DE102006049285A1 - Solar panels monitoring method for solar system, involves operating power semiconductors in boxes, which serve electrical connection of panels, in conducting direction, and monitoring current flowing through series connection of panels - Google Patents

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Ulrich Fischer
Roland Pfeffer
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    • G08B13/00Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/02Mechanical actuation
    • G08B13/14Mechanical actuation by lifting or attempted removal of hand-portable articles
    • G08B13/1409Mechanical actuation by lifting or attempted removal of hand-portable articles for removal detection of electrical appliances by detecting their physical disconnection from an electrical system, e.g. using a switch incorporated in the plug connector

Abstract

The method involves applying a voltage, which is larger than an output voltage of a solar system, with a reverse polarity, in a series connection of solar panels (2), when the output voltage falls below a pre-determined threshold voltage within a range of 1 to 60 volts. Power semiconductors provided in boxes, which serve the electrical connection of the panels, are operated in a conducting direction. Current, which flows through the series connection of the panels, is monitored. An independent claim is also included for a circuit for implementing a method for monitoring solar-panels in a solar system against theft.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung von Solar-Panels in Solaranlagen auf Diebstahl und die dazugehörige Schaltung.The The invention relates to a method for monitoring solar panels in solar systems on theft and the associated circuit.

Angesichts der zunehmenden Umweltverschmutzung gewinnt die Nutzung von regenerativen Energiequellen, namentlich die Wasser-, Wind- und Sonnenenergie, immer mehr an Bedeutung. Dabei konnte die Leistungsfähigkeit von Solarmodulen in den letzten Jahren deutlich verbessert werden. Außerdem sind Solaranlagen nahezu wartungsfrei, einfach in der Anwendung und der modulare Aufbau von Solaranlagen ermöglicht eine flexible Gestaltung der Anlagengrößen und -leistungen, so dass sowohl kleinste bis große Verbraucher versorgt werden können.in view of Increasing pollution gains the use of renewable energy sources, especially the water, wind and solar energy, more and more important. This was the performance of solar modules have been significantly improved in recent years. Furthermore Solar systems are virtually maintenance-free, easy to use and the modular design of solar systems enables flexible design the plant sizes and services, so that small to large consumers are supplied can.

Der modulare Aufbau der Anlagen hat aber, verglichen mit den kompakten Anlagen zur Wind- und Wasserenergienutzung, den Nachteil, dass die einzelnen Solarmodule relativ einfach gestohlen und weiterverkauft werden können. Begünstigend dabei ist, dass Solaranlagen oft außerhalb der Ballungszentren betrieben werden, so dass eine Bewachung rund um die Uhr praktisch nicht möglich ist. Zum Schutz vor Diebstahl werden deshalb bei den herkömmlichen Solaranlagen entweder Zäune oder auch Gehäuse und Schlösser für die Solar-Panels verwendet. Für einen wirkungsvollen Schutz müssen diese jedoch massiv ausgeführt sein, können aber trotzdem mit mechanischen Mitteln relativ leicht aufgebrochen werden. Moderne Anlagen können den Diebstahl von Panels während des Betriebs der Anlage durch deren Leistungsabfall erkennen. Bereits aus diesem Grund werden Solar-Panels üblicherweise in der Nacht gestohlen, zumal bei Tag die auftretenden Spannungsüberschlagserscheinungen ungewollte Aufmerksamkeit erregen und die Gefahr eines elektrischen Schlages besteht.Of the modular layout of the plants but has, compared to the compact Installations for wind and water energy use, the disadvantage that the individual solar modules relatively easy stolen and resold can be. favoring it is that solar systems often outside the metropolitan areas be operated, so that a guard around the clock practically not possible is. To protect against theft are therefore in the conventional Solar systems either fences or housing and castles for the Solar panels used. For Effective protection must be this but executed massive could be but still relatively easily broken up by mechanical means become. Modern facilities can the theft of panels during recognize the operation of the system by their power loss. Already off that's why solar panels are usually stolen at night, especially during the day, the occurring voltage flashover unwanted Attract attention and the risk of an electric shock consists.

