DE102014108801A1

DE102014108801A1 - Photovoltaikpanels mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit und zugehörige Systeme und Verfahren

Info

Publication number: DE102014108801A1
Application number: DE201410108801
Authority: DE
Inventors: Anthony J. Stratakos; Kaiwei Yao
Original assignee: Volterra Semiconductor LLC
Current assignee: Volterra Semiconductor LLC
Priority date: 2013-06-25
Filing date: 2014-06-24
Publication date: 2015-01-08
Also published as: US20140373894A1; CN104253585A

Abstract

Ein Photovoltaikpanel enthält ein Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem und eine Vielzahl von zwischen positiven und negativen Panel-Sammelschienen elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikbaugruppen. Das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem ist geeignet, einen Reihen-Lichtbogen in dem Photovoltaikpanel aus einer Diskrepanz zwischen einer Panelspannung über der positiven und der negativen Panel-Sammelschiene und einer Summe aller Spannungen über der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen zu erkennen. Ein Photovoltaikstring enthält ein String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem und eine Vielzahl von Photovoltaikpanels, die zwischen einer positiven String-Sammelschiene und einer negativen String-Sammelschiene elektrisch in Reihe geschaltet sind. Das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem ist geeignet, einen Reihen-Lichtbogen im Photovoltaikstring aus einer Diskrepanz zwischen einer Stringspannung über der positiven und der negativen String-Sammelschiene und einer Summe aller Spannungen über der Vielzahl von Photovoltaikpanels zu erkennen.

Description

Hintergrund
Photovoltaiksysteme werden in steigendem Maße verwendet, um elektrische Energie zu liefern. Zum Beispiel enthalten viele Gebäude photovoltaische Dachsysteme zum Liefern eines Teils oder der gesamten elektrischen Leistung des Gebäudes. Als weiteres Beispiel bauten Energieversorger große Photovoltaiksysteme, manchmal als „Solarfarmen” bezeichnet, zum Liefern elektrischer Leistung an eine große Anzahl von Kunden auf.
Eine einzelne Photovoltaikzelle erzeugt typischerweise elektrische Leistung bei weniger als einem Volt. Viele elektrisch betriebene Anwendungen erfordern jedoch Spannungen, die viel höher sind als ein Volt. Zum Beispiel erfordern durch Photovoltaiksystem betriebene Umrichter oft Eingangsspannungen von mehreren hundert Volt. Daher enthalten viele Photovoltaiksysteme eine große Anzahl von Photovoltaikzellen, die elektrisch in Reihe geschaltet sind, um eine auseichend hohe Spannung für ihre Anwendung zu erhalten. Außerdem enthalten viele Photovoltaiksysteme zwei oder mehr Strings von Photovoltaikvorrichtungen, die elektrisch parallel geschaltet sind, um eine gewünschte Leistungserzeugung des Systems zu erreichen.
1 stellt ein Photovoltaiksystem 100 nach dem Stand der Technik dar, das einen ersten String 102 enthält, der mit einem zweiten String 104 elektrisch parallel geschaltet ist. Der String 102 enthält M Photovoltaikvorrichtungen 106, die elektrisch in Reihe geschaltet sind, und der String 104 enthält N Photovoltaikvorrichtungen 108, die elektrisch in Reihe geschaltet sind, wobei M und N positive ganze Zahlen größer als eins sind. in diesem Dokument kann auf bestimmte Realisierungen eines Gegenstands durch Verwendung einer Zahl in Klammern (z. B. Photovoltaikvorrichtung 106(1)) Bezug genommen sein, während sich Zahlen ohne Klammern auf einen beliebigen solchen Gegenstand beziehen (z. B. Photovoltaikvorrichtung 106). Die Photovoltaikvorrichtungen 106, 108 sind entweder einzelne Photovoltaikzellen oder Gruppen elektrisch gekoppelter Photovoltaikzellen. Der erste und der zweite String 102, 104 sind zu einer Last 110 elektrisch parallel geschaltet.
Hohe Spannungen können in vielen Photovoltaiksystemen bestehen. Zum Beispiel enthält jeder String 102, 104 des Photovoltaiksystems 100 oft viele in Reihe geschaltete Photovoltaikzellen, sodass die Spannung über den Sammelschienen 112, 114 oft einhundert Volt überschreitet, insbesondere in Systemen, die über Umrichter mit Wechselspannungsnetzen gekoppelt sind. Tatsächlich weisen Photovoltaiksysteme oft Nennspannungen von 600 Volt oder 1000 Volt auf. Außerdem sind viele Photovoltaiksysteme in der Lage, beträchtlichen Strom zu liefern. Demgemäß kann in Photovoltaiksystemen ein Lichtbogen auftreten, wo sich Gas (typischerweise Luft) zwischen zwei benachbarten Knoten aufgrund einer großen Spannung zwischen den Knoten ionisiert, was dazu führt, dass Strom zwischen den Knoten fließt. Ein solches Potential für einen Lichtbogen ist durch die Tatsache verschlimmert, dass typische Photovoltaiksysteme viele elektrische Verbinder und lange elektrische Leitungen enthalten und dadurch viele mögliche Ausfallpunkte aufweisen. Außerdem sind Photovoltaiksysteme oft widrigen Umgebungsbedingungen ausgesetzt, wie etwa extremen Temperaturen und intensiver Ultraviolettstrahlung, was zu Ausfall von Verbindern oder Isolation führen kann, insbesondere über die langen Lebensdauern, die von typischen Photovoltaiksystemen erwartet werden. Weiterhin sind einige Photovoltaiksysteme verletzlich gegen physische Beschädigung, wie etwa seitens Wartungspersonals, das in der Nähe des Systems arbeitet, oder durch ein Tier, das an den Bauteilen des Systems nagt.
Ein Lichtbogen im Photovoltaiksystem kann entweder als Reihen-Lichtbogen oder als Parallel-Lichtbogen eigestuft werden. Ein Reihen-Lichtbogen tritt über einer Unterbrechung in einem elektrischen Reihenschaltkreis auf, wie etwa über einer Unterbrechung, die durch den Ausfall eines Verbinders verursacht ist. Zum Beispiel stellt 2 einen Reihen-Lichtbogen 202 über einer Unterbrechung 204 im ersten String 102 des Photovoltaiksystems 100 dar. Ein Parallel-Lichtbogen tritt zwischen zwei Knoten eines Photovoltaiksystems oder zwischen einem Knoten und Masse auf, wie etwa aufgrund eines Isolationsfehlers. 3 stellt einen Parallel-Lichtbogen 302 zwischen einem Knoten 116 des zweiten Strings 104 und der negativen Sammelschiene 114 des Photovoltaiksystems 100 dar.
