DE10126303A1

DE10126303A1 - Verfahren und System zur Betriebsverifikation

Info

Publication number: DE10126303A1
Application number: DE10126303A
Authority: DE
Inventors: Mark Steven Burns
Original assignee: Pacific Solar Pty Ltd
Current assignee: Pacific Solar Pty Ltd
Priority date: 2000-05-30
Filing date: 2001-05-30
Publication date: 2001-12-20
Also published as: AUPQ784000A0; US20020093249A1

Abstract

Ein Verfahren zur Verifikation des Betriebs einer Vielzahl von Stromversorgungsmodulen umfasst die Schritte der Aufnahme des Betriebs jedes Stromversorgungsmoduls zu einem vorbestimmten Zeitpunkt, wobei nicht mehr als ein Stromversorgungsmodul den Betrieb zu jeder Zeit aufnimmt. Ein Stromversorgungssystem umfasst eine Vielzahl von Stromversorgungsmodulen, wobei jedes Stromversorgungsmodul so betrieben werden kann, dass es den Betrieb zu einem eindeutigen, vorbestimmten Zeitpunkt aufnimmt.

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft Stromversorgungssysteme, und speziell ein Verfahren und ein System zur Verifikation des Betriebs eines Stromversorgungssystems.

Hinterrund der Erfindung

In Stromversorgungssystemen, in denen eine Anzahl von Stromversorgungsgeräten als Mo dule des Gesamtsystems wirken, kann es schwierig sein, an der gesamten gelieferten Leis tung zu sehen, ob jedes Modul richtig funktioniert. Es kann schwierig sein, ein Versagen eines einzelnen Moduls bloß vom Rückgang in der gesamten Systemleistung zu bestimmen, speziell dort, wo andere Faktoren einen in gleicher Weise signifikanten Effekt auf die ge samte Ausgangsleistung haben können. Zum Beispiel würde in einem fotovoltaischen Sys tem mit zehn Modulen der Ausfall eines einzelnen Moduls einen Abfall des gesamten Leis tungsausgangs um zehn Prozent verursachen, jedoch könnten andere Faktoren sowie Verän derungen in der Solarstrahlung in gleicher Weise der Grund für einen solchen Leistungsab fall sein. Des weiteren ist es schwierig, in solchen Systemen die Solarstrahlung bei der Platte genau zu messen, und deshalb kann ein "erwarteter" Leistungsausgang des Systems selbst unrichtig sein, was des weiteren eine genaue Analyse des Leistungsausgangs des Systems und eine korrekte Feststellung eines Modulfehlers kompliziert. Ähnliche Faktoren bei anderen Typen modularer Stromversorgungssysteme bewirken ähnliche Schwierigkeiten beim Herausfinden, ob ein niedrigerer als der erwartete Leistungsausgang (a) eine falsche Abschätzung des wirklichen Leistungsausgangs; (b) einen allgemeinen Faktor, der den Be trieb von mehr als einem Modul verhindert; oder (c) ein Versagen eines Moduls anzeigt.

Gegenwärtige Lösungen dieses Problems schließen physikalische Überprüfung jedes Mo duls durch einen Techniker ein, was, im Fall eines photovoltaischen Stromversorgungssys tems, Zugang zu jedem Modul erfordert, was den Zugang zu einem Dach eines Gebäudes notwendig machen könnte. Altnernativ kann dieses Problem angegangen werden, indem individuelle Kommunikationsprotokolle von wenigstens jedem Modul zu einem Systemmo nitor bereit gestellt werden. Solche Kommunikation steigert jedoch bedeutend die System komplexität und erfordert einen geeigneten Monitor und möglicherweise zusätzliche Kom munikationsverdrahtung und zusätzliche Hardware an jedem Modul.