In EP 1 125 352 B1 wird ein Schutzsystem für ein Solarmodul gegen Diebstahl und Nutzung durch einen unbefugten Verbraucher beschrieben. Dafür befindet sich vorschlagsgemäß auf dem Solarmodul eine Unterbrechungseinrichtung und auf der Verbraucherseite, bei größeren Anlagen am Wechselrichter, eine Freigabeeinrichtung. Die Unterbrechungseinrichtung sendet der Freigabeeinrichtung einen ersten Signalcode und unterbricht die Energieübertragung zum Verbraucher, falls sie innerhalb einer vorbestimmten Zeit keinen Antwortsignalcode von der Freigabeeinrichtung empfängt. Ohne die passende Freigabeeinrichtung kann das Panel folglich nicht genutzt werden. Außerdem wird vorgeschlagen, die Unterbrechungseinrichtung so am Solar-Panel anzubringen, dass der Versuch, diese zu entfernen, das Solar-Panel unbrauchbar macht. Dadurch soll das Solar-Panel für den Dieb wertlos werden.In EP 1 125 352 B1 describes a protection system for a solar module against theft and use by an unauthorized consumer. For this purpose, according to the proposal, there is an interruption device on the solar module and, on the consumer side, in the case of larger systems on the inverter, a release device. The interrupt device sends the enabling device a first signal code and interrupts the power transmission to the consumer if it does not receive a response signal code from the enabling device within a predetermined time. Consequently, the panel can not be used without the appropriate release device. In addition, it is proposed to attach the interruption device to the solar panel in such a way that attempting to remove it makes the solar panel unusable. This is to make the solar panel for the thief worthless.

Trotz erheblicher Fortschritte hat das Schutzsystem gemäß EP 1 125 352 B1 jedoch noch einige Nachteile. So ist fraglich, ob die Unterbrechungseinrichtung nicht doch überbrückt oder entfernt werden kann, insbesondere da nach dem Diebstahl kein Zeitdruck besteht. Des Weiteren muss jedes Solar-Panel mit der entsprechenden Box ausgerüstet werden, was, insbesondere bei größeren Solaranlagen, erhebliche Kosten verursacht.Despite considerable progress, the protection system has been designed accordingly EP 1 125 352 B1 but still some disadvantages. So it is questionable whether the interruption device can not be bypassed or removed, especially since there is no time pressure after the theft. Furthermore, each solar panel must be equipped with the appropriate box, which, especially in larger solar systems, causes significant costs.

Im Hinblick auf die Erkennung und Lokalisierung von Fehlern in Photovoltaikanlagen wird in DE 93 12 710 U1 ein modulares Diagnosesystem beschrieben, das auf dem Prinzip der Impedanzmessung der Solar-Panels beruht. Die Implementierung einer Diebstahlüberwachung wird jedoch nicht angeregt.With regard to the detection and localization of faults in photovoltaic systems, in DE 93 12 710 U1 describes a modular diagnostic system based on the principle of impedance measurement of solar panels. However, the implementation of theft monitoring is not encouraged.

In DE 10 2006 027 104.1 wird eine Verbindungsbox für Solar-Panels offenbart, mit der die in den Schutzdioden, MOSFETs oder sonstigen entsprechenden Leistungshalbleitern, welche als Bypass für den Fall der teilweisen Abschattung der Panels dienen, erzeugte Wärme gut abgeleitet wird. Gleichzeitig wird eine Methode zur regelmäßigen Überwachung der Funktion dieser Halbleiter vorgestellt. Außerdem wird vorgeschlagen, dass Ausfälle dieser Halbleiter, die durch deren Unterbrechung oder Kurzschluss verursacht werden, entweder durch akustische oder optische Meldeeinrichtungen angezeigt bzw. durch Funk, Bussysteme, Aufmodulierung oder andere Übertragungsmethoden in eine Zentrale übertragen werden. Ein Diebstahl kann mit dieser Lösung gleichfalls nicht zeitnah erkannt werden.In DE 10 2006 027 104.1 discloses a junction box for solar panels, with which the heat generated in the protective diodes, MOSFETs or other corresponding power semiconductors, which serve as a bypass in the event of partial shading of the panels, heat is well dissipated. At the same time a method for the regular monitoring of the function of these semiconductors is presented. In addition, it is proposed that failures of these semiconductors caused by their interruption or short circuit be indicated either by acoustic or optical signaling devices or transmitted by radio, bus systems, Aufmodulierung or other transmission methods in a central office. A theft can not be detected promptly with this solution.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch ein Verfahren, das nur eine Schaltungseinheit pro Solaranlage benötigt, jedes einzelne Solar-Panel, sowohl bei Nacht als auch während der Leistungsabgabe der Solar-Anlage vor Diebstahl zu überwachen. Die Schaltungseinheit soll für jeden Anlagentyp verwendbar sein; überwachen. Die Schaltungseinheit soll für jeden Anlagentyp verwendbar sein; zugleich sollen bestehende Anlagen damit unproblematisch nachrüstbar sein.Of the Invention is based on the object by a method that only one circuit unit per solar system needed, every single solar panel, both at night and during monitor the output of the solar system from theft. The circuit unit is intended for be usable for every type of plant; monitor. The circuit unit should for be usable for every type of plant; at the same time, existing facilities should thus easy to retrofit be.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Schaltung sind aus den Ansprüchen 3 bis 7 zu entnehmen.These The object is achieved by the characterizing features of claims 1 and 2 solved. advantageous versions the circuit are from the claims To take 3 to 7.

