. However, it is important - especially in large solar fields with a few hundred or even a few thousand modules - to recognize which modules are not working properly.
Durch die Übermittlung von betriebsspezifischen Daten an eine Zentrale ist dort eine Bewertung möglich, ob und wenn ja, bei welchen Photovoltaikmodulen eine Unregelmäßigkeit oder gar Störung eingetreten ist.By transmitting company-specific data to a central office, it is possible to assess whether and, if so, which photovoltaic modules have experienced an irregularity or even a malfunction.
Allerdings soll der Aufwand für eine derartige Überwachung möglichst klein gehalten werden.However, the cost of such monitoring should be kept as small as possible.
Außerdem ist bei der Ankopplung der dezentralen Sensoreinrichtungen zu beachten, dass Photovoltaikmodule je nach Belieben bzw. nach Erfordernis des/der angeschlossenen Verbraucher/Einspeisegeräte parallel und/oder inIn addition, when connecting the decentralized sensor devices, it should be noted that photovoltaic modules can be connected in parallel and / or in parallel as required or as required by the connected consumer / supply device
Reihe geschalten und betrieben werden können. Insbesondere bei einerSeries can be switched and operated. Especially with a
Reihenschaltung liegen die einzelnen Module auf deutlich abweichendenSeries connection, the individual modules are clearly different
Spannungspotentialen, so dass bei einer Ankopplung über eine Leitung Potentialprobleme auftreten können. Um dies auszuschließen, wird erfindungsgemäß eine drahtlose Datenübermittlung präferiert. Dies bringt jedoch andererseits einen gewissen Leistungsverbrauch mit sich, so dass - u.a. zur Energieersparnis - auf eine permanente Datenübertragung verzichtet wird, sondern dieselbe nur intervallweise stattfindet. Dennoch sollte die erforderliche Sendeenergie weiter gesenkt werden, um den Wirkungsgrad derVoltage potentials, so that potential problems can occur in a coupling via a line. To exclude this, a wireless data transmission is preferred according to the invention. On the other hand, however, this entails a certain power consumption, so that - i.a. to save energy - a permanent data transmission is omitted, but the same takes place only at intervals. Nevertheless, the required transmission energy should be further reduced to the efficiency of
Module nicht durch die Überwachungseinrichtung selbst zu reduzieren.Do not reduce modules by the monitoring device itself.
Aus den Nachteilen des beschriebenen Standes der Technik resultiert das dieFrom the disadvantages of the prior art described results in the
Erfindung initiierende Problem, eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung einzelner Photovoltaikmodule einer Photovoltaikanlage derart weiterzubilden, dass defekte oder nicht ordnungsgemäß angeschlossene Module mit einem geringstmöglichen Aufwand erkannt werden können; wenn möglich, soll der dazu erforderliche Energieverbrauch minimal sein.Invention initiating problem, a generic device for monitoring individual photovoltaic modules of a photovoltaic system in such a way that defective or not properly connected Modules can be detected with the least possible effort; if possible, the required energy consumption should be minimal.
Die Lösung dieses Problems gelingt bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung zur Überwachung einzelner Photovoltaikmodule einer Photovoltaikanlage dadurch, dass die Informationsübermittlung ohne Veränderung desThe solution to this problem succeeds in a generic device for monitoring individual photovoltaic modules of a photovoltaic system in that the information transfer without changing the
Frequenzspektrums einer Ausgangsgröße des betreffendenFrequency spectrum of an output of the relevant
Photovoltaikmoduls erfolgt sowie mittels elektromagnetischer Wellen, wobei einem Oszillatorsignal die zu übertragenden Informationen aufmoduliert werden und schließlich über eine Antenne abgestrahlt werden.Photovoltaic module takes place and by means of electromagnetic waves, wherein an oscillator signal, the information to be transmitted are modulated and finally emitted via an antenna.
Durch die erfindungsgemäße Übertragungstechnik wird die Struktur des betreffenden Photovoltaikmoduls wie auch dessen Betriebsweise nicht beeinflußt; insbesondere können alle einzelnen Solarzellen eines Moduls unverändert miteinander und mit den Modulanschlüssen galvanisch oder über Halbleiter (Dioden) verbunden sein, wie dies auch bei herkömmlichen Solarpaneelen der Fall ist.By means of the transmission technology according to the invention, the structure of the relevant photovoltaic module as well as its mode of operation is not influenced; In particular, all individual solar cells of a module can be connected to one another unchanged and to the module connections galvanically or via semiconductors (diodes), as is also the case with conventional solar panels.
Die Kopplung an eine Zentrale sollte ohne zusätzlich zu verlegende Leitungen erfolgen, nämlich auf drahtlosem Weg, damit der Verdrahtungsaufwand beim Aufbau eines Solarfeldes minimal bleibt. Außerdem kann eine Verdrahtung bei einem Diebstahl einfach mit einer Zange durchtrennt werden, eine drahtlose Verbindung dagegen nicht, jedenfalls nicht abrupt. Eine von der Anlage abgeschnittene, dezentrale Überwachungseinrichtung würde jedenfalls den Stromfluß „0" feststellen und könnte diesen noch an die Zentrale weiterleiten, die solchenfalls unverzüglich informiert wäre. Wenn gleichzeitig der betreffende Spannungswert nicht gleich „0" ist, so deutet dies bspw. auf ein Anschlußproblem hin, im Extremfall sogar auf den Diebstahl des betreffenden Moduls.The coupling to a central unit should be done without additional cables to be laid, namely by wireless means, so that the wiring effort in the construction of a solar panel remains minimal. In addition, a wiring in a theft can be easily cut with a pair of pliers, a wireless connection, however, not, at least not abruptly. In any case, a decentralized monitoring device cut off from the installation would detect the current flow "0" and could forward it to the control center, which would then be informed without delay.If at the same time the relevant voltage value is not equal to "0", this indicates, for example, a Connection problem, in extreme cases, even to the theft of the relevant module.
Indem die Leistungskabel nicht zur Informationsübertragung verwendet werden, sind das Frequenzspektrum beeinflussende, getaktete Leistungshalbleiter überflüssig, wodurch der Aufwand weiter gesenkt wird; auch werden dadurch Schaltverluste infolge der Taktung vermieden. Da die erfindungsgemäße Informationsübertragung auf einem eigenen Kanal erfolgt und damit völlig ohne Beeinflussung des an einem Photovoltaikmodul abgreifbaren Stroms und/oder Spanπungswerts auskommt, sind insbesondere - mechanische und/oder elektronische - Schaltmittel zur Zerhackung der Spannung nicht erforderlich - die Module können wie bisher sowohl in Reihe als auch parallel geschaltet werden. Weder der Spannung noch dem Strom muß irgendeine Information autmoduliert werden. Damit erübrigen sich insbesondere auch teure Leistungshalbleiter. Außerdem kann eben selbst im Fall einer Leitungsunterbrechung - wobei auch keine Übertragung über das/die Leistungskabel mehr möglich wäre - zumindest noch die Information übertragen werden, ob das Modul selbst zumindest Spannung erzeugt. Dadurch läßt sich der Fehler möglicherweise auf die Verbindungsleitungen einschränken, die Vermutung eines Diebstahlversuchs liegt nahe.By not using the power cables for information transmission, the frequency spectrum is influential, clocked Power semiconductors superfluous, whereby the effort is further reduced; This also switching losses due to the timing are avoided. Since the information transmission according to the invention takes place on a separate channel and thus manages completely without influencing the tapped on a photovoltaic module current and / or Spanπungswerts, in particular - mechanical and / or electronic - switching means for chopping the voltage is not required - the modules can be used both in Row as well as be connected in parallel. Neither the voltage nor the current must be autodulated any information. This also makes expensive even more expensive power semiconductors. In addition, even in the case of a line break - whereby no transmission via the / the power cable would be more possible - at least the information is transmitted, if the module itself generates at least voltage. As a result, the error can possibly be limited to the connecting lines, the assumption of theft attempt is obvious.
Elektromagnetische Wellen stören im Gegensatz bspw. zu Ultraschall die umgebende Natur nicht und können daher auch an entlegenen Orten eingesetzt werden.In contrast to ultrasound, for example, electromagnetic waves do not disturb the surrounding nature and can therefore also be used in remote locations.
Indem die zu übertragende Information einem Oszillatorsignal aufmoduliert wird, kann das zur Datenübertragung benötigte Funkwellen-Spektrum eng begrenzt werden, so dass Störungen bzw. Interferenzen mit anderen Funksignalen nicht zu befürchten sind. Der von einer derartigen Sendeeinrichtung benötigte, geringe Energiebedarf kann von dem betreffenden Photovoitaikmodul gedeckt werden, wobei die Art des Betriebs der Sendeeinrichtung, insbesondere der intervallweise Betrieb, den Energiebedarf weiter senkt.By modulating the information to be transmitted to an oscillator signal, the radio wave spectrum required for data transmission can be narrowed so that interference or interference with other radio signals is not to be feared. The low energy requirement required by such a transmission device can be covered by the respective photovoltaic module, the type of operation of the transmission device, in particular the interval operation, further reducing the energy requirement.
Andererseits besitzt aber jedes dezentrale Auswertegerät eine eigene (Funk-) Sendeeinrichtung, so dass ggf. auch eine Kommunikation zwischen einzelnen Modulen - ohne Beteiligung einer Zentrale - möglich ist. Diese Technologie hat auch den Vorteil einer weiter reduzierten Sendeleistung, da ein einzelnes Modul nicht direkt bis zu einer zentralen Empfangsstation senden muß, sondern nur bis zu einem Relais, einem Repeater oder einer an ein benachbartes Photovoltaikmodul angekoppelten Auswerteeinrichtung. Andererseits ist es - im Gegensatz zu der Verwendung von rein passiven Transpondern, welche über keine eigene Sendeeinrichtung verfügen - damit möglich, größere Distanzen von mehreren Metern zu überbrücken, während Transponder auf weitaus kürzere Strecken von wenigen Zentimetern beschränkt sind und sich daher für eine Ankopplung an ein benachbartes Modul oder an entferntere (zentrale) Empfangsantennen kaum eignen.On the other hand, however, each decentralized evaluation device has its own (radio) transmitting device, so that possibly also a communication between individual modules - without participation of a central office - is possible. This technology has also the advantage of a further reduced transmission power, since a single module does not have to send directly to a central receiving station, but only up to a relay, a repeater or a coupled to an adjacent photovoltaic module evaluation. On the other hand, it is - in contrast to the use of purely passive transponders, which do not have their own transmitting device - thus possible to bridge larger distances of several meters, while transponders are limited to much shorter distances of a few centimeters and therefore for a coupling to an adjacent module or to remote (central) receiving antennas are hardly suitable.
Gegenüber einem eigenen Informationskabel besteht der Vorteil des einfacheren Anschlusses. Mangels einer zusätzlichen Kopplung galvanischen kann auch aus unterschiedlichen leistungsmäßigen Zusammenkopplungen der einzelnen Module - parallelgeschalten oder in Reihe - kein Potentialproblem resultieren. Jede Erfassungs-, Auswerte- und Kommunikationseinrichtung kann direkt mit einem Anschluß des betreffenden Moduls potentialmäßig verbunden sein. Da neben den Leistungskabeln keine Potentialkopplung zwischen den Modulen besteht, ist auch eine Entkopplung nicht erforderlich.Compared to a separate information cable has the advantage of easier connection. Due to the lack of an additional coupling galvanic, no potential problem can result from different power-related couplings of the individual modules - connected in parallel or in series. Each detection, evaluation and communication device can be directly connected to a terminal of the relevant module in terms of potential. Since there is no potential coupling between the modules in addition to the power cables, a decoupling is not required.
Die Kopplung an eine Zentrale erfolgt bevorzugt mittels Wellen, welche auf unterschiedlichem Weg übertragen werden können, insbesondere durch Infrarotlicht, und auch mittels elektromagnetischer Wellen (Funk). Die letztere Übertragungsmethode ist dabei gegenüber natürlichen Umwelteinflüssen am wenigsten störanfällig und wird daher in vielen Fällen zu bevorzugen sein.The coupling to a center is preferably carried out by means of waves, which can be transmitted in different ways, in particular by infrared light, and also by means of electromagnetic waves (radio). The latter transmission method is the least susceptible to interference from natural environmental influences and will therefore be preferable in many cases.
Die Erfindung zeichnet sich ferner aus durch eine Einrichtung zur Messung oder Erfassung der Temperatur eines Photovoltaikmoduls.The invention is further distinguished by a device for measuring or detecting the temperature of a photovoltaic module.
Weitere Vorteile bietet eine Einrichtung zur Messung oder Erfassung der auf ein Photovoltaikmodul auftreffenden Lichtstrahlungsintensität, und/oder eine Einrichtung zur Messung oder Erfassung der Umgebungshelligkeit eines Photovoltaikmoduls.Further advantages are provided by a device for measuring or detecting the light radiation intensity impinging on a photovoltaic module, and / or one Device for measuring or detecting the ambient brightness of a photovoltaic module.
