AT401976B

AT401976B - Anordnung zur einregelung der leistungsabgabe von solarzellenanlagen

Info

Publication number: AT401976B
Application number: AT71993A
Authority: AT
Original assignee: Sassmann Alfred
Priority date: 1993-04-08
Filing date: 1993-04-08
Publication date: 1997-01-27
Also published as: ATA71993A

Description

AT 401 976 B

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Optimierung bzw. Einregelung der Leistungsabgabe von Solarzellenanlagen an Stromabnehmer, z.B. Stromregler, Stromspeicher od.dgl., wobei zwischen die Solarzellenanlage und den Stromabnehmer ein Drossel(abwärts)wandler mit regelbarem Übersetzungsverhältnis geschaltet ist, an den zur zeitweiligen Veränderung des Übersetzungsverhältnisses ein Treppenspannungsgenerator angeschlossen ist, wobei an die Solarzellenanlage zur Erfassung einer Veränderung ihrer Leistungsabgabe eine Leistungsmeßeinheit angeschlossen ist, wobei der Treppenspannungsgenerator zwischen die Leistungsmeßeinheit und eine das Übersetzungsverhältnis des Drosselwandlers vorgebende Pulsweitenmodulatoreinheit geschaltet ist und einen Impulsgenerator besitzt, dessen Impulssignale die Pulsweite der Pulsweitenmodulatoreinheit steuern, indem der Treppenspannungsgenerator bzw. sein Impulsgenerator in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Leistungsmeßeinheit die am Eingang der Pulsweitenmodulatoreinheit anliegende Spannung des Treppenspannungsgenerators und damit die Pulsweite der Pulsweitenmodulatareinheit bzw. das Übersetzungsverhältnis des Drosselwandlers einstellt, und wobei der Impulsgenerator von einem Timer gesteuert seine das Spannungssignal des Treppenspannungsgenerators und damit das Übersetzungsverhältnis abändernden Impulssignale in bestimmten Zeitabständen sendet, aber nur bei Ausbleiben eines eine bestimmte Leistungsveränderung überschreitenden Ausganssignale der Leistungsmeßeinheit innerhalb eines bestimmten Zeitabschnittes Impulse gesendet werden.

Anordnungen ähnlicher Art sind beispielsweise aus der DE-4 019 710 AI, DE-3 212 022 A1, DE-4 3144 694 A1, US-4 899 269 A und US-4 375 662 A bekannt. Darüberhinaus ist es bei Funktionsgeneratoren wie z.B. Treppenspannungsgeneratoren bekannt, zur Erzeugung einer Treppenspannungskurve Kondensatoren über Schalter(-einrichtungen) aufzuladen, wozu beispielsweise auf die DE-20 17 264 B2, DE-25 17 852 AI und DE-37 37 279 A1 verwiesen wird. Der Anschluß eines Rampengenerators an umpolbare Stromquellen ist aus der GB-1562 774 A und der EP-265 986 A1 bekannt.

Das Regeln bzw. Nachregeln bei den bekannten Anordnungen erfolgt in komplexer und aufwendiger Weise. Ziel der Erfindung ist es, hier Abhilfe zu schaffen.

Ziel der Erfindung ist es somit, eine Anordnung zu erstellen, bei der die von der Solarzellenanlage abgegebene Leistung möglichst einem Maximum angenähert wird, wobei jedoch dafür Sarge getragen wird, daß die abgegebene Leistung mit einer Spannung dem Stromabnehmer zugeführt wird, die für den Stromabnehmer optimal bzw. vorgegeben ist, sodaß die zumeist höher liegende Spannung der Solarzellenanlage für die Einstellung eines optimalen Arbeitspunktes genutzt werden kann, während am Stromabnehmer die für ihn geeignete Spannung liegt. Änderungen sind der Stromabgabe bzw. Spannungsschwankungen an der Solarzellenanlage spielen somit für den Stromverbraucher keine Rolle. In einfacher Weise und mit geringem Schaltungsaufwand wollen zwangsläufig und willkürlich auch bei einer anscheinbar gut funktionierenden Anlage Veränderungen der Leistungsabgabe der Solarzellenanlage vorgegeben werden, um festzustellen, ob bzw. in welcher Richtung eine Veränderung der Betriebsparameter vorgenommen werden soll, um die Leistungsabgabe zu erhöhen.

