CN103180746A

CN103180746A - 使用手持设备验证发电机和逆变器之间的电连接的方法

Info

Publication number: CN103180746A
Application number: CN2011800512292A
Authority: CN
Inventors: B·马格努森; H·普吕辛
Original assignee: SMA Solar Technology AG
Current assignee: SMA Solar Technology AG
Priority date: 2010-11-10
Filing date: 2011-11-09
Publication date: 2013-06-26
Also published as: WO2012062814A1; US20130241535A1; JP2013542446A; DE102010050785B4; DE102010050785A1

Abstract

本发明公开了一种验证发电机(10a)和逆变器(20b)之间通过电缆(30)的电连接的方法。该方法包括在电缆(30)附近放置带有电流检测传感器(45)的手持设备(40)。改变电流的命令被从手持设备(40)传输到逆变器(20b)，以在逆变器-发电机连接电缆内产生电流特征(150)。传感器特征被电流检测传感器(45)检测到并被与由该改变电流的命令引起的电流特征(150)做比较。在比较的基础上产生验证特征。该方法可以被用于编译多个发电机(10a，10b，10c)和多个逆变器(20a，20b，20c)之间的布线计划。

Description

使用手持设备验证发电机和逆变器之间的电连接的方法

技术领域

本发明涉及一种用于验证发电机和逆变器之间的电连接的方法。本发明进一步涉及一种用于建立连接多个发电机和多个逆变器的布线计划的方法。本发明进一步涉及一种相应的程序应用。

背景技术

在化石能源日益稀缺且日益昂贵的时代，从可再生能源制造能源的重要性在增加。因此，光致电压产生的电能部分在增加。在这种环境中，光伏(PV)系统通常包括用于把太阳光转化成直流电流的PV发电机以及把所产生的直流电流转化成适形于被馈送到电网的交流电流的逆变器。为了达到更高的馈送功率，多个PV发电机或者被连接到单个或者一些集成化的逆变器，或者被连接到多个更小的、分散化的逆变器。在后一种情形中，发电机及相关的逆变器之间的布线的平均长度被减小。另一方面，对于安装或者维护人员为了确定PV发电机的连接或者用相关逆变器测试布线常常出现问题。在构建PV系统的同时，建立系统布线计划的努力常常被回避，布线或发电机的单独标记被忽略。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种使得安装或者维护人员以简单可靠的方式验证发电机与相关逆变器之间的电连接的方法。这是通过一种包括本发明的独立权利要求1的技术特征的方法实现的。本发明的具体实施方式被描述在从属权利要求中。通过实践根据本发明的方法，还可以在用较低的努力构建系统之后，创建带有多个发电机和多个逆变器的发电系统的布线计划。

技术人员把手持设备放在电缆之一的附近，发电机与逆变器之间的电连接依靠此电缆实现。接下来，用来产生发电机电流(即流过发电机和逆变器之间的连接线缆的电流)的电流特征(current signature)的命令被安装在该手持设备的软件应用创建并被传输到逆变器以执行该命令。在生成该电流特征的同时，传感器特征(sensor signature)依靠电流传感器(例如，诸如霍尔效应传感器的磁场传感器)被记录。电流传感器被包括在手持设备中或者被通过电缆(例如，经由耳机/麦克风插头)或者通过诸如蓝牙的无线电传输连接到设备。如果被定位在电流传感器附近的电缆是发电机与逆变器之间的电连接的一部分，以使得电缆中的电流根据电流特征而变化，那么这种变化就通过电流特征和传感器特征之间的比较而被检测。用这种方式，可以通过经由电缆比较两个特征(signature)的方式验证发电机与各个逆变器之间的电连接是否存在。

因为当今可以使用的各种移动电话都包括适合作电流传感器的磁场传感器，例如作为电子罗盘的一部分，而且这些移动电话进一步包括需要用于数据和通信目的的部件，所以不需要特定的硬件来执行该方法。编制软件应用以执行该方法并把这个应用安装在移动电话里就足够了。这种移动电话常常进一步包括集成的GPS接收机，从而允许在执行所述方法的同时确定手持设备的位置坐标。

电流特征可以包括关闭和打开发电机电流的命令，或者它可以包括一种或多种适于把实际发电机电流从第一值变为第二值的命令，以使得例如能够在发电机电流的不同值之间产生预先确定的变化序列。在优选的实施例中，产生电流特征的命令包括执行搜索发电机的全局最大功率点的命令。在这种搜索中，发电机的电压范围被扫描，其中发电机电流根据发电机特性而变化，该发电机特性导致适于被通过根据本发明的方法分析的电流特征的产生。用这种方式，因电流特征的产生而引起的发电机功率的暂时损失可以被部分或全部地补偿。