Femer kann auch eine Einrichtung zur Messung oder Erfassung der Bewegung eines Photovoltaikmoduls vorgesehen sein, bspw. ein Entfernungsmesser, welcher den Abstand zum Erdboden oder zu einem sonstigen, benachbarten Körper mißt, entweder ein- oder mehrdimensional.Furthermore, it is also possible to provide a device for measuring or detecting the movement of a photovoltaic module, for example a rangefinder which measures the distance to the ground or to another, adjacent body, either one-dimensionally or multi-dimensionally.
Die Erfindung wird ergänzt durch eine oder mehrere Einrichtungen zur Wandlung der Meßergebnisse in Digitalwerte und zur Bereitstellung derselben in serieller oder paralleler Form.The invention is supplemented by one or more means for converting the measurement results into digital values and providing them in serial or parallel form.
Die Übertragung von Informationen über die Parameter eines Photovoltaikmoduls erfolgt unabhängig von einer Anfrage einer Zentrale, sondern spontan oder durch benachbarte, dezentrale Überwachungseinrichtungen ausgelöst, insbesondere durch von dort empfangene Signale.The transmission of information about the parameters of a photovoltaic module is independent of a request from a center, but spontaneously or triggered by adjacent, decentralized monitoring devices, in particular by signals received from there.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Übertragung von Informationen unidirektional von einem Photovoltaikmodul an eine Zentrale. Dies hat den Vorteil, dass eine Empfangseinrichtung bei den dezentralen Erfassungseinrichtungen im Bereich eines Photovoltaikmoduls entbehrlich sind.In a particularly preferred embodiment, the transmission of information takes place unidirectionally from a photovoltaic module to a central office. This has the advantage that a receiving device in the decentralized detection devices in the range of a photovoltaic module are dispensable.
Bevorzugt erfolgt die Übertragung von Informationen von verschiedenen Photovoltaikmodulen nicht gleichzeitig.Preferably, the transmission of information from different photovoltaic modules is not simultaneous.
Es hat sich als günstig erwiesen, dass die Übertragung von Informationen von den Photovoltaikmodulen zu einer Zentrale asynchron erfolgt.It has proved to be favorable that the transmission of information from the photovoltaic modules to a central unit takes place asynchronously.
Die Erfindung zeichnet sich femer aus durch einen Oszillator zur Erzeugung des oszillierenden Signals. Eine alternative Ausführungsform umfaßt dagegen einen Baustein zur zyklischen Ausgabe einer Folge von Signalwerten einer periodischen, vorzugsweise sinusförmigen Kurve an einen nachgeschalteten Digital-Analog- Wandler zur Erzeugung des oszillierenden Signals.The invention is further distinguished by an oscillator for generating the oscillating signal. An alternative embodiment, however, includes a block for cyclically outputting a sequence of signal values of a periodic, preferably sinusoidal, waveform to a downstream digital-to-analogue converter for generating the oscillating signal.
Zur Reduzierung des schaltungstechnischen Aufwandes ist weiter vorgesehen, dass die Frequenz des oszillierenden Signals bei einigen, mehreren oder allen Photovoltaikmodulen im selben Funkband liegt, insbesondere im selben Kanal.To reduce the circuitry complexity is further provided that the frequency of the oscillating signal in some, several or all photovoltaic modules in the same radio band, especially in the same channel.
Es hat sich bewährt, die Frequenz des oszillierenden Signals bei 100 MHz zu wählen oder darüber, vorzugsweise bei 200 MHz oder darüber, insbesondere bei 400 MHz oder darüber. Andererseits sollte die Frequenz des oszillierenden Signals bei 1.500 MHz oder darunter liegen, vorzugsweise bei 1.200 MHz oder darunter, insbesondere bei 1.000 MHz oder darunter.It has been proven to choose the frequency of the oscillating signal at 100 MHz or above, preferably at 200 MHz or above, especially at 400 MHz or above. On the other hand, the frequency of the oscillating signal should be 1500 MHz or less, preferably 1200 MHz or less, more preferably 1000 MHz or less.
Zur Informationsübertragung mittels des oszillierenden Signals eignet sich besonders ein Baustein zur Modulation des oszillierenden Signals nach einem Pulsmodulationsverfahren, bspw. einem Pulsamplitudenmodulationsverfahren (PAM), oder einem Puls-Code-Modulationsverfahren (PCM), oder einem Pulsfrequenzmodulationsverfahren (PFM)1 insbesondere mittels Frequenzumtastung (Frequency Shift Keying, FSK), oder einem Pulsphasenmodulationsverfahren (PPM), oder einemFor transmitting information by means of the oscillating signal is particularly suitable a module for modulating the oscillating signal according to a pulse modulation method, for example. A pulse amplitude modulation (PAM), or a pulse-code modulation (PCM), or a pulse frequency modulation (PFM) 1 in particular by means of frequency shift keying ( Frequency Shift Keying (FSK), or a pulse phase modulation (PPM) method, or a
Pulsweitenmodulationsverfahren (PWM), oder einem Pulspausenmodulationsverfahren (PPM).Pulse Width Modulation (PWM), or Pulse Pause Modulation (PPM).
Die Anordnung kann derart getroffen sein, dass der Baustein das oszillierende Signal mit einem Informationssignal einer Länge von 2 oder mehr Daten- Wörtern pro Meß-Sequenz moduliert, vorzugsweise mit einem Informationssignal einer Länge von 3 oder mehr Daten-Wörtern pro Meß- Sequenz, insbesondere mit einem Informationssignal einer Länge von 4 oder mehr Daten-Wörtern pro Meß-Sequenz. Dabei kann - je nach Genauigkeitsanforderungen - ein Daten-Wort eine Länge von bspw. 8 Bit haben oder eine Länge von 16 Bit oder gar von 32 oder 64 Bit.The arrangement may be such that the device modulates the oscillating signal with an information signal of 2 or more data words per measurement sequence, preferably with an information signal of 3 or more data words per measurement sequence, in particular with an information signal of 4 or more data words per measurement sequence. It can - depending on Accuracy requirements - have a data word of 8 bits, for example, or a length of 16 bits, or even 32 or 64 bits.
Besonders bewährt hat sich ein Baustein zur Modulation des oszillierenden Signals mit einer Daten- oder Baudrate von 2000 Baud oder mehr, vorzugsweise von 4000 Baud oder mehr, insbesondere von 8000 Baud oder mehr. Je höher die Datenrate, um so kürzer ist die Dauer des zu übertragenden Signals, und um so weniger störanfällig ist dieses daher.A module for modulating the oscillating signal with a data or baud rate of 2000 baud or more, preferably 4000 baud or more, in particular 8000 baud or more, has proven particularly useful. The higher the data rate, the shorter the duration of the signal to be transmitted, and therefore the less susceptible to interference.
Weitere Vorteile bietet wenigstens eine Einrichtung zur Reduzierung oder Abschaltung der Sendeleistung des oszillierenden Signals in den Phasen zwischen der Übertragung von Daten.Further advantages are provided by at least one device for reducing or switching off the transmission power of the oscillating signal in the phases between the transmission of data.
Hierfür eignet sich bspw. eine Einrichtung zur Reduzierung oder Abschaltung der Sendeleistung des oszillierenden Signals für ein „kurzes" Sendeintervall von 0,2 Sekunden oder mehr, vorzugsweise für ein Intervall von 0,5 Sekunden oder mehr, insbesondere für ein Intervall von 1 Sekunde oder mehr.For this purpose, for example, is a device for reducing or switching off the transmission power of the oscillating signal for a "short" transmission interval of 0.2 seconds or more, preferably for an interval of 0.5 seconds or more, especially for an interval of 1 second or more.
Andererseits läßt sich auch eine Einrichtung vorsehen zur Reduzierung oder Abschaltung der Sendeleistung des oszillierenden Signals für ein „langes" Sendeintervall von 2 Sekunden oder mehr, vorzugsweise für ein Intervall von 5 Sekunden oder mehr, insbesondere für ein Intervall von 10 Sekunden oder mehr.On the other hand, it is also possible to provide a device for reducing or switching off the transmission power of the oscillating signal for a "long" transmission interval of 2 seconds or more, preferably for an interval of 5 seconds or more, in particular for an interval of 10 seconds or more.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Einrichtungen für ein „kurzes" Sendeintervall und für ein „langes" Sendeintervall im Anschluß an je eine Datenübertragung abwechselnd aktiviert werden, d.h. nach einer Datenübertragung folgt die nächste bereits nach einer kurzen Sendepause, dann folgt die dritte nach einer langen Sendepause, dann die nächste wieder nach einer kurzen Sendepause, usw. Die kurze oder lange Sendepause kann fest vorgegeben sein, oder aber variabel, bspw. von einem gerätespezifischen, abgespeicherten Code beeinflußt. Dadurch kann erreicht werden, dass die Meßeinrichtungen verschiedener Photovoltaikmodule allesamt in paarweise unterschiedlichen Zeitabständen senden. Dadurch kann eine wiederholte zeitliche Überlagerung von Sendesignalen unterschiedlicher Photovoltaikmodule ausgeschlossen werden. Indem - wie die Erfindung weiterhin vorsieht - die Sendepausen, insbesondere die lange Sendepause, einem Vielfachen der Zeitdauer eines Sendesignals entspricht, bspw. dem 200-fachen oder mehr, vorzugsweise dem 500-fachen oder mehr, insbesondere dem 1000-fachen oder mehr, ist die Wahrscheinlichkeit einer zufälligen zeitlichen Oberlagerung sehr gering. Da außerdem bei jeder Datenübertragung der abgespeicherte, gerätespezifische Code eines Überwachungsmoduls mit übertragen wird, ist eine exakte Zuordnung beim Empfänger bzw. in der Zentrale möglich. Sollte dennoch eine Überlagerung eintreten, so wird die dabei auftretende Störung dazu führen, dass das Empfangssignal keinem Photovoltaikmodul zugeordnet werden kann, und wird verworfen. Durch die zweimalige Datenübertragung in dem kurzen Sendeintervall wird bei einer derartigen zufälligen Überlagerung ein zweites, redundantes Sendesignal zur Verfügung gestellt, welches das verlorengegangene ersetzen kann.It is within the scope of the invention that the devices for a "short" transmission interval and for a "long" transmission interval are activated alternately following each data transmission, ie after one data transmission follows the next after a short transmission pause, then the third follows after a long pause, then the next again after a short pause, etc. The short or long pause can be fixed, or variable, for example. Affected by a device-specific, stored code. This can be achieved that the Send measuring devices of different photovoltaic modules all in pairs at different time intervals. As a result, a repeated temporal superimposition of transmission signals of different photovoltaic modules can be excluded. By - as the invention further provides - the transmission pauses, in particular the long transmission pause, a multiple of the duration of a transmission signal corresponds, for example, 200 times or more, preferably 500 times or more, especially 1000 times or more the probability of a random temporal superposition very low. Since, in addition, the stored, device-specific code of a monitoring module is transmitted with each data transmission, an exact assignment at the receiver or in the control center is possible. Should an overlay nevertheless occur, the resulting interference will lead to the fact that the received signal can not be assigned to a photovoltaic module, and is discarded. The two-time data transmission in the short transmission interval, a second, redundant transmission signal is provided in such a random overlay, which can replace the lost.
Indem die Informationsübermittlung ohne Veränderung des Frequenzgangs oder Frequenzspektrums einer Ausgangsgröße des betreffenden Photovoltaikmoduls erfolgt, bspw. seiner Anschlußimpedanz oder seiner Eiπspeisespannung oder Einspeisestrom, so bleibt die Energieeinspeisung von der Informationsübertragung weitestgehend unbeeinflußt. Außerdem werden damit Bandpässe, insbesondere frequenzabhängige Kurzschlüsse od. dgl. vermieden. Im Rahmen der Erfindung ist nicht vorgesehen, die einzelnen Photovoltaikmodule über Umrichter an eine gemeinsame schiene zu koppeln; die leistungsmäßige Verschattung erfolgt nur parallel und/oder in Reihe; in letzterem Fall könnten daher alle Photovoltaikmodule sogar auf dem selben Potential liegen. Eine solche galvanische Zusammenkopplung hat den Vorteil geringster Verluste. Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass die Übertragung von Informationen über die Parameter eines Photovoltaikmoduls unabhängig von einer Anfrage der Zentrale erfolgt, sondern spontan oder durch benachbarte, dezentrale Überwachungseinrichtungen ausgelöst, insbesondere durch von dort empfangene Signale. Eine spontane Übertragung wird dann stattfinden, wenn der von einer dezentralen Überwachungseinrichtung sensierte Modulstrom abrupt auf „0" zurückgeht, so dass der Verdacht eines Diebstahls naheliegt und schnellstens Gegenmaßnahmen einzuleiten sind, bspw. die Aktivierung einer Sirene, oder die Benachrichtigung von Personen, oder - bspw. beim Ausfall mehrerer Module in kurzen Zeitabständen - evtl. sogar der Polizei.By the information transmission without changing the frequency response or frequency spectrum of an output of the photovoltaic module concerned takes place, for example. Its terminal impedance or its Eiπspeisespannung or feed, the energy input from the information transfer remains largely unaffected. In addition, so that band passes, especially frequency-dependent short circuits od. Like. Be avoided. In the context of the invention is not intended to couple the individual photovoltaic modules via inverter to a common rail; the performance shading is only parallel and / or in series; in the latter case, therefore, all photovoltaic modules could even be at the same potential. Such galvanic coupling has the advantage of least losses. The invention further provides that the transmission of information about the parameters of a photovoltaic module is independent of a request of the center, but spontaneously or triggered by adjacent, decentralized monitoring devices, in particular by signals received therefrom. A spontaneous transmission will take place when the module current sensed by a decentralized monitoring device abruptly goes back to "0", so that the suspicion of theft is obvious and rapid countermeasures are to be initiated, for example the activation of a siren, or the notification of persons, or For example, if several modules fail in short intervals - possibly even the police.