Erfindungsgemäß ist eine Anordnung der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, daß im Treppenspannungsgenerator, zur Bildung seines Ausgangssignales, in an sich bekannter Weise zumindest ein Kondensator über eine Schaltereinrichtung an zumindest eine umpolbare Konstantstromquelle angeschlossen ist und daß ein Steuerimpuls der Schaltereinrichtung an den Impulsgeber angeschlossen ist und von diesem mit den Impulssignalen gesteuert wird, so daß die Ladezeit bzw. die die Ladezeit des Kondensators steuernde Impulsdauer der Impulse des Impulsgenerators und damit die Spannungshöhe des Spannungssignales des Treppenspannungsgenerators für die Pulsweitenmodulatoreinheit in Abhängigkeit der Änderung des Ausgangssignales der Leistungsmeßeinheit bestimmt sind. Die Erfindung erstellt eine einfach aufgebaute aber empfindlich funktionierende Anordnung, mit der das Übersetzungsverhältnis des Drosselwandlers rasch und leistungsgemäß abgeändert werden kann.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsmeßeinheit eine Spannungsüberlagerungsschaltung nachgeschaltet ist, mit der dem Ausgangssignal der Leistungsmeßeinheit ein Spannungssignal überlagerbar ist und einer Leistungsabnahme entsprechende Ausgangssignale verstärkbar und einer Leistungserhohung entsprechende Ausgangssignale abschwächbar sind, daß der Spannungsüberlagerungsschaltung eine Verstärkereinheit, insbesondere ein PD-Verstärker, und dieser eine Integrationsschaltung für eine Trennung und verschieden raschen Integration der entsprechenden Signale in Abhängigkeit von der Schnelligkeit einer Erhöhung bzw. einer Verminderung der Ausgangsleistung nachgeschaltet ist und daß der Treppenspannungsgenerator bzw. der Impulsgenerator und eine Umpoleinheit der Konstantstromquelle an die Integrationsschaltung angeschlossen sind, sodaß die einen Schwellenwert überschreitenden Ausgangssignale der Integrationsschaltung dem Treppenspannungsgenerator bzw. dem Impulsgenerator für eine Unterbrechung der Impulsabgabe und der Umpoleinheit der Konstantstromquelle für deren Umpolung zugeführt sind. Damit kann die Veränderung des Übersetzungsverhältnisses rasch und genau erfolgen. 2 AT 401 976 ß

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung, die eine schematische Schaltung einer erfindungsgemäßen Anordnung zeigt, näher erläutert.

Die erfindungsgemäße Anordnung umfaßt als wesentlichen Bauteil einen Drossel(abwärts)wandler 15, der zwischen den Stromabnehmer 21 und die Solarzellenanordnung 1 geschaltet ist. Das Puls-Pause-Verhältnis der das Übersetzungsverhältnis des Drosselwandlers 15 bestimmenden Pulsweitenmodulatoreinheit 16 des Drosselwandlers 15 wird durch einen Treppenspannungsgenerator 22 mit einem Impulsgenerator 13 und einer Konstantstromquelle 11 eingestellt, welcher Treppenspannungsgenerator 22 ein veränderliches Spannungssignal an den Steuereingang der Pulsweitenmodulatoreinheit 16 abgibt. Der Treppenspannungsgenerator 22 bzw. diese beiden Einheiten sollen von einer Leistungsmeßeinheit 4 für die Ausgangsleistung der Solarzellenanlage 1 so angespeist und so eingeregelt werden, daß sich eine Betriebsweise der Solarzellenanlage 1 am Spannungspunkt der optimalen Leistung ergibt. Dabei wird die momentane Betriebsspannung der Solarzellenanlage 1 zugunsten eines höheren Stromes auf die niedrigere momentane Ladespannung bzw. Ausgangsspannung der angeschlossenen Akkumulatoren bzw. Stromabnehmer 21 konvertiert.

Das Übersetzungsverhältnis des Drosselwandlers 15 wird im Betrieb der erfindungsgemäßen Anordnung willkürlich, vorzugsweise in bestimmten gleichbleibenden Zeitabständen bzw. zyklisch in eine vorerst beliebige Richtung verstellt und damit die Leistungsabgabe der Solarzellenanordnung 1 verändert. Die daraus resultierenden Leistungsänderungen werden getrennt nach einer Abnahme und einer Verbesserung ausgewertet. Im Falle einer festgestellten Abnahme wird die gewählte bzw. gerade gültige Verstellrichtung umgekehrt. Im Falle einer Verbesserung hingegen wird die momentane Verstellrichtung beibehalten. Durch diese prinzipielle Vorgangsweise erhält man eine Anordnung, die permanent versucht, eine Leistungssteie-rung zu erzielen bzw. sich an geänderte Außenverhältnisse anzupassen, wobei sich zwangsläufig ein Betrieb der Solarzellenanlage am "Optimum Power Point" (OPP) ergibt.

