DE10126303A1 - Verfahren und System zur Betriebsverifikation - Google Patents
Verfahren und System zur BetriebsverifikationInfo
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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
Die vorliegende Erfindung betrifft Stromversorgungssysteme, und speziell ein Verfahren
und ein System zur Verifikation des Betriebs eines Stromversorgungssystems.
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.
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.
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.
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.
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 Pout, 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 Pout, 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 (10)
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.
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.
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---|---|---|---|---|
EP2544329A1 (de) * | 2011-07-08 | 2013-01-09 | ABB Oy | Verfahren und Anordnung zum Anschließen einer Vielzahl von Solartafeleinheiten an einen Wandler |
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