DE102007031785A1 - Method and circuit for monitoring solar panels for theft - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltung zur Überwachung einzelner Solar-Panels in Solaranlagen auf Diebstahl. Sie ist ein Zusatz zu der Patentanmeldung DE 102006049285.4 und ermöglicht die gleichzeitige Überwachung von mehreren parallel geschalteten Solar-Panel Strings. Hierzu wird während des Nachtbetriebs der Solaranlage an die Parallelschaltung der Strings eine im Vergleich zur Ausgangsspannung der Solaranlage größere Spannung mit umgekehrter Polarität (Reversspannung) angelegt. Erfindungsgemäß wird die Summe der durch die parallel geschalteten Strings fließenden Ströme mit Hilfe einer Wheatstone-Brücke überwacht. Die Schaltung zur Durchführung des Verfahrens weist drei Spannungsteilerwiderstände (14, 17, 18), einen Trimmer (16) und einen Brückenwiderstand (15) auf, die zusammen mit der Parallelschaltung der Strings (8.1) zu einer Wheatstone-Brücke verschaltet sind. Ein Spannungsteilerpunkt (20) der Brückenschaltung ist mit dem Eingang eines Spannungskomparators (9) verbunden. Beim Diebstahl eines Solar-Panels ändert sich die Spannung am Spannungsteilerpunkt (20) und der Spannungskomparator (9) aktiviert ein Alarmmeldesystem (12). Darüber hinaus ermöglicht die Schaltung ein Langzeit-Monitoring der Gesamtimpedanz der Solaranlage.The invention relates to a method and a circuit for monitoring individual solar panels in solar systems on theft. It is an addition to the patent application DE 102006049285.4 and allows the simultaneous monitoring of several parallel-connected solar panel strings. For this purpose, during the night operation of the solar system to the parallel circuit of the strings a larger compared to the output voltage of the solar system voltage with reverse polarity (Reversspannung) created. According to the invention, the sum of the currents flowing through the parallel-connected strings is monitored by means of a Wheatstone bridge. The circuit for carrying out the method has three voltage divider resistors (14, 17, 18), a trimmer (16) and a bridge resistor (15), which are connected together with the parallel connection of the strings (8.1) to form a Wheatstone bridge. A voltage divider point (20) of the bridge circuit is connected to the input of a voltage comparator (9). When a solar panel is stolen, the voltage at the voltage divider point (20) changes and the voltage comparator (9) activates an alarm reporting system (12). In addition, the circuit allows long-term monitoring of the total impedance of the solar system.
Description
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltung zur Überwachung
von Solar-Panels auf Diebstahl; sie ist ein Zusatz zu der Patentanmeldung
In
Zur technischen Umsetzung des Verfahrens wird außerdem eine Schaltung zur Überwachung der Solar-Panels auf Diebstahl vorgeschlagen, die aus einem Widerstand, der mit dem Solar-Panels String in Serie geschaltet ist, und einer Spannungskomparatorschaltung besteht, deren beide Eingänge mit dem Serienwiderstand zwecks Messung der an ihm abfallenden Spannung, parallel geschaltet sind. Fällt die Spannung am Widerstand aufgrund des Diebstahls eines Solar-Panels ab, schaltet die Spannungskomparatorschaltung ein an ihrem Ausgang befindliches Relais, das seinerseits mittels eines potentialfreien Schaltkontaktes eine Alarmmeldung auslöst.to technical implementation of the method is also a Circuit for monitoring the solar panels for theft suggested that from a resistor that comes with the solar panels String is connected in series, and a voltage comparator circuit whose two inputs are connected to the series resistor for the purpose of measuring the voltage drop across it, connected in parallel are. If the voltage drops across the resistor due to the theft from a solar panel, turns on the voltage comparator circuit a relay located at its output, which in turn means a potential-free switching contact triggers an alarm message.