Die Auffindung des OPP stellt somit einen Regelvorgang dar, der die ungünstigen Auswirkungen aller Einflußfaktoren, insbesondere aber auch die der verschieden hohen Solarzellentemperatur, beseitigt bzw. immer versucht die Solarzellenanordnung am optimalen Arbeitspunkt zu betreiben.

Die dadurch erreichbare Steigerung der Energieausbeute bei der Ladung von Akkumulatoren bzw. bei der Stromabnahme ist speziell bei niedrigen Zellentemperaturen beträchtlich und beträgt unter Umständen 15% bis 100%. Während des Betriebes der Solarzellenanlage 1 kann eine Veränderung der Leistungsabgabe im wesentlichen durch folgende zwei Einflußfaktoren bedingt sein: A: Der Sonneneinstrahlungsintensität B: Der Belastung durch die erfindungsgemäß erfolgenden Leistungsverbesserungsversuche, d.h. durch zeitweise und willkürlich vorgenommene Verstellungen des Übersetzungsverhältnisses des Drosselwandlers 15.

In jedem Fall wird das Übersetzungsverhältnis des Drossel Wandlers 15 in kleinem Ausmaß verändert, d.h. geringfügig erhöht oder erniedrigt. Gleichzeitig wird die Auswirkung dieser Veränderung des Übersetzungsverhältnisses, d.h. die Veränderung der Leistungsabgabe der Solarzellenanordnung 1 gemessen.

Als Konsequenz ergibt sich, daß gleichzeitige Veränderungen der Ausgangsleistung der Solarzellenanordnung 1 durch die beiden oben genannten Einflußfaktoren vermieden werden sollen, ansonsten eine Fehlmessung die Folge sein könnte, da prinzipell nicht unterschieden werden kann, wodurch die festgestellte Leistungsveränderung hervorgerufen wurde.

Aus diesem Grund erfolgt eine Veränderung des Übersetzungsverhältnisses nur dann, wenn stabile Sonneneinstrahlungsverhältnisse herrschen. Eine Veränderung der Pulsweite der Pulsweitenmodulatoreinheit 16 durch den als Verstelleinheit vorgesehenen Treppenspannungsgenerator 22 bzw. den Impulsgenerator 13 bzw. die diesem Impulsgenerator 13 vorgeschaltete Konstantstromquelle 11 erfolgt somit nur dann, wenn innerhalb einer bestimmten Zeitperiode kein oder nur ein ein gewisses Ausmaß nicht überschreitendes Signal betreffend eine Leistungsabgabeveränderung der Solaranlage 1 eingetroffen ist. Üblicherweise kann für diesen Sicherheitszeitraum eine Zeitspanne von einigen Sekunden gewählt werden; bleibt innerhalb dieses Sicherheitszeitraumes das Ausgangssignal der Leistungsmeßeinheit 4 im wesentlichen konstant, so erfolgt erfindungsgemäß eine Abänderung des Übersetzungsverhältnisses.

Darüber hinaus werden nur kleine Änderungsschritte des Übersetzungsverhältnisses vorgenommen, um dem äußerst selten auftretenden Fall zu begegnen, daß die beiden oben genannten Einflußfaktoren A und B gleichzeitig auf die Leistungsbilanz einwirken. Der von der vorliegenden Anordnung vorgegebene kleine Änderungsschritt kann somit nur zu einer kleinen Leistungsveränderung in eine falsche Richtung führen.

Am Ausgang der Solarzellenanlage 1 liegen die Arbeitspunktspannung und der Arbeitspunktstrom an, welche von der Spannungsmeßeinheit 2 und der Strommeßeinheit 3 gemessen werden; aus diesen Signalen wird in der Leistungsmeßeinheit 4 die Ausgangsleistung durch Multiplikation der beiden Werte 3 ΑΤ 401 976 Β berechnet, welche Ausgangsleistung die Eingangsleistung für den Stromabnehmer 21 darstellt, die diesem über die über einen Schaltkontakt bzw. Schalttransistor 18 des Drosselwandlers 15 und dessen Drossel 17 führende Leitung 25 zugeführt ist. Wenn eine Änderung der Ausgangsleistung über eine gewisse Zeitspanne unterbleibt, wird eine Veränderung des Übersetzungsverhältnisses vorgenommen, wovon eine Änderung der Leistungsabgabe resultiert und nach Durchlaufen eines PD-Verstärkers 5 wird das der Ausgangsleistung proportionale und sich verändernde Signal einer aus zwei Einheiten 6,7 bestehenden Integratorschaltung zugeführt. Die Einheit 6 integriert die einer Leistungszunahme entsprechenden Signale; die Einheit 7 integriert die einer Leistungsabnahme entsprechenden Signale.