Nach Maßgabe der Erfindung wird bei Nacht an die Reihenschaltung der Solar-Panels eine Spannung mit einer im Vergleich zur Ausgangsspannung der Anlage umgekehrten Polarität angelegt. Somit werden die Schottky-Dioden bzw. die entsprechenden Leistungshalbleiter in Durchlassrichtung betrieben. Als Kriterium, wann die so genannte Reversspannung angelegt wird, dient die aktuelle Ausgangsspannung der Solaranlage. Bei Nacht sinkt diese beispielsweise von ca. 1000 V auf nahezu 0 V ab. Die Reversspannung wird deshalb bei Unterschreiten einer definierten Spannungsgrenze aus dem Bereich von 0–60 V, typischerweise 42 V, angelegt. Dabei ist bei einer Wahl von Spannungsgrenzen kleiner oder gleich 42 V im Nachtbetrieb immer gewährleistet, dass die Anlage im Bereich der Sicherheitsspannungen betrieben wird.According to the invention, a voltage with a reverse polarity compared to the output voltage of the system is applied at night to the series connection of the solar panels. Thus, the Schottky diodes or the corresponding power semiconductors are operated in the forward direction ben. As a criterion, when the so-called Reversspannung is applied, the current output voltage of the solar system is used. At night, for example, this drops from approx. 1000 V to almost 0 V. The Reversspannung is therefore applied when falling below a defined voltage limit in the range of 0-60 V, typically 42V. With a choice of voltage limits less than or equal to 42 V in night mode, it is always ensured that the system is operated in the area of the safety voltages.

Je nach Typ des verwendeten Wechselrichters wird dieser vor Anlegen der Reversspannung von der Solaranlage getrennt oder nicht. Wenn der Wechselrichter im Reversspannungsbetrieb größere Störspannungen ausgibt oder eingangsseitig Leckströme verursacht, so muss er in jedem Fall abgetrennt werden.ever according to the type of inverter used, this is before applying the Reversspannung separated from the solar system or not. If the inverter outputs greater interference voltages in the reverse voltage mode or on the input side leakage currents caused, it must be separated in any case.

Erfindungsgemäß wird im Reversspannungsbetrieb, um durch Diebstahl verursachte Unterbrechungen zu erkennen, der Strom, welcher durch die Reihenschaltung der Panels fließt, überwacht. Da die Solarzellen in Sperrrichtung und die Leistungshalbleiter, bzw. Schutz-Dioden in Durchlassrichtung geschaltet sind, wird die Reihenschaltung beim Diebstahl von Panels elektrisch durch das Entfernen der Leistungshalbleiter unterbrochen. Da jedoch das Solar-Panel eine bauliche Einheit aus Solarzellen und Leistungshalbleitern bildet, werden im Falle eines Diebstahls die Leistungshalbleiter zwangsläufig mit entfernt.According to the invention is in Reverse voltage operation to interruptions caused by theft to recognize the current through the series connection of the panels flows, monitors. Since the solar cells in the reverse direction and the power semiconductors, or protective diodes are connected in the forward direction, the Series connection in the theft of panels electrically by removal the power semiconductor interrupted. However, because the solar panel forms a structural unit of solar cells and power semiconductors, In the case of a theft, the power semiconductors are inevitably removed.

