WO2018073090A1 - Device in a direct current circuit for detection and communication purposes - Google Patents

Device in a direct current circuit for detection and communication purposes Download PDF

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WO2018073090A1
WO2018073090A1 PCT/EP2017/076018 EP2017076018W WO2018073090A1 WO 2018073090 A1 WO2018073090 A1 WO 2018073090A1 EP 2017076018 W EP2017076018 W EP 2017076018W WO 2018073090 A1 WO2018073090 A1 WO 2018073090A1
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WO
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detection unit
signal
communication
circuit
unit
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Application number
PCT/EP2017/076018
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German (de)
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Inventor
Christopher Merz
Markus Hopf
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Sma Solar Technology Ag
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B3/00Line transmission systems
    • H04B3/54Systems for transmission via power distribution lines
    • H04B3/546Combination of signalling, telemetering, protection
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0007Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
    • H02H1/0015Using arc detectors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S50/00Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B3/00Line transmission systems
    • H04B3/54Systems for transmission via power distribution lines
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
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    • H04B3/54Systems for transmission via power distribution lines
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the invention relates to a device for detecting AC signals from a DC circuit of a circuit unit and for communication by means of coupled for the purpose of communication in the DC circuit of the circuit unit AC signals.
  • the invention further relates to a photovoltaic (PV) system as a circuit unit with a DC circuit having a device according to the invention.
  • PV photovoltaic
  • the detection unit of the device according to the invention is designed to receive and process an AC signal coupled out of the DC circuit of the circuit unit.
  • a detection unit can be formed, for example, by an arc detection unit which monitors the DC circuit of the circuit unit connected to the device for the eventual occurrence of an electric arc.
  • the communication unit is adapted to couple an AC signal for the purpose of communication as a communication signal in the DC circuit of the circuit unit.
  • a communication unit can be designed, for example, to carry out a so-called power-line communication (PLC), wherein an information to be communicated via a suitable modulation method - eg a frequency and / or amplitude modulation - the injected AC signal is impressed.
  • PLC power-line communication
  • DE 10 2013 108 166 A1 discloses a device for detecting AC components of an electric current flowing in a DC circuit.
  • the device comprises an inductance arranged in the DC circuit, an AC path arranged electrically parallel to the inductance, which comprises a series connection of a capacitance and a primary-side winding of a transformer, and a voltage measuring device.
  • a secondary-side winding of the transformer is connected via a low-pass circuit with the voltage measuring device.
  • the device can be used for the detection of arcs and / or communication signals in a photovoltaic system.
  • a method is known to detect a type of present in a PV system with a PV generator arc.
  • an impedance measurement is performed on the PV generator at at least one measurement frequency.
  • it is evaluated whether the present arc is a series arc or a parallel arc.
  • the circuit arrangement comprises a signal generator for generating an RF signal, a coupling transformer having a primary winding and a secondary winding, and a looped into the DC circuit blocking member, such as an inductor.
  • the signal generator is connected to the primary winding, a series circuit of the secondary winding and a capacitor is connected in parallel with the blocking member.
  • both the device for detecting electric arcs and the circuit arrangement for coupling high-frequency signals are operated together in a DC circuit of a photovoltaic system, then the coupled-in RF signals can interfere with the arc detection. This is the case in particular when a frequency of the RF signal for data transmission is at least approximately one frequency 16-190-P-WO - 3_- submitted version of the AC component to be detected for arc detection corresponds. Furthermore, a simultaneous provision of both the device and the circuit arrangement requires a large space and is also associated with relatively high costs.
  • DE 10 2014 220 421 A1 discloses a measuring node for detecting partial discharges in a subarea of a power supply network to which a mains voltage is applied.
  • the measuring node can be coupled to the power supply network via a coupling circuit and designed for decoupling and analyzing an interference signal from the power supply network.
  • the measuring node may further comprise a communication device, for example a BPL modem.
  • the coupling device for coupling a powerline terminal and a measuring device to a multi-phase power supply network.
  • the coupling device comprises a coupling capacitor and a first and a second coupling circuit.
  • the coupling capacitor is connected to a first connection to one of the phases of the power supply network and to a second connection to the first and the second coupling circuit.
  • the invention has for its object to provide a device for detection and communication according to the preamble of independent claim 1, which is designed on the one hand to decouple and process an AC signal from a DC circuit of a circuit unit connected to the device, and on the other hand is designed to generate an AC signal as a communication signal and to couple it into the DC circuit of the circuit unit.
  • a disturbing influence between the detection and the communication unit should be excluded as far as possible, or at least significantly reduced.
  • the device should have a compact design as possible and be as inexpensive as possible.
  • the invention is further based on the object to show a photovoltaic (PV) system with such a device. 16-190-P-WO - 4 - filed
  • the object of the invention is achieved by a device having the features of independent claim 1.
  • the dependent claims 2 to 13 are directed to preferred embodiments of the device.
  • the independent claim 14 relates to a photovoltaic (PV) system as a circuit unit with a DC circuit and a device connected to the DC circuit according to the invention.
  • PV photovoltaic
  • An inventive device for detecting AC signals from a DC circuit of a circuit unit and for communication includes:
  • a transformer having a primary winding arranged on a primary side of the transformer and a secondary winding arranged on a secondary side of the transformer, the first connection being connected to the second connection via a series connection of a capacitor and the secondary winding of the transformer,
  • a communication unit which is designed to generate an AC signal as a communication signal and to couple it via the transformer into the DC circuit of the circuit unit,
  • a detection unit which is designed to receive and process an AC signal coupled out of the DC circuit via the transformer
  • the apparatus further comprises a controller for controlling the communication unit and the detection unit, and is characterized
  • controller is designed to set the communication unit and the detection unit respectively in an activated and a deactivated state
  • Control is designed to control the states of the communication unit and the detection unit such that at any time at most one unit of communication unit and detection unit is in the activated state.
  • the detection unit and the communication unit are connected in common to the primary side of the same transformer, the decoupling of the AC signal to be detected, as well as the coupling of the AC signal to be communicated via the same transmitter takes place. Therefore, the transformer is to be provided only once within the device. However, this requires that the coupling of an AC signal generated by the communication unit as a communication signal via the transmitter at the same time superimposed on any existing and to be detected by the detection unit AC signal. Due to this, on the one hand the communication signal can be misinterpreted as an arcing signal. In addition, there is also the risk that an actually existing arc is not recognized due to the superimposition of the communication signal and the arc signal emitted by the arc.
  • the controller for controlling the detection unit and the communication unit is configured to respectively set the communication unit and the detection unit in an activated and a deactivated state, such that at most one unit of communication and detection unit is in the activated state.
  • first time periods are generated in which the detection unit, but not the communication unit is activated.
  • second time periods are generated in which the communication unit, but not the detection unit is activated.
  • the coupling of the communication signal through the communication unit takes place only in their activated - but not in their deactivated state.
  • the detection and / or processing of the AC signal by the detection unit takes place only in the activated - but not in the deactivated state of the detection unit.
  • coupling of the communication signal is suppressed within the first time period and therefore can not cause any misinterpretation in the reception and / or processing of the decoupled from the DC circuit AC signal within the detection unit.
  • a deactivated state of the detection unit can be brought about in a simple manner via the controller, by the control of the processing of AC signals by the 16-190-P-WO - 6 ⁇ filed version
  • Detection unit blocked for the appropriate period In principle, a reception of AC signals by the detection unit can remain. Accordingly, an activated state of the detection unit can be brought about via the controller by the controller enabling or allowing the processing for the corresponding period of time. Accordingly, the controller may bring about the deactivated state of the communication unit by blocking the generation of the communication signal within the corresponding period of time. Likewise, it can bring about the activated state of the communication unit by allowing the generation of the communication signal within the respective period of time. Alternatively or cumulatively, an activation and deactivation of the detection and / or communication unit can also take place via corresponding switches which prevent, for example, the reception of the AC signal at the detection unit or an output or the transmission of the communication signal of the communication unit.
  • the first and second periods follow one after the other alternately.
  • the alternate activation or deactivation of both units - ie the switching from one state to the other - simultaneously and without time offset to each other.
  • the alternate activation or deactivation of the detection and the communication unit can also be done with a time offset to each other.
  • the first and the second time periods are advantageously in a range from 1 ms to 2000 ms, particularly advantageously in a range from 5 ms to 1000 ms. They can have the same time durations relative to one another but also different durations of time.
  • the device according to the invention further comprises a blocking member which is connected in parallel to the series circuit of capacitor and secondary winding.
  • the blocking member is formed so that it has the lowest possible impedance with respect to a direct current, with respect to an alternating current in the frequency range of the AC signal, however, the highest possible impedance. Due to the existence and the interconnection of the blocking member within the device, therefore, a direct current as low impedance as possible is passed from the first to the second terminal of the device via the blocking member and not via the secondary winding of the transformer.
  • a current typically flows with a relatively high DC component and a relatively low AC component.
  • the AC component results, for example, from the deliberate coupling of the AC signal as a communication signal 16-190-P-WO - 7 - filed and / or from the existence of an AC signal to be detected in the DC circuit - for example, as a result of an arc.
  • the DC component flows through the blocking element which is low-impedance for it, while the alternating current component-for example the AC signals to be detected and the communication signal-are conducted via the series connection of capacitor and secondary winding of the transformer.
  • the DC current flowing in the DC line can pass the device largely unhindered. At the same time, it is only minimally dampened. Within the device thus the lowest possible power loss is generated, which would otherwise - if necessary by appropriately vorzuhaltende coolant - should be dissipated.
  • the current flowing in the DC circuits in question usually consists of a relatively high DC component and a comparatively small AC component.
  • the device prevents the flow of a DC component through the secondary winding of the transformer due to the capacitor connected in series thereto. Rather, only AC signals whose frequency is within a preferred frequency range, passed through the secondary winding of the transformer by the series circuit of capacitor and secondary winding of the transformer. Since these are typically low-current AC signals, the transformer design can be made compact and inexpensive.
  • the entire device can also be kept compact and inexpensive.
  • Other components that affect an activation and deactivation in an advantageous manner lead only apparently to a higher cost, as this is overcompensated by the advantageous construction of the transformer.
  • the transformer has, in addition to the primary winding, a further primary winding on the primary side.
  • the communication unit is connected to the primary winding and the detection unit to the further primary winding.
  • the embodiment may, but not necessarily, have a galvanic connection between the primary winding and the further primary winding. Such a connection can be formed for example by a common reference potential. 16-190-P-WO -_8_- filed version
  • the transformer has only a primary winding on its primary side.
  • the communication unit and the detection unit are connected to the same primary winding of the transformer. It is possible that the communication unit and the detection unit are connected in parallel to each other to the same primary winding of the transformer. Alternatively, it is possible that the communication unit and the detection unit are connected in series with the same primary winding of the transformer. Since the detection unit and the communication unit are connected to the same primary winding, a galvanic connection between the detection unit and the communication unit is usually present, which can be used, for example, as a common reference potential.
  • the detection unit is designed to detect an arc in the DC circuit of the circuit unit. This exploits that an arc generates a so-called arc noise in the circuit affected by it.
  • the arc noise is a mixture of high-frequency AC signals with frequencies within a frequency range of about 1 kHz - 500 kHz.
  • the DC circuit to be monitored for an arc is monitored for the existence of one AC signal or several AC signals of different frequencies within this frequency range.
  • the high-frequency AC signal may be either an AC signal or an AC signal.
  • the one or more possibly existing AC signals are decoupled by the transformer from the DC circuit connected to the device and provided for processing via the primary winding or the further primary winding of the detection unit.
  • a threshold value is stored within the detection unit, wherein when an AC signal detected by the detection unit exceeds the threshold value with respect to its intensity (eg, current or voltage), this is considered to be an arc in the DC circuit.
  • a pattern recognition of the AC signals detected by the detection unit can be carried out as a plausibility check for the existence of an arc. In this way, a distinction can be made as to whether the AC signals detected by the detection unit are in fact to be assigned to an arc or to another interference event.
  • the detection unit is designed as disclosed in WO 2015/014683 A1, and has a termination resistor connected in parallel with an input of the detection unit and a low-pass filter.
  • the output of the low-pass filter is connected to a voltage measuring device, which in turn is coupled to an evaluation device 16-190-P-WO -_9_- filed version.
  • the detection unit may be configured to signal a result of the processing of the control.
  • the controller may cause the communication unit to communicate an alarm signal to a higher-level controller if there is an indication of an arc.
  • the communication unit or the detection unit is additionally designed for receiving and processing a decoupled via the transformer from the DC circuit further communication signal.
  • the communication signal is also an AC signal, which is coupled from another unit, such as a higher-level controller in the DC circuit.
  • the detection unit is designed for receiving and processing the further communication signal, and it operates quasi in the context of bidirectional communication as a receiver of the further communication signal, while the communication unit as part of the bidirectional communication of the device with the other unit Sender of the communication signal operates.
  • This design is particularly simple and inexpensive to implement, since the detection unit is designed anyway to receive and process the AC signal to be detected. For this reason, only little effort is required to get the detection unit to receive and process the further communication signal.
  • the communication unit or the detection unit is designed to pass on the further communication signal to the controller.
  • the controller is designed to control the detection unit and / or the communication unit as a function of the further communication signal.
  • the superordinate controller can remotely control the device by sending control commands in conjunction with the controller.
  • Corresponding control commands may relate to the times for activating and / or deactivating the detection unit and / or the communication unit.
  • further parameters of the detection unit for example the above-mentioned threshold value - can be communicated and set.
  • the higher-level control can likewise remotely control further components present in the device, if appropriate together with the control. This may, for example, possibly affect existing switches in the device. 16-190-P-WO - 10 - filed version
  • the blocking member has an inductance.
  • the locking member may comprise a band-stop filter.
  • the band-stop filter may comprise a parallel connection of an inductor and a capacitor.
  • the band-stop filter can additionally also have an ohmic resistance connected in parallel with the inductance and the capacitance.
  • the band-stop filter is designed as high impedance as possible for a frequency band between a first frequency and a second frequency lying above the first frequency.
  • the locking member may also have a notch filter.
  • the notch filter is designed to be highly impedance-only for a specific frequency but not for a frequency band. Deviating from the specific frequency frequencies are attenuated as little as possible.
  • the blocking member is independent of whether it is designed as an inductance, band-stop filter or notch, matched to the frequency of the communication signal, so that the communication signal within the device by the respective blocking member as completely as possible is diverted to the series circuit of capacitor and secondary winding of the transformer.
  • the capacitor and the secondary winding of the transformer are selected such that their series connection at a frequency of the communication signal and / or the further communication signal, a resonant frequency - ie an impedance minimum - has. In this way, the series connection is particularly low-impedance for AC signals having the frequency near the frequency of the communication signal or that of the further communication signal.
  • the communication signals can pass through the device between the first and the second connection as unhindered as possible.
  • the communication signal has a frequency which differs from the resonant frequency of the series circuit of capacitor and secondary winding of the transformer. In this case, there is a somewhat greater attenuation of the communication signal and / or the further communication signal through the impedance of the series connection. Furthermore, however, a DC component is prevented by the secondary winding of the transformer by the capacitor.
  • the device in an advantageous embodiment additionally has a controllable by the controller first switch, which is designed, a first and a second signal terminal of Detection unit to connect or disconnect from each other.
  • the device can optionally also be controlled by the controller 16-190-P-WO - 1 1 - filed version second switch, which is designed to connect a first and a second signal terminal of the communication unit to each other or to separate. In this way, a deactivated state of the detection unit can be realized in a simple manner by short-circuiting the first and second signal terminals of the detection unit by closing the first switch.
  • the apparatus when the detection unit and the communication unit are connected in series, the apparatus additionally has a first switch which can be controlled by the controller and is designed to connect or disconnect a first and a second signal terminal of the detection unit via a second capacitor. Furthermore, the device additionally has a controllable by the controller second switch, which is designed to connect a first signal terminal of the communication unit via a diode and a third capacitor to a DC voltage source or to separate from each other.
  • the DC voltage source is used in conjunction with the second switch to shift at certain times a potential on the primary side of the transformer relative to a reference potential by an output voltage of the DC voltage source.
  • the first and second switches can be realized in a particularly cost-effective manner in this way.
  • the DC voltage source is not a separate component in most cases, but - for example, to supply the device - already exists.
  • the first and second switches may be electromechanical switches, eg, relays or semiconductors.
  • semiconductor switches it should be noted that these are designed during their operation to block in both directions. If necessary, it is necessary for this purpose to implement the first and the second switch in each case in the form of two semiconductor switches which are antiserial with respect to their intrinsic diode 16-190-P-WO - 12 - filed version interconnected. However, in the latter embodiment, due to the temporary potential shift, it is possible to realize the first and second switches in the form of only one semiconductor switch.
  • an advantageous embodiment of the device additionally comprises a controllable by the third control switch, which is designed, the detection unit, in particular a signal terminal of the detection unit, with the Primary winding to connect or disconnect.
  • a controllable by the third control switch which is designed, the detection unit, or a signal terminal of the detection unit to connect or disconnect with the other primary winding.
  • the device may optionally additionally comprise a controllable by the controller fourth switch which is designed to connect the communication unit, in particular a signal terminal of the communication unit to the primary winding or separate from each other.
  • a deactivated state of the detection unit is brought about via an open third switch, whereby the reception of an AC signal to be detected by the detection unit is prevented.
  • An activated state of the detection unit is present when the third switch is closed.
  • Analogous considerations apply to the activated state of the communication unit in conjunction with the fourth switch.
  • An activated state of the communication unit is present when the fourth switch is closed, a deactivated state of the communication unit when the fourth switch is open.
  • the third and the fourth switch may be electromechanical switches - eg relays - or semiconductor switches.
  • a photovoltaic (PV) plant has a DC circuit.
  • the DC circuit includes a photovoltaic (PV) generator, a positive DC link, a negative DC link and a DC input of an inverter.
  • the DC input of the inverter is connected to the PV generator via the positive and the negative DC connection line.
  • the inverter is designed to convert DC to AC and has its output connected to an AC grid.
  • the photovoltaic (PV) system is characterized in that the DC circuit of the photovoltaic (PV) system further comprises a device according to the invention.
  • the device is inside one of the DC connection lines 16-190-P-WO-13- filed socket connecting a pole of the PV generator with a DC input terminal of the inverter, wherein the first and the second terminal of the device with only one of the DC connecting lines, either exclusively with the positive or exclusively with the negative DC connection line, is connected. It is desired that the DC component can pass through the device from the first terminal to the second terminal as unhindered as possible. This is ensured in the case of the PV system according to the invention by the blocking member of the device, which connects the first terminal to the second terminal of the device and is connected in parallel with the series circuit of capacitor and secondary winding.
  • the blocking element is designed as low impedance as possible for a DC current flowing in the DC connecting line, while it is designed to be highly impedance-effective for an alternating current component possibly flowing in the DC connecting line.
  • the blocking member is designed as an inductance, a band-stop filter or as a notch filter. A caused by the DC component energy flow within DC interconnects leads so only to a low power loss within the device. This results in the advantages already mentioned in the description of the device.
  • a circuit arrangement similar to the device according to the invention which, in contrast to the device according to the invention, however, has no blocking member, is connected to the positive DC connecting line with a first connection and to the negative DC connecting line with a second connection ,
  • the circuit arrangement for the DC component has the highest possible impedance. Only AC signals, for example the communication signal, the further communication signal and the AC signal to be detected should be able to pass through the circuit as unhindered as possible.
  • the circuit arrangement in this variant of the PV system not according to the invention has no blocking element parallel to the series connection of capacitor and secondary winding.
  • the capacitor prevents the DC component from passing unimpeded through the circuit arrangement from the first connection to the second connection, and the circuit arrangement therefore has a high impedance for the DC component.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the device according to the invention, in which the detection unit and the communication unit are connected in the form of a series circuit with the same primary winding in a first variant;
  • FIG. 1 b shows a further embodiment of the device according to the invention, in which the detection unit and the communication unit are connected in the form of a series connection to the same primary winding;
  • Fig. 2a shows a second embodiment of the device according to the invention, in which the detection unit and the communication unit are connected in parallel to each other to the same primary winding;
  • Fig. 2b shows a third embodiment of the device according to the invention, in which the detection unit and the communication unit are connected in parallel to each other to the same primary winding;
  • FIG 3 shows a fourth embodiment of the device according to the invention, wherein a transformer has a primary winding and a further primary winding on a primary side;
  • PV photovoltaic
  • Fig. 5b shows a photovoltaic (PV) system with an alternative integration of a
  • a first embodiment of the device 1 according to the invention for the detection of AC signals from a DC circuit of a circuit unit and for communication is shown.
  • the device 1 has a first 2.1 and a second connection 2.2 for connecting the DC circuit.
  • the device 1 furthermore has a communication unit 8 with a first 18.1 and a second signal terminal 18.2, a detection unit 9 with a first 19.1 and a second signal terminal 19.2 and a transformer 7 with a primary winding 71p on a primary side 7p and a secondary winding 71s on one Secondary side 7s of the transformer 7.
  • the transformer 7 is designed for coupling and decoupling AC signals into and out of the DC circuit of the circuit unit.
  • the communication unit 9 is designed to generate an AC signal as a communication signal and coupled via the transformer 7 in the DC circuit.
  • the detection unit 9 is designed to receive and process a coupled out of the DC circuit via the transformer 7 AC signal.
  • the communication unit 8 and the detection unit 9 are connected in the form of a series circuit with the same primary winding 71 p of the transformer 7.
  • the device 1 includes a controller 10 for controlling the communication unit 9 and the detection unit 8, which is designed to put each of the units 8, 9 respectively in an activated and a deactivated state.
  • the device 1 has a controllable by the controller 10 first switch 1 1 .1 on.
  • the first switch 1 1 .1 is designed to connect the first signal terminal 19. 1 and the second signal terminal 19.