Aufgrund der Integralfunktionen der beiden Einheiten 6 und 7 ergibt sich eine von der Flankensteilheit der PD-Verstärkerstufe 5 abhängige Ansprechzeit der beiden Einheiten bzw. ein steilerer Anstieg bewirkt eine kürzere Integrationszeit, da die Spannung an den Bauteilen 6,7 in Abhängigkeit vom Flankenanstieg schneller oder langsamer steigt.

Wesentlich ist, daß die Einheit 7, die einer Leistungsabnahme zugeordnet ist, rasch auf eine Leistungsabnahme anspricht, damit erreicht wird, daß bei Veränderung des Übersetzungsverhältnisses in Richtung einer Leistungsabnahme diese Änderung möglichst schnell abgebrochen wird und die entgegengesetzte Veränderungsrichtung gewählt werden kann; darüber hinaus wird durch derartige kurze Signale die Zeitdauer für eine falsche Verstellung, d.h. in eine Richtung einer Leistungsabnahme, sehr kurz gehalten. Anderseits wird durch die längere Erkennzeit einer Leistungsverbesserung bzw. die länger dauernde Integration in der Einheit 6 ein schnelleres Auffinden des OPP erreicht, wenn sich das momentane Übersetzungsverhältnis von dem von dem OPP-Betrieb erforderlichen Übersetzungsverhältnis relativ stark unterscheidet, da durch längere Verstellschritte rascher in Richtung einer Verbesserung der Leistungsabgabe gegangen werden kann.

Dazu ist eine Überlagerungsschaltung 12 für die Signale der Leistungsmeßeinheit 4 vorgesehen, um Signale, die einer Leistungsabnahme entsprechen, zu verstärken bzw. Signale, die einer Leistungszunahme entsprechen, abzuschwächen. Dazu werden die Ausgangssignale der Leistungsmeßeinheit 4 über einen Widerstand R1 dem PD-Verstärker 5 zugeführt. Gleichzeitig ist an den Eingang des PD-Verstärkers 5 über einen Widerstand R2 und einen Inverter 26 das Ausgangssignal des Impulsgenerators 13 gelegt, wobei geachtet wird, daß dieses Signal einem Signal der Leistungsmeßeinheit 4, das einer Leistungsabnahme entspricht, gleichgerichtet ist, sodaß durch die Signalerhöhung die Ansprechzeit der Einheit 7 verkürzt wird.

Die Ansprechzeit der Einheit 7 kann so verkürzt werden, daß über das Und-Gatter 8 der Impulsgenerator 13 bzw. seine Impulsabgabe noch während der Impulslaufzeit {etwa eine viertel Sekunde) gestoppt werden kann, sodaß eine damit bewirkte Spannungsveränderung aus Kondensator C und die damit bedingte Änderung des Ausgangsspannungswertes des Treppenspannungsgenerators 22 bzw. eine Pulsweitenverstellung in eine Richtung, die eine Leistungsabnahme bedingt, sehr rasch unterbunden werden kann. Gleichzeitig bewirkt die Spannungsüberlagerung des Ausgangssignales der Leistungsmeßeinheit 4, daß eine Leistungsabnahme entsprechende Signale einen gewissen Schwellwert überschreiten und somit die am Ende der Bauheiten 6, 7 vorgesehenen Schmitt-Trigger bzw. Schwellwerteinheiten überwinden können; insbesondere von Bedeutung ist die Überwindung der Schwellwerteinheit in der Baueinheit 7, um eine Leistungsabnahme anzeigende Signale an den Impulsgenerator 13 weiterleiten zu können. Wenn ein eine Leistungsverbesserung anzeigendes Signal aus der Leistungsmeßeinheit 4 an den PD-Verstärker 5 geführt wird, so wird auch dieses Signal durch die Spannungsüberlagerung abgeschwächt; eine derartige Spannungsüberlagerung bzw. Abschwächung könnte bedeuten, daß das Signal nicht eine Höhe erreicht, um von der Schwelleneinheit in der Einheit 6 durchgelassen zu werden; dies ist jedoch nicht von sonderlicher Bedeutung, da ein eine Leistungszunahme bedeutendes, für eine Weiterleitung zu geringes Signal sicherlich für die gesamte Vorgangsweise günstig ist. Im Bereich sehr geringer Leistungen und eventuell auch bedingt durch andere Umstände betreffend Sonneneinstrahlung und Zustand der Solarzellenanlage kann der erzielte Leistungsunterschied, d.h. die Leistungsabnahme oder -Zunahme, während eines Verstellimpulses so gering ausfallen, daß seine Intensität trotz des vorgesehenen PD-Verstärkers 5 nicht ausreicht, um die Einheit 7 soweit anzusteuern, daß eine Richtungsumkehr erreicht wird. Wenn man mehrere solche Situationen hintereinander voraussetzt, d.h. mehrere Impulse lang die Pulsweite in die falsche Richtung verstellt, wird die Einhaltegenauigkeit des OPP leiden. Durch die Spannungsüberlagerung wird jedoch erreicht, daß bei zu geringer oder auch gar keiner Leistungsveränderung eine ausreichende Ansteuerung der ein Verschlechterungssignal weiterleitenden Einheit 7 erreicht wird und damit eine Richtungsumkehr erzwungen wird. Die additive Verknüpfung durch die Widerstände RI und R2 ergibt bei einer tatsächlichen (wenn auch extremst kleinen) Leistungsabnahme ein etwas größeres, vorzugsweise negatives, Resultat als bei einer tatsächlichen Verbesserung, die ebenfalls extrem klein sein kann, aber nicht von sonderlicher Bedeutung für die Gesamtfunktion ist. Die Einheit 7 generiert, wie bereits erwähnt, aufgrund ihrer Integralfunktion umso früher ein Ausgangssignal je stärker negativ das Eingangssignal ist. Daraus ergeben 4