Es hat sich als günstig erwiesen, dass die Übertragung von Informationen von verschiedenen Photovoltaikmodulen nicht gleichzeitig erfolgt; dadurch ist es möglich, ggf. mit einem einzigen Übertragungskanal auszukommen, so dass alle Übertragungseinrichtungen identisch ausgebildet sein können, was den Herstellungsaufwand minimiert.It has proved favorable that the transmission of information from different photovoltaic modules is not simultaneous; This makes it possible, if necessary to make do with a single transmission channel, so that all transmission devices can be identical, which minimizes the production cost.
Es besteht die Möglichkeit, wenigstens eine Einrichtung zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer Parameter eines Photovoltaikmoduls mit einem Photovoltaikmodul zu integrieren. In diesem Fall kann evtl. bei der Herstellung des Solarpaneels oder einer Solarzelle desselben eine entsprechende (Halbleiter-) Schaltung gleichzeitig eingearbeitet werden.It is possible to integrate at least one device for determining and / or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module with a photovoltaic module. In this case, possibly in the manufacture of the solar panel or a solar cell of the same a corresponding (semiconductor) circuit can be incorporated simultaneously.
Andererseits ist es auch möglich, dass wenigstens eine Einrichtung zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer Parameter einesOn the other hand, it is also possible that at least one device for determining and / or evaluating electrical parameters of a
Photovoltaikmoduls an die elektrischen Anschlüsse eines Photovoltaikmoduls gekoppelt oder koppelbar ist. An den Anschlüssen lassen sich Strom undPhotovoltaic module is coupled to the electrical connections of a photovoltaic module or coupled. At the connections can be electricity and
Spannung des betreffenden Photovoltaikmoduls messen; gleichzeitig stehtMeasure voltage of the relevant photovoltaic module; at the same time
Energie zur Versorgung der Überwachungsschaltung zur Verfügung; schließlich sind die Anschlüsse von Photovoltaikmodulen zumeist genormt, so dass hier eine universelle Ankopplung möglich ist. Besonders vorteilhaft erweist sich in diesem Zusammenhang eine Anordnung, wobei wenigstens eine Einrichtung zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer Parameter eines Photovoltaikmoduls zwischen die elektrischen Anschlüsse eines Photovoltaikmoduls und von dort aus weiterführende Elektrokabel geschalten ist. Damit liegt die Modulspannung zwischen zwei Klemmen der Überwachungsschaltung, der Modulstrom fließt sogar durch die Überwachungsschaltung und kann daher ebenfalls abgegriffen werden.Energy for supplying the monitoring circuit available; Finally, the connections of photovoltaic modules are usually standardized, so that a universal coupling is possible here. In this context, an arrangement proves to be particularly advantageous, wherein at least one device for determining and / or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module is connected between the electrical connections of a photovoltaic module and from there further electrical cables. Thus, the module voltage between two terminals of the monitoring circuit, the module current even flows through the monitoring circuit and can therefore also be tapped.
In Weiterführung dieses Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass wenigstens eine Einrichtung zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischerIn continuation of this inventive idea, it is provided that at least one device for determining and / or evaluating electrical
Parameter eines Photovoltaikmoduls wenigstens drei elektrische Anschlüsse aufweist, vorzugsweise wenigstens vier. Eine zwischen ein Modul und dessenParameter of a photovoltaic module has at least three electrical connections, preferably at least four. One between a module and its
Anschlußleitungen geschaltete Überwachungsschaltung muß mindestens einen zweipoligen Eingang zur Spannungsmessung und mindestens einen Ausgang zu Abfließen des Stroms aufweisen, insgesamt also mindestens dreiConnecting lines connected monitoring circuit must have at least one two-pole input for voltage measurement and at least one output to flow out of the stream, so a total of at least three
Anschlußkontakte. Der Anschluß eines externen Kabels wird aber zumeist vereinfacht, wenn dafür - wie auch zur Verbindung mit dem Photovoltaikmodul selbst - jeweils zwei Anschlußkontakte vorhanden sind. Der weitere Anschluß mehrerer Photovoltaikmodul-Baugruppen - jeweils ein Photovoltaikmodul samt der daran angeschlossenen Überwachungseinrichtung - kann sodann nachConnecting contacts. The connection of an external cable is usually simplified, if - as well as for connection to the photovoltaic module itself - two connection contacts are available. The further connection of several photovoltaic module assemblies - each a photovoltaic module together with the monitoring device connected thereto - can then after
Belieben parallel und/oder seriell erfolgen, je nachdem wie dies im Einzelfall gewünscht wird.As desired, parallel and / or serial, as desired in each individual case.
Die erfindungsgemäße Konstruktion läßt sich weiter optimieren, indem wenigstens eine Einrichtung zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischerThe inventive construction can be further optimized by at least one device for determining and / or evaluation of electrical
Parameter eines Photovoltaikmoduls zu ihrer eigenen Spannungsversorgung einen nachladbaren Energiespeicher aufweist, bspw. einen Akku, Kondensator od. dgl. Ein solcher Energiespeicher kann tagsüber, d.h. beiParameter of a photovoltaic module to their own power supply has a rechargeable energy storage, for example. A battery, capacitor od. Like. Such energy storage can during the day, i. at
Sonnenbestrahlung und Erzeugung von Strom durch das betreffende Photovoltaikmodul aufgeladen werden und steht sodann bei Dämmerung undSolar irradiation and generation of electricity to be charged by the relevant photovoltaic module and is then at dusk and
Dunkelheit als Energiequelle zur Verfügung, damit auch nachts - wenn dieDarkness as an energy source available, so even at night - when the
Gefahr eines Diebstahls am größten ist - eine Überwachung erfolgen kann, ggf. in größeren Zeitabständen, um Energie zu sparen. Oa nachts die Modulspannung jedoch ohnehin null ist, genügt es in diesem Fall evtl. auch, nur die Anwesenheit des Moduls durch eine kurze Impedanzmessung zu prüfen oder gar nur die Anwesenheit der Überwachungseinrichtung selbst sowie deren Unversehrtheit zu signalisieren.Risk of theft is greatest - monitoring can be done if necessary, at longer intervals to save energy. However, in the event the module voltage is anyway zero at night, it may be sufficient in this case to check only the presence of the module by means of a short impedance measurement or even to signal only the presence of the monitoring device itself and its integrity.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass wenigstens eine Einrichtung zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer Parameter eines Photovoltaikmoduls über wenigstens eine Antenne verfügt zum Senden und/oder Empfangen von Funksignalen. Eine solche Antenne befähigt die betreffende Einrichtung, an einer Konversation mit der Zentrale oder mit anderen Überwachungseinrichtungen auf drahtlosem Weg teilzunehmen.It is within the scope of the invention that at least one device for determining and / or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module has at least one antenna for transmitting and / or receiving radio signals. Such an antenna enables the device in question to participate in a conversation with the control center or with other monitoring devices wirelessly.
Es hat sich als günstig erwiesen, dass wenigstens eine Einrichtung zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer Parameter eines Photovoltaikmoduls wenigstens eine Vorrichtung aufweist zur Abbildung der Modulspannung und/oder des Modulstroms auf Qe) einen dazu etwa proportionalen Strom- und/oder Spannungswert. Für die Erzeugung einer reduzierten Spannung eignet sich ein zwischen die Modulklemmen oder zwischen die Ausgangsklemmen der Überwachungseinrichtung angeschlossener Spannungsteiler, ein zu dem Modulstrom proportionaler Spannungswert läßt sich mittels eines in die Energieleitung eingeschleiften Shunts erzeugen.It has proved to be advantageous that at least one device for determining and / or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module has at least one device for mapping the module voltage and / or the module current to Qe), an approximately proportional current and / or voltage value. A voltage divider connected between the module terminals or between the output terminals of the monitoring device is suitable for generating a reduced voltage, a voltage value proportional to the module current can be generated by means of a shunt looped into the power line.
Die Erfindung läßt sich dahingehend weiterbilden, dass wenigstens eine Einrichtung zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer Parameter eines Photovoltaikmoduls wenigstens eine Vorrichtung aufweist zum Multiplizieren eines zu der Modulspannung etwa proportionalen Strom- und/oder Spannungswertes mit einem zu dem Modulstrom etwa proportionalen Strom- und/oder Spannungswertes, zwecks der Ermittlung der von dem Modul produzierten Leistung. Die erzeugte Leistung ist ein sehr aussagekräftiger Parameter eines Moduls und läßt sich leicht aus Strom- und Spannungsmeßwerten ermitteln, entweder durch eine analoge Multiplizierschaltung oder durch eine digitale Multiplikation.The invention can be further developed in that at least one device for determining and / or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module has at least one device for multiplying an approximately proportional to the module voltage current and / or voltage value with an approximately proportional to the module current current and / or voltage value, in order to determine the power produced by the module. The power generated is a very meaningful parameter of a module and can be easily derived from electricity and electricity Determine voltage readings, either by an analog multiplier circuit or by a digital multiplication.
Ferner kann wenigstens eine Einrichtung zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer Parameter eines Photovoltaikmoduls wenigstens eine Vorrichtung aufweisen zum rechnerischen Integrieren eines zu der Modulspannung und/oder zu dem Modulstrom und/oder zu der Modulleistung etwa proportionalen Strom- und/oder Spannungswertes, vorzugsweise über jeweils vorgegebene Zeitintervalle. Der Augenblickswert der Leistung liefert durch Integration die erzeugte bzw. eingespeiste Energie - einen äußerst aussagekräftigen Wert über ein Photovoltaikmodul, der kleinere Schwankungen der Leistung ausmaskiert und stattdessen die innerhalb eines Intervalls - vorzugsweise innerhalb gleichbleibender Intervalle, insbesondere zwischen aufeinanderfolgenden Informationsübertragungen - substantiell erzeugte elektrische Arbeit repräsentiert.Furthermore, at least one device for determining and / or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module can have at least one device for mathematically integrating a current and / or voltage value which is approximately proportional to the module voltage and / or to the module current and / or to the module power predetermined time intervals. The instantaneous value of the power provides by integration the generated energy - an extremely meaningful value via a photovoltaic module that masks out smaller variations in power and instead represents the electrical work substantially generated within an interval, preferably within constant intervals, especially between successive transfers of information ,
Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass wenigstens eine Einrichtung zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer Parameter eines Photovoltaikmoduls wenigstens eine Vorrichtung aufweist zum Abtasten und/oder (vorübergehenden) Konstanthalten eines zu der Modulspannung und/oder zu dem Modulstrom und/oder zu der Modulleistung etwa proportionalen und/oder (intervallweise) aufintegrierten Strom- und/oder Spannungswertes, vorzugsweise in regelmäßigen Zeitabständen. Vorzugsweise ist ein Integrationsintervall genormt und etwas kürzer als der Abstand zwischen zwei Informationsübertragungen. Am Ende des Integrationsvorgangs - oder, falls auf eine Integration verzichtet wird, zu einem Zeitpunkt zwischen zwei Informationsübertragungen - wird ein Meßsignal abgetastet und/oder für die weitere Verarbeitung konstant gehalten.The invention further provides that at least one device for ascertaining and / or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module has at least one device for sampling and / or (temporarily) holding constant one to the module voltage and / or to the module current and / or to the module output proportional and / or (intermittently) integrated current and / or voltage value, preferably at regular time intervals. Preferably, an integration interval is standardized and slightly shorter than the distance between two information transmissions. At the end of the integration process - or, if an integration is omitted, at a time between two information transmissions - a measurement signal is sampled and / or held constant for further processing.