Bei den heute üblichen Solaranlagen mit Verbindungsboxen aus Kunststoff, in denen sich die Schutzdioden befinden, kann die Reihenschaltung der Panels entweder aufgrund von Diebstahl oder auch durch eine durchgebrannte Schutzdiode unterbrochen werden. Eine Unterscheidung ist durch den Zeitpunkt, zu dem der Ausfall gemeldet wird, möglich. Die Schutzdioden können nur während des Leistungsbetriebs der Solaranlage durchbrennen. Folglich wird der Alarm sofort beim Anlegen der Reversspannung, d.h. beim Umschalten in den Nachtbetrieb, gemeldet. Tritt der Alarm zu einem anderen Zeitpunkt auf, handelt es sich mit sehr großer Wahrscheinlichkeit um einen Diebstahl; ansonsten können für die Unterbrechungen beispielsweise Einflüsse wie Unwetter oder Marderbiss ursächlich sein. Der Diebstahl eines Solar-Panels beim Leistungsbetrieb der Anlage wird ebenfalls erkannt, da beim Entfernen eines Solar-Panels die Solaranlage aufgrund des dadurch verursachten Leistungsverlusts automatisch in den Nachtbetrieb wechselt. Dadurch wird die Diebstahlsicherung aktiviert.at the usual today Solar systems with plastic junction boxes in which the protection diodes are located, the series connection of the panels can either due to theft or even a blown-off protective diode to be interrupted. A distinction is by the time to which the failure is reported, possible. The protection diodes can only while of the power operation of the solar system. Consequently, will the alarm immediately upon application of the Reversspannung, i. when switching in the night mode, reported. If the alarm occurs at a different time on, it is very likely to be one Theft; otherwise, for the interruptions for example, influences such as Bad weather or marten bite be. The theft of a solar panel during power operation of the Plant is also detected because when removing a solar panel the solar system due to the power loss caused thereby automatically switches to night mode. This will prevent theft activated.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in besonders vorteilhafter Weise in Kombination mit den in DE 10 2006 027 beschrieben Verbindungsboxen betrieben werden. Da beide Verfahren im Nachtbetrieb eine Reversspannung anlegen, kann das entsprechende Modul gemeinsam genutzt werden. Außerdem werden Fehlalarme aufgrund von durchgebrannten Schutzdioden vermieden, da nur im Falle eines Diebstahls eine Meldung ausgelöst wird. Bei durchgebrannten Schutzdioden wird das betroffene Panel durch das Aufleuchten einer Leuchtdiode an der zugehörigen Verbindungsbox angezeigt.The inventive method can be used in a particularly advantageous manner in combination with the in DE 10 2006 027 described connection boxes are operated. Since both methods create a reverse voltage in night mode, the corresponding module can be shared. In addition, false alarms are avoided due to blown protective diodes, since only in the case of theft, a message is triggered. If the protective diodes burn out, the affected panel is indicated by the illumination of a light-emitting diode at the associated connection box.

Die Schaltung zur Überwachung von Solar-Panels in Solaranlagen auf Diebstahl besteht aus einem Prüfmodul, das dem Anlegen der Reversspannung im Nacht- bzw. Ruhebetrieb dient, einer Strom-Überwachungseinrichtung und einer Alarmmeldeeinheit.The Circuit for monitoring of solar panels in solar panels on theft consists of a test module, which serves to apply the Reversspannung in night or rest mode, a power monitoring device and an alarm unit.

Eine vorteilhafte Ausführung des Prüfmoduls ist aus einer Stromquelle und einer Spannungsmessvorrichtung aufgebaut. Die Messvorrichtung schaltet die Stromquelle im Nachtbetrieb, d. h. wenn die Ausgangsspannung der Solaranlage eine Spannungsgrenze von ca. 42 V unterschreitet, ein. Optional kann das Prüfmodul auch mit einem Relais ausgestattet sein, das gleichzeitig mit dem Einschalten der Stromquelle den Wechselrichter von der Reihenschaltung der Solar-Panels trennt. Dabei ist es von Vorteil, den Öffner-Kontakt des Relais zu verwenden, da dann keine Leistungsverluste während des Betriebs der Solaranlage auftreten und außerdem die Solaranlage auch beim – allerdings äußerst selten auftretenden – Ausfall des Prüfmoduls ohne Störung weiter betrieben werden kann.A advantageous embodiment of the test module composed of a power source and a voltage measuring device. The measuring device switches the power source in night mode, d. H. if the output voltage of the solar system is a voltage limit of about 42 V below. Optionally, the test module can also be equipped with a relay simultaneously with the power the power source the inverter from the series connection of the solar panels separates. It is advantageous to the normally closed contact of the relay use, because then no power losses during operation of the solar system occur and as well the solar system even when - but extremely rare - failure of the test module continue without interruption can be operated.