Die meisten Solaranlagen bestehen jedoch nicht nur aus einem Solar-Panel String. Typischerweise sind bei einer Anlage drei bis fünf Strings parallel geschaltet. Um diese Strings mit der vorstehend genannten Schaltung zu überwachen, wären entsprechend drei bis fünf separate Überwachungsschaltungen notwendig, was zu einem hohen Material- und Schaltungsaufwand führen würde.The However, most solar systems do not just consist of a solar panel String. Typically, in a plant three to five Strings connected in parallel. To these strings with the above Monitoring circuit would be equivalent to three to five separate monitoring circuits necessary which leads to a high material and circuit complexity would.
Aufgabe der Erfindung ist es, mit einer Überwachungsschaltung gleichzeitig mehrere parallel geschaltete Solar-Panel Strings auf Diebstahl zu überwachen.task The invention is simultaneously with a monitoring circuit monitor several parallel solar panel strings for theft.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 3 gelöst; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bzw. eine vorteilhafte Verwendungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2, 4 bis 6.These The object is achieved by the characterizing Features of claims 1 and 3 solved; advantageous Embodiments of the invention or an advantageous uses emerge from the claims 2, 4 to 6.
Wie bereits gezeigt, wird, wenn die Ausgangsspannung der Solaranlage eine vordefinierte Spannungsgrenze, z. B. 42 V, unterschreitet, also typischerweise bei Nacht, an jeden String eine im Vergleich zur Ausgangsspannung größere Spannung mit umgekehrter Polarität angelegt, wodurch die in Serie geschalteten Leistungshalbleiter, typischerweise Schottky-Dioden, in den Verbindungsboxen der Solar-Panels in Durchlassrichtung betrieben werden.As already shown, when the output voltage of the solar system a predefined voltage limit, e.g. B. 42 V, below, so typically at night, compared to each string one to the output voltage greater voltage with reverse Polarity applied, whereby the series-connected power semiconductors, typically Schottky diodes, in the junction boxes of the solar panels be operated in the forward direction.
Nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung wird die Summe der durch mehrere parallel geschaltete Strings fließenden Ströme überwacht.To According to the present invention, the sum of monitors several strings in parallel flowing currents.
Im Gegensatz zur Überwachung eines einzelnen Strings, bei dem der Diebstahl eines Solar-Panels zur vollständigen Unterbrechung des Stromkreises führt, wird bei mehreren parallel geschalteten Strings nur einer der durch die Strings gebildeten Strompfade unterbrochen. Die dadurch verursachte Widerstands- bzw. Spannungsänderung ist folglich wesentlich kleiner und kann nur durch sehr empfindliche Messschaltungen erkannt werden. Vorzugsweise wird hierzu eine Wheatstone-Brücke, die aus schaltungstechnischen Gründen auf eine Spannung ungleich Null abgeglichen ist, verwendet.in the Unlike monitoring a single string, at the theft of a solar panel to the full Interruption of the circuit results in several parallel strings only one of the strings formed by the strings Current paths interrupted. The resulting resistance or Voltage change is therefore much smaller and can can only be detected by very sensitive measuring circuits. Preferably This is a Wheatstone bridge, the circuit-technical Is calibrated to a non-zero voltage, used.
Die Schaltung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem Prüfmodul, das dem Anlegen der Spannung an die Solar-Panel Strings dient, einer Strom-Überwachungseinrichtung und einer Alarmmeldeeinheit. Erfindungsgemäß ist der durch mehrere parallel geschaltete Strings gebildete Widerstand zusammen mit drei weiteren Spannungsteilerwiderständen und einem Brückenwiderstand in einer Wheatstone-Brückenanordung verschaltet. Einer der Spannungsteilerwiderstände ist als Serienschaltung aus einem Trimmer (Potentiometer) und einem festen Widerstand ausgeführt. Der Brückenwiderstand liegt zwischen den beiden Spannungsteilerpunkten der Wheatstone-Brücke.The Circuit for carrying out the method consists of a Test module, which is the application of voltage to the solar panel Strings serves a power monitoring device and an alarm unit. According to the invention resistor formed by several strings connected in parallel with three more voltage dividing resistors and one Bridge resistance in a Wheatstone bridge arrangement connected. One of the voltage divider resistors is as Series connection of a trimmer (potentiometer) and a fixed one Resistance performed. The bridge resistance is between the two voltage divider points of the Wheatstone bridge.