AT 401 976 B sich bei Verstellungen der Pulsweite in falsche Richtungen sehr kurze Ansprechzeiten bzw. kürzere Ansprechzeiten als Verstellungen in die richtige Richtung, d.h. in eine Richtung der einer Leistungszunahme. Über das Und-Gatter 9, an den die Ausgangssignale der Einheit 7 und die Impulse des Impulsgenerators 13 anliegen wird unter Umständen sogar noch während der Zeitdauer der Impulsgabe (etwa 0,25 5 Sekunden) eine Umschaltung der Konstantstromquelle 11 erreicht bzw. über das Oder-Gatter 8 eine Unterbrechung der Impulsabgabe. Gleichzeitig bewirkt diese Unterbrechung der Impulsabgabe ein Aussetzen einer Abgabe weiterer Impulse für die vorgegebene Stillstandszeit (etwa einige Sekunden). Es kann sich zwar somit ergeben, daß nach jeder Verstellung die Verstellrichtung gewechselt wird, um das Übertragungsverhältnis einzuregeln; in Summe ergibt sich jedoch aufgrund der unterschiedlichen vom io Impulsgenerator 13 abgebenen Impulslängen eine unterschiedliche Verstellung des Übertragungsverhältnisses, die in Summe eine Bewegung in eine Richtung einer Leistungserhöhung geht.

Das Ausgangssignal der beiden Einheiten 6 und 7 wird somit über ein Oder-Gatter 8 dem Impulsgenerator 13 zugeführt; da derartige Signale geänderten Außenbedingungen oder einer willkürlichen Änderung des Übersetzungsverhältnissesund der damit bedingten Leistungsveränderung entsprechen können, wertet rs der Impulsgenerator 13 ein eintreffendes Signal als Rücksetz- bzw. Stillsetzsignal. Es wird nur dann wieder ein Impuls vom Impulsgenerator 13 abgegeben, wenn innerhalb der bestimmten Zeitdauer kein eine Leistungsveränderung anzeigendes Signal am Eingang INH/Reset einlangt. Mit dem Empfang eines Signa-les des Oder-Gatters 8 wird der Impulsgeber 13 angehalten bzw. rückgesetzt, und zwar immer wieder dann, wenn eine Leistungsveränderung festgestellt wird, deren Meßsignal die Schwellen in den Einheiten 6,7 20 überschreitet. Das von den Einheiten 6,7 abgegebene digitale Ausgangssignal erfolgt umso früher je früher die Schwellen überschritten sind, welche Zeitdauer wiederum von der Flankensteilheit des den PD-Verstärker 5 verlassenden Signales abhängt.