  • the device 1 has a controllable by the controller 10 second switch 1 1.2, which is designed to the first 18.1 and the second signal port 18.2 of the communication unit 8 mitimpedant to interconnect - and thus the signal terminals 18.1, 18.2 of the communication unit 8 to bridge - or separate from each other.
  • the first 1 1 .1 and second switches 1 1.2 may each comprise a semiconductor switch or an electromechanical switch.
  • the first signal terminal 19. 1 of the detection unit 9 and the second signal terminal 18. 2 of the communication unit 8 are connected to a reference potential 21.
  • the illustrated connection of the reference potential 21 is only an example and not 16-190-P-WO - 16 - as amended.
  • the reference potential 21 is connected to the first signal terminal 18.1 of the communication unit or to the second signal terminal 19.2 of the detection unit 9.
  • the first terminal 2.1 is connected via a series circuit of a capacitor 6 and the secondary winding 71 s of the transformer 7 to the second terminal 2.2 of the device 1. Parallel to the series circuit of capacitor 6 and secondary winding 71 s, a blocking member 5 is connected.
  • the blocking member 5 is here - as in the following figures 1 b, 2 a, 2 b, 3 and 5 a - realized by way of example in the form of an inductance. However, it is alternatively possible in each of the figures that the locking member 5 is formed as a band-stop filter or a notch filter.
  • the communication unit 8 and the detection unit 9 are alternately set to an activated and a deactivated state by the controller 10, so that when the detection unit 9 is in the activated state, the communication unit 8 is in the deactivated state.
  • the communication unit 8 is designed to perform a generation and / or coupling of the communication signal only in the activated state - but not in the deactivated state.
  • the second switch 1 1 .2 closed by the controller 10, while it is open in the activated state of the communication unit 8 by the controller 10.
  • the detection unit 9 is designed to receive and / or process an AC signal coupled out of the DC circuit only in its activated state, but not in its deactivated state. For this purpose, the processing of a possibly coupled via the transformer 7 AC signal is suppressed by the controller 10 in the deactivated state of the detection unit 9.
  • the first switch 1 is 1.1 - driven by the controller 10 - closed while in the activated state of the 16-190-P-WO - 17 - as filed
  • Detection unit 9 - driven by the controller 10 - is opened.
  • both measures i.e. "suppression of processing” and "closing of the first switch 11 .1" alone lead to a deactivation of the detection unit 9, which is why one of the measures is already sufficient within the scope of the invention.
  • the redundancy is selected here - analogous to the communication unit 8 - due to the one-fault safety. Since the AC signals to be detected by the detection unit 9 are usually small in comparison to the communication signals generated by the communication unit 8, the detection unit 9 is simultaneously protected by the closed first switch 1 1 .1 from overloading and any possible damage associated therewith. Furthermore, the communication signal generated by the communication unit 8 is not additionally attenuated by an input impedance of the detection unit 9. Rather, the generated communication signal via the closed first switch 1 1.1 low impedance to the detection unit 9 passed over.
  • first time periods are created, within which the detection unit 8 receives and processes possibly existing and decoupled AC signals in the DC circuit.
  • second time periods in which the detection unit 8 is deactivated and can not receive AC signals due to the closed first switch 1.1, while the communication unit 8 in the activated state couples communication signals via the transformer 7 into the DC circuit. Since the first 19. 1 and the second signal terminal 19. 2 of the detection unit 8 are bridged with low impedance by the first switch 1 1 .1, an attenuation of the communication signal by an input impedance of the detection unit 9 is prevented. Likewise, the input of the detection unit 9 is protected against overdriving and associated possible damage to the communication signal.
  • the device 1 has a DC voltage source 12 which is designed, in conjunction with the second switch 1 1.2, to temporarily shift a potential on the primary side 7p of the transformer 7 relative to a voltage value U 2 i of the reference potential 21 ,
  • the first signal terminal 18. 1 of the communication unit 8 is connected to an output of the DC voltage source 12 via a series connection of a third capacitor 24, a diode 13 and the second switch 1 1 .2.
  • the device has a second capacitor 23 connected to the second signal terminal 19. 2 of the detection unit 9.
  • first switch 1 1.1 is connected on one side with the first signal terminal 19.1 of the detection unit 9 and on the other side with the capacitor 23.
  • the second switch 1 1.2 is closed, the potential of the primary side 7p of the transformer 7 is shifted relative to the voltage value U 2 i of the reference potential 21.
  • the second 23 and the third capacitor 24 block a DC component of the potential-shifted primary side 7p with respect to the first signal terminal 18.1 of the communication unit 8 and the second signal terminal 19.2 of the detection unit 9 and thus prevent an override of the units (8, 9).
  • both the first 11.1 and the second switch 11.2 can be realized in the form of only one semiconductor switch, for example a MOSFET.
  • each intrinsic diodes of the respective semiconductor switches 1 1.1, 1 1.2 are shown.
  • the diode 13 is antiserially connected with respect to its forward direction to the intrinsic diode of the second semiconductor switch 1 1 .2.
  • the bidirectional blocking in the open state of the first switch 1 1 .1 is ensured by the potential shift poles the intrinsic diode of the first semiconductor switch 1 1.1 in the open state in the reverse direction.
  • 2 of the DC voltage source 12 is selected so that an AC signal to be detected at any time completely above the reference potential 21 with the voltage value U 2 i.
  • the output voltage U 12 of the DC voltage source 12 thus applies Ui 2 > U 0 , AC + U D , 13 + U 2 i
  • U 0 , AC denotes a maximum allowable amplitude of the AC signal to be detected
  • the maximum allowable amplitude UO.AC of the AC signal to be detected results from the individual design of the detection unit 9 and corresponds to a voltage value whose exceeding at the signal inputs 19.1, 19.2, for example, an override of the detection unit 9 has the consequence.
  • the output voltage Ui 2 of the DC voltage source 12 can be, for example, at least 3.3V above the voltage value U 21 of the reference potential 21.
  • the intrinsic diode of the first switch 1 1 .1 associated semiconductor switch always poled in the reverse direction is when the forward voltage U D 13 of the diode 13 is below 0.3V. Therefore, here the first switch 1 1.1 can be realized in the form of only one semiconductor switch.
  • FIG. 2a shows a second embodiment of the device 1 according to the invention. From the basic structure, the device 1 of FIG. 2a corresponds to the embodiment shown in FIG. 1a. Therefore, with regard to the basic structure and the basic mode of operation, reference is made to the embodiments under FIG. 1 a and only the differences from the first embodiment will be presented below.
  • the communication unit 8 and the detection unit 9 are connected in parallel to the same primary winding 71 p of the transformer 7.
  • the device 1 has no first 1.1 and no second switch 11.2 which are designed to connect or disconnect the first 18.1, 19.1 and the second signal connection 18.2, 19.2 of the communication unit 8 or the detection unit 9, respectively.
  • the device 1 has a third 1 1 .3 and a fourth switch 1 1 .4, which are each controlled via the controller 10.
  • the first signal terminal 19.1 of the detection unit 9 is connected via the third switch 1.3 to the first signal terminal 18.1 of the communication unit 8.
  • the second signal terminal 18.2 of the communication unit 8 is connected to the second signal terminal 19.2 of the detection unit 9 via the fourth switch 11 .4.
  • the third switch 1 1.3 is designed to connect the detection unit 9 to the primary winding 71 s or to separate from each other.
  • the fourth switch 1 1 .4 is thus designed to connect or disconnect the communication unit 8 with the primary winding 71 p.
  • the fourth switch 1.4 is closed by the controller 10 and opened in the deactivated state of the communication unit 8.
  • the third switch 1 1 .3 is closed by the controller 10 and opened in the deactivated state of the detection unit 9.
  • the third 1.3 and the fourth switch 1.4 can each comprise an electromechanical switch or a semiconductor switch.
  • the communication unit 8 and the detection unit 9 are alternately set to an activated and a deactivated state by the controller 10 during operation of the device 1, so that when the detection unit 9 is in the activated state, the communication unit 8 is in the deactivated state. Due to the associated with the state of the communication unit 8 switch position of the fourth 16-190-P-WO - 20 - filed version
  • the communication unit 8 is only in the activated - but not in the deactivated state able to couple a communication signal via the transformer 7 in the DC circuit connected to the device.
  • the detection unit 9 due to the associated with the state of the detection unit 9 switch position of the third switch 1 1 .3 the detection unit 9 only in the activated state - but not in the state in a position capable of an AC signal coupled via the transformer 7 from the DC circuit will, to receive.
  • the controller 10 of the detection unit 9 can release processing of an AC signal only in its activated state and suppress it in the deactivated state.
  • the suppression of the processing of the AC signal within the deactivated state of the detection unit 9 by the controller 10 is useful for redundancy reasons, but not absolutely necessary, since the reception of a decoupled via the transformer 7 from the DC circuit AC signal in the deactivated state of the detection unit. 9 Already due to the opened third switch 1 1 .3 is prevented. Likewise, suppression of the generation of a communication signal in the deactivated state of the communication unit 8 for redundancy reasons is useful, but not mandatory in the invention, since due to the opened in the deactivated state of the communication unit fourth switch 1.4 a coupling of any communication signal generated within the communication unit 8 is already suppressed.
  • FIG. 2b shows a third embodiment of the device 1 according to the invention. From the basic structure, the device 1 of FIG. 2b corresponds to the embodiment shown in FIG. 2a. Therefore, with regard to the basic structure and the basic mode of operation, reference is made to the embodiments under FIG. 2a and only the differences from the second embodiment will be described below.
  • the third embodiment according to FIG. 2 b has no third 1 1 .3 and no fourth switch 1 1 .4.
  • a signal terminal - in this case the first signal terminal 19. 1 - of the detection unit 9 is connected via a band-stop filter 20 to the primary winding 71 p of the transformer 7.
  • the band-stop filter is arranged within a connecting line of the second signal terminal 19.2 of the detection unit 9 with the primary coil 71p.
  • the band-stop filter 20 is realized in the form of a parallel connection of an inductance, a capacitor and an ohmic resistance and designed with respect to their impedance maximum to the frequency of the communication signal.
  • the ohmic resistance of the band-stop filter is optional and can be omitted.
  • the band-stop filter 20 has a narrow impedance maximum with a high edge steepness and is therefore capable of: 16-190-P-WO - 21 - submitted version on the one hand sufficient to dampen the communication signal and thus to avoid overdriving the detection unit 9, and
  • the reference potential 21 is connected by way of example to the second signal terminal 18.2 of the communication unit 8 and the second signal terminal 19.2 of the detection unit 9.
  • the deactivated state of the communication unit 8 is brought about by suppressing the generation of the AC signal as a communication signal by the controller 10 and accordingly allowing it in the activated state.
  • the deactivated state of the detection unit 9 is brought about by blocking the processing of an AC signal by the controller 10. Accordingly, the activated state of the detection unit 9 is brought about by the controller 10 of the detection unit allowing the processing of an AC signal.
  • FIG. 3 shows a fourth embodiment of the device 1 according to the invention. From the basic construction, this is similar to the embodiment shown in FIG. 2a. Therefore, with regard to the basic structure and the basic mode of operation, reference is made to the statements under FIG. 2a and only the differences from the embodiment according to FIG. 2a are shown below.
  • the embodiment according to FIG. 3 has a further primary winding 72 p on the primary side of the transformer 7 in addition to the primary winding 71 p.
  • the communication unit 8 is connected via a controllable by the controller 10 fourth switch 1.4 with the primary winding 71 p and the detection unit 9 via a controllable by the controller 10 third switch 1 1 .3 connected to the other primary winding 72p.
  • This variant makes it possible to design winding ratios or transmission ratios between the primary side 7p and the secondary side 7s of the transformer 7 for the communication unit 8 on the one hand and the detection unit 9 on the other hand different from each other.
  • the detection unit 9 usually requires a higher winding ratio between primary side 7p and secondary side 7s than the communication unit 8 due to a desired amplification in the coupling of the AC signal to be detected from the DC circuit. while it is open in the disabled state.
  • the primary winding 71p is galvanically isolated from the further primary winding 72p.
  • a connection of the primary winding 71p, which is assigned to the second signal terminal 18.2 of the communication unit 8 is connected to a terminal of the further primary winding 72p, which is assigned to the first signal terminal 19.1 of the detection unit 9 is.
  • FIG. 4 shows state profiles for the communication unit 8 and the detection unit 9.
  • the state progression 32 indicates the time-dependent activation or deactivation state of the communication unit 8, while the state progression 33 represents the corresponding time-dependent activation or deactivation state of the detection unit 9.
  • the deactivation times of one of the units 8, 9 do not coincide with the corresponding activation times of the respective other unit 9, 8 and there are time periods 34 in which none of the units of communication unit 8 and detection unit 9 is in the activated state.
  • the activation of one of the units 8, 9 it is also possible within the scope of the invention for the activation of one of the units 8, 9 to take place quasi simultaneously with the deactivation of the respective other unit 9, 8.
  • the periods 34 during which none of the units 8, 9 are activated are negligibly small. In any case, however, it applies that at any time at most one of the units of communication unit 8 and detection unit 9 is present in the activated state.
  • FIG. 5 a shows an embodiment of a photovoltaic (PV) system according to the invention.
  • the PV system 17 has a DC circuit which comprises a PV generator 14, a positive DC connection line 15, a negative DC connection line 16 and a DC input of an inverter 3.
  • the inverter 3 is connected to a network 4 for supplying electrical power. In the illustrated example, it is a single-stage, three-phase inverter 3. In the invention, however, the inverter can also be single-phase and / or multi-stage (ie with a between the DC and 16-190-P-WO - 23 - filed
  • the PV system 17 furthermore has a device 1 according to the invention, which is connected with its first 2.1 and its second connection 2.2 to the DC circuit of the PV system 17 as a circuit unit.
  • the device 1 is arranged within the negative DC connection line 16 of the PV system 17.
  • the device 1 is arranged within the positive DC connection line 15 of the PV system 17.
  • the device 1 has as detection unit 9 on an arc detection unit and corresponds in the illustrated case of the second embodiment of FIG. 2a, in which the detection unit 9 and the communication unit 8 are connected parallel to each other to the same primary winding 71 p of the transformer 7.
  • the device 1 Since the device 1 is arranged with its first 2.1 and its second terminal 2.2 within one of the DC connection lines 15, 16, it is necessary that the device 1 between the first 2.1 and the second connection 2.2 with respect to a flowing in the DC circuit DC component is designed low impedance.
  • the low impedance between the first 2.1 and the second terminal 2.2 is provided by the blocking member 5 of the device 1 - shown here in the form of an inductance.
  • the blocking member has a higher impedance with respect to an AC component, for example, an AC signal associated with arc noise and / or a communication signal to be detected. Due to this, an alternating current component flowing in the DC circuit - and thus the AC signal to be detected - is conducted via the secondary winding 71 s of the transformer 7.
  • the illustrated embodiment of the device 1 is to be understood merely as an example. Alternatively, the other embodiments of the device 1 are possible.
  • FIG. 5b shows a variant of a photovoltaic (PV) plant not according to the invention.
  • the PV system 26 basically corresponds to the first embodiment according to FIG. 5 a, for which reason reference is made to the statements there in relation to the similarities.
  • a circuit arrangement 25 similar to the device 1 according to FIG. 5 b is no longer arranged within one of the DC connection lines 15, 16 but rather between the positive 15 and the negative DC connection line 16.
  • the circuit 25 between the first 25.1 and the second terminal 25.2 - analogous to the device 1 according to the invention - the series circuit of capacitor 6 and secondary winding 71 s of the transformer 7, contrary to the device 1 according to the invention but not the blocking element connected in parallel to the series connection 5.
  • the PV system 26 in one of the DC connection lines 15, 16 -in this case within the positive DC connection line 15 -between the connection of the circuit arrangement 25 and the inverter 3, can furthermore have a band-stop filter 22 or an inductance which ensures the AC signal to be detected and / or a communication signal are conducted as an AC signal via the circuit arrangement 25 - here the series connection of capacitor 6 and secondary winding 71 s of the transformer 7 - and not via an undesired path connected in parallel with the circuit arrangement 25.
  • Such a circuit arrangement 25 corresponds - apart from the non-existent in the circuit arrangement 25 locking member 5 between the first 25.1 and the second terminal 25.2 of the device 1 according to the invention. Nevertheless, the circuit arrangement 25, as well as its connection in the DC circuit of the PV system 26 according to FIG. 5b, has some disadvantages compared to the PV system according to the invention according to FIG. 5a.
  • a dielectric strength of the capacitance 6 in the arrangement according to FIG. 5b is to be interpreted at least to be the voltage difference between the DC connecting lines 15, 16 (here: 1000V to 1500V), whereas in the case of the device 1 according to the invention as well as the PV system according to the invention.
  • Annex 17 may be much smaller according to FIG. 5a.

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Abstract

The invention relates to a device (1) for detecting AC signals from a direct current circuit and for communication purposes, having the following: • - a first and a second connection, • - a transmitter (7) with a primary coil and a secondary coil, wherein the first connection is connected to the second connection via a series circuit consisting of a capacitor (6) and the secondary coil, • - a blocking element (5) which is connected parallel to the series circuit, • - a communication unit (8) which generates an AC communication signal and couples same into the direct-current circuit via the transmitter, • - a detection unit (9) which receives and processes an AC signal coupled out of the direct-current circuit via the transmitter, wherein • - the communication unit and the detection unit are connected together to the primary side of the transmitter, and • - a controller (10) which sets the communication unit and the detection unit to a respective activated and deactivated state, wherein • - the communication signal is coupled into the direct current circuit only in the activated state, • - the AC signal is received/processed only in the activated state, and • - the controller controls the states of the units such that maximally one unit is in the activated state at each point in time. The invention further relates to a photovoltaic system comprising a device according to the invention.

Description

VORRICHTUNG IN EINEM GLEICHSTROMKREIS ZUR DETEKTION UND  DEVICE IN A DC CIRCUIT FOR DETECTION AND
KOMMUNIKATION  COMMUNICATION
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Detektion von AC-Signalen aus einem Gleichstromkreis einer Schaltungseinheit und zur Kommunikation mit Hilfe von zum Zweck der Kommunikation in den Gleichstromkreis der Schaltungseinheit eingekoppelten AC-Signalen. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Photovoltaik (PV)-Anlage als Schaltungseinheit mit einem Gleichstromkreis, der eine erfindungsgemäße Vorrichtung aufweist. The invention relates to a device for detecting AC signals from a DC circuit of a circuit unit and for communication by means of coupled for the purpose of communication in the DC circuit of the circuit unit AC signals. The invention further relates to a photovoltaic (PV) system as a circuit unit with a DC circuit having a device according to the invention.
Herkömmliche Messgeräte bieten oftmals die Möglichkeit, neben einem Detektieren bzw. Messen einer physikalischen Größe, die Messergebnisse und/oder ein aus den Messergebnissen resultierendes Signal an eine übergeordnete Steuerungseinheit zu kommunizieren. Daher weisen derartige Messgeräte neben einer Detektionseinheit, die operativ die Detektion und Auswertung der zu messenden Größe übernimmt, zusätzlich eine Kommunikationseinheit auf, die zum Zweck eines Datenaustausches mit der übergeordneten Steuerungseinheit verbunden ist und mit dieser Messergebnisse, Signale aber auch Steuerungsanweisungen kommuniziert. Insbesondere ist die Detektionseinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgelegt, ein aus dem Gleichstromkreis der Schaltungseinheit ausgekoppeltes AC-Signal zu empfangen und zu verarbeiten. Eine derartige Detektionseinheit kann beispielsweise durch eine Lichtbogendetektionseinheit gebildet werden, die den Gleichstromkreis der an die Vorrichtung angeschlossenen Schaltungseinheit auf das evtl. Auftreten eines Lichtbogens hin überwacht. Hierbei wird die Eigenschaft ausgenutzt, dass ein Lichtbogen ein hochfrequentes AC-Signal - das sogenannte Lichtbogenrauschen - in dem vom Lichtbogen betroffenen Stromkreis erzeugt. Gleichfalls ist die Kommunikationseinheit dazu ausgelegt, ein AC-Signal zum Zweck der Kommunikation als Kommunikationssignal in den Gleichstromkreis der Schaltungseinheit einzukoppeln. Eine derartige Kommunikationseinheit kann beispielsweise zur Durchführung einer sogenannten Power-Line-Kommunikation (PLC) ausgelegt sein, wobei eine zu kommunizierende Information über ein geeignetes Modulationsverfahren - z.B. eine Frequenz- und/oder Amplitudenmodulation - dem eingekoppelten AC-Signal aufgeprägt wird. Eine zur PLC ausgelegte Kommunikationseinheit STAND DER TECHNIK Conventional measuring devices often offer the possibility, in addition to detecting or measuring a physical quantity, to communicate the measurement results and / or a signal resulting from the measurement results to a higher-level control unit. Therefore, such measuring devices in addition to a detection unit, which operatively takes over the detection and evaluation of the size to be measured, in addition to a communication unit which is connected for the purpose of data exchange with the parent control unit and communicates with these measurement results, signals but also control instructions. In particular, the detection unit of the device according to the invention is designed to receive and process an AC signal coupled out of the DC circuit of the circuit unit. Such a detection unit can be formed, for example, by an arc detection unit which monitors the DC circuit of the circuit unit connected to the device for the eventual occurrence of an electric arc. Here, the property is exploited that an arc generates a high-frequency AC signal - the so-called arc noise - in the arc affected by the electric circuit. Likewise, the communication unit is adapted to couple an AC signal for the purpose of communication as a communication signal in the DC circuit of the circuit unit. Such a communication unit can be designed, for example, to carry out a so-called power-line communication (PLC), wherein an information to be communicated via a suitable modulation method - eg a frequency and / or amplitude modulation - the injected AC signal is impressed. A communication unit designed for the PLC STATE OF THE ART
Die DE 10 2013 108 166 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Erfassung von Wechselstromanteilen eines in einem Gleichstromkreis fließenden elektrischen Stromes. Die Vorrichtung umfasst eine in dem Gleichstromkreis angeordnete Induktivität, einen elektrisch parallel zu der Induktivität angeordneten AC-Pfad, der eine Reihenschaltung aus einer Kapazität und einer primärseitigen Wicklung eines Übertragers umfasst, und eine Spannungsmesseinrichtung. Eine sekundärseitige Wicklung des Übertragers ist über eine Tiefpassschaltung mit der Spannungsmesseinrichtung verbunden. Die Vorrichtung kann zur Detektion von Lichtbögen und/oder Kommunikationssignalen in einer Photovoltaikanlage verwendet werden. DE 10 2013 108 166 A1 discloses a device for detecting AC components of an electric current flowing in a DC circuit. The device comprises an inductance arranged in the DC circuit, an AC path arranged electrically parallel to the inductance, which comprises a series connection of a capacitance and a primary-side winding of a transformer, and a voltage measuring device. A secondary-side winding of the transformer is connected via a low-pass circuit with the voltage measuring device. The device can be used for the detection of arcs and / or communication signals in a photovoltaic system.