An einem der beiden Spannungsteilerpunkte der Brücke ist ein Spannungskomparator angeschlossen. Außerdem ist der Trimmer so eingestellt, dass die Spannung an diesem Spannungsteilerpunkt nur geringfügig von der Referenzspannung des Spannungskomparators abweicht. Beim Diebstahl eines Solar-Panels ändert sich die Spannung am Spannungsteilerpunkt, der Spannungskomparator schaltet und löst mittels einer an seiner Ausgangseite befindenden Meldeeinheit einen Alarm aus.At one of the two voltage divider points of the bridge is a Voltage comparator connected. In addition, the trimmer adjusted so that the voltage at this voltage divider point only slightly different from the reference voltage of the voltage comparator differs. Theft of a solar panel changes the voltage at the voltage divider point, the voltage comparator switches and solves by means of a located at its output side Message unit an alarm.
Um den Prüfstrom in Abhängigkeit der Anzahl der zu überwachenden Strings einstellen zu können, ist das Prüfmodul vorteilhafterweise mit einer Konstantstromquelle ausgestattet, die über eine Einstellmöglichkeit des Stroms auf ganzzahlige Vielfache eines Grundwerts verfügt. Der Größe des Stroms ist jeweils auf den Grundwert mal der Anzahl der zu überprüfenden Strings einzustellen.Around the test current depending on the number of monitored Being able to set strings is the test module Advantageously equipped with a constant current source, the over an adjustment of the current to integer multiples a base value. The size of the Current is always at the base value times the number of checks To set strings.
Bei den heutzutage verwendeten Solaranlagen werden drei bis maximal fünf Strings parallel betrieben. Deshalb wird die Schaltung aus wirtschaftlichen Gründen auf drei bis maximal fünf Strings ausgelegt.at The solar systems used today are three to maximum operated five strings in parallel. That's why the circuit is for economic reasons to three to a maximum of five Strings designed.
Durch Ausmessen des Spannungsabfalls an der Wheatstone-Brücke ist zusätzlich eine Langzeit-Überwachung der Anlagen-Gesamtimpedanz im leistungslosen Zustand, d. h. nachts oder bei starker Abschattung, möglich. Bei intakten Dioden gibt die Varianz des Spannungsabfalls einen Hinweis auf größer werdende Übergangswiderstände in Kabeln, Steckern und in den Solar-Panels infolge Verschmutzung, Korrosion, partielle Beschädigungen u. ä. Die frühzeitige Erkennung der Impedanzänderung ermöglicht ein zeitnahes Beseitigen der Ursachen, wodurch schleichende Verringerungen der Leistung von Solaranlagen und teure Folgeschäden vermieden werden.By Measuring the voltage drop at the Wheatstone bridge In addition, there is a long-term monitoring of the system total impedance in the powerless state, d. H. at night or with strong shading, possible. For intact diodes, the variance is the voltage drop an indication of increasing contact resistance in cables, plugs and solar panels as a result of pollution, Corrosion, partial damage u. Ä. The early Detecting the impedance change allows a promptly eliminating the causes, causing creeping reductions the performance of solar systems and expensive consequential damage can be avoided.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert; hierzu zeigen in schematischer Darstellung:The Invention will be described below with reference to an embodiment explained in more detail; to show this in more schematic Presentation:
Aufgrund
des kleinen Widerstandswerts des an Masse liegenden Widerstands
Der
Spannungskomparator
- 8.18.1
- Parallelschaltung der Serienwiderstände der Stringsparallel connection the series resistances of the strings
- 99
- Spannungskomparatorvoltage
- 1212
- Diebstahl-Alarmmeldesystem.Theft alarm notification system.
- 1313
- KonstantstromquelleConstant current source
- 1414
- Zweiter Spannungsteilerwiderstandsecond Voltage divider resistor
- 1515
- Brückenwiderstandbridge resistance
- 1616
- Trimmer/PotentiometerTrimmer / Potentiometer
- 1717
- Dritter Spannungsteilerwiderstandthird Voltage divider resistor
- 1818
- Vierter Spannungsteilerwiderstandfourth Voltage divider resistor
- 1919
- Sicherungbackup
- 2020
- SpannungsteilerpunktVoltage dividing point
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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