Der Treppenspannungsgenerator 22 hat die wesentliche Aufgabe, die Belastung der Solarzellenanlage 1, d.h. das Übersetzungsverhältnis des Drosselwandlers 15 zum Stromabnehmer 21 stufenweise zu 25 verändern. Dazu wird mit dem Ausgangssignal am Ausgang 27 des Impulsgenerators 13 ein Schalter 24 angesteuert, mit dem die Konstantstromquelle 11 für eine Zeitdauer des Impulses entsprechende Zeitspanne an einen Kondensator C anlegbar ist und diesen somit während dieser Zeitspanne auf- oder entladet. Die Zeitdauer, über die die Schalteinheit 24 geschlossen ist, bestimmt die Auf- und Entladung des Kondensators C und damit die Höhe des dem Steuereingang "Steuer" des Pulsweitenmodulators 16 30 zugeführten Spannung, die die Pulsweite bestimmt. Die Pulsweite der Impulse des Pulsweitenmodulators 16 bestimmt die Öffnungs- und Schließdauer der Schalteinheit 18, z.B. Transistorschalter, welcher die Leitung von der Solarzellenanordnung 1 zum Stromabnehmer 21 durchlässig schaltet. Die Zeitdauer des Öffnens bzw. des Schließens bestimmt letztlich das Übersetzungsverhältnis der Spannung am Stromabnehmer 21 zu der Spannung der Solarzellenanordnung 1, aufgrund der Induktivität der im Drosselwandler 15 in dieser 35 Leitung angeordneten Drossel 17. Die tatsächliche Zeitdauer der vom Impulsgenerator in Zeitabständen abgegebenen Impulse kann durch die von dem gerade laufenden Impuls selbst bewirkte Veränderung der Leistungsabgabe verkürzt werden, wenn die eine Leistungsveränderung entsprechenden Signale so rasch die Einheit 7 passieren, daß sie noch während der Laufzeit des Impulses an den Eingang INH/Reset des Impulsgenerators 13 einlangen. In diesem Fall wird der Impuls sofort unterbrochen und die Verstellung des 40 Übersetzungsverhältnisses in eine Richtung, die einer Leistungsverschlechterung entspricht, wird sofort unterbrochen. Durch das Signal der Einheit 7 wird über das Und-Gatter 9 auch im gleichen Takt die Konstantstromquelle 11 umgepolt, sodaß im nächsten Verstellschritt, wenn nach einer gewissen Zeitspanne vom Impulsgenerator 13 wieder ein Impulsgenerator 13 wieder ein Impuls abgegeben wird, der Kondensator C eine Ladung erhält, die eine Ladungsveränderung bewirkt, die der vorangegangenen Ladungsverände-45 rung entgegengesetzt liegt.

Im Treppenspannungsgenerator 22 ist an den Eingang Up/Down der Konstantstromquelle 11 der Ausgang des Und-Gatters 9 angeschlossen, an das der Ausgang 26 des Impulsgenerators 13 und der Ausgang der Einheit 7 angelegt sind. In Abhängigkeit des vom Und-Gatter 9 einlangenden Signales wird immer dann die Polung der Konstantstromquelle 11 verändert, wenn von der Einheit 7 ein eine Leistungsab-50 nähme anzeigendes Signal einlangt, um dieser Abnahme entgegenzuwirken, indem eine Umladung bzw. eine Änderung der Spannung des Kondensators C erfolgt. Über das Und-Gatter 9 wird somit ein Signal der Einheit 7 bei Einlangen eines Impulses des Impulsgenerators 13 (Puls-Out) an den Eingang "Direction" des Richtungsgebers bzw. der Konstantstromquelle 11 abgegeben, was eine Umschaltung der Polung (Up/Down bzw. Down/Up) der Konstantstromquelle 55 11 bewirkt. Dies erfolgt auch deshalb, weil die Feststellung einer Leistungsabnahmne (auch wenn deren

Ausmaß sehr klein ist) bedeutet, daß der OPP bereits überfahren wurde und für den nächsten Veränderungsschritt die entgegengesetzte Verstellrichtung des Übersetzungsverhältnisses zu wählen ist. Ist jedoch eine Verbesserung gelungen, so wird das als Bestätigung für die Korrektheit der Verstellrichtung gewertet 5