Aus der DE 10 2012 104 004 B3 ist ein Verfahren bekannt, um einen Typ eines in einer PV- Anlage mit einem PV-Generator vorliegenden Lichtbogens festzustellen. Bei dem Verfahren wird eine Impedanzmessung an dem PV-Generator bei mindestens einer Messfrequenz durchgeführt. Abhängig von der gemessenen Impedanz wird ausgewertet, ob der vorliegende Lichtbogen ein Serienlichtbogen oder ein Parallellichtbogen ist. From DE 10 2012 104 004 B3 a method is known to detect a type of present in a PV system with a PV generator arc. In the method, an impedance measurement is performed on the PV generator at at least one measurement frequency. Depending on the measured impedance, it is evaluated whether the present arc is a series arc or a parallel arc.
Aus der DE 10 2012 1 12 921 A1 ist eine Schaltungsanordnung zur Einkopplung eines Hochfrequenz (HF) - Signals zur Datenübertragung auf Gleichstromleitungen einer Photovoltaik - Anlage bekannt. Die Schaltungsanordnung umfasst einen Signalgenerator zur Erzeugung eines HF-Signals, einen Einkoppelübertrager mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung, sowie ein in den Gleichstromkreis eingeschleiftes Sperrglied, beispielsweise eine Induktivität. Der Signalgenerator ist mit der Primärwicklung verbunden, eine Reihenschaltung aus der Sekundärwicklung und einem Kondensator ist parallel zu dem Sperrglied geschaltet. From DE 10 2012 1 12 921 A1 a circuit arrangement for coupling a high-frequency (HF) signal for data transmission on DC lines of a photovoltaic system is known. The circuit arrangement comprises a signal generator for generating an RF signal, a coupling transformer having a primary winding and a secondary winding, and a looped into the DC circuit blocking member, such as an inductor. The signal generator is connected to the primary winding, a series circuit of the secondary winding and a capacitor is connected in parallel with the blocking member.
Werden sowohl die Vorrichtung zur Detektion von Lichtbögen als auch die Schaltungsanordnung zur Einkopplung von Hochfrequenz Signalen zusammen in einem Gleichstromkreis einer Photovoltaik - Anlage betrieben, so können die eingekoppelten HF- Signale die Lichtbogendetektion störend beeinflussen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn eine Frequenz des HF-Signals zur Datenübertragung zumindest in etwa einer Frequenz 16-190-P-WO - 3_- eingereichte Fassung des zu detektierenden Wechselstromanteils zur Lichtbogendetektion entspricht. Des Weiteren beansprucht ein gleichzeitiges Vorhalten sowohl der Vorrichtung als auch der Schaltungsanordnung einen großen Bauraum und ist zudem mit relativ hohen Kosten verbunden. If both the device for detecting electric arcs and the circuit arrangement for coupling high-frequency signals are operated together in a DC circuit of a photovoltaic system, then the coupled-in RF signals can interfere with the arc detection. This is the case in particular when a frequency of the RF signal for data transmission is at least approximately one frequency 16-190-P-WO - 3_- submitted version of the AC component to be detected for arc detection corresponds. Furthermore, a simultaneous provision of both the device and the circuit arrangement requires a large space and is also associated with relatively high costs.
Die DE 10 2014 220 421 A1 offenbart einen Messknoten zur Detektion von Teilentladungen in einem Teilbereich eines Energieversorgungsnetzwerks, an dem eine Netzspannung anliegt. Der Messknoten ist über eine Koppelschaltung an das Energieversorgungsnetzwerk ankoppelbar und zum Auskoppeln und analysieren eines Störsignals aus dem Energieversorgungsnetzwerk ausgebildet. Der Messknoten kann weiterhin ein Kommunikationsgerät, beispielsweise ein BPL Modem umfassen. DE 10 2014 220 421 A1 discloses a measuring node for detecting partial discharges in a subarea of a power supply network to which a mains voltage is applied. The measuring node can be coupled to the power supply network via a coupling circuit and designed for decoupling and analyzing an interference signal from the power supply network. The measuring node may further comprise a communication device, for example a BPL modem.
Aus der DE 10 2014 221 108 A1 ist eine Koppeleinrichtung zum Ankoppeln eines Powerline- Endgeräts und eines Messgeräts an ein mehrphasiges Energieversorgungsnetzwerk offenbart. Dabei umfasst die Koppeleinrichtung einen Koppelkondensator sowie eine erste und eine zweite Koppelschaltung. Der Koppelkondensator ist mit einem ersten Anschluss mit einer der Phasen des Energieversorgungsnetzwerks und mit einem zweiten Anschluss mit der ersten und der zweiten Koppelschaltung verbunden. From DE 10 2014 221 108 A1 a coupling device for coupling a powerline terminal and a measuring device to a multi-phase power supply network is disclosed. In this case, the coupling device comprises a coupling capacitor and a first and a second coupling circuit. The coupling capacitor is connected to a first connection to one of the phases of the power supply network and to a second connection to the first and the second coupling circuit.
AUFGABE DER ERFINDUNG OBJECT OF THE INVENTION
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Detektion und zur Kommunikation gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 aufzuzeigen, die einerseits ausgelegt ist, ein AC-Signal aus einem Gleichstromkreis einer an die Vorrichtung angeschlossenen Schaltungseinheit auszukoppeln und zu verarbeiten, und andererseits ausgelegt ist, ein AC-Signal als Kommunikationssignal zu erzeugen und in den Gleichstromkreis der Schaltungseinheit einzukoppeln. Dabei soll eine störende Beeinflussung zwischen der Detektions- und der Kommunikationseinheit möglichst ausgeschlossen, zumindest jedoch signifikant reduziert sein. Zudem soll die Vorrichtung eine möglichst kompakte Bauform aufweisen und möglichst kostengünstig sein. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Photovoltaik (PV) - Anlage mit einer derartigen Vorrichtung aufzuzeigen. 16-190-P-WO - 4 - eingereichte Fassung The invention has for its object to provide a device for detection and communication according to the preamble of independent claim 1, which is designed on the one hand to decouple and process an AC signal from a DC circuit of a circuit unit connected to the device, and on the other hand is designed to generate an AC signal as a communication signal and to couple it into the DC circuit of the circuit unit. In this case, a disturbing influence between the detection and the communication unit should be excluded as far as possible, or at least significantly reduced. In addition, the device should have a compact design as possible and be as inexpensive as possible. The invention is further based on the object to show a photovoltaic (PV) system with such a device. 16-190-P-WO - 4 - filed
LÖSUNG  SOLUTION
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche 2 bis 13 sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung gerichtet. Der nebengeordnete Patentanspruch 14 betrifft eine Photovoltaik (PV) - Anlage als Schaltungseinheit mit einem Gleichstromkreis und einer an den Gleichstromkreis angeschlossenen erfindungsgemäßen Vorrichtung. The object of the invention is achieved by a device having the features of independent claim 1. The dependent claims 2 to 13 are directed to preferred embodiments of the device. The independent claim 14 relates to a photovoltaic (PV) system as a circuit unit with a DC circuit and a device connected to the DC circuit according to the invention.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG DESCRIPTION OF THE INVENTION
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Detektion von AC-Signalen aus einem Gleichstromkreis einer Schaltungseinheit und zur Kommunikation beinhaltet: An inventive device for detecting AC signals from a DC circuit of a circuit unit and for communication includes:
einen ersten und einen zweiten Anschluss zum Anschluss an den Gleichstromkreis der Schaltungseinheit,  a first and a second terminal for connection to the DC circuit of the circuit unit,
einen Übertrager mit einer auf einer Primärseite des Übertragers angeordneten Primärwicklung und einer auf einer Sekundärseite des Übertragers angeordneten Sekundärwicklung, wobei der erste Anschluss über eine Reihenschaltung aus einem Kondensator und der Sekundärwicklung des Übertragers mit dem zweiten Anschluss verbunden ist,  a transformer having a primary winding arranged on a primary side of the transformer and a secondary winding arranged on a secondary side of the transformer, the first connection being connected to the second connection via a series connection of a capacitor and the secondary winding of the transformer,
ein Sperrglied, das parallel zu der Reihenschaltung aus Kondensator und Sekundärwicklung verschaltet ist,  a blocking element which is connected in parallel to the series circuit of capacitor and secondary winding,
eine Kommunikationseinheit, die ausgelegt ist, ein AC-Signal als Kommunikationssignal zu erzeugen und über den Übertrager in den Gleichstromkreis der Schaltungseinheit einzukoppeln,  a communication unit which is designed to generate an AC signal as a communication signal and to couple it via the transformer into the DC circuit of the circuit unit,
eine Detektionseinheit, die ausgelegt ist, ein über den Übertrager aus dem Gleichstromkreis ausgekoppeltes AC-Signal zu empfangen und zu verarbeiten,  a detection unit which is designed to receive and process an AC signal coupled out of the DC circuit via the transformer;
wobei die Kommunikationseinheit und die Detektionseinheit gemeinsam an die Primärseite des Übertragers angeschlossen sind.  wherein the communication unit and the detection unit are connected in common to the primary side of the transformer.
Die Vorrichtung weist weiterhin eine Steuerung zur Steuerung der Kommunikationseinheit und der Detektionseinheit auf und ist dadurch gekennzeichnet,  The apparatus further comprises a controller for controlling the communication unit and the detection unit, and is characterized
dass die Steuerung ausgelegt ist, die Kommunikationseinheit und die Detektionseinheit jeweils in einen aktivierten und einen deaktivierten Zustand zu versetzen,  in that the controller is designed to set the communication unit and the detection unit respectively in an activated and a deactivated state,
wobei eine Einkopplung des Kommunikationssignales durch die Kommunikationseinheit nur im aktivierten Zustand der Kommunikationseinheit erfolgt, und  wherein a coupling of the communication signal by the communication unit takes place only in the activated state of the communication unit, and
wobei ein Empfang und/oder eine Verarbeitung des AC-Signales durch die Detektionseinheit nur im aktivierten Zustand der Detektionseinheit erfolgt. Dabei ist die 16-190-P-WO - 5 - eingereichte Fassungwherein a reception and / or processing of the AC signal by the detection unit takes place only in the activated state of the detection unit. It is the 16-190-P-WO - 5 - filed
Steuerung ausgelegt, die Zustände der Kommunikationseinheit und der Detektionseinheit derart zu steuern, dass zu jedem Zeitpunkt höchstens eine Einheit aus Kommunikationseinheit und Detektionseinheit in dem aktivierten Zustand ist. Control is designed to control the states of the communication unit and the detection unit such that at any time at most one unit of communication unit and detection unit is in the activated state.
Indem die Detektionseinheit und die Kommunikationseinheit gemeinsam an die Primärseite desselben Übertragers angeschlossen sind, erfolgt die Auskopplung des zu detektierenden AC- Signals, als auch die Einkopplung des zu kommunizierenden AC-Signals über denselben Übertrager. Daher ist der Übertrager innerhalb der Vorrichtung lediglich einmal vorzusehen. Dies bedingt jedoch, dass die Einkopplung eines durch die Kommunikationseinheit erzeugten AC-Signales als Kommunikationssignal über den Übertrager gleichzeitig ein evtl. vorhandenes und von der Detektionseinheit zu detektierendes AC-Signal überlagert. Aufgrund dessen kann einerseits das Kommunikationssignal als Lichtbogensignal fehlinterpretiert werden. Zusätzlich entsteht auch das Risiko, dass ein tatsächlich vorhandener Lichtbogen aufgrund der Überlagerung des Kommunikationssignales und des vom Lichtbogen ausgesandten AC- Signales nicht erkannt wird. In jedem Fall ergibt sich ein Risiko einer Fehlinterpretation der von der Detektionseinheit detektierten AC-Signale. Erfindungsgemäß wird diese Fehlinterpretation der von der Detektionseinheit detektierten AC-Signale in der Vorrichtung durch die beiden Einheiten gemeinsame Steuerung eliminiert. So ist die Steuerung zur Steuerung der Detektionseinheit und der Kommunikationseinheit ausgelegt, die Kommunikationseinheit und die Detektionseinheit jeweils in einen aktivierten und einen deaktivierten Zustand zu versetzen, so, dass zu jedem Zeitpunkt höchstens eine Einheit aus Kommunikations- und Detektionseinheit in dem aktivierten Zustand ist. Auf diese Weise werden erste Zeitspannen generiert, in denen die Detektionseinheit, nicht aber die Kommunikationseinheit aktiviert ist. Weiterhin werden zweite Zeitspannen generiert, in denen die Kommunikationseinheit, nicht aber die Detektionseinheit aktiviert ist. Dabei erfolgt die Einkopplung des Kommunikationssignales durch die Kommunikationseinheit nur in deren aktivierten - nicht aber in deren deaktivierten Zustand. Entsprechend erfolgt ein Empfang und/oder eine Verarbeitung des AC-Signales durch die Detektionseinheit nur im aktivierten - nicht aber im deaktivierten Zustand der Detektionseinheit. So wird innerhalb der ersten Zeitspanne ein Einkoppeln des Kommunikationssignales unterdrückt und kann daher auch keine Fehlinterpretation bei dem Empfang und/oder der Verarbeitung des aus dem Gleichstromkreis ausgekoppelten AC- Signales innerhalb der Detektionseinheit verursachen. In gleicher Weise ist gewährleistet, dass innerhalb der zweiten Zeitspannen, innerhalb der eine Erzeugung und ein Einkoppeln des Kommunikationssignales über den Übertrager erfolgt, kein Empfang und/oder keine Verarbeitung eines eventuell empfangenen AC-Signals durch die Detektionseinheit erfolgt. Ein deaktivierter Zustand der Detektionseinheit kann in einfacher Weise über die Steuerung herbeigeführt werden, indem die Steuerung die Verarbeitung von AC-Signalen durch die 16-190-P-WO - 6^ eingereichte FassungBy the detection unit and the communication unit are connected in common to the primary side of the same transformer, the decoupling of the AC signal to be detected, as well as the coupling of the AC signal to be communicated via the same transmitter takes place. Therefore, the transformer is to be provided only once within the device. However, this requires that the coupling of an AC signal generated by the communication unit as a communication signal via the transmitter at the same time superimposed on any existing and to be detected by the detection unit AC signal. Due to this, on the one hand the communication signal can be misinterpreted as an arcing signal. In addition, there is also the risk that an actually existing arc is not recognized due to the superimposition of the communication signal and the arc signal emitted by the arc. In any case, there is a risk of misinterpretation of the AC signals detected by the detection unit. According to the invention, this misinterpretation of the AC signals detected by the detection unit in the device is eliminated by the two common control units. Thus, the controller for controlling the detection unit and the communication unit is configured to respectively set the communication unit and the detection unit in an activated and a deactivated state, such that at most one unit of communication and detection unit is in the activated state. In this way, first time periods are generated in which the detection unit, but not the communication unit is activated. Furthermore, second time periods are generated in which the communication unit, but not the detection unit is activated. The coupling of the communication signal through the communication unit takes place only in their activated - but not in their deactivated state. Accordingly, the detection and / or processing of the AC signal by the detection unit takes place only in the activated - but not in the deactivated state of the detection unit. Thus, coupling of the communication signal is suppressed within the first time period and therefore can not cause any misinterpretation in the reception and / or processing of the decoupled from the DC circuit AC signal within the detection unit. In the same way it is ensured that within the second periods, within which a generation and coupling of the communication signal via the transmitter, no reception and / or no processing of a possibly received AC signal by the detection unit takes place. A deactivated state of the detection unit can be brought about in a simple manner via the controller, by the control of the processing of AC signals by the 16-190-P-WO - 6 ^ filed version
Detektionseinheit für die entsprechende Zeitspanne blockiert. Dabei kann prinzipiell ein Empfang von AC-Signalen seitens der Detektionseinheit bestehen bleiben. Entsprechend kann ein aktivierter Zustand der Detektionseinheit über die Steuerung herbeigeführt werden, indem die Steuerung die Verarbeitung für die entsprechende Zeitspanne freigibt beziehungsweise erlaubt. Entsprechend kann die Steuerung den deaktivierten Zustand der Kommunikationseinheit herbeiführen, indem sie die Erzeugung des Kommunikationssignales innerhalb der entsprechenden Zeitspanne blockiert. Gleichfalls kann sie den aktivierten Zustand der Kommunikationseinheit herbeiführen, indem sie die Erzeugung des Kommunikationssignales innerhalb der jeweiligen Zeitspanne erlaubt. Alternativ oder kumulativ dazu kann eine Aktivierung und Deaktivierung der Detektions- und/oder Kommunikationseinheit auch über entsprechende Schalter erfolgen, die beispielsweise den Empfang des AC-Signals an der Detektionseinheit oder eine Ausgabe beziehungsweise das Übertragen des Kommunikationssignals der Kommunikationseinheit verhindern. Detection unit blocked for the appropriate period. In principle, a reception of AC signals by the detection unit can remain. Accordingly, an activated state of the detection unit can be brought about via the controller by the controller enabling or allowing the processing for the corresponding period of time. Accordingly, the controller may bring about the deactivated state of the communication unit by blocking the generation of the communication signal within the corresponding period of time. Likewise, it can bring about the activated state of the communication unit by allowing the generation of the communication signal within the respective period of time. Alternatively or cumulatively, an activation and deactivation of the detection and / or communication unit can also take place via corresponding switches which prevent, for example, the reception of the AC signal at the detection unit or an output or the transmission of the communication signal of the communication unit.
Die ersten und zweiten Zeitspannen folgen abwechselnd nacheinander. Dabei kann die wechselweise Aktivierung bzw. Deaktivierung beider Einheiten - also das Umschalten von einem Zustand in den jeweils anderen - simultan und ohne Zeitversatz zueinander erfolgen. In diesem Fall ist quasi zu jedem Zeitpunkt stets eine Einheit aus Kommunikations- und Detektionseinheit aktiviert. Die wechselweise Aktivierung bzw. Deaktivierung der Detektions- und der Kommunikationseinheit kann jedoch auch mit einem Zeitversatz zueinander erfolgen. In diesem Fall ergeben sich Zeiträume, in denen keine Einheit aus Detektions- und Kommunikationseinheit aktiviert ist. Die ersten und die zweiten Zeitspannen liegen vorteilhafterweise in einem Bereich von 1 ms - 2000 ms, besonders vorteilhafterweise in einem Bereich von 5 ms - 1000 ms. Sie können relativ zueinander gleiche Zeitdauern, aber auch unterschiedliche Zeitdauern aufweisen. The first and second periods follow one after the other alternately. In this case, the alternate activation or deactivation of both units - ie the switching from one state to the other - simultaneously and without time offset to each other. In this case, virtually every time a unit of communication and detection unit is activated. However, the alternate activation or deactivation of the detection and the communication unit can also be done with a time offset to each other. In this case, there are periods in which no unit of detection and communication unit is activated. The first and the second time periods are advantageously in a range from 1 ms to 2000 ms, particularly advantageously in a range from 5 ms to 1000 ms. They can have the same time durations relative to one another but also different durations of time.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist weiterhin ein Sperrglied auf, das parallel zu der Reihenschaltung aus Kondensator und Sekundärwicklung verschaltet ist. Dabei ist das Sperrglied so ausgebildet, dass es in Bezug auf einen Gleichstrom eine möglichst geringe Impedanz, in Bezug auf einen Wechselstrom im Frequenzbereich des AC-Signals jedoch eine möglichst hohe Impedanz aufweist. Aufgrund der Existenz und der Verschaltung des Sperrgliedes innerhalb der Vorrichtung wird daher ein Gleichstrom möglichst niederimpedant vom ersten zum zweiten Anschluss der Vorrichtung über das Sperrglied und nicht über die Sekundärwicklung des Übertragers geleitet. Innerhalb der in Frage stehenden Gleichstromkreise fließt typischerweise ein Strom mit einem relativ hohen Gleichstromanteil und einem relativ geringen Wechselstromanteil. Dabei resultiert der Wechselstromanteil beispielsweise aus der bewussten Einkopplung des AC-Signals als Kommunikationssignal 16-190-P-WO - 7 - eingereichte Fassung und/oder aus der Existenz eines zu detektierenden AC-Signals in dem Gleichstromkreis - beispielsweise in Folge eines Lichtbogens. Bei dem zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss geschalteten Sperrglied fließt der Gleichstromanteil durch das für ihn niederimpedante Sperrglied, während der Wechselstromanteil - beispielsweise die zu detektierenden AC-Signale und das Kommunikationssignal- über die Reihenschaltung aus Kondensator und Sekundärwicklung des Übertragers geleitet werden. In einer Situation, bei der die Vorrichtung innerhalb einer Gleichstromleitung des Gleichstromkreises, beispielsweise innerhalb einer DC-Verbindungsleitung - angeordnet ist, kann der in der Gleichstromleitung fließende Gleichstrom die Vorrichtung weitgehend ungehindert passieren. Dabei wird er allenfalls lediglich minimal gedämpft. Innerhalb der Vorrichtung wird somit eine möglichst geringe Verlustleistung erzeugt, die ansonsten - gegebenenfalls durch entsprechend vorzuhaltende Kühlmittel - abgeführt werden müsste. The device according to the invention further comprises a blocking member which is connected in parallel to the series circuit of capacitor and secondary winding. In this case, the blocking member is formed so that it has the lowest possible impedance with respect to a direct current, with respect to an alternating current in the frequency range of the AC signal, however, the highest possible impedance. Due to the existence and the interconnection of the blocking member within the device, therefore, a direct current as low impedance as possible is passed from the first to the second terminal of the device via the blocking member and not via the secondary winding of the transformer. Within the DC circuits in question, a current typically flows with a relatively high DC component and a relatively low AC component. In this case, the AC component results, for example, from the deliberate coupling of the AC signal as a communication signal 16-190-P-WO - 7 - filed and / or from the existence of an AC signal to be detected in the DC circuit - for example, as a result of an arc. In the case of the blocking element connected between the first and the second terminal, the DC component flows through the blocking element which is low-impedance for it, while the alternating current component-for example the AC signals to be detected and the communication signal-are conducted via the series connection of capacitor and secondary winding of the transformer. In a situation in which the device is disposed within a DC line of the DC circuit, for example within a DC connection line, the DC current flowing in the DC line can pass the device largely unhindered. At the same time, it is only minimally dampened. Within the device thus the lowest possible power loss is generated, which would otherwise - if necessary by appropriately vorzuhaltende coolant - should be dissipated.