Lichtbögen in Photovoltaiksystemen sind gewöhnlich höchst unerwünscht, weil ihre Hitze eine Person oder ein Tier in der Nähe des Systems verletzen, einen Brand auslösen, das Photovoltaiksystem beschädigen und/oder elektrische Störungen erzeugen kann, die den einwandfreien Betrieb in der Nähe befindlicher elektrischer Schaltkreise stören können. Außerdem kann ein unter Spannung stehendes Photovoltaiksystem eine Gefahr eines elektrischen Schlags für Feuerwehrleute darstellen, die einen von einem Lichtbogen verursachten Brand bekämpfen. Demgemäß wurden Lichtbogenerkennungsvorrichtungen für Photovoltaiksysteme vorgeschlagen. Diese Vorrichtungen erkennen einen Lichtbogen, indem sie hochfrequente Komponenten oder „Rauschen” des Stroms des Photovoltaiksystems erfassen, die durch den Lichtbogen erzeugt werden. Die Amplitude des Rauschens ist sehr klein und muss zum Erfassen durch Verstärkung oder durch Verwendung eines Stromwandlers erhöht werden. Außerdem muss das Rauschen von anderen hochfrequenten Komponenten unterschieden werden, die gewöhnlich im Strom des Photovoltaiksystems vorhanden sind, wie etwa Stromwelligkeit eines Schaltumrichters und Harmonische davon. Somit zerlegen herkömmlich Lichtbogen-Erkennungsvorrichtungen den Strom des Photovoltaiksystems in seine Wechselstromkomponenten unter Verwendung von Techniken der schnellen Fourier-Transformation (FFT) oder von ähnlichen Techniken, um Rauschen des Lichtbogens von anderen Systemstörungen zu unterscheiden. Erhebliche Computer-Ressourcen sind erforderlich, um diese Signalzerlegung zufriedenstellend durchzuführen. Zum Beispiel sind typischerweise Analog-digital-Umsetzer mit einer Auflösung von mehr als 16 Bit und mit einer Abtastrate von über 200000 Abtastwerten pro Sekunde erforderlich, um FFT-Verarbeitung in Anwendungen zum Erkennen eines Lichtbogens durchzuführen.
Zusammenfassung
In einer Ausführungsform enthält ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Photovoltaikpanel, das eine Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen enthält, die zwischen positiven und negativen Panel-Sammelschienen elektrisch in Reihe geschaltet sind, die folgenden Schritte: (a) Messen einer Panelspannung über der positiven und der negativen Panel-Sammelschiene, (b) Messen einer jeweiligen Baugruppenspannung über jeder aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen, (c) Bestimmen einer Differenz zwischen einer Summe aller Baugruppenspannungen und der Panelspannung, (d) Bestimmen, ob die Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (e) Erkennen des Lichtbogens, falls die Differenz den Schwellwert überschreitet.
In einer Ausführungsform enthält ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Photovoltaikstring, der eine Vielzahl von Photovoltaikpanels enthält, die zwischen positiven und negativen String-Sammelschienen elektrisch in Reihe geschaltet sind, die folgenden Schritte: (a) Messen einer Stringspannung über der positiven und der negativen String-Sammelschiene, (b) Messen einer jeweiligen Panel-Ausgangsspannung über jedem aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels, (c) Bestimmen einer Differenz zwischen einer Summe aller Panel-Ausgangsspannungen und der Stringspannung, (d) Bestimmen, ob die Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (e) Erkennen des Lichtbogens, falls die Differenz den Schwellwert überschreitet.
In einer Ausführungsform enthält ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Photovoltaikpanel, das eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikbaugruppen enthält, die folgenden Schritte: (a) Messen eines ersten Baugruppenstroms, der durch eine aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen fließt, (b) Messen eines Panelstroms, der zwischen der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen und anderen Schaltkreisen fließt, (c) Bestimmen einer Differenz zwischen dem Panelstrom und dem ersten Baugruppenstrom, (d) Bestimmen, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (e) Erkennen des Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.
In einer Ausführungsform enthält ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Photovoltaikpanel, das eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikbaugruppen enthält, die folgenden Schritte: (a) Messen eines ersten Baugruppenstroms, der durch eine aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen fließt, (b) Messen eines zweiten Baugruppenstroms, der durch eine weitere aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen fließt, (c) Bestimmen einer Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Baugruppenstrom, (d) Bestimmen, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (e) Erkennen des Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.
In einer Ausführungsform enthält ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem String, der eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikpanels enthält, die folgenden Schritte: (a) Messen eines ersten Panel-Ausgangsstroms, der durch einen Ausgangsanschluss eines aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels fließt, (b) Messen eines Stringstroms, der zwischen der Vielzahl von Photovoltaikpanels und anderen Schaltkreisen fließt, (c) Bestimmen einer Differenz zwischen dem ersten Panel-Ausgangsstrom und dem Stringstrom, (d) Bestimmen, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (e) Erkennen des Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.
In einer Ausführungsform enthält ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem String, der eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikpanels enthält, die folgenden Schritte: (a) Messen eines ersten Panel-Ausgangsstroms, der durch einen Ausgangsanschluss eines aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels fließt, (b) Messen eines zweiten Panel-Ausgangsstroms, der durch einen Ausgangsanschluss eines weiteren aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels fließt, (c) Bestimmen einer Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Panel-Ausgangsstrom, (d) Bestimmen, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (e) Erkennen des Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.
In einer Ausführungsform enthält ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Photovoltaiksystem, das eine Vielzahl von elektrisch parallel geschalteten Strings enthält, wobei jeder aus der Vielzahl von Strings eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikpanels enthält, die folgenden Schritte: (a) Messen eines jeweiligen String-Ausgangsstroms, der durch einen Ausgangsanschluss jedes aus der Vielzahl von Strings fließt, (b) Messen eines Kombinationsstroms, der zwischen der Vielzahl von Strings und anderen Schaltkreisen fließt, (c) Bestimmen einer Differenz zwischen dem Kombinationsstrom und einer Summe aller String-Ausgangsströme, (d) Bestimmen, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (e) Erkennen des Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.
In einer Ausführungsform enthält ein Photovoltaikpanel mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit ein Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem und eine Vielzahl von zwischen einer positiven Panel-Sammelschiene und einer negativen Panel-Sammelschiene elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikbaugruppen. Das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem ist geeignet, einen Reihen-Lichtbogen in dem Photovoltaikpanel aus einer Diskrepanz zwischen einer Panelspannung über der positiven und der negativen Panel-Sammelschiene und einer Summe aller Spannungen über der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen zu erkennen.
In einer Ausführungsform enthält ein Photovoltaikpanel mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit ein Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem und eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikbaugruppen. Das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem ist geeignet, einen Parallel-Lichtbogen in dem Photovoltaikpanel aus einer Diskrepanz zwischen Strom, der durch eine ausgewählte aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen fließt, und Strom zu erkennen, der zwischen der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen und anderen Schaltkreisen fließt.
In einer Ausführungsform enthält ein Photovoltaikpanel mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit ein Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem und eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikbaugruppen. Das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem ist geeignet, einen Parallel-Lichtbogen in dem Photovoltaikpanel aus einer Diskrepanz zwischen Strom zu erkennen, der durch zwei verschiedene aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen fließt.