Claims

AT 401 976 B und diese beibehalten; Signale der Einheit 6 stoppen lediglich die Impulsabgabe aber polen die Konstantstromquelle 11 nicht um. An sich legt der Impulsgenerator 13 bzw. dessen Timer am Ausgang 27 den Zeitpunkt fest, wann mit einer Änderung des Übersetzungsverhältnisses begonnen werden soll. Im Normalfall (wenn keine Signale von außen, d.h. über das Oder-Gatter 8 anfiegen) wird, z.B. alle vier Sekunden, ein Impulssignal, z.B. mit einer Länge von 0,25 Sekunden, an den Schalter 24 abgegeben, um die Höhe des Spannungssignals, das am Eingang des Pulsweitenmodulaltors 16 anliegt, zu verändern. Darüber hinaus verfügt der Treppenspannungsgenerator 22 über zwei Steuereingänge Zwangs + und Zwangs-, die als unterer bzw. oberer "Anschlag" dienen, die seine Ausgangsspannung schnellstmöglich und ohne Spannungstreppen zu generieren auf Maximal- bzw. Minimalspannung stellen, womit das Übersetzungsverhältnis schnellstmöglich veränderbar ist. Der Eingang Zwangs + ist von einer Vergleichseinheit 14 angespeist, in der eine Vorgabe für eine Mindestleistung in einem Speicher 23 eingestellt ist, die mit der tatsächlichen Leistung der Leistungsmeßeinheit 4 verglichen wird. Wird festgestellt, daß die festgesetzte Mindestleistung unterschritten wird, so wird dem Treppenspannungsgenerator 22 ein Signal übermittelt, um das Übersetzungsverhältnis in die gewünschte Richtung zu verstellen. Der Pulsweitenmodulator 16 verfügt über einen Steuereingang "Limit", der einerseits mit dem Steuereingang "Inhibit" des Impulsgenerators 13 und anderseits mit dem Ausgang einer Soll-Ist-Vergleichseinheit 20 verbunden ist. Mit einem Signal über diese Steuerleitung erwirkt ein Soll-Ist-Vergleich bei der Pulsweitenmodulatoreinheit 16 eine Begrenzung des Übersetzungsverhältnisses. Die Soll-Ist-Vergleichseinheit 20 stellt eine übergeordnete Instanz dar, die eine Überladung einer Batterie als Stromabnehmer 21 verhindern soll; der Sollwert für die Ausgangshöchstspannung stammt von der Einstellung des Schalters "Ausgangs-wahl”, womit für den Stromabnehmer 21 vorgegebene Spannungen einstellbar sind. Ein Signal am Steuereingang "Inhibit" des Impulsgenerators 13 hält diesen an; der Wert für das Übersetzungsverhältnis bleibt jedoch gespeichert. Sobald der Stromabnehmer 21 belastet wird, z.B. durch Einschalten eines Verbrauchers, und die Soll-Ist-Vergieichseinheit 20 die Ladesperre aufhebt, somit also das Steuersignal zurückstellt, können die Optimierungsversuche vom letzten Wert ausgehend fortgesetzt werden. Der Steuerausgang Ü 1=1 der Pulsweitenmodulatoreinheit 16 sendet ein Signal an den Eingang "Zwangs-" des Treppenspannungsgenerators 22, wenn das Übersetzungsverhältnis 1:1 erreicht wird und damit eine Übersteuerung eintritt. Dies stellt eine Sicherheitsmaßnahme dar, damit die Pulsweitenmodulatoreinheit 16 nicht übersteuert und somit keine sinnvollen Meßergebnisse mehr liefern könnte und daraufhin der Regelprozeß versagen würde. Der Eingang "Zwangs-" dient somit als obere Begrenzung des Spannungswertes des Treppenspannungsgenerators 22. Weiters ist eine Übertemperaturschutzeinheit 19 vorgesehen, die die Aufgabe einer Hitzeschutzschaltung hat. Stellt diese Einheit 19 eine zu hohe Temperatur des Drosselwandlers 15 fest, wird ähnlich der Ladeschlußbegrenzung die übertragene Leistung durch entsprechende Änderung des Übersetzungsverhältnisses soweit zurückgenommen, daß sich keine weitere Zunahme der Temperatur ergibt. Auf diese Weise kann eine Beschädigung des Drosselwandlers 15 bzw. der Konverterschaltung bzw. Drossel 17 durch Übertemperatur verhindert werden, ohne die Ladung der Batterien dabei zu unterbrechen. Um verschiedene Betriebszustände der Anordnung nach außen hin sichtbar zu machen, ist eine Anzeigeeinheit 10 mit im vorliegenden Fall vier LEDs angedeutet. Die beiden LEDs OP+ und OP-signalisieren durch Aufleuchten die Richtungen, in der das Übersetzungsverhältnis verändert wird, um die Leistungsabgabe zu optimieren. Die LED "Ladeschi." leuchtet auf, sobald der Ladeschluß bzw. die Maximalladung des Stromabnehmers 21 bzw. der Batterie erreicht ist. Die