Die Stromüberwachungseinheit ist in einer kostengünstigen Variante aus einem Widerstand, der mit der Reihenschaltung der Solar-Panels in Serie geschaltet ist und einer Spannungskomparatorschaltung mit Schaltrelais aufgebaut, welche die am Widerstand abfallende Spannung überwacht. Fällt die Spannung bei einer Unterbrechung der Reihenschaltung der Panels unter einen bestimmten Wert, so schaltet die Spannungskomparatorschaltung das Relais. Am potentialfreien Schaltkontakt des Relais, ist eine Alarmmeldeeinrichtung angeschlossen. Diese kann nach Bedarf eine akustische oder optische Meldung, einen stillen Alarm über Funk, per Internet oder durch einen Telefonruf auslösen.The Power Management is in a cost effective Variant of a resistor connected to the series connection of the solar panels is connected in series and a voltage comparator circuit with Switching relay constructed, which monitors the voltage drop across the resistor. If the voltage drops in an interruption of the series connection of the panels under a certain value, the voltage comparator circuit switches that Relay. The potential-free switching contact of the relay is an alarm signaling device connected. This can be an acoustic or optical as needed Message, a silent alarm about Radio, via the Internet or by a telephone call.

Mit der erfindungsgemäßen Schaltung können Solaranlagen jeder Bauart und Größe aus- oder nachgerüstet werden. In jedem Fall wird nur eine zentrale Schaltung benötigt, die auf kleinstem Raum aufgebaut und mit kostengünstigen Bauteilen bestückt ist. Die Schaltung wird entweder als separates Gerät ausgeführt oder in den Wechselrichter bzw. den Trennschalter integriert.With the circuit according to the invention can Solar systems of every type and size or retrofitted become. In any case, only one central circuit is needed built in a small space and equipped with cost-effective components. The circuit is either designed as a separate device or in the inverter or the disconnector integrated.

Falls der verwendete Wechselrichter im Reversspannungsbetrieb keine größeren Störspannungen ausgibt oder eingangsseitig Leckströme verursacht, kann auch das vergleichsweise teure Spezialrelais für das Abtrennen des Wechselrichters eingespart und der damit verbundene Spannungsabfall an den Kontakten der Relais vermieden werden. Andererseits treten durch diesen Spannungsabfall nur Leistungsverluste von typischerweise zwei bis vier Watt auf, die üblicherweise vernachlässigbar sind. Zudem ist es denkbar, die DC-Trennung der Solaranlage vom Wechselrichter über dieses Relais durchzuführen und damit den üblicherweise verwendeten DC-Trennschalter zu ersetzen.If the inverter used in Reversspannungsbetrieb no major Störspannun gene outputs or causes leakage currents on the input side, and the comparatively expensive special relay for the separation of the inverter can be saved and the associated voltage drop across the contacts of the relay can be avoided. On the other hand, due to this voltage drop only power losses of typically two to four watts, which are usually negligible. In addition, it is conceivable to carry out the DC isolation of the solar system from the inverter via this relay and thus replace the commonly used DC circuit breaker.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert; hierzu zeigen:The The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment; For this demonstrate:

1: die Blockschaltung zur Einzel-Panel-Überwachung mit Diebstahlsicherung 1 : the block circuit for single-panel monitoring with anti-theft device

2: den Schaltplan. 2 : the wiring diagram.

Aus 1 ist ersichtlich, dass die Reihenschaltung der Solar-Panels 2, die elektrisch im Wesentlichen aus den Schottky-Dioden 1 und den Solarzellen 3 aufgebaut ist, im Tagbetrieb über das Relais 6 mit dem Wechselrichter 4 verbunden sind. Im Nachtbetrieb wird die Anlage mit dem Relais 6 vom Wechselrichter getrennt. Gleichzeitig wird die Stromquelle 7 des Prüfmoduls 5 eingeschaltet. Dadurch findet ein Stromfluss in die Richtung, die derjenigen im Tagbetrieb der Anlage entgegengerichtet ist, statt.Out 1 it can be seen that the series connection of the solar panels 2 which are essentially electrically from the Schottky diodes 1 and the solar cells 3 is constructed in day mode via the relay 6 with the inverter 4 are connected. In night mode, the system is connected to the relay 6 disconnected from the inverter. At the same time the power source 7 of the test module 5 switched on. As a result, a current flow in the direction opposite to that in the daytime operation of the plant takes place.