In einer Ausführungsform enthält ein Photovoltaikstring mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit ein String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem und eine Vielzahl von Photovoltaikpanels, die zwischen einer positiven String-Sammelschiene und einer negativen String-Sammelschiene elektrisch in Reihe geschaltet sind. Das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem ist geeignet, einen Reihen-Lichtbogen im Photovoltaikstring aus einer Diskrepanz zwischen einer Stringspannung über der positiven und der negativen String-Sammelschiene und einer Summe aller Spannungen über der Vielzahl von Photovoltaikpanels zu erkennen.
In einer Ausführungsform enthält ein Photovoltaikstring mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit ein String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem und eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikpanels. Das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem ist geeignet, einen Parallel-Lichtbogen in dem Photovoltaikstring aus einer Diskrepanz zwischen einem Strom, der durch eine ausgewählte aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels fließt, und Strom zu erkennen, der zwischen der Vielzahl von Photovoltaikpanels und anderen Schaltkreisen fließt.
In einer Ausführungsform enthält ein Photovoltaikstring mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit ein String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem und eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikpanels. Das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem ist geeignet, einen Parallel-Lichtbogen in dem Photovoltaikstring aus einer Diskrepanz zwischen Strom zu erkennen, der durch zwei verschiedene aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels fließt.
In einer Ausführungsform enthält ein Photovoltaiksystem mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit ein Systemebenen-Lichtbogenerkennungs-Untersystem und eine Vielzahl von elektrisch parallel geschalteten Photovoltaikstrings. Das Systemebenen-Lichtbogenerkennungs-Untersystem ist geeignet, einen Parallel-Lichtbogen in dem Photovoltaiksystem aus einer Diskrepanz zwischen (a) einer Summe von Strom, der durch alle aus der Vielzahl von Strings fließt, und (b) Strom zu erkennen, der zwischen der Vielzahl von Strings und anderen Schaltkreisen fließt.
In einer Ausführungsform enthält ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Energiespeichersystem, das eine Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen enthält, die zwischen positiven und negativen Sammelschienen elektrisch in Reihe geschaltet sind, die folgenden Schritte: (a) Messen einer Systemspannung über der positiven und der negativen Sammelschiene, (b) Messen einer jeweiligen Baugruppenspannung über jeder aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen, (c) Bestimmen einer Differenz zwischen einer Summe aller Baugruppenspannungen und der Systemspannung, (d) Bestimmen, ob die Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (e) Erkennen des Lichtbogens, falls die Differenz den Schwellwert überschreitet.
In einer Ausführungsform enthält ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Energiespeichersystem, das eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Energiespeicherbaugruppen enthält, die folgenden Schritte: (a) Messen eines ersten Baugruppenstroms, der durch eine aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen fließt, (b) Messen eines Systemstroms, der zwischen der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen und anderen Schaltkreisen fließt, (c) Bestimmen einer Differenz zwischen dem Systemstrom und dem ersten Baugruppenstrom, (d) Bestimmen, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (e) Erkennen des Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.
In einer Ausführungsform enthält ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Energiespeichersystem, das eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Energiespeicherbaugruppen enthält, die folgenden Schritte: (a) Messen eines ersten Baugruppenstroms, der durch eine aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen fließt, (b) Messen eines zweiten Baugruppenstroms, der durch eine weitere aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen fließt, (c) Bestimmen einer Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Baugruppenstrom, (d) Bestimmen, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (e) Erkennen des Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.
In einer Ausführungsform enthält ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Energiespeichersystem, das eine Vielzahl von elektrisch parallel geschalteten Energiespeicherstrings enthält, wobei jeder aus der Vielzahl von Energiespeicherstrings eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Energiespeicherbaugruppen enthält, die folgenden Schritte: (a) Messen eines jeweiligen String-Ausgangsstroms, der durch einen Ausgangsanschluss jedes aus der Vielzahl von Energiespeicherstrings fließt, (b) Messen eines Kombinationsstroms, der zwischen der Vielzahl von Energiespeicherstrings und anderen Schaltkreisen fließt, (c) Bestimmen einer Differenz zwischen dem Kombinationsstrom und einer Summe aller String-Ausgangsströme, (d) Bestimmen, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (e) Erkennen des Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.
In einer Ausführungsform enthält ein Energiespeichersystem mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit ein Lichtbogenerkennungs-Untersystem und eine Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen, die zwischen einer positiven und einer negativen Sammelschiene elektrisch in Reihe geschaltet sind. Das Lichtbogenerkennungs-Untersystem ist geeignet, einen Reihen-Lichtbogen im Energiespeichersystem aus einer Diskrepanz zwischen einer Systemspannung über der positiven und der negativen Sammelschiene und einer Summe aller Spannungen über der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen zu erkennen.
In einer Ausführungsform enthält ein Energiespeichersystem mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit ein Lichtbogenerkennungs-Untersystem und eine Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. Das Lichtbogenerkennungs-Untersystem ist geeignet, einen Parallel-Lichtbogen im Energiespeichersystem aus einer Diskrepanz zwischen Strom, der durch eine ausgewählte aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen fließt, und Strom zu erkennen, der zwischen der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen und anderen Schaltkreisen fließt.
In einer Ausführungsform enthält ein Energiespeichersystem mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit ein Lichtbogenerkennungs-Untersystem und eine Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. Das Lichtbogenerkennungs-Untersystem ist geeignet, einen Parallel-Lichtbogen in dem Energiespeichersystem aus einer Diskrepanz zwischen Strom zu erkennen, der durch zwei verschiedene aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen fließt.
In einer Ausführungsform enthält ein Energiespeichersystem mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit ein Lichtbogenerkennungs-Untersystem und eine Vielzahl von Energiespeicherstrings, die elektrisch parallel geschaltet sind. Das Lichtbogenerkennungs-Untersystem ist geeignet, einen Parallel-Lichtbogen im Energiespeichersystem aus einer Diskrepanz zwischen (a) einer Summe von Strom, der durch alle aus der Vielzahl von Energiespeicherstrings fließt, und (b) Strom zu erkennen, der zwischen der Vielzahl von Energiespeicherstrings und anderen Schaltkreisen fließt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 stellt ein Photovoltaiksystem nach dem Stand der Technik dar.
2 stellt ein Beispiel eines Reihen-Lichtbogens in dem Photovoltaiksystem von 1 dar.
3 stellt ein Beispiel eines Parallel-Lichtbogens in dem Photovoltaiksystem von 1 dar.
4 stellt ein Photovoltaikpanel mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit gemäß einer Ausführungsform dar.
5 stellt ein Beispiel eines Reihen-Lichtbogens in dem Photovoltaikpanel von 4 dar.
6 stellt ein Beispiel eines Parallel-Lichtbogens in dem Photovoltaikpanel von 4 dar.
7 stellt eine mögliche Umsetzung eines Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystems des Photovoltaikpanels von 4 gemäß einer Ausführungsform dar.
8 stellt eine weitere mögliche Umsetzung eines Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystems des Photovoltaikpanels von 4 gemäß einer Ausführungsform dar.
9 stellt eine mögliche Umsetzung eines Baugruppen-Spannungsmess-Untersystems des Photovoltaikpanels von 4 gemäß einer Ausführungsform dar.