Jede Diskussion von Dokumenten, Funktionen, Materialien, Vorrichtungen, Artikel oder ähnlichem, die in die vorliegende Beschreibung eingeschlossen wurden, dient nur dem Zweck, einen Kontext für die vorliegende Erfindung bereitzustellen. Es soll nicht als Zuge ständnis aufgefasst werden, wenn irgendwelche oder alle dieser Themen Teil des Stands der Technik sind, oder wenn sie geläufiges allgemeines Wissen auf dem für die vorliegende Erfindung relevanten Gebiet, wie es in Australien vor dem Prioritätsdatum jedes Anspruchs dieser Anmeldung existiert hat, darstellen.

In der ganzen Beschreibung soll das Wort "umfassen", oder Abwandlungen wie "umfasst" oder "umfassend" so verstanden werden, dass der Einschluss eines dargelegten Elements, einer Ganzzahl oder eines Schritts, oder einer Gruppe von Elementen, Ganzzahlen oder Schritten, aber nicht der Ausschluss von irgend einem anderen Element, einer anderen Ganzzahl oder eines anderen Schritts, oder einer anderen Gruppe von Elementen, Ganzzah len oder Schritten gemeint ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Nach einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum verifizieren des Betriebs einer Mehrzahl von Stromversorgungsmodulen bereit, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Aufnahme des Betriebs jedes Stromversorgungsmoduls zu einem vorbestimmten Zeitpunkt, wobei nicht mehr als ein Leistungsmodul den Betrieb zu jeder Zeit aufnimmt.

Nach einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Stromversorgungssystem bereit, umfassend eine Mehrzahl von Stromversorgungsmodulen, worin jedes Stromversor gungsmodul so betrieben werden kann, dass es den Betrieb zu einem eindeutigen, vorbe stimmten Zeitpunkt aufnimmt.

Nach einem dritten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Stromversorgungsmodul zur Verwendung in einem Stromversorgungssystem bereit, wobei das Stromversorgungsmodul so betrieben werden kann, dass der Betrieb im Stromversorgungssystem zu einem eindeuti gen, vorbestimmten Zeitpunkt aufnimmt.

Durch die Absicherung, dass nicht mehr als ein Stromversorgungsmodul zu jeder Zeit den Betrieb aufnimmt (d. h. durch Bereitstellen eines gestaffelten Anschaltschemas), ist es möglich, den Leistungsbeitrag jedes Moduls zu überwachen, wenn das Modul den Betrieb aufnimmt. Sollte daher ein Modul begrenzte oder keine Leistung produzieren, wird ein An stieg in der gesamten Systemleistung zu dem vorbestimmten Zeitpunkt für die Aufnahme des Betriebs dieses Moduls entsprechend begrenzt sein und kann deshalb sowohl entdeckt als auch mit dem speziellen Modul, das schlecht funktioniert, in Verbindung gebracht wer den.

Die vorliegende Erfindung erlaubt es auch, den relativen Leistungsausgang jedes Stromver sorgungsmoduls zu erfassen und mit anderen Modulen zu vergleichen. In photovoltaischen Leistungssystemen ermöglichen beispielsweise tägliche Ablesungen, die in Übereinstim mung mit der vorliegenden Erfindung erhalten werden, eine fortlaufende Analyse der Mo dulleistung.

Die vorbestimmten Zeitpunkte für das Einsetzen des Betriebs jedes Moduls werden vor zugsweise ausreichend getrennt, um Bestimmung und Erfassung von Betriebsparametern jedes Moduls zu ermöglichen. Die vorbestimmten Zeitpunkte für die Aufnahme des Be triebs jedes Moduls werden vorzugsweise über einen Hochfahrzeitraum in gleichen Abstän den verteilt.