Einer solchen Abtast- und/oder Halteschaltung nachgeordnet weist eine Einrichtung zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer Parameter eines Photovoltaikmoduls wenigstens eine Vorrichtung auf zur Umwandlung eines zu der Modulspannung und/oder zu dem Modulstrom und/oder zu der Modulleistung etwa proportionalen und/oder (bspw. zur erzeugten Energie) aufintegrierten, vorzugsweise abgetasteten und/oder (vorübergehend) konstantgehaltenen Strom- und/oder Spannungswertes in (je) einen Digitalwert. Solche Digitalwerte eignen sich für eine präzise Informationsübertragung an eine Zentrale weitaus besser als Analogwerte, welche während einer Übertragung verfälscht werden könnten.Downstream of such a sample and / or hold circuit, a device for determining and / or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module has at least one device for converting one to the module voltage and / or to the module current and / or to the module power approximately proportional and / or (eg., To the generated energy) integrated, preferably sampled and / or (temporarily) held constant current and / or voltage value in (each) a digital value. Such digital values are far better suited for precise information transmission to a control center than analog values which could be corrupted during transmission.
Ferner sollte wenigstens eine Einrichtung zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer Parameter eines Photovoltaikmoduls über wenigstens eine Vorrichtung verfügen zum Speichern Oe) eines zu der Modulspannung und/oder zu dem Modulstrom und/oder zu der Modulleistung etwa proportionalen und/oder (bspw. zur erzeugten Energie) aufintegrierten, digitalisierten Wertes. Dadurch wird/werden der/die digitalisierte(n) Meßwert(e) wenigstens bis zum Zeitpunkt der Datenübertragung gespeichert; die Datenübertragung selbst kann bspw. zeitgesteuert ausglöst werden, also spontan erfolgen, oder bspw. durch Empfang eines Signals von einer (benachbarten) Überwachungseinrichtung ausgelöst werden.Furthermore, at least one device for determining and / or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module should have at least one device for storing Oe) one approximately proportional to the module voltage and / or to the module current and / or to the module output and / or (for example to the generated Energy) on integrated, digitized value. As a result, the digitized measured value (s) is / are stored at least until the time of data transmission; the data transmission itself can, for example, be triggered in a time-controlled manner, that is to say take place spontaneously or, for example, be triggered by receiving a signal from a (neighboring) monitoring device.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verfügt wenigstens eine Einrichtung zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer Parameter eines Photovoltaikmoduls über wenigstens eine Vorrichtung zum Speichern eines modul- und/oder gerätespezifischen Codes, bspw. einer modul- und/oder gerätespezifischen Zahl. Dadurch kann die betreffende Überwachungeinrichtung die an eine Zentrale oder an ein benachbartes Überwachungsmodul übertragenen Daten oder sonstigen Informationen mit einer Art Absendermarkierung versehen, so dass jeder Empfänger genau weiß, von wo eine Botschaft stammt.In the context of a preferred embodiment of the invention, at least one device for determining and / or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module has at least one device for storing a module- and / or device-specific code, for example a module- and / or device-specific number. As a result, the monitoring device concerned can provide the data or other information transmitted to a central station or to an adjacent monitoring module with a type of sender's mark, so that each recipient knows exactly from where a message originated.
Erfindungsgemäß weist wenigstens eine Einrichtung zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer Parameter eines Photovoltaikmoduls wenigstens einen Oszillator auf zur Erzeugung einer Schwingung in einem vorgegebenen Frequenzband. Bevorzugt muß der Oszillator nicht verstellbar sein, sondern kann fest eingestellt bleiben, wenn die Informationsübertragung mittels Amplituden- oder Pulsmodulation übertragen wird; falls die Datenübertragung mittels Frequenzmodulation erfolgen soll, wäre eine Verstellung dagegen erforderlich.According to the invention, at least one device for determining and / or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module has at least one oscillator for generating a vibration in a predetermined one Frequency band. Preferably, the oscillator need not be adjustable, but can remain fixed when the information transfer is transmitted by means of amplitude or pulse modulation; if the data transmission should be done by means of frequency modulation, an adjustment would be required.
Wenigstens ein Verstärkungselement kann vorgesehen sein, um das Ausgangssignal des Oszillators mit der erforderlichen Sendeleistung zu erzeugen und/oder auf die erforderliche Sendeleistung zu verstärken. Im ersteren Fall wird das Ausgangssignal des Verstärkungselements - vorzugsweise eines Transistors, bspw. eines Feldeffekt- oder Bipolartransistors - zu dessen Eingang (teilweise) zurückgekoppelt. Im letzteren Fall wird dem Oszillator ein Verstärker nachgeschalten, wobei das Verstärkungselement bspw. in Emitter- oder Sourceschaltung betrieben werden könnte.At least one gain element may be provided to generate the output of the oscillator at the required transmit power and / or to boost to the required transmit power. In the former case, the output signal of the amplifying element - preferably a transistor, for example. A field effect or bipolar transistor - fed back to its input (partially). In the latter case, an amplifier is connected downstream of the oscillator, wherein the amplification element could, for example, be operated in emitter or source circuit.
Wenn wenigstens eine Einrichtung zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer Parameter eines Photovoltaikmoduls wenigstens eine Vorrichtung aufweist zur Modulation eines Sendesignals mit einem modul- oder gerätespazifischen Code, bspw. einer modul- oder gerätespezifischen Zahl, und/oder zu dessen Modulation mit (je) einem zu der Modulspannung und/oder zu dem Modulstrom und/oder zu der Modulleistung etwa proportionalen und/oder (intervallweise) aufintegrierten, digitalisierten Wert, so wird das Oszillatorsignal als Trägersignal verwendet, auf welches eine Empfangstation eingestellt werden kann, so dass ein Übertragungskanal geöffnet ist.If at least one device for determining and / or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module has at least one device for modulating a transmission signal with a module or device pacific code, for example a module- or device-specific number, and / or for its modulation with (one) each to the module voltage and / or to the module current and / or to the module power approximately proportional and / or (intervalwise) integrated, digitized value, the oscillator signal is used as a carrier signal to which a receiving station can be set, so that a transmission channel is opened ,
Andererseits kann wenigstens eine Einrichtung zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer Parameter eines Photovoltaikmoduls wenigstens eine Vorrichtung aufweisen zur Demodulation eines Empfangssignals, um dessen übertragene Informationen zu gewinnen. Dadurch kann eine empfangende Station insbesondere den Absender einer empfangenen Botschaft ermitteln und darauf bspw. vorprogrammierte Aktionen vornehmen, bspw. die eigenen Informationen - ggf. zusammen mit den zuletzt empfangenen Daten - ab- bzw. weitersenden.On the other hand, at least one device for determining and / or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module may have at least one device for demodulating a received signal in order to obtain its transmitted information. In this way, a receiving station can in particular determine the sender of a received message and, for example, make preprogrammed actions, for example one's own Information - possibly together with the last received data - submit or forward.
Zu eben diesem Zweck kann in einer dezentralen Überwachungskomponente außerdem eine Vorrichtung vorgesehen sein zur Zwischenspeicherung desFor precisely this purpose, a device may also be provided in a decentralized monitoring component for temporary storage of the
Informationsgehaltes eines empfangenen Signals, vorzugsweise um dessen übertragene Informationen in einem folgenden Sendeschritt dem Trägersignal des Oszillators zwecks Abstrahlung wieder aufzumodulieren. So lassen sich die Informationen mehrerer Überwachungskomponenten sukzessive aneinanderfügen, um damit ein Sammeltelegramm zu erstellen, welches nachInformation content of a received signal, preferably in order to aufzumodulieren the transmitted information in a subsequent transmission step the carrier signal of the oscillator for the purpose of radiation again. Thus, the information of several monitoring components can be successively joined together to create a collective telegram, which after
Durchlaufen aller Überwachungskomponenten schließlich die Informationen über alle Photovoltaikmodule enthält.Passing through all the monitoring components finally contains the information about all photovoltaic modules.
Schließlich gelangt ein solches - vollständiges - Sammeltelegramm - ggf. aber auch eine Botschaft einer einzelner Überwachungskomponente - bevorzugt an eine zentrale Empfangsstation zum Empfang einer oder mehrerer Informationen der Einrichtung(en), der es schließlich obliegt, die enthaltenen elektrischen Parameter einzelner Photovoltaikmodule zu bewerten.Finally, such - complete - collective telegram - but possibly also a message of a single monitoring component - preferably reaches a central receiving station for receiving one or more information of the device (s), which ultimately has the responsibility to evaluate the contained electrical parameters of individual photovoltaic modules.
Im Idealfall empfängt die zentrale Empfangsstation innerhalb eines Auslese- Intervalls daher nur ein einziges Sammeltelegramm mit den Informationen aller Photovoltaikmodule. Es kann allerdings vorgesehen sein, dass bei sehr ausgedehnten Anlagen mehrere dezentrale Antennen und/oder Repeater vorgesehen sind, um mehrere Teilbereiche eines Solarfeldes getrennt anzukoppeln, bspw. über eine eigene, abgesetzte Epfangsantenne oder über einen Repeater vor Ort. Dadurch kann einerseits evtl. die zum Betrieb erforderliche Sendeleistung weiter gesenkt werden; andererseits wäre beim Ausfall der Kommunikation nur ein Teil der Anlage betroffen. Da der Datenübertragungspfad hardwaremäßig nicht vorgegeben ist - es gibt keine Informationsübertragungsleitungen - kann auch vorgesehen sein, dass sich Photovoltaikmodule, denen ihre bevorzugte Empfangseinrichtung abhanden gekommen ist - bspw. durch einen Diebstahl oder sonstigen Defekt - funktechnisch einem anderen, intakten Sende- bzw. Datenübermittlungszweig oder -pfad anschließen - also bspw. über ein anderes, ebenfalls nahes Solarmodul, um so eine redundante Datenübertragung zu ermöglichen.Ideally, the central receiving station receives within a read-out interval, therefore, only a single collective telegram with the information of all photovoltaic modules. It may, however, be provided that, in the case of very extensive installations, a plurality of decentralized antennas and / or repeaters are provided in order to couple several partial areas of a solar field separately, for example via a separate, remote receiving antenna or via a repeater on site. As a result, on the one hand, possibly the transmission power required for operation can be further reduced; On the other hand, if communication fails, only part of the system would be affected. Since the data transmission path is not predetermined by hardware - there are no information transmission lines - it can also be provided that photovoltaic modules, which have lost their preferred receiving device - for example, by a theft or other defect - connect radio-technically another, intact transmission or data transmission branch or path - ie, for example, via another, also close solar module, so as to allow a redundant data transmission.
Die zentrale Empfangsstation sollte Mittel zur Auswertung der empfangenen Informationen aufweisen, bspw. einen Mikroprozessor, und/oder einen arithmetischen Prozessor zur Ermittlung von Mittelwerten und Abweichungen, Streuungen, etc.The central receiving station should have means for evaluating the received information, for example a microprocessor, and / or an arithmetic processor for determining mean values and deviations, scatters, etc.
Ferner kann die zentrale Empfangsstation über Mittel zur Abgabe und/oder Weiterleitung von Signalen verfügen. Sie kann bspw. an ein Telefonnetz angeschlossen sein, um bei vordefinierten Situationen bestimmte Personen oder Organisationen zu benachrichtigen. Sie kann ferner mit einer oder mehreren Sirenen gekoppelt sein; auch das Einschalten von Lichtmasten kann vorgesehen sein, um etwaige Diebe abzuschrecken, etc. Ferner kann die zentrale Empfangsstation mit einem Massenspeicher gekoppelt sein, um alle Anlagendaten zu dokumentieren und/oder zu archivieren.Furthermore, the central receiving station can have means for the delivery and / or forwarding of signals. It may, for example, be connected to a telephone network in order to notify certain persons or organizations of predefined situations. It may also be coupled to one or more sirens; the switching on of light masts can also be provided in order to deter possible thieves, etc. Furthermore, the central receiving station can be coupled to a mass memory in order to document and / or to archive all system data.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Überwachung einzelner Photovoltaikmodule einer Photovoltaikanlage zeichnet sich dadurch aus, dass in und/oder an mehreren Photovoltaikmodulen jeweils ein oder mehrere elektrische Parameter, insbesondere Spannung und/oder Strom, ermittelt und/oder ausgewertet sowie diese und/oder daraus gewonnene Informationen an eine Zentrale übermittelt werden.A method according to the invention for monitoring individual photovoltaic modules of a photovoltaic system is characterized in that one or more electrical parameters, in particular voltage and / or current, are determined and / or evaluated in and / or at several photovoltaic modules, as well as these and / or information obtained therefrom a central office will be transmitted.
Bei der Übermittlung jeder Information an die Zentrale wird ein modulspezifischer Code hinzugefügt, so dass die betreffende Information in der Zentrale eindeutig einem bestimmten Modul zugeordnet werden kann.When transmitting any information to the control center, a module-specific code is added, so that the relevant information in the control center can be uniquely assigned to a specific module.