10 stellt eine mögliche Umsetzung eines Baugruppen-Strommess-Untersystems des Photovoltaikpanels von 4 gemäß einer Ausführungsform dar.
11 stellt ein Photovoltaikpanel ähnlich demjenigen von 4, aber weiter einen MPPT-Umwandler auf Panelebene enthaltend, gemäß einer Ausführungsform dar.
12 stellt ein Photovoltaikpanel ähnlich demjenigen von 4, aber weiter einen Modul-Wechselrichter enthaltend, gemäß einer Ausführungsform dar.
13 stellt ein Photovoltaikpanel ähnlich demjenigen von 4, aber mit Photovoltaikbaugruppen, die Maximum Power Point Tracking-Umwandler enthalten, gemäß einer Ausführungsform dar.
14 stellt eine mögliche Umsetzung von Photovoltaikbaugruppen des Photovoltaikpanels von 13 gemäß einer Ausführungsform dar.
15 stellt eine weitere mögliche Umsetzung von Photovoltaikbaugruppen des Photovoltaikpanels von 13 gemäß einer Ausführungsform dar.
16 stellt einen Photovoltaikstring mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit gemäß einer Ausführungsform dar.
17 stellt eine mögliche Umsetzung eines String-Lichtbogenerkennungs-Untersystems des Photovoltaikstrings von 16 gemäß einer Ausführungsform dar.
18 stellt eine weitere mögliche Umsetzung des String-Lichtbogenerkennungs-Untersystems des Photovoltaikstrings von 16 gemäß einer Ausführungsform dar.
19 stellt ein Photovoltaiksystem mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit gemäß einer Ausführungsform dar.
20 stellt eine mögliche Umsetzung eines Systemebenen-Lichtbogenerkennungs-Untersystems des Photovoltaiksystems von 19 gemäß einer Ausführungsform dar.
21 stellt ein Energiespeichersystem mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit gemäß einer Ausführungsform dar.
22 stellt ein weiteres Energiespeichersystem mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit gemäß einer Ausführungsform dar.
23 stellt ein Verfahren zum Erkennen eines Reihen-Lichtbogens in einem Photovoltaikpanel, das eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikbaugruppen enthält, gemäß einer Ausführungsform dar.
24 stellt ein Verfahren zum Erkennen eines Reihen-Lichtbogens in einem Photovoltaikstring, der eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikpanels enthält, gemäß einer Ausführungsform dar.
25 stellt ein Verfahren zum Erkennen eines Parallel-Lichtbogens in einem Photovoltaikpanel, das eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikbaugruppen enthält, gemäß einer Ausführungsform dar.
26 stellt ein weiteres Verfahren zum Erkennen eines Parallel-Lichtbogens in einem Photovoltaikpanel, das eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikbaugruppen enthält, gemäß einer Ausführungsform dar.
27 stellt ein Verfahren zum Erkennen eines Parallel-Lichtbogens in einem Photovoltaikstring, der eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikpanels enthält, gemäß einer Ausführungsform dar.
28 stellt ein weiteres Verfahren zum Erkennen eines Parallel-Lichtbogens in einem Photovoltaikstring, der eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikpanels enthält, gemäß einer Ausführungsform dar.
29 stellt ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Photovoltaiksystem, das eine Vielzahl von elektrisch parallel geschalteten Strings enthält, gemäß einer Ausführungsform dar.
30 stellt ein Verfahren zum Erkennen eines Reihen-Lichtbogens in einem Energiespeichersystem, das eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Energiespeicherbaugruppen enthält, gemäß einer Ausführungsform dar.
31 stellt ein Verfahren zum Erkennen eines Parallel-Lichtbogens in einem Energiespeichersystem, das eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Energiespeicherbaugruppen enthält, gemäß einer Ausführungsform dar.
32 stellt ein weiteres Verfahren zum Erkennen eines Parallel-Lichtbogens in einem Energiespeichersystem, das eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Energiespeicherbaugruppen enthält, gemäß einer Ausführungsform dar.
33 stellt ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Energiespeichersystem, das eine Vielzahl von elektrisch parallel geschalteten Energiespeicherstrings enthält, gemäß einer Ausführungsform dar.
34 stellt ein Energiespeichersystem ähnlich demjenigen von 21, aber mit Spannungsregler enthaltenden Energiespeicherbaugruppen, gemäß einer Ausführungsform dar.
Genaue Beschreibung der Ausführungsformen
Die Anmeldenden entwickelten Photovoltaikpanels und zugehörige Systeme und Verfahren, die einen Lichtbogen aus einer Spannungsdiskrepanz und/oder aus einer Stromdiskrepanz erkennen. Solche Spannungs- und Stromdiskrepanzen können potenziell unter Verwendung von weniger Rechenressourcen erkannt werden als typischerweise für FFT-Verarbeitung oder ähnliche Signalzerlegungstechniken erforderlich sind. Demgemäß können die hier offenbarten Lichtbogenerkennungstechniken potenziell mit weniger Rechenressourcen umgesetzt werden als bei herkömmlichen Lichtbogenerkennungstechniken, wodurch Einfachheit, niedrige Kosten und Zuverlässigkeit gefördert werden.
4 stellt ein Photovoltaikpanel 400 mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit dar. Das Photovoltaikpanel 400 enthält N Photovoltaikbaugruppen 402, wobei N eine ganze Zahl größer als eins ist. Jede Photovoltaikbaugruppe 402 enthält eine elektrisch an einen Ausgangsanschluss 406 angeschlossene Photovoltaikvorrichtung 404. Jede Photovoltaikvorrichtung 404 enthält eine oder mehr elektrisch in Reihe und/oder parallel geschaltete Photovoltaikzellen (nicht gezeigt). Die Photovoltaikbaugruppen 402 sind zwischen einer positiven Sammelschiene 408 und einer negativen Sammelschiene 410 des Photovoltaikpanels 400 elektrisch in Reihe geschaltet. Das Photovoltaikpanel 400 enthält weiter einen Panel-Ausgangsanschluss 412 mit einer positiven Ausgangsklemme 414 und einer negativen Ausgangsklemme 416, die mit der positiven Sammelschiene 408 bzw. der negativen Sammelschiene 410 elektrisch gekoppelt sind.
Jede Photovoltaikbaugruppe 402 enthält weiter ein Baugruppenspannungsmess-Untersystem 418 und ein Baugruppenstrommess-Untersystem 420. Jedes Baugruppenspannungsmess-Untersystem 418 erzeugt ein Signal V_as, das eine Spannung V_a über dem Ausgangsanschluss 406 seiner jeweiligen Photovoltaikbaugruppe 402 darstellt, und jedes Baugruppenstrommess-Untersystem 420 erzeugt ein Signal I_as, das einen Strom I_a darstellt, der durch seine jeweilige Photovoltaikbaugruppe 402 fließt, oder mit anderen Worten, Strom darstellt, der zwischen der Photovoltaikbaugruppe und einem externen Schaltkreis fließt, der an den Ausgangsanschluss 406 elektrisch angeschlossen ist. Zum Beispiel erzeugt das Baugruppenspannungsmess-Untersystem 418(1) das Signal V_as(1), das die Spannung V_a(1) über der Photovoltaikbaugruppe 402(1) darstellt, und das Baugruppenspannungsmess-Untersystem 418(2) erzeugt das Signal V_as(2), das die Spannung V_a(2) über der Photovoltaikbaugruppe 402(2) darstellt. Ähnlich erzeugt das Baugruppenstrommess-Untersystem 420(1) das Signal I_as(1), das den Strom I_a(1) darstellt, der durch die Photovoltaikbaugruppe 402(1) fließt, und das Baugruppenstrommess-Untersystem 420(2) erzeugt das Signal I_as(2), das den Strom I_a(2) darstellt, der durch die Photovoltaikbaugruppe 402(2) fließt.