Kurzbeschreibung der Figuren

Ausführungsformen der Erfindung werden nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren in Beispielen beschrieben, wobei:

Fig. 1 ein photovoltaisches Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine typische Signalform der Ausgangsleistung zeigt, die man bei Aufnahme des Betriebs des Leistungssystems erhält; und

Fig. 3a und 3b Signalformen der Ausgangsleistung, die man bei Aufnahme des Betriebs des Leistungssystems erhält, zeigen, wenn ein Modul schlecht funktioniert.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung

Fig. 1 zeigt ein photovoltaisches Stromversorgungssystem 10 gemäß der vorliegenden Erfindung, umfassend eine Mehrzahl von photovoltaischen Stromversorgungsmodulen 11a-11e, die über Inverter 12a-12e über einen gemeinsamen Schaltkreis 13 mit einer Steuerein heit 14 verbunden sind. Die Module 11a-11e erzeugen Wechselspannung, die durch die In verter 12a-12e in Gleichspannung umgewandelt wird. Die von dem System 10 erzeugte Leistung wird über die Steuereinheit 14 zu einer Leistungssenke, so wie Haushaltsgeräten oder einem kommerziellen Verteilungsnetz geleitet.

Vor Aufnahme des Betriebs befindet sich jedes photovoltaische Modul auf einer Leerlauf spannung. Wenn die Einheit 14 den Schaltkreis 13 unter Strom setzt, verzögert jeder Inver ter 12a-12e das Anschalten um eine vorbestimmte Zeit. Der Inverter 12a nimmt den Betrieb unmittelbar auf, Inverter 12b verzögert um 5 Sekunden, Inverter 12c um 10 Sekunden, In verter 12d um 15 Sekunden und Inverter 12e verzögert das Anschalten um 20 Sekunden. Die 5-Sekunden-Intervalle stellen einen Zeitraum dar, in dem der Leistungsbeitrag jedes individuellen Moduls (11a-11e) durch die Einheit 14 bestimmt werden kann.

Wenn alle Module 11a-11e normal funktionieren, wird ein Leistungsniveau, das der Einheit 14 beim Anschalten geliefert wird, stufenweise ansteigen. Fig. 2 zeigt eine solche Signal form einer Ausgangsleistung, die man bei Aufnahme des Betriebs des Leistungssystems 10 erhält. Zum Zeitpunkt t₀ setzt die Einheit 14 den Schaltkreis 13 unter Strom, und der Inver ter 12a nimmt den Betrieb unmittelbar auf und verursacht dabei einen ersten stufenweisen Anstieg in der Ausgabeleistung P_out, der durch das System 10 erzeugt wird. Nach einer Ver zögerung von 5 Sekunden nimmt der Inverter 12b den Betrieb zum Zeitpunkt t₁ auf und verursacht dabei einen zweiten schrittweisen Anstieg in P_out, in der Größe im wesentlichen gleich zu dem schrittweisen Anstieg, der zum Zeitpunkt t₀ verursacht wurde. In ähnlicher Weise nehmen die Inverter 12c, 12d und 12e den Betrieb jeweils zu den Zeitpunkten t₂, t₃ und t₄ auf, und verursachen dabei weitere schrittweise Anstiege, wieder im wesentlichen in der gleichen Größe.

Eine Signalform des Einschaltens, so wie in Fig. 2 gezeigt, zeigt an, dass alle Module in einem System von 5 Modulen normal funktionieren.

Fig. 3a und 3b stellen Signalformen der Ausgangsleistung dar, die man bei Aufnahme des Betriebs eines Leistungssystems 10 erhält, wenn ein Modul schlecht funktioniert.

Fig. 3a zeigt, dass zum Zeitpunkt t₂ kein schrittweiser Anstieg in der Leistung vorgekom men ist. Das ermöglicht es, zu der unmittelbaren Schlussfolgerung zu kommen, dass das Modul 12c keine Ausgangsleistung erzeugt, ohne dass es irgendeiner weiteren Analyse oder einer direkten Überprüfung der Module 12a-12e bedarf. In gleicher Weise zeigt Fig. 3b, dass zum Zeitpunkt t₂ ein bedeutend kleinerer stufenweiser Anstieg vorgekommen ist als zu den Zeitpunkten t₀, t₁, t₃ und t₄, was anzeigt, dass das Modul 12c weniger Leistung als die Module 12a, 12b, 12d und 12e erzeugt, und deshalb Aufmerksamkeit erfordert.