Die empfangenen Informationen können in der Zentrale miteinander und/oder mit einem aus den Werten mehrerer oder aller Photovoltaikmodule gebildeten Mittelwert verglichen werden, bspw. um signifikante Abweichungen einzelner Module festzustellen. Die signifikant abweichenden Modulparameter können weiter ausgewertet werden, bspw. um Rückschlüsse auf die Ursache anstellen zu können, bspw. um zwischen einem Diebstahl einerseits und einem Hageloder Sturmschaden andererseits und anderen Beeinträchtigungen der Modulleistung, bspw. einer zu starken Erwärmung desselben oder einer Abschattung, unterscheiden zu können.The received information can be compared with each other in the central office and / or with a mean value formed from the values of several or all photovoltaic modules, for example by significant deviations of individual ones Determine modules. The significantly different module parameters can be further evaluated, for example, to be able to draw conclusions about the cause, for example. To differentiate between a theft on the one hand and a hail or storm damage on the other hand and other impairments of the module performance, eg. Excessive heating of the same or shading to be able to.
Außerdem wird bei Erkennung signifikanter Abweichungen an einem oder mehreren Modulen eine Meldung über das Ereignis erzeugt.In addition, when significant deviations are detected on one or more modules, a message about the event is generated.
Solche Meldungen über signifikante Abweichungen können zu Dokumentationszwecken gesammelt und/oder gespeichert werden, und/oder sie werden zu einem oder mehreren vorgegebenen Empfänger(n) verschickt.Such reports of significant discrepancies may be collected and / or stored for documentation purposes and / or they may be sent to one or more given recipients.
Meldungen über signifikante Abweichungen können zur Auslösung von Sicherheitsmaßnahmen verwendet werden, bspw. zum Einschalten einer Sirene.Significant deviations can be used to trigger safety measures, such as turning on a siren.
Ein weiterer Vorzug der Erfindung ist, dass Informationen auch zwischen dezentralen Einrichtungen zur Überwachung von Parametern (je) eines Photovoltaikmoduls übertragen werden.A further advantage of the invention is that information is also transmitted between decentralized devices for monitoring parameters (each) of a photovoltaic module.
Die Erfindung läßt sich dahingehend weiterbilden, dass die Übertragung von Informationen von/zu mehreren dezentralen Einrichtungen zur Überwachung von Parametern (je) eines Photovoltaikmoduls auf einem gemeinsamen Trägermedium erfolgt, insbesondere auf einem gemeinsamen Übertragungskanal.The invention can be further developed such that the transmission of information from / to a plurality of decentralized devices for monitoring parameters (each) of a photovoltaic module takes place on a common carrier medium, in particular on a common transmission channel.
Schließlich entspricht es der Lehre der Erfindung, dass die Übertragung von Informationen von/zu mehreren dezentralen Einrichtungen zur Überwachung von Parametern (je) eines Photovoltaikmoduls nicht auf den Energie führenden Leitungen der Photovoltaikanlage erfolgt. Weitere Merkmale, Einzelheiten, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt:Finally, it is the teaching of the invention that the transmission of information from / to several decentralized devices for monitoring parameters (each) of a photovoltaic module does not take place on the energy-carrying lines of the photovoltaic system. Further features, details, advantages and effects on the basis of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment of the invention and from the drawing. Hereby shows:
Fig. 1 die prinzipielle Anordnung einer Photovoltaik-Anlage zur Einspeisung des generierten Stroms in ein bestehendes Stromnetz;Figure 1 shows the basic arrangement of a photovoltaic system for feeding the generated electricity into an existing power grid.
Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild der Leistungskomponenten der Anlage aus Fig. 1 ;FIG. 2 is a schematic block diagram of the power components of the system of FIG. 1; FIG.
Fig. 3 die Überwachungskomponenten zu der Anlage mit dem Blockschaltbild gemäß Fig. 2; sowieFIG. 3 shows the monitoring components for the system with the block diagram according to FIG. 2; FIG. such as
Fig. 4 ein Schaltbildausschnitt mit der Kopplung einiger Überwachungskomponenten aus Fig. 3 an je ein Photovoltaikmodul gemäß Fig. 2.4 shows a circuit diagram section with the coupling of some monitoring components from FIG. 3 to a respective photovoltaic module according to FIG. 2.
Bei der Photovoltaikanlage 1 aus Fig. 1 handelt es sich um ein sog. Solarfeld, also um eine Großanlage mit vielen Hunderten oder gar Tausenden von Photovoltaikmodulen 2, von denen exemplarisch nur einige wenige dargestellt sind.In the photovoltaic system 1 of Fig. 1 is a so-called. Solar field, so a large plant with many hundreds or even thousands of photovoltaic modules 2, of which only a few are shown by way of example.
Aus Fig. 1 ist femer zu erkennen, dass die Photovoltaikmodule 2 alle zusammengeschalten sind und die Energieleitungen 3, 4 in einer Schaltzentrale 5 zusammengeführt sind, wo der gewonnene Solarstrom in Wechselspannυng umgewandelt und sodann in ein vorhandenes Stromnetz 6 eingespeist wird.From Fig. 1 is further seen that the photovoltaic modules 2 are all connected together and the power lines 3, 4 are brought together in a control center 5, where the recovered solar power is converted into AC voltage and then fed into an existing power grid 6.
Schließlich zeigt Fig. 1 auch den bei großen Solarfeldern nicht seltenen Fall, dass einige Photovoltaikmodule 2 der direkten Sonnenbestrahlung ausgesetzt sind (in Fig. 1 links), während andere Photovoltaikmodule 2 gleichzeitig abgeschattet sind, bspw. durch eine Wolke (in Fig. 1 rechts). In dieser Situation würde die Energieausbeute der abgeschatteten Module 2 (rechts) rapide abnehmen, und dabei insbesondere auch der dortige Modulstrom. Damit die sonnebeschienen Module 2 (links) davon nicht beeinträchtigt werden, kann deren (höherer) Modulstrom durch Bypassdioden 7 an den abgeschatteten Modulen 2 vorbei geleitet werden, d.h., es gibt selbst bei einer Serienschaltung von Photovoltaikmodulen 2 die Möglichkeit unterschiedlicher Ströme durch die einzelnen Module (die Spannung kann bei Serienschaltung ohnehin immer unterschiedlich sein). Ähnliche Lösungen gibt es auch für die Parallelschaltung von Photovoltaikmodulen 2.Finally, FIG. 1 also shows the case, which is not uncommon in large solar fields, that some photovoltaic modules 2 are exposed to direct solar radiation (left in FIG. 1), while other photovoltaic modules 2 are simultaneously Shadowed, for example, by a cloud (in Fig. 1 right). In this situation, the energy yield of the shaded modules 2 (right) would decrease rapidly, and in particular also the local module current. So that the sun-shined modules 2 (left) are not impaired, their (higher) module current can be conducted past the shaded modules 2 by bypass diodes 7, ie even with a series connection of photovoltaic modules 2 there is the possibility of different currents through the individual modules (The voltage can always be different in series connection anyway). Similar solutions are also available for the parallel connection of photovoltaic modules 2.
In Fig. 2 sind beispielhaft zwei einander parallel geschaltete Leitungsstränge 8 dargestellt, jeweils mit vier in Serie geschalteten Photovoltaikmodulen 2, um zu erläutern, dass es für die Erfindung völlig belanglos ist, ob einzelne Photovoltaikmodule 2 zueinander parallel oder miteinander in Reihe geschalten sind.FIG. 2 shows by way of example two line strands 8 connected in parallel, each with four photovoltaic modules 2 connected in series, in order to explain that it is completely unimportant for the invention whether individual photovoltaic modules 2 are connected in parallel or in series with one another.
Im dargestellten Beispiel sind die Leitungsstränge 8 in der Schaltzentrale 5 gemeinsam an einem einzigen Generatoranschlußkasten 9 angeschlossen; diesem nachgeordnet ist ein Hauptschalter 10.In the example shown, the line strands 8 are connected in the control center 5 together on a single generator connection box 9; this is followed by a main switch 10th
Jenseits dieses Hauptschalters 10 ist ein Wechselrichter 11 angeschlossen, welcher die Gleichspannung der in dem Generatoranschlußkasten 9 parallel geschaltenen Stränge 8 in eine zu der Netzspannung 6 synchrone Wechselspannung wandelt, welche schließlich in das Netz 6 eingespeist wird.Beyond this main switch 10, an inverter 11 is connected, which converts the DC voltage of the strings 8 connected in parallel in the generator connection box 9 into an alternating voltage synchronous with the mains voltage 6, which is finally fed into the network 6.
Zur Überwachung der einzelnen Photovoltaikmodule 2 dient ein Überwachungssystem 12, welches in Fig. 3 dargestellt ist.To monitor the individual photovoltaic modules 2 is a monitoring system 12, which is shown in Fig. 3.
Dieses besteht aus einer Mehrzahl dezentraler Überwachungseinrichtungen 13 und aus wenigstens einer zentralen Überwachungsstation 14. Während jede dezentrale Überwachungseinrichtung 13 in unmittelbarer Nähe je eines Photovoltaikmoduls 2 angeordnet ist und diesem überwachungstechnisch zugeordnet ist, befindet sich die zentrale Überwachungsstation 14 vorzugsweise in oder bei der Schaltzentrale 5.This consists of a plurality of decentralized monitoring devices 13 and at least one central monitoring station 14. While each decentralized monitoring device 13 is arranged in the immediate vicinity of each photovoltaic module 2 and is associated with this monitoring technology, the central monitoring station 14 is preferably located in or at the control center 5.
Die Ankopplung einer dezentralen Überwachungseinrichtung 13 an ein Photovoltaikmodul 2 ist in Fig. 4 zu sehen: Ähnlich wie eine Batterie hat jedes Photovoltaikmodul 2 nur zwei Anschlüsse, nämlich einen Pluspol 15 oder Anode sowie einen Minuspol 16 oder Kathode. Diese beiden Pole 15, 16 sind üblicherweise mit (je) einem kurzen Kabel 17 versehen, welches vorzugsweise mit (je) einem genormten Stecker 18, einem sog. MC-Stecker, bzw. Buchse abgeschlossen ist oder wird, um damit einander benachbarte Photovoltaikmodule 2 zu verbinden.The coupling of a decentralized monitoring device 13 to a photovoltaic module 2 can be seen in FIG. 4: Similar to a battery, each photovoltaic module 2 has only two connections, namely a positive pole 15 or anode and a negative pole 16 or cathode. These two poles 15, 16 are usually provided with (each) a short cable 17, which is preferably terminated with (each) a standardized plug 18, a so-called MC plug, or socket, in order to provide adjacent photovoltaic modules 2 connect to.
Die Erfindung sieht nun vor, dass an einer dezentralen Überwachungseinrichtung 13 (je) ein zu den Steckern/Buchsen 18 komplementärer Eingangsstecker und/oder -buchse 19, 20 vorgesehen ist, so dass die dezentrale Überwachungseinrichtung 13 einfach mit dem betreffenden Photovoltaikmodul 2 zusammengesteckt werden kann.The invention now provides that at a decentralized monitoring device 13 (each) to the plugs / sockets 18 complementary input plug and / or socket 19, 20 is provided so that the decentralized monitoring device 13 can be easily mated with the relevant photovoltaic module 2 ,
Andererseits verfügt die dezentrale Überwachungseinrichtung 13 außerdem über zwei Ausgangsstecker und/oder -buchsen 21, 22, wie in Fig. 4 zu sehen. Diese übernehmen dieselbe Funktion wie die Modulstecker 18 bei fehlender Überwachungseinrichtung 13, d.h., sie werden mit benachbarten Modul- Überwachungs-Einheiten 2, 13 verbunden, bspw. durch Kabelbrücken 23.On the other hand, the decentralized monitoring device 13 also has two output plugs and / or sockets 21, 22, as shown in FIG. These assume the same function as the modular plugs 18 in the absence of monitoring device 13, that is, they are connected to adjacent module monitoring units 2, 13, for example by cable bridges 23.
Wie man Fig. 4 weiter entnehmen kann, ist ein Eingangsanschluß 19 der dezentralen Überwachungseinrichtung 13 direkt mit einem Ausgangsanschluß 21 verbunden, also durchgeschleift. Zwischen den anderen beiden Ein- und Ausgängen 20, 22 ist dagegen ein Shunt 24 eingeschleift, an welchem der Modulstrom einen (geringen) Spannungsabfall verursacht, der abgegriffen und von einem Analog-Digital-Wandler 25 in einen (binären) Digitalwert I umgewandelt wird.4, an input terminal 19 of the decentralized monitoring device 13 is directly connected to an output terminal 21, that is looped through. In contrast, a shunt 24 is looped between the other two inputs and outputs 20, 22, at which the module current causes a (small) voltage drop, the tapped and is converted by an analog-to-digital converter 25 into a (binary) digital value I.
Zwischen den beiden Ausgangsanschlüssen 21 , 22 ist femer ein Spannungsteiler 26 angeschlossen, um eine zur Modulspannung proportionale Meßspannung zu erzeugen. Dabei dient der Ausgangsanschluß 22 als gemeinsamer Meßbezugspunkt für die analogen Spannungswerte für den Modulstrom und die Modulspannung. Die Spannung an dem daran angeschlossenen Widerstand 27 des Spannungsteiler 26 dient als Meßwert für die Modulspannung und wird in einem nachgeschalteten Analog-Digital- Wandler 28 in einen (binären) Digitalwert U umgewandelt.Between the two output terminals 21, 22 a voltage divider 26 is further connected to produce a voltage proportional to the module voltage measurement voltage. In this case, the output terminal 22 serves as a common Meßbezugspunkt for the analog voltage values for the module current and the module voltage. The voltage across the connected resistor 27 of the voltage divider 26 serves as a measured value for the module voltage and is converted in a downstream analog-to-digital converter 28 in a (binary) digital value U.