Das Photovoltaikpanel 400 enthält weiter einen Panel-Manager 422, der ein Panelspannungsmess-Untersystem 424, ein Panelstrommess-Untersystem 426 und ein Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 428 enthält. Das Panelspannungsmess-Untersystem 424 erzeugt ein Signal V_ps, das eine Panelspannung V_p über den Sammelschienen 408, 410 darstellt. In dieser Ausführungsform ist die Panelspannung V_p dieselbe wie die Panel-Ausgangsspannung V_po über dem Panel-Ausgangsanschluss 412, und das Signal V_ps stellt daher sowohl die Panel-Ausgangsspannung V_po als auch die Panelspannung V_p dar. Das Panelstrommess-Untersystem 426 erzeugt ein Signal I_ps, das den Panelstrom I_p darstellt, der zwischen den Photovoltaikbaugruppen 402 und einem anderen Schaltkreis fließt. In dieser Ausführungsform ist der Panelstrom I_p derselbe wie der Panel-Ausgangsstrom I_po, der durch den Panel-Ausgangsanschluss 412 fließt, und das Signal I_ps stellt daher sowohl den Panel-Ausgangsstrom I_po als auch den Panelstrom I_p dar. Die Panel-Manager 422 enthält wahlweise weiter ein Telemetrie-Untersystem 430, geeignet, Informationen, wie etwa die Signale V_ps und/oder I_ps, zu einer externen Vorrichtung zu kommunizieren, wie etwa einem String-Manager in Anwendungen, in denen vielfache Instanzen des Photovoltaikpanels 400 elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen String von Photovoltaikpanels zu bilden.
Es sei vorweggeschickt, dass die Signale V_as, I_as, V_ps und I_ps typischerweise digitale Signale sind, um die Signalübertragung und -verarbeitung zu erleichtern. Jedoch könnte eins oder mehr der Signale V_as, I_as, V_ps und I_ps alternativ ein analoges Signal sein, ohne vom vorliegenden Geltungsbereich abzuweichen. Die Signale V_as und I_as sind mit dem Panel-Manager 422 über ein Kommunikationsnetzwerk 432 kommunikativ verbunden, das zum Beispiel ein serielles Kommunikationsnetzwerk, ein paralleles Bus-Kommunikationsnetzwerk, ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk oder ein Powerline-Kommunikationsnetzwerk ist.
Das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 428 verarbeitet die Signale V_as, I_as, V_ps und I_ps, um einen Reihen- oder Parallel-Lichtbogen im Photovoltaikpanel 400 aus einer Spannungs- oder Stromdiskrepanz im Panel zu erkennen. Unter normalen Bedingungen ist zu einer gegebenen Zeit die Summe der Spannungen V_a über alle Photovoltaikbaugruppen 402 im Wesentlichen gleich der Panelspannung V_p. Jedoch bewirkt ein Reihen-Lichtbogen im Photovoltaikpanel 400, dass die Panelspannung V_p aufgrund des Spannungsabfalls über dem Reihen-Lichtbogen geringer ist als die Summe aller Photovoltaikbaugruppenspannungen V_a.
Man betrachte zum Beispiel 5, die ein Beispiel eines Photovoltaikpanels 400 darstellt, bei dem ein Reihen-Lichtbogen 502 über einer Unterbrechung 504 auftritt, die sich zwischen den Photovoltaikbaugruppen 402(1) und 402(2) entwickelt hat. Angenommen, jede Photovoltaikbaugruppe 402 erzeugt eine Spannung V_a von 30 Volt, und 40 Volt fallen über dem Reihen-Lichtbogen 502 ab. In diesem Fall beträgt die Summe aller Spannungen V_a über den Photovoltaikbaugruppen 402, V_sum: V_sum = 30 N (Gl. 1)
Jedoch subtrahiert sich die Spannung über dem Reihen-Lichtbogen 502 von der Panelspannung V_p, sodass die Panelspannung beträgt: V_p = 30 N – 40 (Gl. 2)
Somit ist V_p aufgrund des Reihen-Lichtbogens 502 um 40 Volt niedriger als V_sum.
Demgemäß erkennt das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 428 einen Reihen-Lichtbogen im Photovoltaikpanel 400 aus einer Diskrepanz zwischen der Panelspannung V_p und der Summe aller Baugruppenspannungen V_a zu einer gegebenen Zeit. Genauer erkennt das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 428 einen Reihen-Lichtbogen im Photovoltaikpanel 400, wenn Gl. 3 gilt: [Σ N / n=1V_as(n) – V_ps] > V_th (Gl. 3)
V_th ist ein positiver Schwellwert, so gewählt, dass ein gewünschter Kompromiss zwischen Lichtbogen-Erkennungsempfindlichkeit und Sicherheit vor falscher Lichtbogenerkennung erzielt ist. Wenn V_th aus Gl. 3 weggelassen wäre, würden ein parasitärer Spannungsabfall über Leitern, die die Photovoltaikbaugruppen 402 in Reihe koppeln, oder geringfügige Spannungsmessfehler falsches Erkennen eines Lichtbogens verursachen.
Unter normalen Bedingungen ist zu einer gegebenen Zeit der Betrag des durch in Reihe verbundene Teile des Photovoltaikpanels 400 fließenden Stroms derselbe. Jedoch verursacht ein Parallel-Lichtbogen im Photovoltaikpanel 400 eine Diskrepanz bei dem zwischen verschiedenen in Reihe verbundenen Teilen des Photovoltaikpanels fließenden Strom. Man betrachte zum Beispiel 6, die ein Beispiel eines Photovoltaikpanels 400 darstellt, bei dem ein Parallel-Lichtbogen 602 zwischen dem Knoten 604 und der negativen Sammelschiene 410 auftritt. Der Betrag des durch die Photovoltaikbaugruppe 402(N) fließenden Stroms I_a(N) unterscheidet sich aufgrund des Parallel-Lichtbogens 602 von dem Betrag des Panelstroms I_p.