LED "Übertemp." zeigt begrenzten Betrieb des Drosselwandlers 15 und damit geringere Energieübertragung von der Solarzeilenanordnung 1 zum Stromabnehmer 21 aufgrund einer vorliegenden Übertemperatur an. Es ist für den Fachmann möglich, auch einen anders aufgebauten Regelkreis für die Veränderung der Pulsweite des Drossel wand lers 15 zu erstellen und dazu andere Bauteile zu verwenden. Patentansprüche 1. Anordnung zur Optimierung bzw. Einregelung der Leistungsabgabe von Solarzellenanlagen an Stromabnehmer, z.B. Stromregler, Stromspeicher od.dgl., wobei zwischen die Soiarzellenanlage (1) und den Stromabnehmer (21) ein Drossel(abwärts)wandler (15) mit regelbarem Übersetzungsverhältnis geschaltet ist, an den zur zeitweiligen Veränderung des Übersetzungsverhältnisses ein Treppenspannungsgenerator (22) angeschlossen ist, wobei an die Solarzellenanlage (1) zur Erfassung einer Veränderung ihrer Leistungsabgabe eine Leistungsmeßeinheit (4) angeschlossen ist, wobei der Treppenspannungsgenerator (22) zwischen die Leistungsmeßeinheit (4) und eine das Übersetzungsverhältnis des Drosselwandlers (15) vorgebende Pulsweitenmodulatoreinheit (16) geschaltet ist und einen Impulsgenerator 6 AT 401 976 B (13) besitzt, dessen Impulssignale die Pulsweite der Pulsweitenmodulatoreinheit (16) steuern, indem der Treppenspannungsgenerator (22) bzw. sein Impulsgenerator (13) in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Leistungsmeßeinheit (4) die am Eingang der Pulsweitenmodulatoreinheit (16) anliegende Spannung des Treppenspannungsgenerators (22) und damit die Pulsweite der Pulsweitenmodulatoreinheit (16) bzw. das Übersetzungsverhältnis des Drosselwandlers (15) einstellt, und wobei der Impulsgenerator (13) von einem Timer gesteuert seine das Spannungssignal des Treppenspannungsgenerators (22) und damit das Übersetzungsverhältnis abändernden Impulssignale in bestimmten Zeitabständen sendet, aber nur bei Ausbleiben eines eine bestimmte Leistungsveränderung überschreitenden Ausgangssignales der Leistungsmeßeinheit (4) innerhalb eines bestimmten Zeitabschnittes Impulse gesendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß im Treppenspannungsgenerator (22), zur Bildung seines Ausgangssignales in an sich bekannter Weise zumindest ein Kondensator (C) über eine Schaltereinrichtung (24) an zumindest eine umpolbare Konstantstromquelle (11) angeschlossen ist und daß ein Steuereingang der Schaltereinrichtung (24) an den Impulsgeber (13) angeschlossen ist und von diesem mit den Impulssignalen gesteuert wird, so daß die Ladezeit bzw. die die Ladezeit des Kondensators (C) steuernde Impulsdauer der Impulse des Impulsgenerators (13) und damit die Spannungshöhe des Spannungssignales des Treppenspannungsgenerators (22) für die Pulsweitenmodulatoreinheit (16) in Abhängigkeit der Änderung des Ausgangssignales der Leistungsmeßeinheit (4) bestimmt sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsmeßeinheit (4) eine Spannungsüberlagerungsschaltung (12) nachgeschaltet ist, mit der dem Ausgangssignal der Leistungsmeßeinheit (4) ein Spannungssignal überlagerbar ist und einer Leistungsabnahme entsprechende Ausgangssignale verstärkbar und einer Leistungserhöhung entsprechende Ausgangssignale abschwächbar sind, daß der Spannungsüberlagerungsschaltung (12) eine Verstärkereinheit (5), insbesondere ein PD-Verstärker, und dieser eine Integrationsschaltung (6,7) für eine Trennung und verschieden raschen Integration der entsprechenden Signale in Abhängigkeit von der Schnelligkeit einer Erhöhung bzw. einer Verminderung der Ausgangsleistung nachgeschaltet ist, und daß der Treppenspannungsgenerator (22) bzw. der Impulsgenerator (13) und eine Umpoleinheit der Konstantstromquelle (11) an die Integrationsschaltung (6,7) angeschlossen sind, sodaß die einen Schwellenwert überschreitenden Ausgangssignale der Integrationsschaltung dem Treppenspannungsgenerator (22) bzw. dem Impulsgenerator (13) für eine Unterbrechung der Impulsabgabe und der Umpoleinheit der Konstantstromquelle (11) für deren Umpolung zugeführt sind. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 7