Femer kann in der Überwachungseinrichtung 13 ein Sensor zur Messung oder Erfassung der Temperatur T eines Photovoltaikmoduls 2 vorgesehen sein, und/oder ein Sensor zur Messung oder Erfassung der auf ein Photovoltaikmodul 2 auftreffenden Lichtstrahlung Q, und/oder ein Sensor zur Messung oder Erfassung der Umgebungshelligkeit H eines Photovoltaikmoduls 2, und/oder ein Sensor zur Messung oder Erfassung der Bewegung B oder Beschleunigung A eines Photovoltaikmoduls 2. Auch diese Signalwerte T1 Q, H1 B und/oder A werden in je einen (binären) Digitalwert umgewandelt.Furthermore, a sensor for measuring or detecting the temperature T of a photovoltaic module 2 can be provided in the monitoring device 13, and / or a sensor for measuring or detecting the light radiation Q incident on a photovoltaic module 2, and / or a sensor for measuring or detecting the ambient brightness H of a photovoltaic module 2, and / or a sensor for measuring or detecting the movement B or acceleration A of a photovoltaic module 2. These signal values T 1 Q, H 1 B and / or A are converted into a (binary) digital value.
Die Digitalwerte U und I1 sowie ggf. auch T1 Q1 H, B und/oder A1 gelangen zu einem digitalen Verarbeitungsblock 29 im Rahmen der dezentralen Überwachungseinrichtung 13. Dieser Verarbeitungsblock 29 wird von einem Energiespeicher 30, vorzugsweise in Form eines Akkus oder Kondensators, mit einer positiven Betriebsspannung V+ versorgt. Der Energiespeicher 30 wird von der Spannung des Photovoltaikmoduls 2 geladen; eine zwischengeschaltete Diode 31 verhindert, dass sich der Energiespeicher 30 bei Dunkelheit entlädt.The digital values U and I 1 as well as possibly also T 1 Q 1 H, B and / or A 1 reach a digital processing block 29 in the context of the decentralized monitoring device 13. This processing block 29 is powered by an energy store 30, preferably in the form of a rechargeable battery or Condenser, supplied with a positive operating voltage V + . The energy storage 30 is charged by the voltage of the photovoltaic module 2; an intermediate diode 31 prevents the energy storage 30 from discharging in the dark.
In dem digitalen Signalverarbeitungsblock 29 gibt es einen Speicher zum Hinterlegen der Meßwerte U, I für Spannung und Strom sowie ggf. zur Speicherung weiterer Informationen, bspw. Temperatur T, Lichtstrahlungsstärke Q, Umgebungshelligkeit H, Bewegung B und/oder Beschleunigung A, sowie eines für das Überwachungsgerät 13 spezifischen Codes C1, C2, usw., welcher dieses von den anderen, insbesondere benachbarten Überwachungsgeräten 13 unterscheidbar macht.In the digital signal processing block 29 there is a memory for storing the measured values U, I for voltage and current as well as possibly for Storage of further information, for example temperature T, light radiation intensity Q, ambient brightness H, movement B and / or acceleration A, as well as a specific for the monitor 13 code C 1 , C 2 , etc., which this from the other, in particular adjacent monitoring devices 13th makes distinguishable.
Ferner kann in dem Signalverarbeitungsblock 29 ein Timer vorgesehen sein, um nach je einem voreingestellten Zeitintervall die gespeicherten Informationen Ci, U, I1 T1 Q1 H1 B und/oder A zu der zentralen Überwachungsstation 14 oder zu einer benachbarten Überwachungseinrichtung 13 zu übertragen.Furthermore, a timer can be provided in the signal processing block 29 in order to transmit the stored information Ci, U, I 1 T 1 Q 1 H 1 B and / or A to the central monitoring station 14 or to a neighboring monitoring device 13 after a preset time interval ,
Hierzu dient der Überwachungseinrichtung 13 eine Antenne 32, die bevorzugt als reine Sendeantenne ausgebildet ist, aber auch als Sende- und Empfangsantenne ausgebildet sein könnte.For this purpose, the monitoring device 13 is an antenna 32, which is preferably designed as a pure transmitting antenna, but could also be designed as a transmitting and receiving antenna.
In einem der Antenne 32 vorgeschalteten Hochfrequenzteil 33 befindet sich ein Oszillator oder ein sonstiger, ein oszillierendes Signal erzeugender Schaltkreis, dessen oszillierendem Signal die Informationen C1, U1 1, T, Q, H, B und/oder A aufmoduliert werden, bspw. durch Pulsmodulation (PM) oder Pulscodemodulation (PCM) oder Amplitudenmodulation (AM) oder Frequenzmodulation (FM)1 und schließlich als Botschaft oder Telegramm mit dem Inhalt Ci, UCi, lCi. Tci, Qci, HCi, BCi und/oder Aa über die Antenne 32 abgezahlt.In an upstream of the antenna 32 high-frequency part 33 is an oscillator or other, an oscillating signal generating circuit whose oscillating signal, the information C 1 , U 1 1, T, Q, H, B and / or A are aufmoduliert, for example. by pulse modulation (PM) or pulse code modulation (PCM) or amplitude modulation (AM) or frequency modulation (FM) 1, and finally as a message or telegram with the content Ci U C i, C l i. Tci, Qci, H C i, B C i and / or Aa paid off via the antenna 32.
Diese Botschaft wird von einer Antenne 34 der zentralen Überwachungsstation 14 aufgefangen, demoduliert, und die enthaltenen Informationen werden zwischengespeichert und ausgewertet. Bspw. kann aus je zwei Werten Un, In eines Moduls 2 durch Multiplikation ein Leistungswert Pn ermittelt und ebenfalls zwischengespeichert werden. Ein anderes Betriebsverfahren sieht vor, In einer benachbarten, bis auf einen anderen Codwert C2 völlig gleichartigen Überwachungseinrichtung 13 das von der Antenne 32 der ersten Überwachungseinrichtung 13 abgestrahlte Signal aufzufangen und in dem dortigen HF-Schaltkreis 33 der benachbarten Überwachungseinrichtung 13 zu demodulieren; wenn das dabei ermittelte Codewort C1 eine bestimmte Voraussetzung erfüllt, bspw. C1 = C2 - 1, so werden die empfangenen Informationen UCi, lci, TCi, Qci, HC1, BCi und/oder Aci ggf. zwischengespeichert, und schließlich wird ein folgendes Telegramm zusammengestellt mit den Informationen: C1, UC1, IC1, [TC1], [QCi], [HCi], [BCi], [Aa]; C2, UC2, Ic2, Fc2]. [Qcd, IHc2], IBC2], [Ac2], wobei je nach Ausführungsform eine oder mehrere der in Klammern gesetzten Größen optional sind. Dieses Telegramm wird wiederum abgestrahlt und von einer weiteren Überwachungseinrichtung 13 wieder aufgefangen und um deren Informationen ergänzt: C1, UCi, lci, U]; C2, UC2, IC2, [•••]; C3, UC3, Ics. [«•]; etc. Nach Durchlauf aller Überwachungseinrichtungen ist auf diese Weise ein Sammeltelegramm entstanden, welches Informationen zu allen überwachten Photovoltaikmodulen 2 sowie deren jeweilige „Adresse" Cn enthält. Dieses komplette Sammeltelegramm wird dann von der Antenne 34 der zentralen Überwachungsstation 14 aufgefangen, demoduliert, und die enthaltenen Informationen werden zwischengespeichert und ausgewertet. Bspw. kann aus je zwei Werten Un, In eines Moduls 2 durch Multiplikation ein Leistungswert Pn ermittelt und ebenfalls zwischengespeichert werden.This message is collected by an antenna 34 of the central monitoring station 14, demodulated, and the information contained is buffered and evaluated. For example. can be determined from two values U n , I n of a module 2 by multiplying a power value P n and also cached. Another method of operation envisages collecting the signal radiated by the antenna 32 of the first monitoring device 13 in an adjacent monitoring device 13, which is identical to a different code value C 2, and demodulating it in the local HF circuit 33 of the adjacent monitoring device 13; when the thus determined codeword C 1 meets a certain requirement, for example, C 1 = C 2 -. 1, the received information U C i, lci, T C i, QCI, H C1, B C i and / or Aci optionally ., and finally a following telegram is compiled with the information: C 1 , U C1 , I C1 , [T C1 ], [Q C i], [H C i], [B C i], [Aa]; C 2 , U C2 , Ic2, Fc 2 ]. [Qcd, IHc 2 ], IB C2 ], [Ac 2 ], with one or more of the parenthesized sizes being optional, depending on the embodiment. This telegram is in turn emitted and recovered by another monitoring device 13 and supplemented with information: C 1 , U C i, lci, U]; C 2 , U C2 , I C 2, [•••]; C 3 , U C3 , Ics. [ "•]; etc. After passing through all the monitoring devices, a group telegram has been generated in this way, which contains information on all the monitored photovoltaic modules 2 and their respective "address" C n This complete group telegram is then picked up by the antenna 34 of the central monitoring station 14, demodulated, and the For example, a power value P n can be determined from two values U n , I n of a module 2 by multiplication and also buffered.
In der Zentrale 14 wird sodann aus allen etwa zeitgleich empfangenen Spannungswerten U und aus allen etwa zeitgleich empfangenen Stromwerten I und ggf. aus allen Leistungswerten P je ein Mittelwert UM, IM, PM gebildet sowie die Abweichung AUn, Aln, ΔPn der Parameter Un, In, Pn jedes einzelnen Moduls 2 festgestellt werden:In the control center 14, an average value U M , I M , P M is then formed from all approximately simultaneously received voltage values U and from all approximately simultaneously received current values I and possibly from all power values P and the deviation AU n , Al n , ΔP n the parameters U n , I n , P n of each module 2 are determined:
ΔUn = UM - Un ΔU n = U M - U n
Δln = IM - In ΔPn = PM - Pn Besonders signifikante Abweichung AUn, Aln, APn eines oder mehrerer Photovoltaikmodule 2 werden so erkannt und dem/den betreffenden Photovoltaikmodule(n) 2 zugeordnet.Δl n = I M - I n ΔP n = P M - Pn Particularly significant deviation AU n , Al n , AP n of one or more photovoltaic modules 2 are thus detected and assigned to the respective photovoltaic module (s) 2.
Ferner kann anhand von (weiteren) Plausibilitätsprüfungen darauf geschlossen werden, was evtl. die Ursache für eine vermutete Fehlfunktion sein könnte.Furthermore, it can be concluded on the basis of (further) plausibility checks, which could possibly be the cause of a suspected malfunction.