Das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 428 erkennt einen Parallel-Lichtbogen im Photovoltaikpanel 400 aus einer Diskrepanz zwischen Strom, der zu einer gegebenen Zeit in verschiedenen in Reihe verbundenen Teilen des Photovoltaikpanels fließt, wie etwa einer Diskrepanz zwischen dem Baugruppenstrom I_a zweier verschiedener Photovoltaikbaugruppen 402 oder einer Diskrepanz zwischen einem Panelstrom I_p und dem Baugruppenstrom I_a einer ausgewählten Photovoltaikbaugruppe 402. Zum Beispiel erkennt das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 428 in einigen Ausführungsformen einen Parallel-Lichtbogen im Panel 400, wenn Gl. 4 gilt, wobei x eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis N ist: |I_ps – I_as(x)| > I_th (Gl. 4)
In anderen Ausführungsformen erkennt das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 428 einen Parallel-Lichtbogen im Panel 400, wenn Gl. 5 gilt, wobei x und y jeweils ganze Zahlen im Bereich von 1 bis N sind und x nicht gleich y ist: |I_as(x) – I_as(y)| > I_th (Gl. 5)
Sowohl in Gl. 4 als auch in Gl. 5 ist I_th ein positiver Schwellwert, so gewählt, dass ein gewünschter Kompromiss zwischen Lichtbogen-Erkennungsempfindlichkeit und Sicherheit vor falscher Lichtbogenerkennung erzielt ist. Wenn I_th aus den Gleichungen weggelassen wäre, würden geringfügige Strommessfehler falsches Erkennen eines Parallel-Lichtbogens verursachen. Das Panel-Strommess-Untersystem 426 ist wahlweise in Ausführungsformen weggelassen, die Gl. 5 auswerten, da das Panel-Stromsignal I_ps kein Parameter von Gl. 5 ist.
In einigen Ausführungsformen ist das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 428 nur fähig, zu einer gegebenen Zeit eine Instanz entweder von Gl. 4 oder 5 auszuwerten. In diesen Ausführungsformen variiert das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 428 den Wert von x oder sowohl von x als auch von y (falls zutreffend), sodass unterschiedliche Teile des Photovoltaikpanels 400 zum Erkennen eines Parallel-Lichtbogens ausgewählt werden. Zum Beispiel durchläuft in einigen Ausführungsformen, die Gl. 4 umsetzen, x wiederholt alle ganzen Zahlen im Bereich von 1 bis N, sodass Gl. 4 mit x gleich eins ausgewertet wird, dann mit x gleich zwei und so weiter. Als weiteres Beispiel durchlaufen in einigen Ausführungsformen, die Gl. 5 umsetzen, x und y wiederholt alle ganzen Zahlen im Bereich von 1 bis N, aber so, dass x nicht gleich y ist. Zum Beispiel wird in einer bestimmten Ausführungsform, die Gl. 5 umsetzt, die Gleichung mit x gleich 1 und y gleich 2 ausgewertet, dann mit x gleich 2 und y gleich 3 und so weiter.
In einigen anderen Ausführungsformen ist das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 428 fähig, zu einer gegebenen Zeit mehrere Instanzen entweder von Gl. 4 oder von Gl. 5 auszuwerten, wodurch möglicherweise das Erkennen eines Parallel-Lichtbogens beschleunigt wird. In Ausführungsformen, die vielfache Instanzen von Gl. 4 zu einer gegebenen Zeit auswerten, weist jede Instanz einen anderen Wert von x auf. In Ausführungsformen, die vielfache Instanzen von Gl. 5 zu einer gegebenen Zeit auswerten, weist jede Instanz eine andere Kombination der Werte von x und y auf.
Die Parameter jeder der Gleichungen 3 bis 5 müssen zum genauen Erkennen eines Lichtbogens zu einer gemeinsamen Zeit gemessen werden. Zum Beispiel müssen die Signale V_as und V_ps von Gl. 3 Spannungen darstellen, die zu einer gemeinsamen Zeit gemessen sind, um einen Reihen-Lichtbogen genau zu erkennen. Demgemäß enthält der Panel-Manager 422 wahlweise weiter ein Synchronisations-Untersystem 434, das fähig ist, die Erzeugung der Signale V_as, I_as, V_ps und I_ps zu synchronisieren. In einigen Ausführungsformen arbeitet das Synchronisations-Untersystem 434 unabhängig, während in anderen Ausführungsformen das Synchronisations-Untersystem 434 zumindest teilweise durch ein externes Signal gesteuert ist, wie etwa ein externes Taktsignal, das durch ein System erzeugt ist, das das Photovoltaikpanel 400 enthält.
In einigen alternativen Ausführungsformen sind ein Teil oder alle aus dem Panelspannungsmess-Untersystem 424, dem Panelstrommess-Untersystem 426, dem Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 428, dem Telemetrie-Untersystem 430 und/oder dem Synchronisations-Untersystem 434 getrennt vom Panel-Manager 422. Weiter ist in einigen anderen alternativen Ausführungsformen der Panel-Manager 422 weggelassen, und Panelspannungsmess-Untersystem 424, Panelstrommess-Untersystem 426, Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 428, Telemetrie-Untersystem 430 und Synchronisations-Untersystem 434 sind eigenständige Untersysteme oder Teil anderer Untersysteme des Photovoltaikpanels 400.
7 stellt ein Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 700 dar, das eine mögliche Umsetzung des Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystems 428 (4) ist. Das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 700 enthält ein Summiermodul 702, ein Subtraktionsmodul 704 und ein Vergleichsmodul 706, die gemeinsam einen Reihen-Lichtbogen im Photovoltaikpanel 400 durch Auswerten von Gl. 3 erkennen. Im Einzelnen erzeugt das Summiermodul 702 ein Gesamt-Spannungssignal V_ts, das eine Summe aller Baugruppen-Spannungssignale V_as darstellt. Somit stellt das Gesamt-Spannungssignal V_ts die Summe aller Spannungen V_a über den Photovoltaikbaugruppen 402 dar. Das Subtraktionsmodul 704 erzeugt ein Spannungsdifferenzsignal V_ds, das eine Differenz zwischen dem Gesamt-Spannungssignal V_ts und dem Panel-Spannungssignal V_ps darstellt. Somit stellt das Spannungsdifferenzsignal V_ds eine Diskrepanz zwischen der Panelspannung V_p und der Summe aller Spannungen V_a über den Photovoltaikbaugruppen 402 dar. Wie oben bechrieben, sollte die Panelspannung V_p im Wesentlichen gleich der Summe aller Baugruppenspannungen V_a zu einer gegebenen Zeit sein. Somit sollte das Spannungsdifferenzsignal V_ds gewöhnlich sehr klein sein. Im Falle eines Reihen-Lichtbogens ist jedoch die Panelspannung V_p kleiner als die Summe aller Baugruppenspannungen, und das Spannungsdifferenzsignal V_ds weist einen bedeutenden Betrag auf.
Das Vergleichsmodul 706 bestimmt, ob das Spannungsdifferenzsignal V_ds einen Schwellwert V_th überschreitet, und falls ja, setzt das Vergleichsmodul 706 ein Signal ARC1, das einen Reihen-Lichtbogen darstellt. Sonst überwacht das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 700 das Photovoltaikpanel 400 weiter auf einen Reihen-Lichtbogen.