为了检查关于待测试发电机与一组逆变器的电连接，该方法可以被单个逆变器或者该组逆变器的子组执行。继续把组分成子组的划分，直到该方法最终得到标识单个逆变器的成功验证信号为止。用这种方法，几步尝试就足以确定可能很大的一组逆变器中的哪个逆变器与待测发电机电连接。因此，可以用快速且低功率下降的方式确定。

在成功验证电连接以后，被各自识别的逆变器可以把特定于该连接的数据传输到手持设备，诸如实际发电机电流、发电机电压，或唯一逆变器标识。手持设备可以把这种数据显示在显示器上。用这种方法，技术人员可以快速而准确地获得系统的信息而不需要执行复杂的测量。发电系统的维护因而被极大地简化了。

用于产生电流特征的命令的传输可以被任何已知的数据传输方法执行，诸如通过电缆通信或者通过诸如无线电连接的无线通信。传输路径可以是从手持设备到各个逆变器的直接路径，但也可以从手持设备延伸到第一逆变器，形成用于与其它逆变器组进行数据交换的网络。在这种情况中，命令通过网络传输到待测逆变器。还可以建立手持设备与互联网之间的数据连接，从而把命令进一步地从互联网传输到待测逆变器。

如果手持设备还能够，例如通过GPS接收机，检测其位置，在产生电流特征的同时，手持设备的位置坐标可以被确定和存储。用这种方式，可以把手持设备的位置信息作为表示发电机的大致位置的信息，与各个逆变器的标识信息合并，并把这种被合并的信息存储到数据库中。当以多个发电机反复执行本方法时，可以以一种简单且可靠的方式产生发电系统的布线计划。

为了增加该方法的可靠性，可以设想使用相同的待测逆变器重复该方法并在重复期间修改手持设备的位置和/或取向。可以通过被安装在手持设备上的应用(例如通过图形符号的方式)向技术人员提供如何修改位置和取向的细节。为了提高不同位置和/或取向的准确度，手持设备可以包括夹持设备，诸如带有可旋转固定部的夹子。该夹持设备被用于在执行用于验证那个电连接的方法的同时，确定手持设备相对于待测电缆的位置和/或方向。本应用可以在重复的结果之间取平均或者可以选择最佳的调整以执行电流特征和传感器特征之间的比较。还可以设想从响应于传感器特征的信号电平的一组不同的预先确定的特征中选择电流特征，以增加验证的可靠性。可选择地，手持设备的各种取向和/或位置可以被惯性传感器、加速度传感器，或位置传感器确定，以考虑和/或补偿取向的变化。

附图说明

下面借助附图描述本发明。附图仅用于说明细节，且不意在限制要求保护的发明。附图示出：

图1带有需要执行本发明的方法的部件的发电系统的示意图，

图2示例性的发电机特性，

图3示例性的电流特征，以及

图4示出本发明的过程流程的流程图。

具体实施方式

图1示出发电系统1，包括多个发电机10a，10b，10c，每个都通过各自的电缆被连接到多个逆变器20a，20b，20c中的一个逆变器。电缆被用于把由发电机10a，10b，10c作为直流电流产生的电能传输到相关联的逆变器。手持设备40包括电流传感器45和GPS接收机48。手持设备40可以例如是所谓的智能电话(Smartphone)，包括集成的GPS接收机以及磁场传感器，例如电子罗盘的部件。使用这种磁场传感器，磁场的强度和方向可以被测量，从而允许确定流过被放置在磁场传感器附近的电缆30的直流电流。在上下文中，附近的意思是在磁场传感器45和待测电缆30之间的距离范围，其中由直流电流引起的磁场可以与在电缆30的位置处因为其它原因存在的的磁场(诸如地球的磁场、永久磁体产生的磁场或由其它电流引起的磁场)清楚地加以区分。优选地，由电缆的直流电流引起的磁场超过在电缆30的位置处的地球的磁场。从这方面考虑，在磁场传感器45和待测电缆30之间的磁场中的从1mm到大约3cm之间的距离范围可以在实际应用中被推导出。通过在磁场传感器45周围一次或多次缠绕(wrapping)待测电缆30，由直流电流引起的磁场以及由此产生的测量灵敏度可以被进一步地提高。

为了执行该方法，带有其磁场传感器45的手持设备40被放置在电缆30的附近，该电缆30被认为提供将要在发电机10a和逆变器20b之间的待验证的电连接。随后，手持设备40使用传输路径50传输改变电流的命令。该改变电流的命令包括执行该命令的逆变器的唯一标识。可选择地，该改变电流的命令进一步包括由表示手持设备40的实际位置的手持设备43的GPS接收机48产生的坐标，以及因此提供电连接的待验证电缆30的位置。