Sowohl die Anzahl als auch die Gestaltung des Übertragers beeinflussen in erheblicher Weise die Bauform und somit auch die Kosten der Detektions- und Kommunikationsvorrichtung. Wie oben erwähnt, setzt sich der in den in Frage stehenden Gleichstromkreisen fließende Strom üblicherweise aus einem relativ hohen Gleichstromanteil und einem vergleichsweise geringen Wechselstromanteil zusammen. Obwohl innerhalb des Gleichstromkreises ein hoher Gleichstromanteil fließen kann, wird bei der Vorrichtung das Fließen eines Gleichstromanteiles durch die Sekundärwicklung des Übertragers aufgrund des seriell hierzu verschalteten Kondensators verhindert. Vielmehr werden durch die Serienschaltung aus Kondensator und Sekundärwicklung des Übertragers lediglich AC-Signale, deren Frequenz innerhalb eines bevorzugten Frequenzbereiches liegt, durch die Sekundärwicklung des Übertragers geleitet. Da es sich hierbei typischerweise um AC-Signale mit lediglich geringer Stromstärke handelt, kann die Bauform des Übertragers kompakt und kostengünstig gehalten werden. Da zudem lediglich ein Übertrager innerhalb der Vorrichtung vorzuhalten ist, kann die gesamte Vorrichtung ebenfalls kompakt und kostengünstig gehalten werden. Weitere Bauteile, die eine Aktivierung und Deaktivierung in vorteilhafter Weise beeinflussen führen nur scheinbar zu einem höheren Aufwand, da dies durch die vorteilhafte Bauweise des Übertragers überkompensiert wird. Both the number and the design of the transformer significantly affect the design and thus the cost of the detection and communication device. As mentioned above, the current flowing in the DC circuits in question usually consists of a relatively high DC component and a comparatively small AC component. Although a high DC component can flow within the DC circuit, the device prevents the flow of a DC component through the secondary winding of the transformer due to the capacitor connected in series thereto. Rather, only AC signals whose frequency is within a preferred frequency range, passed through the secondary winding of the transformer by the series circuit of capacitor and secondary winding of the transformer. Since these are typically low-current AC signals, the transformer design can be made compact and inexpensive. In addition, since only one transformer is to be provided within the device, the entire device can also be kept compact and inexpensive. Other components that affect an activation and deactivation in an advantageous manner lead only apparently to a higher cost, as this is overcompensated by the advantageous construction of the transformer.
In einer Ausführungsform der Vorrichtung weist der Übertrager zusätzlich zu der Primärwicklung eine weitere Primärwicklung auf der Primärseite auf. Dabei ist die Kommunikationseinheit an die Primärwicklung und die Detektionseinheit an die weitere Primärwicklung angeschlossen. Die Ausführungsform kann - muss jedoch nicht notwendigerweise - eine galvanische Verbindung zwischen der Primärwicklung und der weiteren Primärwicklung aufweisen. Eine derartige Verbindung kann beispielsweise durch ein gemeinsames Bezugspotential gebildet werden. 16-190-P-WO -_8_- eingereichte FassungIn one embodiment of the device, the transformer has, in addition to the primary winding, a further primary winding on the primary side. In this case, the communication unit is connected to the primary winding and the detection unit to the further primary winding. The embodiment may, but not necessarily, have a galvanic connection between the primary winding and the further primary winding. Such a connection can be formed for example by a common reference potential. 16-190-P-WO -_8_- filed version
In einer alternativen Ausführungsform der Vorrichtung weist der Übertrager lediglich eine Primärwicklung auf dessen Primärseite auf. Hierbei sind die Kommunikationseinheit und die Detektionseinheit an dieselbe Primärwicklung des Übertragers angeschlossen. Dabei ist es möglich, dass die Kommunikationseinheit und die Detektionseinheit parallel zueinander an dieselbe Primärwicklung des Übertragers angeschlossen sind. Alternativ dazu ist es möglich, dass die Kommunikationseinheit und die Detektionseinheit als Reihenschaltung mit derselben Primärwicklung des Übertragers verbunden sind. Da die Detektionseinheit und die Kommunikationseinheit mit derselben Primärwicklung verbunden sind, ist üblicherweise eine galvanische Verbindung zwischen der Detektionseinheit und der Kommunikationseinheit vorhanden, die beispielsweise als gemeinsames Bezugspotential genutzt werden kann. In an alternative embodiment of the device, the transformer has only a primary winding on its primary side. In this case, the communication unit and the detection unit are connected to the same primary winding of the transformer. It is possible that the communication unit and the detection unit are connected in parallel to each other to the same primary winding of the transformer. Alternatively, it is possible that the communication unit and the detection unit are connected in series with the same primary winding of the transformer. Since the detection unit and the communication unit are connected to the same primary winding, a galvanic connection between the detection unit and the communication unit is usually present, which can be used, for example, as a common reference potential.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung ist die Detektionseinheit ausgelegt, einen Lichtbogen in dem Gleichstromkreis der Schaltungseinheit zu detektieren. Hierbei wird ausgenutzt, dass ein Lichtbogen ein sogenanntes Lichtbogenrauschen in dem von ihm betroffenen Stromkreis generiert. Bei dem Lichtbogenrauschen handelt es sich um ein Gemisch hochfrequenter AC - Signale mit Frequenzen innerhalb eines Frequenzbereiches von ca. 1 kHz - 500 kHz. Zur Lichtbogendetektion wird der auf einen Lichtbogen hin zu überwachende Gleichstromkreis auf eine Existenz eines AC-Signales oder mehrerer AC-Signale unterschiedlicher Frequenz innerhalb dieses Frequenzbereiches überwacht. Bei dem hochfrequenten AC-Signal kann es sich sowohl um ein Wechselstromsignal oder ein Wechselspannungssignal handeln. Das eine beziehungsweise die mehreren evtl. vorhandenen AC-Signale werden durch den Übertrager aus dem an die Vorrichtung angeschlossenen Gleichstromkreis ausgekoppelt und über die Primärwicklung oder die weitere Primärwicklung der Detektionseinheit zur Verarbeitung bereitgestellt. Wird nun ein entsprechendes AC-Signal bzw. werden entsprechende AC-Signale detektiert, so wird dies als Hinweis für die Existenz eines Lichtbogens in dem Gleichstromkreis interpretiert. Vorteilhafterweise ist innerhalb der Detektionseinheit ein Schwellwert hinterlegt, wobei dann, wenn ein von der Detektionseinheit detektiertes AC-Signal hinsichtlich seiner Intensität (z.B. Stromstärke oder Spannung) den Schwellwert überschreitet, dies als Existenz eines Lichtbogens in dem Gleichstromkreis gewertet wird. Dabei kann als Plausibilisierung für die Existenz eines Lichtbogens eine Mustererkennung der von der Detektionseinheit detektierten AC-Signale durchgeführt werden. Hierdurch kann unterschieden werden, ob die von der Detektionseinheit detektierten AC- Signale tatsächlich einem Lichtbogen oder einem anderem Störereignis zuzuordnen sind. Vorteilhafterweise ist die Detektionseinheit wie in der WO 2015 / 014683 A1 offenbart ausgelegt, und weist einen parallel zu einem Eingang der Detektionseinheit geschalteten Terminierungswiderstand und einen Tiefpass auf. Der Ausgang des Tiefpasses ist mit einer Spannungsmesseinrichtung verbunden, die wiederum an eine Auswerteeinrichtung gekoppelt 16-190-P-WO -_9_- eingereichte Fassung ist. Die Detektionseinheit kann konfiguriert sein, ein Ergebnis der Verarbeitung der Steuerung zu signalisieren. Die Steuerung wiederum kann bei vorliegenden Hinweisen auf einen Lichtbogen die Kommunikationseinheit veranlassen, ein Alarmsignal an eine übergeordnete Steuerung zu kommunizieren. In an advantageous embodiment of the device, the detection unit is designed to detect an arc in the DC circuit of the circuit unit. This exploits that an arc generates a so-called arc noise in the circuit affected by it. The arc noise is a mixture of high-frequency AC signals with frequencies within a frequency range of about 1 kHz - 500 kHz. For arc detection, the DC circuit to be monitored for an arc is monitored for the existence of one AC signal or several AC signals of different frequencies within this frequency range. The high-frequency AC signal may be either an AC signal or an AC signal. The one or more possibly existing AC signals are decoupled by the transformer from the DC circuit connected to the device and provided for processing via the primary winding or the further primary winding of the detection unit. If a corresponding AC signal or corresponding AC signals are detected, this is interpreted as an indication of the existence of an arc in the DC circuit. Advantageously, a threshold value is stored within the detection unit, wherein when an AC signal detected by the detection unit exceeds the threshold value with respect to its intensity (eg, current or voltage), this is considered to be an arc in the DC circuit. In this case, a pattern recognition of the AC signals detected by the detection unit can be carried out as a plausibility check for the existence of an arc. In this way, a distinction can be made as to whether the AC signals detected by the detection unit are in fact to be assigned to an arc or to another interference event. Advantageously, the detection unit is designed as disclosed in WO 2015/014683 A1, and has a termination resistor connected in parallel with an input of the detection unit and a low-pass filter. The output of the low-pass filter is connected to a voltage measuring device, which in turn is coupled to an evaluation device 16-190-P-WO -_9_- filed version. The detection unit may be configured to signal a result of the processing of the control. The controller, in turn, may cause the communication unit to communicate an alarm signal to a higher-level controller if there is an indication of an arc.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung ist die Kommunikationseinheit oder die Detektionseinheit zusätzlich zum Empfang und zur Verarbeitung eines über den Übertrager aus dem Gleichstromkreis ausgekoppelten weiteren Kommunikationssignales ausgelegt. Bei dem Kommunikationssignal handelt es sich ebenfalls um ein AC-Signal, welches von einer anderen Einheit, beispielsweise einer übergeordneten Steuerung in den Gleichstromkreis eingekoppelt wird. Auf diese Weise ergibt sich eine bidirektionale Kommunikation der Vorrichtung mit der übergeordneten Steuerung, bei der die Vorrichtung sowohl als Empfänger als auch als Sender im Rahmen der Kommunikation operieren kann. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Detektionseinheit zum Empfang und zur Verarbeitung des weiteren Kommunikationssignales ausgelegt ist, und sie quasi im Rahmen der bidirektionalen Kommunikation als Empfänger des weiteren Kommunikationssignales operiert, während die Kommunikationseinheit im Rahmen der bidirektionalen Kommunikation der Vorrichtung mit der anderen Einheit als Sender des Kommunikationssignales operiert. Diese Auslegung ist besonders einfach und kostengünstig zu realisieren, da die Detektionseinheit ohnehin ausgelegt ist, das zu detektierende AC-Signal zu empfangen und zu verarbeiten. Aus diesem Grund ist nur wenig Aufwand erforderlich, die Detektionseinheit zum Empfang und zur Verarbeitung des weiteren Kommunikationssignales zu ertüchtigen. In an advantageous embodiment of the device, the communication unit or the detection unit is additionally designed for receiving and processing a decoupled via the transformer from the DC circuit further communication signal. The communication signal is also an AC signal, which is coupled from another unit, such as a higher-level controller in the DC circuit. In this way results in a bidirectional communication of the device with the higher-level control, in which the device can operate both as a receiver and as a transmitter in the context of communication. It is particularly advantageous if the detection unit is designed for receiving and processing the further communication signal, and it operates quasi in the context of bidirectional communication as a receiver of the further communication signal, while the communication unit as part of the bidirectional communication of the device with the other unit Sender of the communication signal operates. This design is particularly simple and inexpensive to implement, since the detection unit is designed anyway to receive and process the AC signal to be detected. For this reason, only little effort is required to get the detection unit to receive and process the further communication signal.
Sofern die Vorrichtung zur bidirektionalen Kommunikation ausgelegt ist, ist in einer vorteilhaften Ausführungsform die Kommunikationseinheit oder die Detektionseinheit ausgelegt, das weitere Kommunikationssignal an die Steuerung weiterzugeben. Gleichfalls ist die Steuerung ausgelegt, die Detektionseinheit und/oder die Kommunikationseinheit in Abhängigkeit des weiteren Kommunikationssignals zu steuern. So kann beispielsweise die übergeordnete Steuerung über ein Senden von Steuerungsbefehlen in Verbindung mit der Steuerung die Vorrichtung fernsteuern. Entsprechende Steuerungsbefehle können die Zeitpunkte zum Aktivieren und/oder Deaktivieren der Detektionseinheit und/oder der Kommunikationseinheit betreffen. Gleichfalls können weitere Parameter der Detektionseinheit - beispielsweise der oben genannte Schwellwert - kommuniziert und eingestellt werden. Die übergeordnete Steuerung kann gleichfalls weitere in der Vorrichtung vorhandene Komponenten gegebenenfalls zusammen mit der Steuerung fernsteuern. Dies kann z.B. evtl. in der Vorrichtung vorhandene Schalter betreffen. 16-190-P-WO - 10 - eingereichte Fassung If the device is designed for bidirectional communication, in an advantageous embodiment, the communication unit or the detection unit is designed to pass on the further communication signal to the controller. Likewise, the controller is designed to control the detection unit and / or the communication unit as a function of the further communication signal. For example, the superordinate controller can remotely control the device by sending control commands in conjunction with the controller. Corresponding control commands may relate to the times for activating and / or deactivating the detection unit and / or the communication unit. Likewise, further parameters of the detection unit - for example the above-mentioned threshold value - can be communicated and set. The higher-level control can likewise remotely control further components present in the device, if appropriate together with the control. This may, for example, possibly affect existing switches in the device. 16-190-P-WO - 10 - filed version
In einer Ausführungsform der Vorrichtung weist das Sperrglied eine Induktivität auf. Alternativ kann das Sperrglied eine Bandsperre aufweisen. Dabei kann die Bandsperre eine Parallelschaltung einer Induktivität und einer Kapazität umfassen. Optional kann die Bandsperre zusätzlich auch einen parallel zu der Induktivität und der Kapazität geschalteten ohmschen Widerstand aufweisen. Die Bandsperre ist dabei für ein Frequenzband zwischen einer ersten Frequenz und einer oberhalb der ersten Frequenz liegenden zweiten Frequenz möglichst hochimpedant ausgebildet. Alternativ kann das Sperrglied auch einen Kerbfilter aufweisen. Im Gegensatz zu der Bandsperre ist der Kerbfilter lediglich für eine bestimmte Frequenz - nicht aber für ein Frequenzband - hochimpedant ausgebildet. Von der bestimmten Frequenz abweichende Frequenzen werden möglichst wenig gedämpft. Vorteilhafterweise ist das Sperrglied unabhängig davon, ob es als Induktivität, Bandsperre oder Kerbfilter ausgebildet ist, auf die Frequenz des Kommunikationssignales abgestimmt, so dass das Kommunikationssignal innerhalb der Vorrichtung durch das jeweilige Sperrglied möglichst vollständig auf die Reihenschaltung aus Kondensator und Sekundärwicklung des Übertragers umgeleitet wird. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung sind der Kondensators und die Sekundärwicklung des Übertragers derart gewählt, dass deren Reihenschaltung bei einer Frequenz des Kommunikationssignals und/oder des weiteren Kommunikationssignals eine Resonanzfrequenz - also ein Impedanzminimum - aufweist. Auf diese Weise ist die Reihenschaltung besonders niederimpedant für AC-Signale mit der Frequenz nahe der Frequenz des Kommunikationssignals oder der des weiteren Kommunikationssignals. Daher können die Kommunikationssignale die Vorrichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss möglichst ungehindert passieren. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, dass das Kommunikationssignal eine Frequenz aufweist, die sich von der Resonanzfrequenz der Reihenschaltung aus Kondensator und Sekundärwicklung des Übertragers unterscheidet. In diesem Fall erfolgt eine etwas größere Dämpfung des Kommunikationssignales und/oder des weiteren Kommunikationssignales durch die Impedanz der Reihenschaltung. Weiterhin wird jedoch durch den Kondensator ein Gleichstromanteil durch die Sekundärwicklung des Übertragers verhindert. Für den Fall, dass die Detektionseinheit und die Kommunikationseinheit in Form einer Reihenschaltung mit derselben Primärwicklung des Übertragers verschaltet sind, weist die Vorrichtung in einer vorteilhaften Ausführungsform zusätzlich einen durch die Steuerung ansteuerbaren ersten Schalter auf, der ausgelegt ist, einen ersten und einen zweiten Signalanschluss der Detektionseinheit miteinander zu verbinden oder voneinander zu trennen. Dabei kann die Vorrichtung optional zusätzlich einen durch die Steuerung ansteuerbaren 16-190-P-WO - 1 1 - eingereichte Fassung zweiten Schalter aufweisen, der ausgelegt ist, einen ersten und einen zweiten Signalanschluss der Kommunikationseinheit miteinander zu verbinden oder voneinander zu trennen. Auf diese Weise lässt sich ein deaktivierter Zustand der Detektionseinheit auf einfache Weise durch ein Kurzschließen des ersten und zweiten Signalanschlusses der Detektionseinheit über ein Schließen des ersten Schalters realisieren. Der Empfang entsprechender AC-Signale seitens der Detektionseinheit ist somit blockiert. Umgekehrt ist im aktivierten Zustand der Detektionseinheit der erste Schalter geöffnet und der Empfang evtl. vorhandener AC-Signale durch die Detektionseinheit gewährleistet. Gleiches gilt in entsprechender Weise für die Kommunikationseinheit in Verbindung mit dem zweiten Schalter. Im deaktivierten Zustand der Kommunikationseinheit blockiert ein geschlossener zweiter Schalter eine Einkopplung des Kommunikationssignales, während im aktivierten Zustand der Kommunikationseinheit ein geöffneter zweiter Schalter dies erlaubt. In one embodiment of the device, the blocking member has an inductance. Alternatively, the locking member may comprise a band-stop filter. The band-stop filter may comprise a parallel connection of an inductor and a capacitor. Optionally, the band-stop filter can additionally also have an ohmic resistance connected in parallel with the inductance and the capacitance. The band-stop filter is designed as high impedance as possible for a frequency band between a first frequency and a second frequency lying above the first frequency. Alternatively, the locking member may also have a notch filter. In contrast to the band-stop filter, the notch filter is designed to be highly impedance-only for a specific frequency but not for a frequency band. Deviating from the specific frequency frequencies are attenuated as little as possible. Advantageously, the blocking member is independent of whether it is designed as an inductance, band-stop filter or notch, matched to the frequency of the communication signal, so that the communication signal within the device by the respective blocking member as completely as possible is diverted to the series circuit of capacitor and secondary winding of the transformer. In an advantageous embodiment of the device, the capacitor and the secondary winding of the transformer are selected such that their series connection at a frequency of the communication signal and / or the further communication signal, a resonant frequency - ie an impedance minimum - has. In this way, the series connection is particularly low-impedance for AC signals having the frequency near the frequency of the communication signal or that of the further communication signal. Therefore, the communication signals can pass through the device between the first and the second connection as unhindered as possible. However, it is also within the scope of the invention that the communication signal has a frequency which differs from the resonant frequency of the series circuit of capacitor and secondary winding of the transformer. In this case, there is a somewhat greater attenuation of the communication signal and / or the further communication signal through the impedance of the series connection. Furthermore, however, a DC component is prevented by the secondary winding of the transformer by the capacitor. In the event that the detection unit and the communication unit are connected in the form of a series circuit with the same primary winding of the transformer, the device in an advantageous embodiment additionally has a controllable by the controller first switch, which is designed, a first and a second signal terminal of Detection unit to connect or disconnect from each other. In this case, the device can optionally also be controlled by the controller 16-190-P-WO - 1 1 - filed version second switch, which is designed to connect a first and a second signal terminal of the communication unit to each other or to separate. In this way, a deactivated state of the detection unit can be realized in a simple manner by short-circuiting the first and second signal terminals of the detection unit by closing the first switch. The reception of corresponding AC signals by the detection unit is thus blocked. Conversely, in the activated state of the detection unit, the first switch is opened and the reception of possibly existing AC signals by the detection unit is ensured. The same applies in a corresponding manner for the communication unit in conjunction with the second switch. In the deactivated state of the communication unit, a closed second switch blocks an injection of the communication signal, while in the activated state of the communication unit an opened second switch permits this.