Sodann wird eine Meldung erzeugt, bspw. „Photovoltaikmodul Nr. 738 defekt" oder „Photovoltaikmodul Nr. 738 vermutlich entwendet", und diese Meldung kann in dringlichen Fällen an eine Person oder Organisation weitergeleitet werden, bspw. über eine Schnittstelle 35 zum Telefonnetz. In ganz dringenden Fällen können außerdem weitere Aktionen vorgenommen werden, bspw. eine Sirene eingeschaltet werden oder der Wechselrichter 11 ausgeschaltet werden, um eine Störung vom Netz 6 fernzuhalten. Schließlich werden die Meldungen sowie ggf. weitere Informationen in einem Datenspeicher, insbesondere in einem Massenspeicher, zu Dokumentationszwecken hinterlegt. Then a message is generated, for example. "Photovoltaic module No. 738 defective" or "Photovoltaic module No. 738 presumably stolen", and this message can be forwarded in urgent cases to a person or organization, for example via an interface 35 to the telephone network. In very urgent cases, further actions can be taken, for example, a siren be turned on or the inverter 11 are turned off to keep a disturbance from the network 6. Finally, the messages as well as possibly further information are stored in a data memory, in particular in a mass memory, for documentation purposes.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
Photovoltaikanlage 26 SpannungsteilerPhotovoltaic system 26 Voltage divider
Photovoltaikmodul 27 WiderstandPhotovoltaic module 27 resistance
Energieleitung 28 Analog-Digital-WandlerPower line 28 Analog-to-digital converter
Energieleitung 29 digitaler VerarbeitungsblockPower line 29 digital processing block
Schaltzentrale 30 EnergiespeicherControl center 30 Energy storage
Stromnetz 31 DiodePower grid 31 diode
Bypassdiode 32 AntenneBypass diode 32 antenna
Leitungsstrang 33 HF-SchaltkreisWiring harness 33 RF circuit
Generatoranschlußkasten 34 AntenneGenerator connection box 34 antenna
Hauptschalter 35 SchnittstelleMain switch 35 interface
Wechselrichterinverter
Überwachungssystemmonitoring system
Überwachungseinrichtungmonitoring device
Überwachungsstationmonitoring station
Pluspolpositive pole
Minuspolminuspol
Kabelelectric wire
Stecker/BuchseMale / Female
Eingangsstecker/-buchseInput plug / bush
Eingangsstecker/-buchseInput plug / bush
Ausgangsstecker/-buchseOutput Connector / bush
Ausgangsstecker/-buchseOutput Connector / bush
Kabelbrückecable bridge
Shuntshunt
Analog-Digital-Wandler Analog to digital converter

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zur Überwachung einzelner Photovoltaikmodule (2) einer Photovoltaikanlage (1), wobei in und/oder an mehreren1. Device for monitoring individual photovoltaic modules (2) of a photovoltaic system (1), wherein in and / or at several
Photovoltaikmodulen (2) je eine Einrichtung (13) zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer Parameter eines Photovoltaikmoduls (2), insbesondere von Spannung U und/oder Strom I1 angeschlossen ist, und wobei wenigstens eine Einrichtung (13) zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer Parameter eines Photovoltaikmoduls (2) an einePhotovoltaic modules (2) each means (13) for determining and / or evaluation of electrical parameters of a photovoltaic module (2), in particular of voltage U and / or current I 1 is connected, and wherein at least one means (13) for determining and / or Evaluation of electrical parameters of a photovoltaic module (2) to a
Zentrale (14) zwecks Übermittlung von Informationen an diese gekoppelt ist, und wobei ferner die Informationsübermittlung von einer Einrichtung (13) zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer Parameter eines Photovoltaikmoduls (2) auf drahtlosem Weg erfolgt sowie nicht permanent, also ohne Unterbrechung, sondern intervallweise, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsübermittlung ohne Veränderung des Frequenzspektrums einer Ausgangsgröße des betreffenden Photovoltaikmoduls (2) erfolgt sowie mittels elektromagnetischer Wellen, wobei einem in der Vorrichtung erzeugten, oszillierenden Signal die zu übertragenden Informationen aufmoduliert werden und schließlich über eine Antenne (32) abgestrahlt werden.Central (14) for the purpose of transmitting information is coupled to this, and further wherein the information transmission from a device (13) for determining and / or evaluation of electrical parameters of a photovoltaic module (2) on wireless way and not permanently, so without interruption, but Intervallweise, characterized in that the information transmission without changing the frequency spectrum of an output of the photovoltaic module (2) takes place and by means of electromagnetic waves, wherein an oscillating signal generated in the device, the information to be transmitted are modulated and finally emitted via an antenna (32) become.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (13) zur Messung oder Erfassung der Temperatur eines Photovoltaikmoduls (2).2. Apparatus according to claim 1, characterized by means (13) for measuring or detecting the temperature of a photovoltaic module (2).
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (13) zur Messung oder Erfassung der auf ein Photovoltaikmodυl (2) auftreffenden Lichtstrahlung. 3. A device according to any one of claims 1 or 2, characterized by means (13) for measuring or detecting the incident on a Photovoltaikmodυl (2) light radiation.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (13) zur Messung oder Erfassung der Umgebungshelligkeit eines Photovoltaikmoduls (2).4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized by means (13) for measuring or detecting the ambient brightness of a photovoltaic module (2).
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (13) zur Messung oder Erfassung der Bewegung eines Photovoltaikmoduls (2).5. Device according to one of the preceding claims, characterized by means (13) for measuring or detecting the movement of a photovoltaic module (2).
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine oder mehrere Einrichtungen zur Wandlung der Meßergebnisse in Digitalwerte und zur Bereitstellung derselben in serieller oder paralleler Form.6. Device according to one of the preceding claims, characterized by one or more means for converting the measurement results into digital values and for providing the same in serial or parallel form.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung von Informationen über die7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission of information about the
Parameter eines Photovoltaikmoduls (2) unabhängig von einer Anfrage einer Zentrale (14) erfolgt, sondern spontan oder durch benachbarte, dezentrale Überwachungseinrichtungen (13) ausgelöst, insbesondere durch von dort empfangene Signale.Parameter of a photovoltaic module (2) is independent of a request from a control center (14), but spontaneously or triggered by adjacent, decentralized monitoring devices (13), in particular by signals received therefrom.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung von Informationen unidirektional von einem Photovoltaikmodul (2) an eine Zentrale (14) erfolgt.8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission of information unidirectionally from a photovoltaic module (2) to a control center (14).
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung von Informationen von verschiedenen Photovoltaikmodulen (2) nicht gleichzeitig erfolgt.9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission of information from different photovoltaic modules (2) does not take place simultaneously.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung von Informationen von den10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission of information from the
Photovoltaikmodulen (2) zu einer Zentrale (14) asynchron erfolgt. Photovoltaic modules (2) to a central station (14) takes place asynchronously.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Oszillator zur Erzeugung des oszillierenden Signals.11. Device according to one of the preceding claims, characterized by an oscillator for generating the oscillating signal.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch einen Baustein zur zyklischen Ausgabe einer Folge von Signalwerten einer periodischen, vorzugsweise sinusförmigen Kurve an einen nachgeschalteten Digital-Analog-Wandler zur Erzeugung des oszillierenden Signals.12. Device according to one of claims 1 to 10, characterized by a block for the cyclical output of a sequence of signal values of a periodic, preferably sinusoidal curve to a downstream digital-to-analog converter for generating the oscillating signal.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des oszillierenden Signals bei einigen, mehreren oder allen Photovoltaikmodulen im selben Funkband liegt, insbesondere im selben Kanal.13. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the frequency of the oscillating signal in some, several or all photovoltaic modules in the same radio band, in particular in the same channel.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des oszillierenden Signals bei 100 MHz liegt oder darüber, vorzugsweise bei 200 MHz oder darüber, insbesondere bei 400 MHz oder darüber.14. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the frequency of the oscillating signal is 100 MHz or above, preferably at 200 MHz or above, in particular at 400 MHz or above.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des oszillierenden Signals bei 1.500 MHz liegt oder darunter, vorzugsweise bei 1.200 MHz oder darunter, insbesondere bei 1.000 MHz oder darunter.15. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the frequency of the oscillating signal is at or below 1,500 MHz, preferably at 1,200 MHz or below, in particular at 1,000 MHz or below.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Baustein zur Modulation des oszillierenden Signals mit einem Pulsmodulationsverfahren, bspw. einem Pulsamplitudenmodulationsverfahren (PAM), oder einem Puls-Code- Modulationsverfahren (PCM)1 oder einem16. Device according to one of the preceding claims, characterized by a module for modulating the oscillating signal with a pulse modulation method, for example. A pulse amplitude modulation method (PAM), or a pulse-code modulation method (PCM) 1 or a
Pulsfrequenzmodulationsverfahren (PFM), insbesondere mittels Frequenzumtastung (Frequency Shift Keying, FSK), oder einem Pulsphasenmodulationsverfahren (PPM), oder einemPulse frequency modulation (PFM), in particular by means of frequency shift keying (FSK), or a Pulse phase modulation (PPM) method, or a
Pulsweitenmodulationsverfahren (PWM), oder einemPulse Width Modulation (PWM), or a
Pulspausenmodulationsverfahren (PPM).Pulse Pause Modulation Method (PPM).
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Baustein zur Modulation des oszillierenden Signals mit einem Informationssignal einer Länge von 2 oder mehr Daten-Wörtern pro Meß-Sequenz, vorzugsweise mit einem Informationssignal einer Länge von 3 oder mehr Daten-Wörtern pro Meß-Sequenz, insbesondere mit einem Informationssignal einer Länge von 4 oder mehr Daten-Wörtern pro Meß-Sequenz.17. Device according to one of the preceding claims, characterized by a module for modulating the oscillating signal with an information signal of a length of 2 or more data words per measurement sequence, preferably with an information signal of a length of 3 or more data words per measurement Sequence, in particular with an information signal of a length of 4 or more data words per measurement sequence.
18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Baustein zur Modulation des oszillierenden Signals mit einer Daten- oder Baudrate von 2000 Baud oder mehr, vorzugsweise von 4000 Baud oder mehr, insbesondere von 8000 Baud oder mehr.18. Device according to one of the preceding claims, characterized by a module for modulating the oscillating signal with a data or baud rate of 2000 baud or more, preferably 4000 baud or more, in particular 8000 baud or more.
19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine Einrichtung zur Reduzierung oder Abschaltung der Sendeleistung des oszillierenden Signals in den Phasen zwischen der Übertragung von Daten.19. Device according to one of the preceding claims, characterized by at least one device for reducing or switching off the transmission power of the oscillating signal in the phases between the transmission of data.
20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Reduzierung oder20. Device according to one of the preceding claims, characterized by a device for reducing or
Abschaltung der Sendeleistung des oszillierenden Signals für ein „kurzes" Sendeintervall von 0,2 Sekunden oder mehr, vorzugsweise für ein Intervall von 0,5 Sekunden oder mehr, insbesondere für ein Intervall von 1 Sekunde oder mehr.Switching off the transmission power of the oscillating signal for a "short" transmission interval of 0.2 seconds or more, preferably for an interval of 0.5 seconds or more, in particular for an interval of 1 second or more.
21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Reduzierung oder Abschaltung der Sendeleistung des oszillierenden Signals für ein „langes" Sendeintervall von 2 Sekunden oder mehr, vorzugsweise für ein Intervall von 5 Sekunden oder mehr, insbesondere für ein Intervall von 10 Sekunden oder mehr.21. Device according to one of the preceding claims, characterized by a device for reducing or Switching off the transmission power of the oscillating signal for a "long" transmission interval of 2 seconds or more, preferably for an interval of 5 seconds or more, in particular for an interval of 10 seconds or more.
22. Vorrichtung nach Anspruch 19 in Verbindung mit Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen für ein „kurzes" Sendeintervall und für ein „langes" Sendeintervall im Anschluß an eine Datenübertragung abwechselnd aktiviert werden.Apparatus according to claim 19 when appended to claim 20, characterized in that the means for a "short" transmission interval and for a "long" transmission interval following a data transmission are alternately activated.
23. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsübermittlung ohne Veränderung des Frequenzgangs einer Ausgangsgröße des betreffenden Photovoltaikmoduls (2) erfolgt.23. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the information transmission takes place without changing the frequency response of an output variable of the relevant photovoltaic module (2).
24. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Einrichtung (13) zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer und/oder sonstiger Parameter eines Photovoltaikmoduls (2) mit einem Photovoltaikmodul (2) integriert ist.24. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one device (13) for determining and / or evaluation of electrical and / or other parameters of a photovoltaic module (2) with a photovoltaic module (2) is integrated.
25. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Einrichtung (13) zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer und/oder sonstiger Parameter eines Photovoltaikmoduls (2) an die elektrischen Anschlüsse (18) eines Photovoltaikmoduls (2) gekoppelt oder koppelbar ist.25. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one device (13) for determining and / or evaluation of electrical and / or other parameters of a photovoltaic module (2) to the electrical connections (18) of a photovoltaic module (2) coupled or can be coupled.
26. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Einrichtung (13) zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer und/oder sonstiger Parameter eines Photovoltaikmoduls (2) zwischen die elektrischen Anschlüsse (18) eines26. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one device (13) for determining and / or evaluation of electrical and / or other parameters of a photovoltaic module (2) between the electrical connections (18) of a
Photovoltaikmoduls (2) und von dort aus weiterführende Elektrokabel (23) geschalten ist. Photovoltaic module (2) and from there further electrical cable (23) is connected.
27. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Einrichtung (13) zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer und/oder sonstiger Parameter eines Photovoltaikmoduls (2) wenigstens drei elektrische Anschlüsse aufweist, vorzugsweise wenigstens vier Anschlüsse (19-22).27. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one device (13) for determining and / or evaluation of electrical and / or other parameters of a photovoltaic module (2) has at least three electrical connections, preferably at least four terminals (19-22 ).
28. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (13) zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer und/oder sonstiger Parameter eines28. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a device (13) for determining and / or evaluation of electrical and / or other parameters of a
Photovoltaikmoduls (2) zusammen mit dem überwachten Photovoltaikmodul (2) eine gemeinsam anschließbare Baugruppe bilden.Photovoltaic module (2) together with the monitored photovoltaic module (2) form a jointly connectable module.
29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (13) zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer und/oder sonstiger Parameter eines Photovoltaikmoduls (2) derart ausgebildet ist, dass der leistungsmäßige Zusammenschluß mehrerer Baugruppen, bestehend aus jeweils einem Photovoltaikmodul (2) und einer Einrichtung (13) zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer Parameter dieses Photovoltaikmoduls (2), sowohl parallel als auch seriell erfolgen kann.29. The device according to claim 28, characterized in that a device (13) for determining and / or evaluating electrical and / or other parameters of a photovoltaic module (2) is designed such that the power-related combination of several modules, each consisting of a photovoltaic module ( 2) and a device (13) for determining and / or evaluating electrical parameters of this photovoltaic module (2), both in parallel and in series.
30. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Einrichtung (13) zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer Parameter eines Photovoltaikmoduls30. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one device (13) for determining and / or evaluation of electrical parameters of a photovoltaic module
(2) zu ihrer eigenen Spannungsversorgung einen nachladbaren Energiespeicher (30) aufweist, bspw. einen Akku, Kondensator od. dgl., der bei Sonnenbestrahlung und Erzeugung von Strom durch das betreffende Solarmodul (2) aufgeladen wird.(2) has a rechargeable energy storage device (30) for its own power supply, for example a battery, capacitor or the like, which is charged during solar irradiation and generation of electricity by the relevant solar module (2).
31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherkapazität eines nachladbaren Energiespeichers (30) ausreichend bemessen ist, so dass die tagsüber speicherbare Ladung für den nächtlichen Betrieb der Einrichtung (13) ausreichend ist.31. The device according to claim 30, characterized in that the storage capacity of a rechargeable energy store (30) is sufficient, so that the storable during the day charge for the nightly operation of the device (13) is sufficient.
32. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Einrichtung (13) zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer und/oder sonstiger Parameter eines32. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one device (13) for determining and / or evaluation of electrical and / or other parameters of a
Photovoltaikmoduls (2) über wenigstens eine Antenne (32) verfügt zumPhotovoltaic module (2) via at least one antenna (32) has to
Senden sowie ggf. Empfangen von Funksignalen.Sending and possibly receiving radio signals.
33. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Einrichtung (13) zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer und/oder sonstiger Parameter eines Photovoltaikmoduls (2) wenigstens eine Vorrichtung (24,26) aufweist zur Abbildung der Modulspannung und/oder des Modulstroms auf (je) einen dazu etwa proportionalen Strom- und/oder Spannungswert.33. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one device (13) for determining and / or evaluation of electrical and / or other parameters of a photovoltaic module (2) has at least one device (24,26) for imaging the module voltage and / or of the module current to (each) an approximately proportional current and / or voltage value.
34. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Einrichtung (13) zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer und/oder sonstiger Parameter eines Photovoltaikmoduls (2) wenigstens eine Vorrichtung aufweist zum34. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one device (13) for determining and / or evaluation of electrical and / or other parameters of a photovoltaic module (2) has at least one device for
Multiplizieren eines zu der Modulspannung etwa proportionalen Strom- und/oder Spannungswertes mit einem zu dem Modulstrom etwa proportionalen Strom- und/oder Spannungswertes, zwecks der Ermittlung der von dem Photovoltaikmodul (2) produzierten Leistung.Multiplying an approximately proportional to the module voltage current and / or voltage value with an approximately proportional to the module current current and / or voltage value, for the purpose of determining the power produced by the photovoltaic module (2).
35. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Einrichtung (13) zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer und/oder sonstiger Parameter eines Photovoltaikmoduls (2) wenigstens eine Vorrichtung aufweist zum Integrieren eines zu der Modulspannung und/oder zu dem Modulstrom und/oder zu der Modulleistung etwa proportionalen Strom- und/oder Spannungswertes, vorzugsweise über jeweils vorgegebene Zeitintervalle.35. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one device (13) for determining and / or evaluation of electrical and / or other parameters of a photovoltaic module (2) has at least one device for integrating a to the module voltage and / or the module current and / or to the module power approximately proportional power and / or Voltage value, preferably over respectively predetermined time intervals.
36. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Einrichtung (13) zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer und/oder sonstiger Parameter eines Photovoltaikmoduls (2) wenigstens eine Vorrichtung aufweist zum Speichern Qe) eines zu der Modulspannung und/oder zu dem Modulstrom und/oder zu der Modulleistung etwa proportionalen und/oder (intervallweise) aufintegrierten, digitalisierten Wertes.36. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one device (13) for determining and / or evaluation of electrical and / or other parameters of a photovoltaic module (2) has at least one device for storing Qe) one to the module voltage and / or to the module current and / or to the module power approximately proportional and / or (intervalwise) integrated, digitized value.
37. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Einrichtung (13) zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer und/oder sonstiger Parameter eines Photovoltaikmoduls (2) wenigstens eine Vorrichtung aufweist zum37. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one device (13) for determining and / or evaluation of electrical and / or other parameters of a photovoltaic module (2) comprises at least one device for
Speichern eines modul- und/oder gerätespezifischen Codes, bspw. einer modul- und/oder gerätespezifischen Zahl (Ci1C2).Saving a module- and / or device-specific code, for example a module- and / or device-specific number (Ci 1 C 2 ).
38. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Einrichtung (13) zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer Parameter eines Photovoltaikmoduls (2) wenigstens ein Verstärkungselement aufweist, um das Ausgangssignal des Oszillators mit der erforderlichen Sendeleistung zu erzeugen und/oder auf die erforderliche Sendeleistung zu verstärken.38. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one device (13) for determining and / or evaluation of electrical parameters of a photovoltaic module (2) has at least one gain element to produce the output signal of the oscillator with the required transmission power and / or to increase the required transmission power.
39. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Einrichtung (13) zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer Parameter eines Photovoltaikmoduls (2) wenigstens eine Vorrichtung aufweist zur Modulation eines Sendesignals mit einem modul- oder gerätespezifischen Code, bspw. einer modul- oder gerätespezifischen Zahl (C11C2), und/oder zu dessen Modulation mit Qe) einem zu der Modulspannung und/oder zu dem Modulstrom und/oder zu der Modulleistung etwa proportionalen und/oder (intervallweise) aufintegrierten, digitalisierten Wert.39. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one device (13) for determining and / or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module (2) has at least one device for modulating a transmission signal with a module or device-specific code, eg. a module- or device-specific number (C 11 C 2 ), and / or for its modulation with Qe) one to the module voltage and / or to the Module current and / or to the module performance about proportional and / or (intervalwise) integrated, digitized value.
40. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Einrichtung (13) zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer Parameter eines Photovoltaikmoduis40. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one device (13) for determining and / or evaluation of electrical parameters of a photovoltaic module
(2) wenigstens eine Vorrichtung aufweist zur Demodulation eines(2) at least one device for demodulating a
Empfangssignals, um dessen übertragene Informationen zu gewinnen.Receive signal to gain its transmitted information.
41. Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Einrichtung (13) zur Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer Parameter eines Photovoltaikmoduis (2) wenigstens eine Vorrichtung aufweist zur Zwischenspeicherung des Informationsgehaltes eines empfangenen Signals, vorzugsweise um dessen übertragene Informationen in einem folgenden Sendeschritt dem Trägersignal des41. Apparatus according to claim 40, characterized in that at least one device (13) for determining and / or evaluating electrical parameters of a photovoltaic module (2) has at least one device for buffering the information content of a received signal, preferably its transmitted information in a following Transmission step the carrier signal of the
Oszillators zwecks Abstrahlung wieder aufzumodulieren.Oscillator for the purpose of radiation aufzumodulieren again.
42. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zentrale Empfangsstation (14) zum Empfang einer oder mehrerer Informationen der Einrichtung(en) (13) zur42. Device according to one of the preceding claims, characterized by a central receiving station (14) for receiving one or more information of the device (s) (13) for
Ermittlung und/oder Auswertung elektrischer Parameter einzelner Photovoltaikmodule (2).Determination and / or evaluation of electrical parameters of individual photovoltaic modules (2).
43. Vorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Empfangsstation (14) über Leitungen oder per Funk mit einer oder mehreren, räumlich entfernten Antenneneinheiten gekoppelt ist, welche jeweils mit unterschiedlichen dezentralen Einrichtungen (13) kommunizieren.43. Apparatus according to claim 42, characterized in that the central receiving station (14) is coupled via lines or by radio with one or more spatially remote antenna units, each communicating with different decentralized devices (13).
44. Vorrichtung nach Anspruch 42 oder 43, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Empfangsstation (14) Mittel zur Auswertung der empfangenen Informationen aufweist. 44. Apparatus according to claim 42 or 43, characterized in that the central receiving station (14) comprises means for evaluating the received information.
45. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 42 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Empfangsstation (14) Mittel (35) zur Abgabe und/oder Weiterleitung von Signalen aufweist.45. Device according to one of claims 42 to 44, characterized in that the central receiving station (14) comprises means (35) for the delivery and / or forwarding of signals.
46. Verfahren zur Überwachung einzelner Photovoltaikmodule (2) einer Photovoltaikanlage (1), insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in und/oder an mehreren Photovoltaikmodulen (2) jeweils ein oder mehrere elektrische Parameter, insbesondere46. A method for monitoring individual photovoltaic modules (2) of a photovoltaic system (1), in particular using a device according to one of the preceding claims, characterized in that in and / or at several photovoltaic modules (2) each one or more electrical parameters, in particular
Spannung und/oder Strom, ermittelt und/oder ausgewertet sowie diese und/oder daraus gewonnene Informationen an eine Zentrale (14) übermittelt werden.Voltage and / or current, determined and / or evaluated and these and / or information obtained therefrom to a central office (14) are transmitted.
47. Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Übermittlung jeder Information an die Zentrale (14) ein modulspezifischer Code (C11C2) hinzugefügt wird, so dass die betreffende Information in der Zentrale (14) eindeutig einem bestimmten Photovoltaikmodul (2) zugeordnet werden kann.47. The method as claimed in claim 46, characterized in that a module-specific code (C 11 C 2 ) is added during the transmission of each piece of information to the control center (14), so that the relevant information in the control center (14) is clearly assigned to a specific photovoltaic module ( 2) can be assigned.
48. Verfahren nach Anspruch 46 oder 47, dadurch gekennzeichnet, dass die empfangenen Informationen in der Zentrale (14) miteinander und/oder mit einem daraus gebildeten Mittelwert verglichen werden, bspw. um signifikante Abweichungen einzelner Photovoltaikmodule (2) festzustellen.48. The method according to claim 46 or 47, characterized in that the received information in the central office (14) are compared with each other and / or with a mean value formed therefrom, for example, to determine significant deviations of individual photovoltaic modules (2).
49. Verfahren nach einem der Ansprüche 46 bis 48, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennung signifikanter Abweichungen bei einem oder mehreren Photovoltaikmodulen (2) eine Meldung erzeugt wird. 49. The method according to any one of claims 46 to 48, characterized in that upon detection of significant deviations in one or more photovoltaic modules (2) a message is generated.
50. Verfahren nach einem der Ansprüche 46 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass Meldungen über signifikante Abweichungen zu Dokumentationszwecken gesammelt und/oder gespeichert werden.50. The method according to any one of claims 46 to 49, characterized in that messages about significant deviations for documentation purposes are collected and / or stored.
51. Verfahren nach einem der Ansprüche 46 bis 50, dadurch gekennzeichnet, dass Meldungen über signifikante Abweichungen zu einem oder mehreren vorgegebenen Empfänger(n) verschickt werden.51. The method according to any one of claims 46 to 50, characterized in that messages about significant deviations to one or more predetermined recipient (s) are sent.
52. Verfahren nach einem der Ansprüche 46 bis 51, dadurch gekennzeichnet, dass Meldungen über signifikante Abweichungen zur52. The method according to any one of claims 46 to 51, characterized in that messages about significant deviations to
Auslösung von Sicherheitsmaßnahmen verwendet werden, bspw. zum Einschalten einer Sirene.Triggering of security measures can be used, for example, to turn on a siren.
53. Verfahren nach einem der Ansprüche 46 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass Informationen auch zwischen dezentralen53. The method according to any one of claims 46 to 52, characterized in that information also between decentralized
Einrichtungen (13) zur Überwachung von Parametern (je) eines Photovoltaikmoduls (2) übertragen werden.Means (13) for monitoring parameters (each) of a photovoltaic module (2) are transmitted.
54. Verfahren nach einem der Ansprüche 46 bis 53, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung von Informationen von/zu mehreren dezentralen Einrichtungen (13) zur Überwachung von Parametern (je) eines Photovoltaikmoduls (2) auf einem gemeinsamen Trägermedium erfolgt, insbesondere auf einem gemeinsamen Übertragungskanal.54. The method according to any one of claims 46 to 53, characterized in that the transmission of information from / to a plurality of decentralized devices (13) for monitoring parameters (each) of a photovoltaic module (2) takes place on a common carrier medium, in particular on a common transmission channel.
55. Verfahren nach einem der Ansprüche 46 bis 54, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung von Informationen von/zu mehreren dezentralen Einrichtungen (13) zur Überwachung von Parametern Qe) eines Photovoltaikmoduls (2) nicht auf den Energie führenden Leitungen (3,4,8,23) der Photovoltaikanlage (1 ) erfolgt. 55. The method according to any one of claims 46 to 54, characterized in that the transmission of information from / to a plurality of decentralized devices (13) for monitoring parameters Qe) of a photovoltaic module (2) not on the energy-carrying lines (3,4, 8,23) of the photovoltaic system (1).
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