传输路径50可以包括电缆连接以及无线电连接，诸如蓝牙、无线局域网、UMTS或其它无线通信协议。传输路径50可以是手持设备40和执行改变电流命令的逆变器之间的直接数据连接，或者传输路径50利用由多个逆变器20a，20b，20c之间形成的网络60。用这种方法，可以对位于直接数据连接到手持设备40的范围之外的逆变器寻找定位(address)。

改变电流的命令可以包括使待测逆变器改变从所连接的发电机流到逆变器的电流。电流的变化将在后面被标记为电流特征。例如，逆变器可以在执行修改电流命令的同时暂时或永久地把电流减少到零或者到任何其它预先确定的电流值。这种控制能够通过电流设置点或者通过其它方式(诸如设置用于发电机电压的值)被确立。

图2示出把发电机电流100指示成发电机电压110的函数的发电机特性140。发电机的操作的实际模式被工作点120定义。任何操作模式的改变引起工作点沿着带有发电机电流100的相关改变的发电机特征140的变化130。

结果，改变电流的命令导致根据发电机特性140的工作点的改变，最终得到所生成的电流特征150，即沿着时间轴190的发电机电流100的变化，如图3所示。用这种方法，改变电流的命令(在执行该命令的同时实现发电机电流100的暂时关闭和后续开启)最终得到开关特征(switching signature)160。如果改变电流的命令导致在执行命令期间由逆变器预先确定的电流值的序列的设置，则电流特征150的不同形式被产生。在这种情况中，特征可以产生所示的电流序列特征170。还预期的是，在执行改变电流的命令期间，暂时或永久地增加发电机电流100。

在其他实施例中，改变电流的命令可以包括执行搜索算法以识别发电机的最大功率点的命令。在这种搜索中，发电机电压110的范围被扫描以识别具有该发电机的最大功率输出的工作点120。因此，这种搜索算法还引起发电机电流的暂时变化，并因此引起电流特征。

如果由改变电流的命令引起的变化电流流动在电缆30中实现，手持设备40的电流传感器45被放置在该电缆附近，那么电流特征可以被作为各个传感器特征而被测量。通过比较电流特征和传感器特征，可以验证电缆30是否是发电机和被改变电流的命令寻找定位的逆变器20b之间的电连接的一部分。在该比较提供了电流特征和传感器特征之间的足够识别度的情况下，手持设备40产生指示成功识别的验证信号，否则，产生指示识别失败的验证信号或者无验证信号。所产生的验证信号能够被用于在手持设备的显示器上显示相应的成功指示符，或者能够沿着传输路径50被传输到所连接的数据处理系统和/或被寻找定位的逆变器20b。

对于多个逆变器被潜在地连接到待测电缆30的情形，可以在相续的处理部分中执行验证，其中在每个处理部分中使用单个逆变器或者逆变器的子集，直到被连接到待测电缆30的逆变器20b被明确地识别为止。

可替换地，可以考虑同时或者在给定的接合时间期间内使用多个或者所有潜在的逆变器产生单独的电流特征，从而基于传感器特征检测逆变器中的哪个被连接到待测电缆。用这种方法，识别的处理可以被极大地简化和加速。

图4中示出了根据本发明的一方面的处理的流程图。在第一处理步骤200中，手持设备40与其电流检测传感器45被放置在待测电缆30的附近。优选地，手持设备40可以包括固定部，以确保手持设备40具有到电缆30的预定距离和预定对准。可选地，手持设备40可以随后利用校准测量，以确保借助于电流检测传感器45检测电流特征的条件能够被满足，或者电流检测传感器45是否产生过大的信号，以提供足够灵敏度用于检测电流特征的额外信号分量。如果需要，手持设备40基于校准测量的结果产生如何修改距离或者对准的指令，以达到电流检测传感器45的足够的或者最适宜的灵敏度。

在第二处理步骤210中，手持设备40把改变电流的命令传送给单个逆变器或者一组逆变器。如上所述，使用了手持设备40的通信功能。命令一旦被执行，改变电流的命令就被配置成修改被连接到逆变器的发电机的发电机电流，从而在各个发电机和逆变器之间的电力运载电缆上产生电流特征。

在第三处理步骤220中，电流检测传感器45产生包括电流检测传感器的一系列测量值的传感器特征。在此期间，手持设备40的距离和对准被保持不变，以避免影响传感器特征的检测。

在第四处理步骤230中，传感器特征与电流特征比较，并基于这种比较的结果产生验证信号。基于已知的算法，特征在形状和同步性之间的一致程度被确定。如果该被确定的一致程度超过了预定值，则两个特征的身份被识别并且产生指示成功的验证信号。这种信号可以包括在手持设备40的显示器上以图形的方式显示成功或者以声音告知成功。可替换地或者额外地，该比较的结果还可以通过其通信部件(可选地，与手持设备40的实际GPS坐标一起)被传输到其他被连接到手持设备40的设备，特别是传输到被寻找定位的逆变器20b以产生电流特征。