In einer alternativen Ausführungsform bei Reihenschaltung zwischen Detektionseinheit und Kommunikationseinheit weist die Vorrichtung zusätzlich einen durch die Steuerung ansteuerbaren ersten Schalter auf, der ausgelegt ist, einen ersten und einen zweiten Signalanschluss der Detektionseinheit über einen zweiten Kondensator miteinander zu verbinden oder voneinander zu trennen. Weiterhin weist die Vorrichtung zusätzlich einen durch die Steuerung ansteuerbaren zweiten Schalter auf, der ausgelegt ist, einen ersten Signalanschluss der Kommunikationseinheit über eine Diode und einen dritten Kondensator mit einer Gleichspannungsquelle zu verbinden oder voneinander zu trennen. Die Gleichspannungsquelle dient in Verbindung mit dem zweiten Schalter dazu, zu bestimmten Zeiten ein Potential auf der Primärseite des Übertragers relativ zu einem Bezugspotential um eine Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle zu verschieben. So erfolgt ein Anheben bei geschlossenem zweiten Schalter bei aktivierter Detektionseinheit, während bei aktivierter Kommunikationseinheit der zweite Schalter geöffnet ist und ein Anheben des Potentials auf der Primärseite nicht erfolgt. Wie auch in der Figurenbeschreibung zur Fig. 1 b detailliert erläutert wird, lassen sich auf diese Weise die ersten und zweiten Schalter besonders kostengünstig realisieren. Dabei ist die Gleichspannungsquelle in den meisten Fällen kein separates Bauteil, sondern - beispielsweise zur Versorgung der Vorrichtung - ohnehin vorhanden. In an alternative embodiment, when the detection unit and the communication unit are connected in series, the apparatus additionally has a first switch which can be controlled by the controller and is designed to connect or disconnect a first and a second signal terminal of the detection unit via a second capacitor. Furthermore, the device additionally has a controllable by the controller second switch, which is designed to connect a first signal terminal of the communication unit via a diode and a third capacitor to a DC voltage source or to separate from each other. The DC voltage source is used in conjunction with the second switch to shift at certain times a potential on the primary side of the transformer relative to a reference potential by an output voltage of the DC voltage source. Thus, lifting takes place when the second switch is closed when the detection unit is activated, while when the communication unit is activated the second switch is open and there is no lifting of the potential on the primary side. As is also explained in detail in the description of the figures for FIG. 1 b, the first and second switches can be realized in a particularly cost-effective manner in this way. In this case, the DC voltage source is not a separate component in most cases, but - for example, to supply the device - already exists.
Generell kann es sich bei dem ersten und dem zweiten Schalter um elektromechanische Schalter - z.B. Relais - oder Halbleiterschalter handeln. Im Falle von Halbleiterschaltern ist zu beachten, dass diese während ihres Betriebes ausgelegt sind, in beide Richtungen zu sperren. Gegebenenfalls ist es hierfür notwendig, den ersten und den zweiten Schalter jeweils in Form von zwei Halbleiterschaltern umzusetzen, die in Bezug auf ihre intrinsische Diode antiseriell 16-190-P-WO - 12 - eingereichte Fassung miteinander verschaltet sind. Allerdings ist es in der letztgenannten Ausführungsform aufgrund der zeitweisen Potentialverschiebung möglich, den ersten und den zweiten Schalter in Form lediglich eines Halbleiterschalters zu realisieren. Für den Fall, dass die Detektionseinheit und die Kommunikationseinheit parallel an dieselbe Primärwicklung des Übertragers angeschlossen sind, weist eine vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung zusätzlich einen durch die Steuerung ansteuerbaren dritten Schalter auf, der ausgelegt ist, die Detektionseinheit, insbesondere einen Signalanschluss der Detektionseinheit, mit der Primärwicklung zu verbinden oder voneinander zu trennen. Für den Fall, dass die Kommunikationseinheit an die Primärwicklung und die Detektionseinheit an die weitere Primärwicklung des Übertragers angeschlossen sind, weist eine vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung zusätzlich einen durch die Steuerung ansteuerbaren dritten Schalter auf, der ausgelegt ist, die Detektionseinheit, beziehungsweise einen Signalanschluss der Detektionseinheit, mit der weiteren Primärwicklung zu verbinden oder voneinander zu trennen. In beiden Ausführungsformen kann die Vorrichtung dabei optional zusätzlich einen durch die Steuerung ansteuerbaren vierten Schalter aufweisen, der ausgelegt ist, die Kommunikationseinheit, insbesondere einen Signalanschluss der Kommunikationseinheit, mit der Primärwicklung zu verbinden oder voneinander zu trennen. In diesen Fällen wird jeweils ein deaktivierter Zustand der Detektionseinheit über einen geöffneten dritten Schalter herbeigeführt, wodurch der Empfang eines zu detektierenden AC-Signals durch die Detektionseinheit verhindert wird. Ein aktivierter Zustand der Detektionseinheit liegt dann vor, wenn der dritte Schalter geschlossen ist. Analoge Überlegungen gelten für den aktivierten Zustand der Kommunikationseinheit in Verbindung mit dem vierten Schalter. Ein aktivierter Zustand der Kommunikationseinheit liegt bei geschlossenem vierten Schalter, ein deaktivierter Zustand der Kommunikationseinheit bei geöffnetem vierten Schalter vor. Bei dem dritten und dem vierten Schalter kann es sich um elektromechanische Schalter - z.B. Relais - oder Halbleiterschalter handeln. In general, the first and second switches may be electromechanical switches, eg, relays or semiconductors. In the case of semiconductor switches, it should be noted that these are designed during their operation to block in both directions. If necessary, it is necessary for this purpose to implement the first and the second switch in each case in the form of two semiconductor switches which are antiserial with respect to their intrinsic diode 16-190-P-WO - 12 - filed version interconnected. However, in the latter embodiment, due to the temporary potential shift, it is possible to realize the first and second switches in the form of only one semiconductor switch. In the event that the detection unit and the communication unit are connected in parallel to the same primary winding of the transformer, an advantageous embodiment of the device additionally comprises a controllable by the third control switch, which is designed, the detection unit, in particular a signal terminal of the detection unit, with the Primary winding to connect or disconnect. In the event that the communication unit to the primary winding and the detection unit are connected to the further primary winding of the transformer, an advantageous embodiment of the device additionally comprises a controllable by the third control switch, which is designed, the detection unit, or a signal terminal of the detection unit to connect or disconnect with the other primary winding. In both embodiments, the device may optionally additionally comprise a controllable by the controller fourth switch which is designed to connect the communication unit, in particular a signal terminal of the communication unit to the primary winding or separate from each other. In these cases, in each case a deactivated state of the detection unit is brought about via an open third switch, whereby the reception of an AC signal to be detected by the detection unit is prevented. An activated state of the detection unit is present when the third switch is closed. Analogous considerations apply to the activated state of the communication unit in conjunction with the fourth switch. An activated state of the communication unit is present when the fourth switch is closed, a deactivated state of the communication unit when the fourth switch is open. The third and the fourth switch may be electromechanical switches - eg relays - or semiconductor switches.
Eine erfindungsgemäße Photovoltaik (PV) - Anlage weist einen Gleichstromkreis auf. Der Gleichstromkreis umfasst einen Photovoltaik (PV) - Generator, eine positive DC- Verbindungsleitung, eine negative DC-Verbindungsleitung und einen DC-Eingang eines Wechselrichters. Dabei ist der DC-Eingang des Wechselrichters über die positive und die negative DC-Verbindungsleitung mit dem PV-Generator verbunden. Der Wechselrichter ist zur Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom ausgelegt und ausgangsseitig mit einem Wechselstromnetz verbunden. Die Photovoltaik (PV) - Anlage ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichstromkreis der Photovoltaik (PV) - Anlage weiterhin eine erfindungsgemäße Vorrichtung aufweist. Dabei ist die Vorrichtung innerhalb einer der DC-Verbindungsleitungen 16-190-P-WO - 13 - eingereichte Fassung angeordnet, die einen Pol des PV-Generators mit einem DC-Eingangsanschluss des Wechselrichters verbindet, wobei der erste und der zweite Anschluss der Vorrichtung lediglich mit einer der DC-Verbindungsleitungen, entweder ausschließlich mit der positiven oder ausschließlich mit der negativen DC-Verbindungsleitung, verbunden ist. Es ist gewünscht, dass der Gleichstromanteil die Vorrichtung vom ersten Anschluss zum zweiten Anschluss möglichst ungehindert passieren kann. Dies wird bei der erfindungsgemäßen PV-Anlage durch das Sperrglied der Vorrichtung gewährleistet, das den ersten Anschluss mit dem zweiten Anschluss der Vorrichtung verbindet und parallel zu der Reihenschaltung aus Kondensator und Sekundärwicklung verschaltet ist. Das Sperrglied ist für einen in der DC-Verbindungsleitung fließenden Gleichstrom möglichst niederimpedant ausgelegt, während es für einen gegebenenfalls in der DC-Verbindungsleitung fließenden Wechselstromanteil hochimpedant ausgebildet ist. Vorteilhafterweise ist das Sperrglied als eine Induktivität, eine Bandsperre oder als ein Kerbfilter ausgebildet. Ein durch den Gleichstromanteil hervorgerufener Energiefluss innerhalb DC-Verbindungsleitungen führt so lediglich zu einer geringen Verlustleistung innerhalb der Vorrichtung. Es ergeben sich die bereits in der Beschreibung der Vorrichtung angeführten Vorteile. A photovoltaic (PV) plant according to the invention has a DC circuit. The DC circuit includes a photovoltaic (PV) generator, a positive DC link, a negative DC link and a DC input of an inverter. The DC input of the inverter is connected to the PV generator via the positive and the negative DC connection line. The inverter is designed to convert DC to AC and has its output connected to an AC grid. The photovoltaic (PV) system is characterized in that the DC circuit of the photovoltaic (PV) system further comprises a device according to the invention. The device is inside one of the DC connection lines 16-190-P-WO-13- filed socket connecting a pole of the PV generator with a DC input terminal of the inverter, wherein the first and the second terminal of the device with only one of the DC connecting lines, either exclusively with the positive or exclusively with the negative DC connection line, is connected. It is desired that the DC component can pass through the device from the first terminal to the second terminal as unhindered as possible. This is ensured in the case of the PV system according to the invention by the blocking member of the device, which connects the first terminal to the second terminal of the device and is connected in parallel with the series circuit of capacitor and secondary winding. The blocking element is designed as low impedance as possible for a DC current flowing in the DC connecting line, while it is designed to be highly impedance-effective for an alternating current component possibly flowing in the DC connecting line. Advantageously, the blocking member is designed as an inductance, a band-stop filter or as a notch filter. A caused by the DC component energy flow within DC interconnects leads so only to a low power loss within the device. This results in the advantages already mentioned in the description of the device.
In einer nicht erfindungsgemäßen Variante einer PV - Anlage ist eine der erfindungsgemäßen Vorrichtung ähnliche Schaltungsanordnung, die im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Vorrichtung jedoch kein Sperrglied aufweist - mit einem ersten Anschluss an die positive DC- Verbindungsleitung und mit einem zweiten Anschluss an die negative DC-Verbindungsleitung angeschlossen. In dieser Ausführungsform der PV-Anlage ist es unerwünscht, dass der Gleichstromanteil ungehindert die Schaltungsanordnung vom ersten Anschluss zu dem zweiten Anschluss passiert, da auf diese Weise ein Kurzschluss des PV-Generators erzeugt würde. Entsprechend ist es hier erwünscht, dass die Schaltungsanordnung für den Gleichstromanteil eine möglichst hohe Impedanz aufweist. Lediglich AC-Signale, beispielsweise das Kommunikationssignal, das weitere Kommunikationssignal und das zu detektierende AC-Signal sollen die Schaltungsanordnung möglichst ungehindert passieren können. Daher weist die Schaltungsanordnung in dieser nicht erfindungsgemäßen Variante der PV-Anlage kein Sperrglied parallel zu der Reihenschaltung aus Kondensator und Sekundärwicklung auf. Auf diese Weise verhindert der Kondensator, dass der Gleichstromanteil die Schaltungsanordnung vom ersten Anschluss zum zweiten Anschluss ungehindert passiert und die Schaltungsanordnung weist daher eine für den Gleichstromanteil hohe Impedanz auf. Obwohl auch eine derartige Schaltungsanordnung, wie auch deren Verschaltung innerhalb der PV- Anlage prinzipiell ein Ein- bzw. Auskoppeln von AC-Signalen ermöglicht, beinhalten sie jedoch Nachteile gegenüber der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. der erfindungsgemäß 16-190-P-WO - 14 - eingereichte Fassung ausgeführten PV-Anlage. Die wesentlichen Unterschiede und deren Nachteile werden detaillierter in der Beschreibung der Fig. 5b erläutert. In a variant of a PV system not according to the invention, a circuit arrangement similar to the device according to the invention, which, in contrast to the device according to the invention, however, has no blocking member, is connected to the positive DC connecting line with a first connection and to the negative DC connecting line with a second connection , In this embodiment of the PV system, it is undesirable for the DC component to pass unhindered through the circuit arrangement from the first connection to the second connection, since in this way a short circuit of the PV generator would be generated. Accordingly, it is desirable here that the circuit arrangement for the DC component has the highest possible impedance. Only AC signals, for example the communication signal, the further communication signal and the AC signal to be detected should be able to pass through the circuit as unhindered as possible. Therefore, the circuit arrangement in this variant of the PV system not according to the invention has no blocking element parallel to the series connection of capacitor and secondary winding. In this way, the capacitor prevents the DC component from passing unimpeded through the circuit arrangement from the first connection to the second connection, and the circuit arrangement therefore has a high impedance for the DC component. Although such a circuit arrangement, as well as their interconnection within the PV system in principle allows a coupling or uncoupling of AC signals, but they involve disadvantages compared to the device according to the invention or the invention 16-190-P-WO - 14 - filed version of the PV system. The essential differences and their disadvantages are explained in more detail in the description of FIG. 5b.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben. zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Detektionseinheit und die Kommunikationseinheit in Form einer Reihenschaltung mit derselben Primärwicklung verbunden sind in einer ersten Variante; und In the following the invention will be further explained and described with reference to preferred embodiments shown in the figures. shows a first embodiment of the device according to the invention, in which the detection unit and the communication unit are connected in the form of a series circuit with the same primary winding in a first variant; and
Fig. 1 b zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Detektionseinheit und die Kommunikationseinheit in Form einer Reihenschaltung mit derselben Primärwicklung verbunden sind; und 1 b shows a further embodiment of the device according to the invention, in which the detection unit and the communication unit are connected in the form of a series connection to the same primary winding; and
Fig. 2a zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Detektionseinheit und die Kommunikationseinheit parallel zueinander an dieselbe Primärwicklung angeschlossen sind; und Fig. 2a shows a second embodiment of the device according to the invention, in which the detection unit and the communication unit are connected in parallel to each other to the same primary winding; and
Fig. 2b zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Detektionseinheit und die Kommunikationseinheit parallel zueinander an dieselbe Primärwicklung angeschlossen sind; und Fig. 2b shows a third embodiment of the device according to the invention, in which the detection unit and the communication unit are connected in parallel to each other to the same primary winding; and
Fig. 3 zeigt eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei ein Übertrager auf einer Primärseite eine Primärwicklung und eine weitere Primärwicklung aufweist; und 3 shows a fourth embodiment of the device according to the invention, wherein a transformer has a primary winding and a further primary winding on a primary side; and
Fig. 4 zeigt Zustandsverläufe der Kommunikationseinheit und der Detektionseinheit; 4 shows state curves of the communication unit and the detection unit;
und  and
Fig. 5a zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Photovoltaik (PV) -5a shows an embodiment of a photovoltaic (PV) according to the invention,
Anlage; und Investment; and
Fig. 5b zeigt eine Photovoltaik (PV) - Anlage mit einer alternativen Einbindung einer Fig. 5b shows a photovoltaic (PV) system with an alternative integration of a
Detektionsvorrichtung. 16-190-P-WO - 15 - eingereichte Fassung Detection device. 16-190-P-WO - 15 - filed
FIGURENBESCHREIBUNG DESCRIPTION OF THE FIGURES
In Fig. 1 a ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Detektion von AC-Signalen aus einem Gleichstromkreis einer Schaltungseinheit und zur Kommunikation gezeigt. Die Vorrichtung 1 weist einen ersten 2.1 und einen zweiten Anschluss 2.2 zum Anschluss des Gleichstromkreises auf. Die Vorrichtung 1 weist weiterhin eine Kommunikationseinheit 8 mit einem ersten 18.1 und einem zweiten Signalanschluss 18.2, eine Detektionseinheit 9 mit einem ersten 19.1 und einem zweiten Signalanschluss 19.2 und einen Übertrager 7 mit einer Primärwicklung 71 p auf einer Primärseite 7p und einer Sekundärwicklung 71 s auf einer Sekundärseite 7s des Übertragers 7 auf. Der Übertrager 7 ist zur Ein- und Auskopplung von AC-Signalen in beziehungsweise aus dem Gleichstromkreis der Schaltungseinheit ausgelegt ist. Die Kommunikationseinheit 9 ist ausgelegt, ein AC-Signal als Kommunikationssignal zu erzeugen und über den Übertrager 7 in den Gleichstromkreis einzukoppeln. Die Detektionseinheit 9 ist ausgelegt, ein aus dem Gleichstromkreis über den Übertrager 7 ausgekoppeltes AC-Signal zu empfangen und zu verarbeiten. Die Kommunikationseinheit 8 und die Detektionseinheit 9 sind in Form einer Reihenschaltung mit derselben Primärwicklung 71 p des Übertragers 7 verbunden. Weiterhin beinhaltet die Vorrichtung 1 eine Steuerung 10 zur Steuerung der Kommunikationseinheit 9 und der Detektionseinheit 8, die ausgelegt ist, jede der Einheiten 8, 9 jeweils in einen aktivierten und einen deaktivierten Zustand zu versetzen. Die Vorrichtung 1 weist einen durch die Steuerung 10 ansteuerbaren ersten Schalter 1 1 .1 auf. Der erste Schalter 1 1 .1 ist ausgelegt, den ersten Signalanschluss 19.1 und den zweiten Signalanschluss 19.2 der Detektionseinheit 9 niederimpedant miteinander zu verbinden - und somit die Signalanschlüsse 19.1 , 19.2 der Detektionseinheit 9 zu überbrücken - oder voneinander zu trennen. Weiterhin weist die Vorrichtung 1 einen durch die Steuerung 10 ansteuerbaren zweiten Schalter 1 1.2 auf, der ausgelegt ist, den ersten 18.1 und den zweiten Signalanschluss 18.2 der Kommunikationseinheit 8 niederimpedant miteinander zu verbinden - und somit die Signalanschlüsse 18.1 , 18.2 der Kommunikationseinheit 8 zu überbrücken - oder voneinander zu trennen. Der erste 1 1 .1 und zweite Schaltern 1 1.2 kann jeweils einen Halbleiterschalter oder einen elektromechanischen Schalter umfassen. In Fig. 1 a, a first embodiment of the device 1 according to the invention for the detection of AC signals from a DC circuit of a circuit unit and for communication is shown. The device 1 has a first 2.1 and a second connection 2.2 for connecting the DC circuit. The device 1 furthermore has a communication unit 8 with a first 18.1 and a second signal terminal 18.2, a detection unit 9 with a first 19.1 and a second signal terminal 19.2 and a transformer 7 with a primary winding 71p on a primary side 7p and a secondary winding 71s on one Secondary side 7s of the transformer 7. The transformer 7 is designed for coupling and decoupling AC signals into and out of the DC circuit of the circuit unit. The communication unit 9 is designed to generate an AC signal as a communication signal and coupled via the transformer 7 in the DC circuit. The detection unit 9 is designed to receive and process a coupled out of the DC circuit via the transformer 7 AC signal. The communication unit 8 and the detection unit 9 are connected in the form of a series circuit with the same primary winding 71 p of the transformer 7. Furthermore, the device 1 includes a controller 10 for controlling the communication unit 9 and the detection unit 8, which is designed to put each of the units 8, 9 respectively in an activated and a deactivated state. The device 1 has a controllable by the controller 10 first switch 1 1 .1 on. The first switch 1 1 .1 is designed to connect the first signal terminal 19. 1 and the second signal terminal 19. 2 of the detection unit 9 in a low-impedance manner - and thus to bridge the signal terminals 19. 1, 19. 2 of the detection unit 9 - or to separate them from one another. Furthermore, the device 1 has a controllable by the controller 10 second switch 1 1.2, which is designed to the first 18.1 and the second signal port 18.2 of the communication unit 8 niederimpedant to interconnect - and thus the signal terminals 18.1, 18.2 of the communication unit 8 to bridge - or separate from each other. The first 1 1 .1 and second switches 1 1.2 may each comprise a semiconductor switch or an electromechanical switch.