Die Spannung, die am Widerstand 8, welcher zu der Reihenschaltung der Solar-Panels 2 in Serie geschaltet ist, abfällt, wird mit einer Spannungskomparatorschaltung 9 überwacht. Werden im Nachtbetrieb ein bzw. mehrere Solar-Panels 2 durch Diebstahl entfernt, so wird der Stromfluss unterbrochen und am Widerstand 8 fällt infolgedessen keine Spannung mehr ab. Die Spannung unterschreitet damit einen im Spannungskomparator 9 eingestellten Mindestspannungswert und der potentialfreie Kontakt 11 des Relais 10 wird geschlossen. Dadurch wird über das Diebstahl-Alarmmeldesystem 12 ein optischer oder akustischer Alarm bzw. ein stiller Alarm über das Internet, per Telefon oder durch Funk ausgelöst.The tension, the resistance 8th leading to the series connection of the solar panels 2 is connected in series, drops, is connected to a voltage comparator circuit 9 supervised. Become one or more solar panels in night mode 2 removed by theft, the current flow is interrupted and the resistor 8th As a result, no voltage drops. The voltage thus falls below one in the voltage comparator 9 set minimum voltage value and the potential-free contact 11 of the relay 10 will be closed. This will over the theft alarm system 12 an optical or acoustic alarm or a silent alarm triggered via the Internet, by phone or by radio.

Ein entsprechender Schaltplan ist in 2 dargestellt. Die Schaltung ist in zwei Schaltungseinheiten aufgeteilt. Hinter dem Netzschalter, der Sicherung und dem Überspannungsschutz befindet sich ein Transformator mit einer hohen Isolationsfestigkeit von typischerweise größer 2 kV, welcher die beiden Schaltungseinheiten durch zwei separate Sekundärwicklungen speist, wobei jeder Zweig separat geerdet ist.A corresponding circuit diagram is in 2 shown. The circuit is divided into two circuit units. Behind the power switch, fuse and overvoltage protection is a transformer with a high insulation rating, typically greater than 2 kV, which powers the two circuit units through two separate secondary windings, each branch being grounded separately.

Die erste Schaltungseinheit, der so genannte Stromprüf-Generator, ist als Stromquelle ausgebildet, die eine ausreichende Spannungsreserve hat, um bis zu 20 Panels mit je 3 Bypass-Dioden inklusive der Kabelstrecken von typischerweise über 100 m mit ca. 20 mA Gleichstrom zu speisen. Nach der Gleichrichtung und Siebung der Trafo-Sekundär-Nennspannung von 30 V Wechselstrom, begrenzt R1 den Summenstrom und T1 schaltet den als Stromquelle geschalteten Linearregler 1 ein. Über die zwei in Serie geschalteten Hochvoltdioden D5 und D6 wird der Prüfstrom in Reversrichtung auf den positiven und negativen Pol der in Serie geschalteten Solar-Panels (Panelkette) geführt, durchläuft die Panelkette und erzeugt über den Serienwiderstand R3 einen Spannungsabfall, der über T3 den Schalttransistor T4 sperrt. Wird im Falle eines Diebstahls die Panelkette unterbrochen, dann schaltet T4 durch, das Relais 2 zieht an, die rote LED1 leuchtet und die potentialfreien Alarmkontakte werden geschlossen. Über diese können alle möglichen Arten von Alarmen ausgelöst werden.The first circuit unit, the so-called Stromprüf generator, is as a power source trained, which has a sufficient voltage reserve, up to to 20 panels each with 3 bypass diodes including the cable routes typically over To feed 100 m with approx. 20 mA direct current. After the rectification and filtering the transformer-secondary rated voltage of 30 V AC, R1 limits the total current and T1 switches the switched as a current source linear regulator 1 a. About the two series-connected high-voltage diodes D5 and D6, the test current in Lapel direction on the positive and negative pole of the series switched solar panels (panel chain) guided, goes through the panel chain and generates over the series resistor R3 a voltage drop, which via T3 the Switching transistor T4 blocks. If the panel chain is interrupted in case of theft, then T4 goes through, relay 2 picks up, red LED1 lights up and the potential-free alarm contacts are closed. All of them can do this potential Types of alarms are triggered.