Das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 700 enthält weiter ein Schaltmodul 708, ein Subtraktionsmodul 710 und ein Vergleichsmodul 712, die gemeinsam einen Parallel-Lichtbogen durch Auswerten von Gl. 4 erkennen. Das Schaltmodul 708 wählt eins der N Baugruppen-Stromsignale I_as zum kommunikativen Koppeln mit dem Subtraktionsmodul 710 und wählt dadurch eine Photovoltaikbaugruppe 402 zum Überwachen aus. Somit wählt das Schaltmodul 708 praktisch den Wert von x in Gl. 4. Von Zeit zu Zeit verändert das Schaltmodul 708, welches Baugruppen-Stromsignal I_as mit dem Subtraktionsmodul 710 gekoppelt ist, wodurch es praktisch den Wert von x in Gl. 4 ändert. Zum Beispiel koppelt das Schaltmodul 708 in einigen Ausführungsformen nacheinander die Baugruppen-Stromsignale I_as(1), I_as(2), I_as(3) usw. mit dem Subtraktionsmodul 710 und wiederholt dann die Sequenz, sodass x praktisch 1, 2, 3 und so weiter durchläuft.
Das Subtraktionsmodul 710 erzeugt ein Stromdifferenzsignal I_ds, das eine Diferenz zwischen einem durch das Schaltmodul 708 gewählten Baugruppen-Stromsignal I_as und dem Panel-Stromsignal I_ps darstellt. Wie oben beschrieben, ist unter normalen Bedingungen der Strom durch alle in Reihe geschalteten Teile des Photovoltaikpanels 400 derselbe, und der Betrag des Stromdifferenzsignals I_ds ist daher unter normalen Bedingungen im Wesentlichen gleich null. Ein Parallel-Lichtbogen, der den Strom beeinflusst, der durch eine ausgewählte Photovoltaikbaugruppe 402 fließt, bewirkt jedoch, dass sich das Baugruppen-Stromsignal I_as vom Panel-Stromsignal I_ps unterscheidet, und bewirkt dadurch, dass das Stromdifferenzsignal I_ds einen bedeutenden Betrag aufweist.
Das Vergleichsmodul 712 bestimmt, ob das Stromdifferenzsignal I_ds den Schwellwert I_th überschreitet, und wenn ja, setzt das Vergleichsmodul 712 ein Signal ARC2, das einen Parallel-Lichtbogen anzeigt. Sonst überwacht das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 700 das Photovoltaikpanel 400 weiter auf einen Parallel-Lichtbogen.
Einige alternative Ausführungsformen des Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystems 700 enthalten zusätzliche Instanzen des Schaltmoduls 708, des Subtraktionsmoduls 710 und des Vergleichsmoduls 712, sodass das Lichtbogenerkennungs-Untersystem 700 fähig ist, zusätzliche Instanzen von Gl. 4 zu einer gegebenen Zeit auszuwerten, wodurch möglicherweise das Erkennen eines Parallel-Lichtbogens beschleunigt wird. Weiterhin enthält eine bestimmte alternative Ausführungsform N Subtraktionsmodule 710 und N Vergleichsmodule 712 und ermöglicht dadurch gleichzeitige Auswertung von N Instanzen von Gl. 4 und beseitigt die Notwendigkeit des Schaltmoduls 708.
Die Module 702–712 des Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystems 700 können durch elektronische Schaltungen umgesetzt sein, wie etwa digitale elektronische Schaltungen in dem Fall, in dem die Signale V_as, I_as, V_ps und I_ps digitale Signale sind, oder analoge elektronische Schaltungen in dem Fall, in dem die Signale V_as, I_as, V_ps und I_ps analoge Signale sind. Außerdem enthält in einigen Ausführungsformen das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 700 weiter einen Prozessor 714 und einen Speicher 716, wobei der Prozessor 714 zumindest einige der Module 702–712 durch Ausführen von Anweisungen 718 in der Form von Software oder Firmware umsetzt, die im Speicher 716 gespeichert sind. In einigen Ausführungsformen sind die Signale ARC1 und ARC2 zu einem einzigen Signal kombiniert, das entweder einen Reihen- oder einen Parallel-Lichtbogen darstellt.
8 stellt ein Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 800 dar, das eine weitere mögliche Umsetzung des Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystems 428 (4) ist. Das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 800 ist ähnlich dem Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 700 von 7, aber das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 800 ist geeignet, Gl. 5 anstelle von Gl. 4 auszuwerten, um einen Parallel-Lichtbogen zu erkennen. Das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 800 enthält ein zusätzliches Schaltmodul 802, das ein Baugruppen-Stromsignal I_as kommunikativ mit dem Subtraktionsmodul 710 koppelt. Die Schaltmodule 708, 802 wählen gemeinsam zwei verschiedene Baugruppen-Stromsignale I_as zum Vergleich durch das Subtraktionsmodul 710 und wählen dadurch zu einer gegebenen Zeit zwei verschiedene Photovoltaikbaugruppen 402 zum Überwachen. Somit wählen die Schaltmodule 708, 802 praktisch den Wert von x bzw. y für Gl. 5. Von Zeit zu Zeit verändern die Schaltmodule 708, 802, welche Baugruppen-Stromsignale I_as mit dem Subtraktionsmodul 710 gekoppelt sind, wodurch sie praktisch die Werte von x und y in Gl. 5 ändern. Zum Beispiel koppelt in einigen Ausführungsformen das Schaltmodul 708 das Baugruppen-Stromsignal I_as(m) kommunikativ mit dem Subtraktionsmodul 710, und das Schaltmodul 802 koppelt das Baugruppen-Stromsignal I_as(m + 1) kommunikativ mit dem Subtraktionsmodul 710, wobei m wiederholt alle ganzen Zahlen im Bereich von 1 bis N – 1 durchläuft.
In einigen alternativen Ausführungsformen ist das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 428 fähig, nur einen Reihen-Lichtbogen oder einen Parallel-Lichtbogen statt sowohl einen Reihen- als auch einen Parallel-Lichtbogen zu erkennen. Zum Beispiel sind die Module 708–712 in einigen alternativen Ausführungsformen des Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystems 700 (7) ohne Parallel-Lichtbogenerkennungsfähigkeit weggelassen. Als weiteres Beispiel sind die Module 702–706 in einigen alternativen Ausführungsformen des Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystems 700 ohne Reihen-Lichtbogenerkennungsfähigkeit weggelassen.