Im dargestellten Fall ist der erste Signalanschluss 19.1 der Detektionseinheit 9 und der zweite Signalanschluss 18.2 der Kommunikationseinheit 8 an ein Bezugspotential 21 angeschlossen. Der dargestellte Anschluss des Bezugspotentials 21 ist jedoch nur beispielhaft und nicht 16-190-P-WO - 16 - eingereichte Fassung limitierend zu verstehen. Alternativ zur dargestellten Variante ist es ebenfalls möglich, dass das Bezugspotential 21 mit dem ersten Signalanschluss 18.1 der Kommunikationseinheit oder mit dem zweiten Signalanschluss 19.2 der Detektionseinheit 9 verbunden ist. Der erste Anschluss 2.1 ist über eine Reihenschaltung aus einem Kondensator 6 und der Sekundärwicklung 71 s des Übertragers 7 mit dem zweiten Anschluss 2.2 der Vorrichtung 1 verbunden. Parallel zu der Reihenschaltung aus Kondensator 6 und Sekundärwicklung 71 s ist ein Sperrglied 5 geschaltet. Das Sperrglied 5 ist hier - wie auch in den folgenden Figuren 1 b, 2a, 2b, 3 und 5a - exemplarisch in Form einer Induktivität realisiert. Es ist jedoch alternativ in jeder der Figuren auch möglich, dass das Sperrglied 5 als eine Bandsperre oder ein Kerbfilter ausgebildet ist. In the illustrated case, the first signal terminal 19. 1 of the detection unit 9 and the second signal terminal 18. 2 of the communication unit 8 are connected to a reference potential 21. However, the illustrated connection of the reference potential 21 is only an example and not 16-190-P-WO - 16 - as amended. Alternatively to the illustrated variant, it is also possible that the reference potential 21 is connected to the first signal terminal 18.1 of the communication unit or to the second signal terminal 19.2 of the detection unit 9. The first terminal 2.1 is connected via a series circuit of a capacitor 6 and the secondary winding 71 s of the transformer 7 to the second terminal 2.2 of the device 1. Parallel to the series circuit of capacitor 6 and secondary winding 71 s, a blocking member 5 is connected. The blocking member 5 is here - as in the following figures 1 b, 2 a, 2 b, 3 and 5 a - realized by way of example in the form of an inductance. However, it is alternatively possible in each of the figures that the locking member 5 is formed as a band-stop filter or a notch filter.
Im Betrieb der Vorrichtung 1 werden die Kommunikationseinheit 8 und die Detektionseinheit 9 durch die Steuerung 10 jeweils abwechselnd in einen aktivierten und einen deaktivierten Zustand versetzt, so, dass dann, wenn die Detektionseinheit 9 im aktivierten Zustand ist, die Kommunikationseinheit 8 im deaktivierten Zustand vorliegt. Insbesondere liegt zu jedem Zeitpunkt höchstens eine der Einheiten 8, 9 im aktivierten Zustand vor. Dabei ist die Kommunikationseinheit 8 ausgelegt, eine Erzeugung und/oder Einkopplung des Kommunikationssignales nur im aktivierten Zustand - nicht aber im deaktivierten Zustand durchzuführen. Zu diesem Zweck wird im deaktivierten Zustand der Kommunikationseinheit 8 der zweite Schalter 1 1 .2 durch die Steuerung 10 geschlossen, während er im aktivierten Zustand der Kommunikationseinheit 8 durch die Steuerung 10 geöffnet ist. Hierdurch wird eine Einkopplung des Kommunikationssignals über den Übertrager 7 in den Gleichstromkreis verhindert. Zusätzlich kann durch die Steuerung 10 eine Erzeugung des Kommunikationssignales durch die Kommunikationseinheit 8 unterdrückt werden. Beide Maßnahmen (i.e.„Unterdrückung der Erzeugung des Kommunikationssignals" und„Schließen des zweiten Schalters 1 1.2") führen jeweils für sich allein zu einer Deaktivierung der Kommunikationseinheit 8 und sind insofern redundant zueinander. Obwohl im Rahmen der Erfindung bereits eine der Maßnahmen zur Deaktivierung der Kommunikationseinheit 8 ausreicht, dient hier die Redundanz einer Ein-Fehler-Sicherheit, die auch bei Ausfall einer der Maßnahmen zu einer Deaktivierung der Kommunikationseinheit 8 führt. In operation of the device 1, the communication unit 8 and the detection unit 9 are alternately set to an activated and a deactivated state by the controller 10, so that when the detection unit 9 is in the activated state, the communication unit 8 is in the deactivated state. In particular, at most each time one of the units 8, 9 is present in the activated state. In this case, the communication unit 8 is designed to perform a generation and / or coupling of the communication signal only in the activated state - but not in the deactivated state. For this purpose, in the deactivated state of the communication unit 8, the second switch 1 1 .2 closed by the controller 10, while it is open in the activated state of the communication unit 8 by the controller 10. As a result, a coupling of the communication signal via the transformer 7 is prevented in the DC circuit. In addition, by the controller 10, generation of the communication signal by the communication unit 8 can be suppressed. Both measures (i.e. "suppression of the generation of the communication signal" and "closing of the second switch 1 1.2") each individually lead to a deactivation of the communication unit 8 and are therefore redundant to one another. Although one of the measures for deactivating the communication unit 8 is sufficient in the context of the invention, here the redundancy of a one-fault security serves to deactivate the communication unit 8 even if one of the measures fails.
Weiterhin ist die Detektionseinheit 9 ausgelegt, ein aus dem Gleichstromkreis ausgekoppeltes AC-Signal nur in ihrem aktivierten Zustand, nicht aber in ihrem deaktivierten Zustand zu empfangen und/oder zu verarbeiten. Zu diesem Zweck wird im deaktivierten Zustand der Detektionseinheit 9 die Verarbeitung eines eventuell über den Übertrager 7 ausgekoppelten AC-Signals durch die Steuerung 10 unterdrückt. Zusätzlich wird der erste Schalter 1 1.1 - angesteuert durch die Steuerung 10 - geschlossen, während er im aktivierten Zustand der 16-190-P-WO - 17 - eingereichte FassungFurthermore, the detection unit 9 is designed to receive and / or process an AC signal coupled out of the DC circuit only in its activated state, but not in its deactivated state. For this purpose, the processing of a possibly coupled via the transformer 7 AC signal is suppressed by the controller 10 in the deactivated state of the detection unit 9. In addition, the first switch 1 is 1.1 - driven by the controller 10 - closed while in the activated state of the 16-190-P-WO - 17 - as filed
Detektionseinheit 9 - angesteuert durch die Steuerung 10 - geöffnet ist. Auch bei der Detektionseinheit 9 führen beide Maßnahmen (i.e. „Unterdrückung der Verarbeitung" und „Schließen des ersten Schalters 1 1 .1 ") jeweils für sich allein schon zu einer Deaktivierung der Detektionseinheit 9, weswegen im Rahmen der Erfindung bereits eine der Maßnahmen ausreicht. Die Redundanz ist hier - analog zur Kommunikationseinheit 8 - aufgrund der Ein- Fehler-Sicherheit gewählt. Da die von der Detektionseinheit 9 zu detektierenden AC-Signale üblicherweise klein im Vergleich zu den von der Kommunikationseinheit 8 erzeugten Kommunikationssignalen sind, wird die Detektionseinheit 9 durch den geschlossenen ersten Schalter 1 1 .1 gleichzeitig vor einer Übersteuerung und einer damit verbundenen eventuellen Schädigung geschützt. Weiterhin wird das von der Kommunikationseinheit 8 erzeugte Kommunikationssignal nicht zusätzlich durch eine Eingangsimpedanz der Detektionseinheit 9 gedämpft. Vielmehr wird das erzeugte Kommunikationssignal über den geschlossenen ersten Schalter 1 1.1 niederimpedant an der Detektionseinheit 9 vorbei geleitet. Detection unit 9 - driven by the controller 10 - is opened. In the case of the detection unit 9, both measures (i.e. "suppression of processing" and "closing of the first switch 11 .1") alone lead to a deactivation of the detection unit 9, which is why one of the measures is already sufficient within the scope of the invention. The redundancy is selected here - analogous to the communication unit 8 - due to the one-fault safety. Since the AC signals to be detected by the detection unit 9 are usually small in comparison to the communication signals generated by the communication unit 8, the detection unit 9 is simultaneously protected by the closed first switch 1 1 .1 from overloading and any possible damage associated therewith. Furthermore, the communication signal generated by the communication unit 8 is not additionally attenuated by an input impedance of the detection unit 9. Rather, the generated communication signal via the closed first switch 1 1.1 low impedance to the detection unit 9 passed over.
Auf diese Weise entstehen erste Zeitspannen, innerhalb derer die Detektionseinheit 8 eventuell in dem Gleichstromkreis vorhandene und ausgekoppelte AC-Signale empfängt und verarbeitet. Darauf folgen zweite Zeitspannen, in denen die Detektionseinheit 8 deaktiviert ist und aufgrund des geschlossenen ersten Schalters 1 1.1 keine AC-Signale empfangen kann, während die Kommunikationseinheit 8 im aktivierten Zustand Kommunikationssignale über den Übertrager 7 in den Gleichstromkreis einkoppelt. Da der erste 19.1 und der zweite Signalanschluss 19.2 der Detektionseinheit 8 durch den ersten Schalter 1 1.1 niederimpedant gebrückt ist, wird eine Dämpfung des Kommunikationssignales durch eine Eingangs-Impedanz der Detektionseinheit 9 verhindert. Gleichfalls ist der Eingang der Detektionseinheit 9 vor einer Übersteuerung und einer damit verbundenen eventuellen Schädigung durch das Kommunikationssignal geschützt. In this way, first time periods are created, within which the detection unit 8 receives and processes possibly existing and decoupled AC signals in the DC circuit. This is followed by second time periods in which the detection unit 8 is deactivated and can not receive AC signals due to the closed first switch 1.1, while the communication unit 8 in the activated state couples communication signals via the transformer 7 into the DC circuit. Since the first 19. 1 and the second signal terminal 19. 2 of the detection unit 8 are bridged with low impedance by the first switch 1 1 .1, an attenuation of the communication signal by an input impedance of the detection unit 9 is prevented. Likewise, the input of the detection unit 9 is protected against overdriving and associated possible damage to the communication signal.
Die Fig. 1 b zeigt eine weitere Variante der Vorrichtung 1 , die weitgehend der Ausführungsform der Fig. 1 a ähnelt, weswegen im Folgenden nur die Unterschiede zur Ausführungsform gemäß Fig. 1 a dargestellt werden. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen in der Fig. 1 b wie auch den folgenden Figuren gleiche oder gleichwirkende Elemente. Im Unterschied zur Fig. 1 a weist die Vorrichtung 1 eine Gleichspannungsquelle 12 auf, die ausgelegt ist, in Verbindung mit dem zweiten Schalter 1 1.2 ein Potential auf der Primärseite 7p des Übertragers 7 relativ zu einem Spannungswert U2i des Bezugspotentials 21 zeitweise zu verschieben. Hierzu ist der erste Signalanschluss 18.1 der Kommunikationseinheit 8 über eine Reihenschaltung aus einem drittem Kondensator 24, einer Diode 13 und dem zweiten Schalter 1 1 .2 mit einem Ausgang der Gleichspannungsquelle 12 verbunden. Weiterhin weist die Vorrichtung einen mit dem zweiten Signalanschluss 19.2 der Detektionseinheit 9 verbundenen zweiten Kondensator 23 auf. Der 16-190-P-WO - 18 - eingereichte Fassung erste Schalter 1 1.1 ist auf einer Seite mit dem ersten Signalanschluss 19.1 der Detektionseinheit 9 und auf der anderen Seite mit dem Kondensator 23 verbunden. Bei geschlossenem zweiten Schalter 1 1.2 wird das Potential der Primärseite 7p des Übertragers 7 relativ zu dem Spannungswert U2i des Bezugspotentials 21 verschoben. Dabei blockieren der zweite 23 und der dritte Kondensator 24 einen Gleichspannungsanteil der potentialverschobenen Primärseite 7p gegenüber dem ersten Signalanschluss 18.1 der Kommunikationseinheit 8 und dem zweiten Signalanschluss 19.2 der Detektionseinheit 9 und verhindern somit eine Übersteuerung der Einheiten (8, 9). 1 b shows a further variant of the device 1, which is largely similar to the embodiment of FIG. 1 a, which is why only the differences from the embodiment according to FIG. 1 a are shown below. The same reference numerals in Fig. 1 b as well as the following figures identify the same or equivalent elements. In contrast to FIG. 1 a, the device 1 has a DC voltage source 12 which is designed, in conjunction with the second switch 1 1.2, to temporarily shift a potential on the primary side 7p of the transformer 7 relative to a voltage value U 2 i of the reference potential 21 , For this purpose, the first signal terminal 18. 1 of the communication unit 8 is connected to an output of the DC voltage source 12 via a series connection of a third capacitor 24, a diode 13 and the second switch 1 1 .2. Furthermore, the device has a second capacitor 23 connected to the second signal terminal 19. 2 of the detection unit 9. Of the 16-190-P-WO - 18 - filed version first switch 1 1.1 is connected on one side with the first signal terminal 19.1 of the detection unit 9 and on the other side with the capacitor 23. When the second switch 1 1.2 is closed, the potential of the primary side 7p of the transformer 7 is shifted relative to the voltage value U 2 i of the reference potential 21. In this case, the second 23 and the third capacitor 24 block a DC component of the potential-shifted primary side 7p with respect to the first signal terminal 18.1 of the communication unit 8 and the second signal terminal 19.2 of the detection unit 9 and thus prevent an override of the units (8, 9).
Im Gegensatz zur Ausführungsform der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 1 a lassen sich in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 b sowohl der erste 1 1 .1 als auch der zweite Schalter 1 1 .2 in Form lediglich eines Halbleiterschalters - beispielsweise eines MOSFET - realisieren. Zum besseren Verständnis der Funktionsweise der Vorrichtung 1 sind jeweils intrinsische Dioden der jeweiligen Halbleiterschalter 1 1.1 , 1 1.2 dargestellt. Die Diode 13 ist in Bezug auf ihre Durchlassrichtung antiseriell mit der intrinsischen Diode des zweiten Halbleiterschalters 1 1 .2 verbunden. Die bidirektionale Sperrung im geöffneten Zustand des ersten Schalters 1 1 .1 wird dadurch gewährleistet, dass die Potentialverschiebung die intrinsische Diode des ersten Halbleiterschalters 1 1.1 in dessen geöffnetem Zustand in Sperrrichtung polt. Zu diesem Zweck ist vorteilhafterweise die Potentialverschiebung und damit die Ausgangsspannung U-|2 der Gleichspannungsquelle 12 so gewählt, dass ein zu detektierendes AC-Signal zu jeder Zeit vollständig oberhalb des Bezugspotentials 21 mit dem Spannungswert U2i liegt. Dabei ist der Spannungsfall über der Diode 13 mit der Durchlassspannung UD,13 und ggf. der des zweiten Schalters 1 1 .2 im leitenden Zustand zu berücksichtigen. Für die Ausgangsspannung U12 der Gleichspannungsquelle 12 gilt somit Ui2 > U0,AC + UD,13 + U2i wobei U0,AC eine maximal erlaubte Amplitude des zu detektierenden AC-Signales kennzeichnet, Die maximal erlaubte Amplitude UO.AC des zu detektierenden AC-Signales ergibt sich aus der individuellen Auslegung der Detektionseinheit 9 und entspricht einem Spannungswert, dessen Überschreitung an den Signaleingängen 19.1 , 19.2 beispielsweise eine Übersteuerung der Detektionseinheit 9 zur Folge hat. Konkret kann die Ausgangsspannung Ui2 der Gleichspannungsquelle 12 beispielsweise um mindestens 3,3V oberhalb des Spannungswertes U21 des Bezugspotentials 21 liegen. Bei derartiger Wahl der Ausgangsspannung U12 der Gleichspannungsquelle 12 ist gewährleistet, dass bei einer maximal erlaubten Amplitude U0,AC in Höhe von 3V des zu detektierenden AC-Signales die intrinsische Diode des dem ersten Schalter 1 1 .1 zugeordneten Halbleiterschalters stets in Sperrrichtung gepolt ist, wenn die Durchlassspannung UD 13 der Diode 13 unterhalb von 0,3 V liegt. Daher kann hier der erste Schalter 1 1.1 in Form lediglich eines Halbleiterschalters realisiert werden. Eine bidirektionale Sperrung des zweiten 16-190-P-WO - 19 - eingereichte FassungIn contrast to the embodiment of the device 1 according to FIG. 1a, in the embodiment according to FIG. 1b both the first 11.1 and the second switch 11.2 can be realized in the form of only one semiconductor switch, for example a MOSFET. For a better understanding of the operation of the device 1 each intrinsic diodes of the respective semiconductor switches 1 1.1, 1 1.2 are shown. The diode 13 is antiserially connected with respect to its forward direction to the intrinsic diode of the second semiconductor switch 1 1 .2. The bidirectional blocking in the open state of the first switch 1 1 .1 is ensured by the potential shift poles the intrinsic diode of the first semiconductor switch 1 1.1 in the open state in the reverse direction. For this purpose, advantageously, the potential shift and thus the output voltage U- | 2 of the DC voltage source 12 is selected so that an AC signal to be detected at any time completely above the reference potential 21 with the voltage value U 2 i. In this case, the voltage drop across the diode 13 with the forward voltage U D, 13 and, if necessary, that of the second switch 1 1 .2 in the conductive state to be considered. For the output voltage U 12 of the DC voltage source 12 thus applies Ui 2 > U 0 , AC + U D , 13 + U 2 i where U 0 , AC denotes a maximum allowable amplitude of the AC signal to be detected, the maximum allowable amplitude UO.AC of the AC signal to be detected results from the individual design of the detection unit 9 and corresponds to a voltage value whose exceeding at the signal inputs 19.1, 19.2, for example, an override of the detection unit 9 has the consequence. In concrete terms, the output voltage Ui 2 of the DC voltage source 12 can be, for example, at least 3.3V above the voltage value U 21 of the reference potential 21. With such a choice of the output voltage U 12 of the DC voltage source 12 ensures that at a maximum allowable amplitude U 0, AC in the amount of 3V of the AC signal to be detected, the intrinsic diode of the first switch 1 1 .1 associated semiconductor switch always poled in the reverse direction is when the forward voltage U D 13 of the diode 13 is below 0.3V. Therefore, here the first switch 1 1.1 can be realized in the form of only one semiconductor switch. A bidirectional blocking of the second 16-190-P-WO - 19 - as filed
Halbleiterschalters 1 1 .2 in dessen geöffnetem Zustand erfolgt über die Diode 13, insbesondere über deren Durchlassrichtung relativ zur intrinsischen Diode des zweiten Halbleiterschalters 1 1.2. Semiconductor switch 1 1 .2 in its open state via the diode 13, in particular via the forward direction relative to the intrinsic diode of the second semiconductor switch 1 1.2.
Fig. 2a zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Vom Grundaufbau her entspricht die Vorrichtung 1 der Fig. 2a der in Fig. 1 a dargestellten Ausführungsform. Daher wird in Bezug auf den Grundaufbau und die grundsätzliche Funktionsweise auf die Ausführungen unter Fig. 1 a verwiesen und es werden im Folgenden lediglich die Unterschiede zu der ersten Ausführungsform dargestellt. FIG. 2a shows a second embodiment of the device 1 according to the invention. From the basic structure, the device 1 of FIG. 2a corresponds to the embodiment shown in FIG. 1a. Therefore, with regard to the basic structure and the basic mode of operation, reference is made to the embodiments under FIG. 1 a and only the differences from the first embodiment will be presented below.
Im Unterschied zu der in Fig. 1 a dargestellten Variante sind bei der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 2a die Kommunikationseinheit 8 und die Detektionseinheit 9 parallel zueinander an dieselbe Primärwicklung 71 p des Übertragers 7 angeschlossen. Die Vorrichtung 1 weist keinen ersten 1 1.1 und keinen zweiten Schalter 1 1 .2 auf, die ausgelegt sind, jeweils den ersten 18.1 , 19.1 und den zweiten Signalanschluss 18.2, 19.2 der Kommunikationseinheit 8 beziehungsweise der Detektionseinheit 9 miteinander zu verbinden oder voneinander zu trennen. Stattdessen weist die Vorrichtung 1 einen dritten 1 1 .3 und einen vierten Schalter 1 1 .4 auf, die jeweils über die Steuerung 10 ansteuerbar sind. Dabei ist der erste Signalanschluss 19.1 der Detektionseinheit 9 über den dritten Schalter 1 1.3 mit dem ersten Signalanschluss 18.1 der Kommunikationseinheit 8 verbunden. Weiterhin ist der zweite Signalanschluss 18.2 der Kommunikationseinheit 8 über den vierten Schalter 1 1 .4 mit dem zweiten Signalanschluss 19.2 der Detektionseinheit 9 verbunden. Auf diese Weise ist der dritte Schalter 1 1.3 ausgelegt, die Detektionseinheit 9 mit der Primärwicklung 71 s zu verbinden oder voneinander zu trennen. Gleichfalls ist der vierte Schalter 1 1 .4 somit ausgelegt, die Kommunikationseinheit 8 mit der Primärwicklung 71 p zu verbinden oder voneinander zu trennen. Im aktivierten Zustand der Kommunikationseinheit 8 ist der vierte Schalter 1 1.4 durch die Steuerung 10 geschlossen und im deaktivierten Zustand der Kommunikationseinheit 8 geöffnet. Weiterhin ist im aktivierten Zustand der Detektionseinheit 9 der dritte Schalter 1 1 .3 durch die Steuerung 10 geschlossen und im deaktivierten Zustand der Detektionseinheit 9 geöffnet. Der dritte 1 1.3 und der vierte Schalter 1 1.4 können jeweils einen elektromechanischen Schalter oder einen Halbleiterschalter umfassen. In contrast to the variant shown in FIG. 1 a, in the device 1 according to FIG. 2 a, the communication unit 8 and the detection unit 9 are connected in parallel to the same primary winding 71 p of the transformer 7. The device 1 has no first 1.1 and no second switch 11.2 which are designed to connect or disconnect the first 18.1, 19.1 and the second signal connection 18.2, 19.2 of the communication unit 8 or the detection unit 9, respectively. Instead, the device 1 has a third 1 1 .3 and a fourth switch 1 1 .4, which are each controlled via the controller 10. In this case, the first signal terminal 19.1 of the detection unit 9 is connected via the third switch 1.3 to the first signal terminal 18.1 of the communication unit 8. Furthermore, the second signal terminal 18.2 of the communication unit 8 is connected to the second signal terminal 19.2 of the detection unit 9 via the fourth switch 11 .4. In this way, the third switch 1 1.3 is designed to connect the detection unit 9 to the primary winding 71 s or to separate from each other. Likewise, the fourth switch 1 1 .4 is thus designed to connect or disconnect the communication unit 8 with the primary winding 71 p. In the activated state of the communication unit 8, the fourth switch 1.4 is closed by the controller 10 and opened in the deactivated state of the communication unit 8. Furthermore, in the activated state of the detection unit 9, the third switch 1 1 .3 is closed by the controller 10 and opened in the deactivated state of the detection unit 9. The third 1.3 and the fourth switch 1.4 can each comprise an electromechanical switch or a semiconductor switch.