Es ist ersichtlich, dass durch Sicherstellen, dass nicht mehr als ein Stromversorgungsmodul 12 zu jedem Zeitpunkt den Betrieb aufnimmt (d. h. durch Bereitstellen eines gestaffelten Anschaltschemas), es die vorliegende Erfindung möglich macht, den Leistungsbeitrag jedes Moduls 12 zu überwachen, wenn das Modul den Betrieb aufnimmt. Deshalb wird, sollte ein Modul begrenzte oder keine Leistung erzeugen, ein Anstieg in der gesamten Systemleistung zu einem vorbestimmten Zeitpunkt für die Aufnahme des Betriebs dieses Moduls entspre chend begrenzt sein und kann deshalb sowohl entdeckt als auch mit dem speziellen Modul, das schlecht funktioniert, in Verbindung gebracht werden.

Die vorliegende Erfindung erlaubt es auch, den relativen Leistungsausgang jedes der Stromversorgungsmodule als fortlaufenden Prozess zu erfassen und mit den anderen Mo dulen zu vergleichen. In einem photovoltaischen Leistungssystem beispielsweise ermögli chen tägliche Ablesungen, die man in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung erhält, eine fortlaufende Analyse der PV Modulleistung.

Fachkundige Personen werden anerkennen, dass zahlreiche Abwandlungen und/oder Modi fikationen der Erfindung wie in den speziellen Ausführungsformen gezeigt gemacht werden können, ohne vom Geist oder Umfang der Erfindung, wie allgemein beschrieben, abzuwei chen. Die vorliegenden Ausführungsformen sind deshalb in jeder Hinsicht als verdeutli chend und nicht einschränkend anzusehen.

Claims

1. Verfahren zur Verifikation des Betriebs einer Mehrzahl von Stromversorgungsmo dulen, wobei das Verfahren folgenden Schritt umfasst:
Aufnahme des Betriebs jedes Stromversorgungsmoduls zu einem vorbestimmten Zeitpunkt, wobei nicht mehr als ein Stromversorgungsmodul den Betrieb zu jeder Zeit aufnimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, des weiteren umfassend den Schritt, den Leistungsbei trag jedes Stromversorgungsmoduls zu überwachen, wenn das Modul den Betrieb aufnimmt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Überwachens das Messen eines gesamten Leistungsausgangs des Stromversorgungssystems umfasst, und die Be stimmung eines inkrementalen Leistungsbeitrags eines jeden der Stromversor gungsmodule vom gesamten Leistungsausgang zu den jeweiligen vorbestimmten Zeitpunkten.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die jeweiligen vorbestimmten Zeitpunkte für die Aufnahme des Betriebs jedes der Stromversorgungsmodule aus reichend voneinander getrennt sind, um die Bestimmung und die Erfassung der Be triebsparameter jedes Moduls zu ermöglichen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die jeweiligen vorbestimmten Zeitpunkte für die Aufnlhme des Betriebs jedes der Spannungsversorgungsmodule über einen Hochfahrzeitraum in gleichen Abständen verteilt sind.

6. Stromversorgungssystem umfassend: eine Vielzahl von Stromversorgungsmodulen, wobei jedes Stromversorgungsmodul so betrieben werden kann, dass es den Betrieb zu einem eindeutigen, vorbestimmten Zeitpunkt aufnimmt.

7. Stromversorgungsmodul zur Verwendung in einem Stromversorgungssystem, wobei das Stromversorgungsmodul so betrieben werden kann, dass es den Betrieb in dem Stromversorgungssystem zu einem eindeutigen, vorbestimmten Zeitpunkt aufnimmt.

8. Verfahren zur Verifikation des Betriebs einer Vielzahl von Stromversorgungsmodu len, im wesentlichen wie hier beschrieben, und mit Bezug auf die begleitenden Figu ren.

9. Stromversorgungssystem, im wesentlichen wie hierin beschrieben, und mit Bezug zu den beigefügten Figuren.

10. Stromversorgungsmodul für die Verwendung in einem Stromversorgungssystem, im wesentlichen wie hier beschrieben, und mit Bezug zu den beigefügten Figuren.