为了增加验证的可靠性，手持设备可以被配置成执行改变电流的命令的重复传输和传感器特征的重复检测。在重复之间，手持设备可以借助充分的显示来请求用户改变手持设备40的对准和/或距离。在这种情况中，电流特征和传感器特征之间的比较可以被执行为重复的单个比较的组合，并且随后产生验证信号。

在一个实施例中，涉及到的逆变器20b可以随后把数据值传输到手持设备40，特别是与正在被验证的电连接有关的数据值，并且手持设备可以在其显示器上显示这些数据值。这种数据值可以包括发电机的实际电流、电压或功率值、逻辑数据，诸如逆变器标识、其位置、错误消息或在一时间段上被确定和保存的性能图，或其他值。用这种方法，维护人员可以以简单、快速和可靠的方式判断发电系统的状态，且可以决定所需要的维护动作。除了可以是传统的智能电话和适当的程序应用的手持设备40外，不需要其他的部件来执行根据本发明的方法和执行发电系统1的诊断。

借助于在发电机和逆变器之间的被验证的电连接确定的数据，可以通过比较根据本发明的方法的结果和发电机和逆变器之间的电连接的已有布线计划的信息，或者把根据本发明的方法的结果加入到发电机和逆变器之间的电连接的已有布线计划的信息，编译(即产生、扩展，或纠正)发电系统的布线计划。在验证期间已经确定了GPS坐标的情况中，这种布线计划还可以包括多个发电机的空间排布的计划。

本领域技术人员将会认识到使用本描述所示的实施例的其它组合，并且将会预期所述的过程和方法以及所用的组成部分的其他变化和等价物，其将被认为是包括在随附的权利要求书中。本发明的范围将因此被认为仅受到随附的权利要求书的措辞的限定。

参考符号列表：

Claims

1.一种验证发电机(10a)和逆变器(20b)之间通过电缆(30)的电连接的方法，其中所述方法包括：

-在电缆(30)附近放置包括电流检测传感器(45)的手持设备(40)，

-将改变电流的命令从所述手持设备(40)传输到所述逆变器(20b)，以在连接所述逆变器(20b)和所述发电机(10a)的电缆内产生电流特征(150)，

-由所述电流检测传感器(45)检测传感器特征，以及

-基于所述传感器特征和所述电流特征(150)的比较的结果，产生验证信号。

2.根据权利要求1的方法，其中所述电流特征(150)包括开关特征(160)。

3.根据前述权利要求之一的方法，其中所述电流特征包括发电机电流的电流序列特征。

4.根据前述权利要求之一的方法，其中改变电流的命令包括执行针对最大发电机功率点的全局搜索的命令。

5.根据前述权利要求之一的方法，进一步包括通过所述手持设备(40)确定GPS坐标，其中在成功验证信号的情况下所述GPS坐标被保存。

6.根据前述权利要求之一的方法，其中改变电流的命令被重复传输，并且所述传感器特征被重复检测，其中所述手持设备(40)相对于所述电缆(30)的位置在重复之间是变化的。

7.根据前述权利要求之一的方法，其中所述电流检测传感器(45)是磁场传感器，特别是霍尔效应传感器。

8.根据前述权利要求之一的方法，其中改变电流的命令通过无线电传输被传输。

9.根据前述权利要求之一的方法，其中改变电流的命令使用多个逆变器(20a，20b，20c)之间的网络(60)传输。

10.根据前述权利要求之一的方法，其中所述手持设备(40)是包括磁场传感器的智能电话。

11.根据前述权利要求之一的方法，其中所述方法重复地对多个逆变器(20a，20b，20c)中的不同逆变器寻找定位，直到产生成功验证信号。

12.根据前述权利要求之一的方法，其中如果产生成功验证信号，则特定于被验证的连接的数据被从所述逆变器(20b)传输到所述手持设备(40)。

13.根据前述权利要求之一的方法，其中改变电流的命令传输到多个逆变器，其中所述多个逆变器中的每一个逆变器产生不同的电流信号。

14.一种在多个发电机(10a，10b，10c)和多个逆变器(20a，20b，20c)之间编译布线计划的方法，包括根据前述权利要求之一的方法。

15.一种用于与包括电流检测传感器(45)且被放置在电缆(30)附近的手持设备(40)使用的程序应用，其特征在于，当所述程序应用被所述手持设备(40)的处理器执行时，执行根据前述权利要求之一的方法。