Ähnlich zur Fig. 1 a werden auch hier im Betrieb der Vorrichtung 1 die Kommunikationseinheit 8 und die Detektionseinheit 9 durch die Steuerung 10 jeweils abwechselnd in einen aktivierten und einen deaktivierten Zustand versetzt, so, dass dann, wenn die Detektionseinheit 9 im aktivierten Zustand ist, die Kommunikationseinheit 8 im deaktivierten Zustand vorliegt. Aufgrund der mit dem Zustand der Kommunikationseinheit 8 verknüpften Schalterstellung des vierten 16-190-P-WO - 20 - eingereichte FassungSimilarly to FIG. 1 a, the communication unit 8 and the detection unit 9 are alternately set to an activated and a deactivated state by the controller 10 during operation of the device 1, so that when the detection unit 9 is in the activated state, the communication unit 8 is in the deactivated state. Due to the associated with the state of the communication unit 8 switch position of the fourth 16-190-P-WO - 20 - filed version
Schalters 1 1.4 ist die Kommunikationseinheit 8 nur im aktivierten - nicht aber im deaktivierten Zustand in der Lage, ein Kommunikationssignal über den Übertrager 7 in den an die Vorrichtung angeschlossenen Gleichstromkreis einzukoppeln. Gleichfalls ist aufgrund der mit dem Zustand der Detektionseinheit 9 verknüpften Schalterstellung des dritten Schalters 1 1 .3 die Detektionseinheit 9 nur im aktivierten Zustand - nicht aber im deaktivierten Zustand in der Lage, ein AC-Signal, das über den Übertrager 7 aus dem Gleichstromkreis ausgekoppelt wird, zu empfangen. Dabei kann die Steuerung 10 der Detektionseinheit 9 eine Verarbeitung eines AC-Signals lediglich in deren aktiviertem Zustand freigeben und im deaktivierten Zustand unterdrücken. Die Unterdrückung der Verarbeitung des AC-Signals innerhalb des deaktivierten Zustandes der Detektionseinheit 9 durch die Steuerung 10 ist aus Redundanzgründen sinnvoll, aber nicht zwingend notwendig, da der Empfang eines über den Übertrager 7 aus dem Gleichstromkreis ausgekoppelten AC-Signals im deaktivierten Zustand der Detektionseinheit 9 bereits aufgrund des geöffneten dritten Schalters 1 1 .3 verhindert wird. Gleichfalls ist eine Unterdrückung der Erzeugung eines Kommunikationssignales im deaktivierten Zustand der Kommunikationseinheit 8 aus Redundanzgründen sinnvoll, aber im Rahmen der Erfindung nicht zwingend erforderlich, da aufgrund des im deaktivierten Zustand der Kommunikationseinheit geöffneten vierten Schalters 1 1.4 eine Einkopplung eines eventuell innerhalb der Kommunikationseinheit 8 erzeugten Kommunikationssignales bereits unterdrückt wird. Switch 1.4, the communication unit 8 is only in the activated - but not in the deactivated state able to couple a communication signal via the transformer 7 in the DC circuit connected to the device. Likewise, due to the associated with the state of the detection unit 9 switch position of the third switch 1 1 .3 the detection unit 9 only in the activated state - but not in the state in a position capable of an AC signal coupled via the transformer 7 from the DC circuit will, to receive. In this case, the controller 10 of the detection unit 9 can release processing of an AC signal only in its activated state and suppress it in the deactivated state. The suppression of the processing of the AC signal within the deactivated state of the detection unit 9 by the controller 10 is useful for redundancy reasons, but not absolutely necessary, since the reception of a decoupled via the transformer 7 from the DC circuit AC signal in the deactivated state of the detection unit. 9 Already due to the opened third switch 1 1 .3 is prevented. Likewise, suppression of the generation of a communication signal in the deactivated state of the communication unit 8 for redundancy reasons is useful, but not mandatory in the invention, since due to the opened in the deactivated state of the communication unit fourth switch 1.4 a coupling of any communication signal generated within the communication unit 8 is already suppressed.
Fig. 2b zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 . Vom Grundaufbau her entspricht die Vorrichtung 1 der Fig. 2b der in Fig. 2a dargestellten Ausführungsform. Daher wird in Bezug auf den Grundaufbau und die grundsätzliche Funktionsweise auf die Ausführungen unter Fig. 2a verwiesen und es werden im Folgenden lediglich die Unterschiede zu der zweiten Ausführungsform dargestellt. FIG. 2b shows a third embodiment of the device 1 according to the invention. From the basic structure, the device 1 of FIG. 2b corresponds to the embodiment shown in FIG. 2a. Therefore, with regard to the basic structure and the basic mode of operation, reference is made to the embodiments under FIG. 2a and only the differences from the second embodiment will be described below.
Im Unterschied zu Fig. 2a weist die dritte Ausführungsform gemäß Fig. 2b keinen dritten 1 1 .3 und keinen vierten Schalter 1 1 .4 auf. Stattdessen ist ein Signalanschluss - hier der erste Signalanschluss 19.1 - der Detektionseinheit 9 über eine Bandsperre 20 mit der Primärwicklung 71 p des Übertragers 7 verbunden. Alternativ zur dargestellten Variante ist es jedoch auch möglich, dass die Bandsperre innerhalb einer Verbindungsleitung des zweiten Signalanschlusses 19.2 der Detektionseinheit 9 mit der Primärspule 71 p angeordnet ist. Die Bandsperre 20 ist in Form einer Parallelschaltung einer Induktivität, eines Kondensators und eines ohmschen Widerstandes realisiert und in Bezug auf ihr Impedanzmaximum auf die Frequenz des Kommunikationssignales ausgelegt. Dabei ist der ohmsche Widerstand der Bandsperre optional und kann auch entfallen. Die Bandsperre 20 weist ein eng ausgeprägtes Impedanzmaximum mit einer hohen Flankensteilheit auf und ist damit in der Lage: 16-190-P-WO - 21 - eingereichte Fassung einerseits das Kommunikationssignal ausreichend zu dämpfen und somit eine Übersteuerung der Detektionseinheit 9 zu vermeiden, und In contrast to FIG. 2 a, the third embodiment according to FIG. 2 b has no third 1 1 .3 and no fourth switch 1 1 .4. Instead, a signal terminal - in this case the first signal terminal 19. 1 - of the detection unit 9 is connected via a band-stop filter 20 to the primary winding 71 p of the transformer 7. Alternatively to the illustrated variant, however, it is also possible that the band-stop filter is arranged within a connecting line of the second signal terminal 19.2 of the detection unit 9 with the primary coil 71p. The band-stop filter 20 is realized in the form of a parallel connection of an inductance, a capacitor and an ohmic resistance and designed with respect to their impedance maximum to the frequency of the communication signal. The ohmic resistance of the band-stop filter is optional and can be omitted. The band-stop filter 20 has a narrow impedance maximum with a high edge steepness and is therefore capable of: 16-190-P-WO - 21 - submitted version on the one hand sufficient to dampen the communication signal and thus to avoid overdriving the detection unit 9, and
andererseits über den Übertrager 7 aus dem Gleichstromkreis ausgekoppelte AC- Signale, sofern deren Frequenz einen ausreichenden Abstand zur Kommunikationsfrequenz aufweisen, noch in einer Stärke zu empfangen, die eine weitere Verarbeitung ermöglicht. Das Bezugspotential 21 ist beispielhaft mit dem zweiten Signalanschluss 18.2 der Kommunikationseinheit 8 und dem zweiten Signalanschluss 19.2 der Detektionseinheit 9 verbunden.  on the other hand via the transformer 7 from the DC circuit coupled out AC signals, provided that their frequency has a sufficient distance from the communication frequency, to receive in a strength that allows further processing. The reference potential 21 is connected by way of example to the second signal terminal 18.2 of the communication unit 8 and the second signal terminal 19.2 of the detection unit 9.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der deaktivierte Zustand der Kommunikationseinheit 8 herbeigeführt, indem die Erzeugung des AC-Signals als Kommunikationssignal durch die Steuerung 10 unterdrückt bzw. vermieden wird und entsprechend im aktivierten Zustand erlaubt wird. Der deaktivierte Zustand der Detektionseinheit 9 wird herbeigeführt, indem die Verarbeitung eines AC-Signals durch die Steuerung 10 blockiert wird. Entsprechend wird der aktivierte Zustand der Detektionseinheit 9 herbeigeführt, indem die Steuerung 10 der Detektionseinheit die Verarbeitung eines AC-Signales erlaubt. In the present embodiment, the deactivated state of the communication unit 8 is brought about by suppressing the generation of the AC signal as a communication signal by the controller 10 and accordingly allowing it in the activated state. The deactivated state of the detection unit 9 is brought about by blocking the processing of an AC signal by the controller 10. Accordingly, the activated state of the detection unit 9 is brought about by the controller 10 of the detection unit allowing the processing of an AC signal.
Fig. 3 zeigt eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Vom Grundaufbau her ähnelt diese der in Fig. 2a dargestellten Ausführungsform. Daher wird in Bezug auf den Grundaufbau und die grundsätzliche Funktionsweise auf die Ausführungen unter Fig. 2a verwiesen und es werden im Folgenden lediglich die Unterschiede zu der Ausführungsform gemäß Fig. 2a dargestellt. 3 shows a fourth embodiment of the device 1 according to the invention. From the basic construction, this is similar to the embodiment shown in FIG. 2a. Therefore, with regard to the basic structure and the basic mode of operation, reference is made to the statements under FIG. 2a and only the differences from the embodiment according to FIG. 2a are shown below.
Im Unterschied zu Fig. 2a weist die Ausführungsform gemäß Fig. 3 auf der Primärseite des Übertragers 7 zusätzlich zu der Primärwicklung 71 p eine weitere Primärwicklung 72p auf. Dabei ist die Kommunikationseinheit 8 über einen durch die Steuerung 10 ansteuerbaren vierten Schalter 1 1.4 mit der Primärwicklung 71 p und die Detektionseinheit 9 über einen durch die Steuerung 10 ansteuerbaren dritten Schalter 1 1 .3 mit der weiteren Primärwicklung 72p verbunden. Diese Variante erlaubt es, Wicklungsverhältnisse beziehungsweise Übertragungsverhältnisse zwischen Primärseite 7p und Sekundärseite 7s des Übertragers 7 für die Kommunikationseinheit 8 einerseits und die Detektionseinheit 9 andererseits unterschiedlich zueinander auszulegen. So benötigt die Detektionseinheit 9 aufgrund einer gewünschten Verstärkung bei der Auskopplung des zu detektierenden AC-Signals aus dem Gleichstromkreis üblicherweise ein höheres Wicklungsverhältnis zwischen Primärseite 7p und Sekundärseite 7s als die Kommunikationseinheit 8. Im aktivierten Zustand der Kommunikationseinheit 8 ist der vierte Schalter 1 1.4 geschlossen, während er im deaktivierten Zustand geöffnet ist. 16-190-P-WO - 22 - eingereichte FassungIn contrast to FIG. 2 a, the embodiment according to FIG. 3 has a further primary winding 72 p on the primary side of the transformer 7 in addition to the primary winding 71 p. In this case, the communication unit 8 is connected via a controllable by the controller 10 fourth switch 1.4 with the primary winding 71 p and the detection unit 9 via a controllable by the controller 10 third switch 1 1 .3 connected to the other primary winding 72p. This variant makes it possible to design winding ratios or transmission ratios between the primary side 7p and the secondary side 7s of the transformer 7 for the communication unit 8 on the one hand and the detection unit 9 on the other hand different from each other. Thus, the detection unit 9 usually requires a higher winding ratio between primary side 7p and secondary side 7s than the communication unit 8 due to a desired amplification in the coupling of the AC signal to be detected from the DC circuit. while it is open in the disabled state. 16-190-P-WO - 22 - filed version
Entsprechendes gilt für den aktivierten beziehungsweise den deaktivierten Zustand der Detektionseinheit 9 in Verbindung mit dem dritten Schalter 1 1 .3. Im dargestellten Fall ist die Primärwicklung 71 p galvanisch von der weiteren Primärwicklung 72p getrennt. Im Rahmen der Erfindung ist jedoch auch eine Variante möglich, bei der ein Anschluss der Primärwicklung 71 p, der dem zweiten Signalanschluss 18.2 der Kommunikationseinheit 8 zugeordnet ist, mit einem Anschluss der weiteren Primärwicklung 72p verbunden ist, der dem ersten Signalanschluss 19.1 der Detektionseinheit 9 zugeordnet ist. Somit ergibt sich eine galvanische Verbindung der Primärwicklung mit der weiteren Primärwicklung 72p, die optional mit einem der Kommunikationseinheit 8 und der Detektionseinheit 9 zugeordneten Bezugspotential (in Fig. 3 nicht dargestellt) verbunden werden kann. The same applies to the activated or deactivated state of the detection unit 9 in conjunction with the third switch 1 1 .3. In the illustrated case, the primary winding 71p is galvanically isolated from the further primary winding 72p. In the context of the invention, however, a variant is also possible in which a connection of the primary winding 71p, which is assigned to the second signal terminal 18.2 of the communication unit 8, is connected to a terminal of the further primary winding 72p, which is assigned to the first signal terminal 19.1 of the detection unit 9 is. This results in a galvanic connection of the primary winding with the further primary winding 72p, which can optionally be connected to a reference potential (not shown in FIG. 3) assigned to the communication unit 8 and the detection unit 9.
Ansonsten entspricht der Betrieb der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 3 dem Betrieb der Ausführungsform gemäß Fig. 2a, weswegen hier auf die dort aufgeführten Textstellen verwiesen wird. Otherwise, the operation of the device 1 according to FIG. 3 corresponds to the operation of the embodiment according to FIG. 2a, for which reason reference is made here to the text passages listed there.
In Fig. 4 sind Zustandsverläufe für die Kommunikationseinheit 8 und die Detektionseinheit 9 dargestellt. Der Zustandsverlauf 32 gibt den zeitabhängigen Aktivierungs- bzw. Deaktivierungszustand der Kommunikationseinheit 8 an, während der Zustandsverlauf 33 den entsprechenden zeitabhängigen Aktivierungs- beziehungsweise Deaktivierungszustand der Detektionseinheit 9 darstellt. Im dargestellten Fall fallen die Deaktivierungszeiten einer der Einheiten 8, 9 nicht mit den entsprechenden Aktivierungszeiten der jeweils anderen Einheit 9, 8 zusammen und es ergeben sich Zeitspannen 34 in denen keine der Einheiten aus Kommunikationseinheit 8 und Detektionseinheit 9 im aktivierten Zustand vorliegt. Alternativ zu den dargestellten Zustandsverläufen 32, 33 ist es im Rahmen der Erfindung jedoch auch möglich, dass die Aktivierung einer der Einheiten 8, 9 quasi zeitgleich mit der Deaktivierung der jeweils anderen Einheit 9, 8 erfolgt. In diesem Fall sind die Zeitspannen 34, während derer keine der Einheiten 8, 9 aktiviert ist, vernachlässigbar klein. In jedem Fall gilt jedoch, dass zu jedem Zeitpunkt höchstens eine der Einheiten aus Kommunikationseinheit 8 und Detektionseinheit 9 im aktivierten Zustand vorliegt. FIG. 4 shows state profiles for the communication unit 8 and the detection unit 9. The state progression 32 indicates the time-dependent activation or deactivation state of the communication unit 8, while the state progression 33 represents the corresponding time-dependent activation or deactivation state of the detection unit 9. In the case illustrated, the deactivation times of one of the units 8, 9 do not coincide with the corresponding activation times of the respective other unit 9, 8 and there are time periods 34 in which none of the units of communication unit 8 and detection unit 9 is in the activated state. As an alternative to the illustrated state curves 32, 33, however, it is also possible within the scope of the invention for the activation of one of the units 8, 9 to take place quasi simultaneously with the deactivation of the respective other unit 9, 8. In this case, the periods 34 during which none of the units 8, 9 are activated are negligibly small. In any case, however, it applies that at any time at most one of the units of communication unit 8 and detection unit 9 is present in the activated state.
In Fig. 5a ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Photovoltaik (PV) - Anlage dargestellt. Die PV - Anlage 17 weist einen Gleichstromkreis auf, der einen PV - Generator 14, eine positive DC-Verbindungsleitung 15, eine negative DC-Verbindungsleitung 16 und einem DC - Eingang eines Wechselrichters 3 umfasst. Der Wechselrichter 3 ist zur Einspeisung von elektrischer Leistung an ein Netz 4 angeschlossen. In dem dargestellten Beispiel handelt es sich um einen einstufigen, dreiphasigen Wechselrichter 3. Im Rahmen der Erfindung kann der Wechselrichter jedoch auch einphasig und / oder mehrstufig (d.h. mit einem zwischen dem DC- 16-190-P-WO - 23 - eingereichte FassungFIG. 5 a shows an embodiment of a photovoltaic (PV) system according to the invention. The PV system 17 has a DC circuit which comprises a PV generator 14, a positive DC connection line 15, a negative DC connection line 16 and a DC input of an inverter 3. The inverter 3 is connected to a network 4 for supplying electrical power. In the illustrated example, it is a single-stage, three-phase inverter 3. In the invention, however, the inverter can also be single-phase and / or multi-stage (ie with a between the DC and 16-190-P-WO - 23 - filed
Eingang und dem DC-AC - Wandler angeordneten DC/DC - Wandler) ausgeführt sein. Die PV - Anlage 17 weist weiterhin eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 auf, die mit ihrem ersten 2.1 und ihrem zweiten Anschluss 2.2 an den Gleichstromkreis der PV - Anlage 17 als Schaltungseinheit angeschlossen ist. In dem dargestellten Fall ist die Vorrichtung 1 innerhalb der negativen DC-Verbindungsleitung 16 der PV - Anlage 17 angeordnet. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass die Vorrichtung 1 innerhalb der positiven DC - Verbindungsleitung 15 der PV - Anlage 17 angeordnet ist. Die Vorrichtung 1 weist als Detektionseinheit 9 eine Lichtbogendetektionseinheit auf und entspricht im dargestellten Fall der zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 2a, bei der die Detektionseinheit 9 und die Kommunikationseinheit 8 parallel zueinander an dieselbe Primärwicklung 71 p des Übertragers 7 angeschlossen sind. Da die Vorrichtung 1 mit ihrem ersten 2.1 und ihrem zweiten Anschluss 2.2 innerhalb einer der DC-Verbindungsleitungen 15, 16 angeordnet ist, ist es erforderlich, dass die Vorrichtung 1 zwischen dem ersten 2.1 und dem zweiten Anschluss 2.2 in Bezug auf einen in dem Gleichstromkreis fließenden Gleichstromanteil niederimpedant ausgelegt ist. Die niedrige Impedanz zwischen dem ersten 2.1 und dem zweiten Anschluss 2.2 wird durch das Sperrglied 5 der Vorrichtung 1 - hier in Form einer Induktivität dargestellt - bereitgestellt. Das Sperrglied weist in Bezug auf einen Wechselstromanteil - beispielsweise ein zu detektierendes einem Lichtbogenrauschen zugeordnetes AC-Signal und/oder ein Kommunikationssignal - eine höhere Impedanz auf. Aufgrund dessen wird ein in dem Gleichstromkreis fließender Wechselstromanteil - und somit das zu detektierende AC - Signal - über die Sekundärwicklung 71 s des Übertragers 7 geleitet. Input and the DC-AC converter arranged DC / DC converter) be executed. The PV system 17 furthermore has a device 1 according to the invention, which is connected with its first 2.1 and its second connection 2.2 to the DC circuit of the PV system 17 as a circuit unit. In the illustrated case, the device 1 is arranged within the negative DC connection line 16 of the PV system 17. Alternatively, however, it is also possible that the device 1 is arranged within the positive DC connection line 15 of the PV system 17. The device 1 has as detection unit 9 on an arc detection unit and corresponds in the illustrated case of the second embodiment of FIG. 2a, in which the detection unit 9 and the communication unit 8 are connected parallel to each other to the same primary winding 71 p of the transformer 7. Since the device 1 is arranged with its first 2.1 and its second terminal 2.2 within one of the DC connection lines 15, 16, it is necessary that the device 1 between the first 2.1 and the second connection 2.2 with respect to a flowing in the DC circuit DC component is designed low impedance. The low impedance between the first 2.1 and the second terminal 2.2 is provided by the blocking member 5 of the device 1 - shown here in the form of an inductance. The blocking member has a higher impedance with respect to an AC component, for example, an AC signal associated with arc noise and / or a communication signal to be detected. Due to this, an alternating current component flowing in the DC circuit - and thus the AC signal to be detected - is conducted via the secondary winding 71 s of the transformer 7.
Die dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung 1 ist lediglich beispielhaft zu verstehen. Alternativ sind auch die weiteren Ausführungsformen der Vorrichtung 1 möglich. The illustrated embodiment of the device 1 is to be understood merely as an example. Alternatively, the other embodiments of the device 1 are possible.
In Fig. 5b ist eine nicht erfindungsgemäße Variante einer Photovoltaik (PV) - Anlage dargestellt. Die PV - Anlage 26 entspricht hinsichtlich ihres Aufbaus grundsätzlich der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 5a, weswegen in Bezug auf die Gemeinsamkeiten auf die dortigen Ausführungen verwiesen wird. FIG. 5b shows a variant of a photovoltaic (PV) plant not according to the invention. With regard to its construction, the PV system 26 basically corresponds to the first embodiment according to FIG. 5 a, for which reason reference is made to the statements there in relation to the similarities.
Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform ist eine der Vorrichtung 1 ähnliche Schaltungsanordnung 25 gemäß Fig. 5b nun nicht mehr innerhalb einer der DC- Verbindungsleitungen 15, 16, sondern vielmehr zwischen der positiven 15 und der negativen DC-Verbindungsleitung 16 angeordnet. Konkret ist ein erster Anschluss 25.1 der Schaltungsanordnung 25 mit der positiven DC-Verbindungsleitung 15 und ein zweiter Anschluss 25.2 der Schaltungsanordnung 25 mit der negativen DC-Verbindungsleitung 16 16-190-P-WO - 24 - eingereichte Fassung verbunden. Dabei weist die Schaltungsanordnung 25 zwischen dem ersten 25.1 und dem zweiten Anschluss 25.2 zwar - analog zur erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 - die Reihenschaltung aus Kondensator 6 und Sekundärwicklung 71 s des Übertragers 7 auf, entgegen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 aber nicht das zu der Reihenschaltung parallel geschaltete Sperrglied 5. Optional kann die PV - Anlage 26 in einer der DC- Verbindungsleitungen 15, 16 - hier innerhalb der positiven DC-Verbindungsleitung 15 - zwischen dem Anschluss der Schaltungsanordnung 25 und dem Wechselrichter 3 weiterhin eine Bandsperre 22 oder eine Induktivität aufweisen, die gewährleistet, dass das zu detektierende AC - Signal und/oder ein Kommunikationssignal als AC-Signal über die Schaltungsanordnung 25 - hier die Reihenschaltung aus Kondensator 6 und Sekundärwicklung 71 s des Übertragers 7 - und nicht über einen unerwünschten parallel zu der Schaltungsanordnung 25 geschalteten Pfad geleitet wird. In contrast to the first embodiment, a circuit arrangement 25 similar to the device 1 according to FIG. 5 b is no longer arranged within one of the DC connection lines 15, 16 but rather between the positive 15 and the negative DC connection line 16. Specifically, a first terminal 25.1 of the circuit arrangement 25 with the positive DC connection line 15 and a second connection 25.2 of the circuit arrangement 25 with the negative DC connection line 16 16-190-P-WO - 24 - filed. Although the circuit 25 between the first 25.1 and the second terminal 25.2 - analogous to the device 1 according to the invention - the series circuit of capacitor 6 and secondary winding 71 s of the transformer 7, contrary to the device 1 according to the invention but not the blocking element connected in parallel to the series connection 5. Optionally, the PV system 26 in one of the DC connection lines 15, 16 -in this case within the positive DC connection line 15 -between the connection of the circuit arrangement 25 and the inverter 3, can furthermore have a band-stop filter 22 or an inductance which ensures the AC signal to be detected and / or a communication signal are conducted as an AC signal via the circuit arrangement 25 - here the series connection of capacitor 6 and secondary winding 71 s of the transformer 7 - and not via an undesired path connected in parallel with the circuit arrangement 25.
Eine derartige Schaltungsanordnung 25 entspricht - abgesehen von dem in der Schaltungsanordnung 25 nicht vorhandenen Sperrglied 5 zwischen dem ersten 25.1 und dem zweiten Anschluss 25.2 weitestgehend der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 . Dennoch hat die Schaltungsanordnung 25, wie auch ihre Verschaltung in dem Gleichstromkreis der PV-Anlage 26 gemäß Fig. 5b einige Nachteile gegenüber der erfindungsgemäß ausgeführten PV-Anlage nach Fig. 5a. So ist beispielsweise eine Spannungsfestigkeit der Kapazität 6 bei der Anordnung gemäß Fig. 5b mindestens auf die Spannungsdifferenz zwischen den DC-Verbindungsleitungen 15, 16 (hier: 1000V bis 1500 V) auszulegen, während diese bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 wie auch der erfindungsgemäßen PV-Anlage 17 gemäß Fig. 5a wesentlich kleiner ausfallen kann. Daher kann bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5a auf günstige Keramikkondensatoren zurückgegriffen werden, während im Gegensatz zu einer nicht erfindungsgemäßen Variante der Schaltungsanordnung und der entsprechenden PV-Anlage 26 gemäß Fig. 5b vergleichsweise teure Folienkondensatoren verwendet werden müssen. Weiterhin ist es beim Senden eines AC-Signals als Kommunikationssignal wünschenswert, bei dessen Einkopplung einen durch eine Spannungsamplitude des AC-Signales definierten Signalpegel zwischen dem ersten 2.1 und dem zweiten Anschluss 2.2 der Vorrichtung möglichst konstant zu halten. Hierfür muss ein Verlust des Signalpegels über parallel geschaltete Bauteile entsprechend kompensiert bzw. ausgeregelt werden. Im Fall der erfindungsgemäßen PV-Anlage 17 gemäß Fig. 5a wird der Verlust des Signalpegels lediglich durch das Sperrglied 5 erzeugt und auch nur von dessen Bauteiltoleranzen beeinflusst. Im Gegensatz dazu erfolgt ein Verlust eines Signalpegels bei einer PV-Anlage 26 gemäß Fig. 5b 16-190-P-WO - 25 - eingereichte Fassung über eine größere Anzahl von Bauteilen, deren Bauteiltoleranzen sich addieren. Zusätzlich sind im Betrieb der PV-Anlage 26 zeitlich abhängige Impedanzen bei dem Verlust des Signalpegels zu berücksichtigen. Daher ist eine Kompensation der Verluste im Signalpegel bei der Ausführungsform nach Fig. 5b gegenüber der PV-Anlage 17 gemäß Fig. 5a deutlich aufwendiger. Such a circuit arrangement 25 corresponds - apart from the non-existent in the circuit arrangement 25 locking member 5 between the first 25.1 and the second terminal 25.2 of the device 1 according to the invention. Nevertheless, the circuit arrangement 25, as well as its connection in the DC circuit of the PV system 26 according to FIG. 5b, has some disadvantages compared to the PV system according to the invention according to FIG. 5a. Thus, for example, a dielectric strength of the capacitance 6 in the arrangement according to FIG. 5b is to be interpreted at least to be the voltage difference between the DC connecting lines 15, 16 (here: 1000V to 1500V), whereas in the case of the device 1 according to the invention as well as the PV system according to the invention. Annex 17 may be much smaller according to FIG. 5a. Therefore, in the embodiment according to FIG. 5 a, favorable ceramic capacitors can be used, whereas, in contrast to a variant of the circuit arrangement according to the invention and the corresponding PV system 26 according to FIG. 5 b, comparatively expensive film capacitors must be used. Furthermore, when transmitting an AC signal as a communication signal, it is desirable to keep as constant as possible a signal level defined by a voltage amplitude of the AC signal between the first 2.1 and the second terminal 2.2 of the device when it is coupled in. For this purpose, a loss of the signal level via components connected in parallel must be compensated or corrected accordingly. In the case of the PV system 17 according to the invention according to FIG. 5a, the loss of the signal level is only generated by the blocking member 5 and also influenced only by its component tolerances. In contrast, there is a loss of a signal level in a PV system 26 as shown in FIG. 5b 16-190-P-WO - 25 - filed on a larger number of components whose component tolerances add up. In addition, during operation of the PV system 26, time-dependent impedances in the loss of the signal level must be taken into account. Therefore, a compensation of the losses in the signal level in the embodiment of FIG. 5b compared to the PV system 17 shown in FIG. 5a significantly more expensive.
O - 26 - eingereichte FassungO - 26 - submitted version
BEZUGSZEICHENLISTE LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Vorrichtung1 device
.1 , 2.2 Anschluss .1, 2.2 Connection
3 Wechselrichter  3 inverters
4 Netz  4 network
5 Sperrglied  5 locking member
6 Kondensator  6 capacitor
7 Übertrager  7 transformers
7p Primärseite  7p primary side
7s Sekundärseite 7s secondary side
p, 72p Primärwicklung p, 72p primary winding
71 s Sekundärwicklung  71 s secondary winding
8 Kommunikationseinheit  8 communication unit
9 Detektionseinheit  9 detection unit
10 Steuerung 10 control
- 1 1 .4 Schalter - 1 1 .4 switch
12 Spannungsquelle  12 voltage source
13 Diode  13 diode
14 Photovoltaik (PV) - Generator  14 photovoltaic (PV) generator
15 DC-Verbindungsleitung  15 DC connection line
16 DC-Verbindungsleitung  16 DC connection line
17 Photovoltaik (PV) - Anlage  17 photovoltaic (PV) system
18 Signalanschluss  18 signal connection
19 Signalanschluss  19 signal connection
20 Bandsperre  20 band-stop filter
21 Bezugspotential  21 reference potential
22 Bandsperre  22 band-stop filter
23, 24 Kondensator  23, 24 capacitor
25 Schaltungsanordnung  25 circuit arrangement
25. 2 Anschluss  25. 2 connection
26 Photovoltaik (PV)-Anlage  26 Photovoltaic (PV) plant
32, 33 Zustandsverlauf  32, 33 State history
34 Zeitspanne  34 time span

Claims

16-190-P-WO - 27 - eingereichte Fassung PATENTANSPRÜCHE 16-190-P-WO - 27 - as filed PATENTAL CLAIMS
1. Vorrichtung (1 ) zur Detektion von AC-Signalen aus einem Gleichstromkreis einer Schaltungseinheit und zur Kommunikation aufweisend, 1. Device (1) for detecting AC signals from a DC circuit of a circuit unit and having communication,
- einen ersten Anschluss (2.1 ) und einen zweiten Anschluss (2.2) zum Anschluss an den Gleichstromkreis der Schaltungseinheit, a first terminal (2.1) and a second terminal (2.2) for connection to the DC circuit of the circuit unit,
- einen Übertrager (7) mit einer auf einer Primärseite (7p) des Übertragers (7) angeordneten Primärwicklung (71 p) und einer auf einer Sekundärseite (7s) des Übertragers (7) angeordneten Sekundärwicklung (71 s), wobei der erste Anschluss (2.1 ) über eine Reihenschaltung aus einem Kondensator (6) und der Sekundärwicklung (71 s) des Übertragers (7) mit dem zweiten Anschluss (2.a transformer (7) having a primary winding (71p) arranged on a primary side (7p) of the transformer (7) and a secondary winding (71s) arranged on a secondary side (7s) of the transformer (7), the first connection ( 2.1) via a series circuit of a capacitor (6) and the secondary winding (71 s) of the transformer (7) to the second terminal (2.
2) verbunden ist, 2) is connected,
- ein Sperrglied (5), das parallel zu der Reihenschaltung aus Kondensator (6) und Sekundärwicklung (71 s) verschaltet ist, - A blocking member (5) which is connected in parallel to the series circuit of capacitor (6) and secondary winding (71 s),
- eine Kommunikationseinheit (8), die ausgelegt ist, ein AC-Signal als Kommunikationssignal zu erzeugen und über den Übertrager (7) in den Gleichstromkreis der Schaltungseinheit einzukoppeln, a communication unit (8) which is designed to generate an AC signal as a communication signal and to couple it via the transformer (7) into the DC circuit of the circuit unit,
- eine Detektionseinheit (9), die ausgelegt ist, ein über den Übertrager (7) aus dem Gleichstromkreis ausgekoppeltes AC-Signal zu empfangen und zu verarbeiten, a detection unit (9) which is designed to receive and process an AC signal coupled out of the DC circuit via the transformer (7),
- wobei die Kommunikationseinheit (8) und die Detektionseinheit (9) gemeinsam an die Primärseite (7p) des Übertragers (7) angeschlossen sind, und - Wherein the communication unit (8) and the detection unit (9) are connected in common to the primary side (7p) of the transformer (7), and
- einer Steuerung (10) zur Steuerung der Kommunikationseinheit (8) und der Detektionseinheit (9), a controller (10) for controlling the communication unit (8) and the detection unit (9),
dadurch gekennzeichnet, characterized,
- dass die Steuerung (10) ausgelegt ist, die Kommunikationseinheit (8) und die Detektionseinheit (9) jeweils in einen aktivierten und einen deaktivierten Zustand zu versetzen, - wobei eine Einkopplung des Kommunikationssignales nur im aktivierten Zustand der Kommunikationseinheit (8) erfolgt, - That the controller (10) is designed to enable the communication unit (8) and the detection unit (9) in each case in an activated and a deactivated state, - wherein a coupling of the communication signal is carried out only in the activated state of the communication unit (8),
- wobei ein Empfang und/oder eine Verarbeitung des AC-Signales nur im aktivierten Zustand der Detektionseinheit (9) erfolgt, und - Receiving and / or processing of the AC signal is carried out only in the activated state of the detection unit (9), and
- wobei die Steuerung (10) ausgelegt ist, die Zustände der Kommunikationseinheit (8) und der Detektionseinheit (9) derart zu steuern, dass zu jedem Zeitpunkt höchstens eine Einheit aus Kommunikationseinheit (8) und Detektionseinheit (9) in dem aktivierten Zustand ist. 16-190-P-WO - 28 - eingereichte Fassung 2. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit (8) und die Detektionseinheit (9) an dieselbe Primärwicklung (71 p) des Übertragers (7) angeschlossen sind. - wherein the controller (10) is adapted to control the states of the communication unit (8) and the detection unit (9) such that at any time at most one unit of communication unit (8) and detection unit (9) in the activated state. 2. Device (1) according to claim 1, characterized in that the communication unit (8) and the detection unit (9) to the same primary winding (71 p) of the transformer (7) connected are.
3. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Übertrager (7) zusätzlich zu der Primärwicklung (71 p) eine weitere Primärwicklung (72p) auf der Primärseite (7p) aufweist, wobei die Kommunikationseinheit (8) an die Primärwicklung (71 p) und die Detektionseinheit (9) an die weitere Primärwicklung (72p) des Übertragers (7) angeschlossen ist. 3. Device (1) according to claim 1, characterized in that the transformer (7) in addition to the primary winding (71 p) has a further primary winding (72p) on the primary side (7p), wherein the communication unit (8) to the primary winding (71 p) and the detection unit (9) to the further primary winding (72p) of the transformer (7) is connected.
4. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit (8) und die Detektionseinheit (9) parallel zueinander an dieselbe Primärwicklung (71 p) des Übertragers (7) angeschlossen sind. 4. Device (1) according to claim 2, characterized in that the communication unit (8) and the detection unit (9) parallel to each other to the same primary winding (71 p) of the transformer (7) are connected.
5. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit (8) und die Detektionseinheit (9) als Reihenschaltung mit derselben Primärwicklung (71 p) des Übertragers (7) verbunden sind. 5. Device (1) according to claim 2, characterized in that the communication unit (8) and the detection unit (9) are connected as a series circuit with the same primary winding (71 p) of the transformer (7).
6. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinheit (9) ausgelegt ist, einen Lichtbogen in dem Gleichstromkreis der Schaltungseinheit zu detektieren. 6. Device (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the detection unit (9) is designed to detect an arc in the DC circuit of the circuit unit.
7. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit (8) oder die Detektionseinheit (9) zusätzlich zum Empfang und zur Verarbeitung eines über den Übertrager (7) aus dem Gleichstromkreis ausgekoppelten weiteren Kommunikationssignales ausgelegt ist. 7. Device (1) according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the communication unit (8) or the detection unit (9) in addition to receiving and processing via the transformer (7) is decoupled from the DC circuit further communication signal ,
8. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit (8) oder die Detektionseinheit (9) ausgelegt ist, das weitere Kommunikationssignal an die Steuerung (10) weiterzugeben, und wobei die Steuerung (10) ausgelegt ist, die Detektionseinheit (9) und/oder die Kommunikationseinheit (8) in Abhängigkeit des weiteren Kommunikationssignals zu steuern. 8. Device (1) according to claim 7, characterized in that the communication unit (8) or the detection unit (9) is adapted to pass the further communication signal to the controller (10), and wherein the controller (10) is designed, the Detection unit (9) and / or to control the communication unit (8) in dependence of the further communication signal.
9. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrglied (5) eine Induktivität oder eine Bandsperre aufweist. 16-190-P-WO - 29 - eingereichte Fassung 10. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (6) und die Sekundärwicklung (71 s) des Übertragers (7) derart gewählt sind, dass deren Reihenschaltung bei einer Frequenz des Kommunikationssignals und/oder des weiteren Kommunikationssignals eine Resonanzfrequenz aufweist. 1 1. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, soweit zurückbezogen auf Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) zusätzlich einen durch die Steuerung (10) ansteuerbaren ersten Schalter (1 1.1 ) aufweist, der ausgelegt ist, einen ersten (19.1 ) und einen zweiten Signalanschluss (19.2) der Detektionseinheit (9) miteinander zu verbinden oder voneinander zu trennen, und wobei die Vorrichtung (1 ) optional zusätzlich einen durch die Steuerung (10) ansteuerbaren zweiten Schalter (1 1 .2) aufweist, der ausgelegt ist, einen ersten (18.1 ) und einen zweiten Signalanschluss (18.2) der Kommunikationseinheit (8) miteinander zu verbinden oder voneinander zu trennen. 12. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, soweit zurückbezogen auf Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) zusätzlich einen durch die Steuerung (10) ansteuerbaren ersten Schalter (1 1.1 ) aufweist, der ausgelegt ist, einen ersten (19.1 ) und einen zweiten Signalanschluss (19.2) der Detektionseinheit (9) über einen zweiten Kondensator (23) miteinander zu verbinden oder voneinander zu trennen, und 9. Device (1) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the locking member (5) has an inductance or a band-stop filter. 10. Device (1) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the capacitor (6) and the secondary winding (71 s) of the transformer (7) are selected such in that their series connection has a resonance frequency at a frequency of the communication signal and / or of the further communication signal. 1 1. Device (1) according to one of claims 1 to 10, as far as related to claim 5, characterized in that the device (1) in addition by the controller (10) controllable first switch (1 1.1), which is designed in that a first (19.1) and a second signal terminal (19.2) of the detection unit (9) are connected to one another or separated from one another, and wherein the device (1) optionally additionally includes a second switch (11.1 .2) controllable by the control (10) ) configured to connect or disconnect a first (18.1) and a second signal terminal (18.2) of the communication unit (8) with each other. 12. Device (1) according to one of claims 1 to 10, as far as related back to claim 5, characterized in that the device (1) in addition by the controller (10) controllable first switch (1 1.1), which is designed a first (19.1) and a second signal terminal (19.2) of the detection unit (9) via a second capacitor (23) to connect or disconnect from each other, and
- wobei die Vorrichtung (1 ) zusätzlich einen durch die Steuerung (10) ansteuerbaren zweiten Schalter (1 1 .2) aufweist, der ausgelegt ist, einen ersten Signalanschluss (18.1 ) der Kommunikationseinheit (8) über eine Diode (13) und einen dritten Kondensator (24) mit einer Gleichspannungsquelle (12) zu verbinden oder voneinander zu trennen. 13. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, soweit zurückbezogen auf Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) zusätzlich einen durch die Steuerung (10) ansteuerbaren dritten Schalter (1 1 .3) aufweist, der ausgelegt ist, die Detektionseinheit (9) mit der Primärwicklung (71 p) oder der weiteren Primärwicklung (72p) zu verbinden oder voneinander zu trennen, und wobei die Vorrichtung (1 ) optional zusätzlich einen durch die Steuerung (10) ansteuerbaren vierten Schalter (1 1.4) aufweist, der ausgelegt ist, die Kommunikationseinheit (8) mit der Primärwicklung (71 p) zu verbinden oder voneinander zu trennen. 14. Photovoltaik (PV) - Anlage (17) mit einem Gleichstromkreis, der einen Photovoltaik (PV) - Generator (14), eine positive (15) und eine negative DC-Verbindungsleitung (16) und einen DC-Eingang eines Wechselrichters (3) umfasst, wobei der DC-Eingang über die positive (15) 16-190-P-WO - 30 - eingereichte Fassung und die negative DC-Verbindungsleitung (16) mit dem PV-Generator (14) verbunden ist, wobei der Wechselrichter (3) zur Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom ausgelegt ist und ausgangsseitig mit einem Wechselstromnetz (4) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichstromkreis der PV-Anlage (17) weiterhin eine Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 aufweist, wobei die Vorrichtung (1 ) innerhalb einer der DC- Verbindungsleitungen (15, 16) angeordnet ist, die einen Pol des PV-Generators (14) mit einem DC-Eingangsanschluss des Wechselrichters (3) verbindet. - wherein the device (1) in addition by the controller (10) controllable second switch (1 1 .2), which is designed, a first signal terminal (18.1) of the communication unit (8) via a diode (13) and a third Capacitor (24) with a DC voltage source (12) to connect or disconnect. 13. Device (1) according to one of claims 1 to 10, as far as related back to claim 3 or 4, characterized in that the device (1) additionally by the controller (10) controllable third switch (1 1 .3), which is designed to connect or disconnect the detection unit (9) to the primary winding (71p) or to the further primary winding (72p), and wherein the device (1) optionally additionally comprises a fourth switch (10) which can be controlled by the controller (10). 1 1.4) adapted to connect or disconnect the communication unit (8) with the primary winding (71 p). A photovoltaic (PV) system (17) comprising a DC circuit comprising a photovoltaic (PV) generator (14), a positive (15) and a negative DC connection line (16) and a DC input of an inverter (3 ), wherein the DC input via the positive (15) 16-190-P-WO - 30 - filed and the negative DC connecting line (16) to the PV generator (14) is connected, wherein the inverter (3) is designed for the conversion of direct current into alternating current and the output side with a AC network (4), characterized in that the DC circuit of the PV system (17) further comprises a device (1) according to one of claims 1 to 13, wherein the device (1) within one of the DC connecting lines (15, 16) which connects one pole of the PV generator (14) to a DC input terminal of the inverter (3).
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