Die erste Schaltungseinheit wird erst dann in Betrieb genommen, wenn der Optokoppler OK1 von der zweiten Schaltungseinheit aktiviert und damit die Stromquelle der ersten Einheit durch den Transistor T1 eingeschaltet wird.The first circuit unit is only put into operation when the optocoupler OK1 activated by the second circuit unit and thus the current source of the first unit through the transistor T1 is turned on.

Die zweite Schaltungseinheit ist die so genannte Komparator-Einheit. Nach der Gleichrichtung und Siebung der Trafo-Sekundär-Nennspannung von 24 V Wechselstrom wird die Gleichspannung mit Hilfe des Linearreglers LR2 auf 24 V Gleichstrom stabilisiert. Diese Spannung versorgt den Bipolar-Komparator IC1, den Relais-Lastkreis sowie die Ansteuerung des Optokopplers OK1 und der grünen Leuchtdiode LED2. Am invertierenden Eingang des Komparators liegt die zu erfassende Panelspannung, die aus Sicherheitsgründen, insbesondere zum Schutz vor Überschlägen, durch einen 5-teiligen Vorwiderstand heruntergeteilt wird. Am nicht invertierenden Eingang liegt eine Präzisionsreferenzspannung an. Diese wird mit Hilfe des Leistungsreglers LR3 und einem einstellbaren Spannungsteiler gebildet. Damit lassen sich Panelspannungsbereiche von 30 bis 1000 V Gleichstrom erfassen bzw. vergleichen. Wird P1 so eingestellt, dass eine Spannung von ca. 1 V am PIN3 des Komparators IC1 anliegt, dann schaltet der Komparator bei Unterschreiten einer Panel-Spannung von ca. 42 V den Lastkreis und damit das Relais 1 ein und T2 wird durchgesteuert. Infolgedessen steuert der PNP-Transistor T5 durch und aktiviert die LED2 und den Optokoppler OK1, der damit die Schaltungseinheit 1 aktiviert.The second circuit unit is the so-called comparator unit. After rectification and screening of the transformer-secondary rated voltage of 24 V AC is the DC voltage with the help of the linear regulator LR2 stabilized to 24 V DC. This voltage supplies the Bipolar comparator IC1, the relay load circuit and the control of the Optocoupler OK1 and the green LED LED2. Located at the inverting input of the comparator the panel voltage to be detected, for safety reasons, in particular to protect against rollovers, by a 5-part resistor is divided down. At the non-inverting input is a precision reference voltage at. This is done using the power controller LR3 and an adjustable Voltage dividers formed. This allows panel voltage ranges from 30 to 1000 V DC detect or compare. Will P1 adjusted so that a voltage of about 1 V at the pin3 of the comparator IC1 is present, then the comparator switches when falling below a Panel voltage of approx. 42 V the load circuit and thus the relay 1 on and T2 is turned on. As a result, the PNP transistor controls T5 and activates the LED2 and the optocoupler OK1, so that the Circuit unit 1 activated.

Bei bestimmten Typen von Wechselrichtern, die in den Solaranlagen verwendet werden, kann das Relais 1 entfallen. Andernfalls trennt das Relais 1 die positive Leitung zwischen der Panelkette und dem Wechselrichter auf und der Reverse-Prüfstrom fließt nur noch durch die Panels, bzw. deren Bypass-Dioden. Wichtig ist, dass das Relais erst beim Erkennen einer Panel-Spannung von kleiner 42 V schalten kann. Dieser Fall wird bei Eintritt der Dunkelheit sicher erreicht und die Leistung der Panels ist dann nahezu Null.For certain types of inverters that are used in the solar panels, the relay 1 can be omitted. Otherwise, the relay 1 disconnects the positive line between the panel chain and the inverter and the reverse test current flows only through the panels, or their bypass Dio the. It is important that the relay can only switch when a panel voltage of less than 42 V is detected. This case is safely achieved when darkness falls and the performance of the panels is then almost zero.

11
Schottky-DiodeSchottky diode
22
Solar-PanelSolar Panel
33
Solarzellesolar cell
44
Wechselrichterinverter
55
Prüfmodultest module
66
Trennschalterdisconnectors
77
Spannungsquellevoltage source
88th
Serienwiderstandseries resistance
99
Spannungskomparatorvoltage
1010
Relaisrelay
1111
Potentialfreier Kontaktfloating Contact
1212
Diebstahl-AlarmmeldesystemTheft alarm notification system

Claims (7)

Verfahren zur Überwachung von Solar-Panels in Solaranlagen auf Diebstahl, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Ausgangsspannung der Anlage eine vordefinierte Spannungsgrenze im Bereich von 1 bis 60 V unterschreitet, eine im Vergleich zur Ausgangsspannung größere Spannung mit umgekehrter Polarität an die Reihenschaltung der Solar-Panels (2) angelegt wird, wodurch Leistungshalbleiter in Boxen, die der elektrischen Verbindung der Panels dienen, in Durchlassrichtung betrieben werden, und der Strom, der durch die Reihenschaltung der Panels fließt, überwacht wird.Method for monitoring solar panels in solar systems for theft, characterized in that, when the output voltage of the system falls below a predefined voltage limit in the range of 1 to 60 V, a greater voltage with respect to the output voltage with the opposite polarity to the series connection of the solar Panels ( 2 ) is applied, whereby power semiconductors in boxes, which serve the electrical connection of the panels are operated in the forward direction, and the current flowing through the series connection of the panels, is monitored. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Prüfmodul (5), die dem Anlegen der Spannung an die Reihenschaltung der Solar-Panels (2) mit einer im Vergleich zur Ausgangsspannung der Solaranlage umgekehrten Polarität dient, einer Strom-Überwachungseinrichtung und einer Alarmmeldeeinheit (12) aufgebaut ist.Circuit for carrying out the method according to claim 1, characterized in that it consists of a test module ( 5 ), the application of the voltage to the series connection of the solar panels ( 2 ) with a polarity reversed in relation to the output voltage of the solar system, a current monitoring device and an alarm signaling unit ( 12 ) is constructed. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfmodul (5) aus einer Stromquelle (7) und einer Spannungsmessvorrichtung, welche die Stromquelle (7) einschaltet, wenn die Ausgangsspannung der Solar-Anlage eine vordefinierte Spannungsgrenze unterschreitet, aufgebaut ist.Circuit according to Claim 2, characterized in that the test module ( 5 ) from a power source ( 7 ) and a voltage measuring device, which the power source ( 7 ), if the output voltage of the solar system falls below a predefined voltage limit. Schaltung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfmodul (5) ein Relais (6) aufweist, das gleichzeitig mit dem Einschalten der Spannungsquelle (7), den Wechselrichter (4) von der Reihenschaltung der Solar-Panels elektrisch trennt.Circuit according to Claims 3 and 4, characterized in that the test module ( 5 ) a relay ( 6 ), which simultaneously with the switching on of the voltage source ( 7 ), the inverter ( 4 ) is electrically isolated from the series connection of the solar panels. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Relais (6) einen oder mehrere Öffner-Schaltkontakte besitzt, die den Wechselrichter (4) von der Solaranlage trennen.Circuit according to Claim 5, characterized in that the relay ( 6 ) has one or more NC switch contacts, which the inverter ( 4 ) disconnect from the solar system. Schaltung nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strom-Überwachungseinrichtung aus einem Widerstand (8), der mit der Reihen schaltung der Solar-Panels (2) in Serie geschaltet ist und einer Spannungskomparatorschaltung (9), die dem Messen der am Widerstand (8) abfallenden Spannung dient, sowie einem Relais (10) besteht.Circuit according to Claims 3 to 6, characterized in that the current monitoring device consists of a resistor ( 8th ) connected to the series circuit of solar panels ( 2 ) is connected in series and a voltage comparator circuit ( 9 ) measuring the resistance ( 8th ) voltage drop, and a relay ( 10 ) consists. Schaltung nach Anspruch 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der potentialfreie Schaltkontakt (11) des Relais (10) mit einer Alarmmeldeeinheit (12) verbunden ist, die eine akustische oder optische Meldung ausgeben oder einen stillen Alarm über Funk, per Internet oder durch einen Telefonruf auslösen kann.Circuit according to Claims 3 to 7, characterized in that the potential-free switching contact ( 11 ) of the relay ( 10 ) with an alarm signaling unit ( 12 ), which can emit an audible or visual message or trigger a silent alarm via radio, the Internet or by a telephone call.
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