In einigen Ausführungsformen enthält das Photovoltaikpanel 400 zusätzlich einen Panel-Trennschalter 436 und/oder einen Panel-Kurzschließschalter 438. Obwohl die Schalter 436, 438 als Teil des Panel-Managers 422 gezeigt sind, könnten einer oder mehr dieser Schalter getrennt vom Panel-Manager 422 sein, ohne vom vorliegenden Geltungsbereich abzuweichen. Der Panel-Trennschalter 436 ist elektrisch in Reihe mit den Photovoltaikbaugruppen 402 geschaltet und ist während normaler Betriebsbedingungen geschlossen. Als Reaktion darauf, dass das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 428 einen Lichtbogen im Photovoltaikpanel 400 erkennt, öffnet sich der Panel-Trennschalter 436, um den Lichtbogen zu löschen. Öffnen des Panel-Trennschalters 436 löscht jedoch nur einen Reihen-Lichtbogen im Photovoltaikpanel 400. In einigen Ausführungsformen, in denen das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 428 wie in 7 oder 8 gezeigt umgesetzt ist, öffnet sich demgemäß der Panel-Trennschalter 436 als Reaktion auf das Setzen des Signals ARC1, das einen Reihen-Lichtbogen anzeigt. Der Panel-Trennschalter 436 muss imstande sein, der maximal möglichen Spannung über den Sammelschienen 408, 410 standzuhalten. Außerdem sollte der Panel-Trennschalter 436 einen niedrigen Einschaltwiderstand aufweisen, um zu hohe Verlustleistung im Trennschalter während normaler Betriebsbedingungen zu verhindern.
Der Panel-Kurzschließschalter 438 ist elektrisch über die Sammelschienen 408, 410 gekoppelt, und der Schalter ist während normaler Betriebsbedingungen offen. Als Reaktion darauf, dass das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 428 einen Lichtbogen im Photovoltaikpanel 400 erkennt, schließt sich der Panel-Kurzschließschalter 438, um den Lichtbogen zu löschen. Der Panel-Kurzschließschalter 438 ist vorteilhafterweise fähig, sowohl Parallel- als auch Reihen-Kurzschlüsse zu löschen. In einigen Ausführungsformen, in denen das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 428 wie in 7 oder 8 gezeigt umgesetzt ist, schließt sich demgemäß der Panel-Kurzschließschalter 438 als Reaktion auf das Setzen entweder des Signals ARC1, das einen Reihen-Lichtbogen anzeigt, oder des Signals ARC2, das einen Parallel-Lichtbogen anzeigt. Außerdem unterbricht die Verwendung des Panel-Kurzschließschalters 438 zum Löschen eines Lichtbogens nicht den Strom, der durch andere Vorrichtungen fließt, die mit dem Photovoltaikpanel 400 elektrisch in Reihe geschaltet sind. Somit kann der Einbau des Panel-Kurzschließschalters 438 besonders vorteilhaft in Anwendungen sein, in denen das Photovoltaikpanel 400 Teil eines Reihen-Strings aus Photovoltaikvorrichtungen ist, sodass der String-Strom weiter durch das Photovoltaikpanel 400 fließen kann, während ein Lichtbogen im Panel gelöscht wird. Der Panel-Kurzschließschalter 438 muss in der Lage sein, der maximalen Spannung über den Sammelschienen 408, 410 standzuhalten, und der Panel-Kurzschließschalter 438 muss auch in der Lage sein, dem höchsten Kurzschlussstrom der Photovoltaikbaugruppen 402 standzuhalten. In Ausführungsformen, in denen das Photovoltaikpanel 400 mit anderen Stromquellen elektrisch in Reihe geschaltet werden soll, wie etwa anderen Photovoltaikpanels, muss der Panel-Kurzschließschalter 438 in der Lage sein, dem maximalen Bypassstrom standzuhalten, der durch das Photovoltaikpanel 400 zu erwarten ist.
In einigen Ausführungsformen, in denen der Panel-Manager 422 das Telemetrie-Untersystem 430 enthält, ist das Telemetrie-Untersystem geeignet, einem externen System als Reaktion auf Erkennen eines Lichtbogens zu signalisieren. Zum Beispiel signalisiert in einigen Ausführungsformen, in denen das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 428 wie in 7 oder 8 gezeigt umgesetzt ist, das Telemetrie-Untersystem 430 einem externen Untersystem als Reaktion auf das Setzen des Signals ARC1 bzw. ARC2, dass ein Reihen- oder Parallel-Lichtbogen aufgetreten ist.
9 stellt ein Baugruppenspannungsmess-Untersystem 900 dar, das eine mögliche Umsetzung des Baugruppenspannungsmess-Untersystems 418 von 4 ist. Das Baugruppenspannungsmess-Untersystem 900 enthält einen Verstärker 902 und einen Digital-analog-Umsetzer (ADU) 904. Der Verstärker 902 verstärkt die Spannung V_a über dem Ausgangsanschluss 406, und ein analoger Ausgang 906 des Verstärkers 902 wird durch den ADU 904 digitalisiert, um ein Baugruppen-Spannungssignal V_as im digitalen Format zu erzeugen. Ein Tiefpassfilter 908 ist wahlweise an den Eingang des Verstärkers 902 elektrisch gekoppelt, um dazu beizutragen, Wechselkomponenten aus dem Baugruppen-Spannungssignal zu beseitigen. Obwohl das Tiefpassfilter 908 als einpoliges Widerstands-Kondensator-Filter (RC-Filter) gezeigt ist, könnte das Tiefpassfilter 908 andere Formen annehmen, ohne vom vorliegenden Geltungsbereich abzuweichen.
10 stellt ein Baugruppenstrommess-Untersystem 1000 dar, das eine mögliche Umsetzung des Baugruppenstrommess-Untersystems 420 von 4 ist. Das Baugruppenstrommess-Untersystem 1000 enthält einen Strommesswiderstand 1002, einen Verstärker 1004 und einen ADU 1006. Der Strommesswiderstand 1002 ist mit der Photovoltaikvorrichtung 404 elektrisch in Reihe geschaltet, sodass der Baugruppenstrom I_a durch den Strommesswiderstand 1002 fließt. Der Strommesswiderstand 1002 weist einen kleinen Widerstandswert auf, wie etwa mehrere Milliohm, um die Verlustleistung im Widerstand zu minimieren. Der Verstärker 1004 verstärkt eine Spannung über dem Strommesswiderstand 1002, und der ADU 1006 digitalisiert einen analogen Ausgang 1008 des Verstärkers 1004, um ein Baugruppenstromsignal I_as im digitalen Format zu erzeugen. Ein Tiefpassfilter 1010 ist wahlweise an den Eingang des Verstärkers 1004 elektrisch gekoppelt, um dazu beizutragen, Wechselkomponenten aus dem Baugruppen-Stromsignal zu beseitigen. Obwohl das Tiefpassfilter 1010 als einpoliges RC-Filter gezeigt ist, könnte das Tiefpassfilter 1010 andere Formen annehmen, ohne vom vorliegenden Geltungsbereich abzuweichen.
Das Photovoltaikpanel 400 könnte abgeändert werden, um MPPT-Fähigkeit (Maximum Power Point Tracking, „Optimalen-Arbeitspunkt-Suche”) auf Panel-Ebene, MPPT-Fähigkeit auf Photovoltaikbaugruppen-Ebene und/oder Wechselricht-Fähigkeit aufzuweisen. Zum Beispiel stellt 11 ein Photovoltaikpanel 1100 dar, das ähnlich dem Photovoltaikpanel 400 von 4 ist, aber weiter einen MPPT-Umwandler 1102 auf Panel-Ebene enthält, der zwischen den Photovoltaikbaugruppen 402 und dem Panel-Ausgangsanschluss 412 elektrisch gekoppelt ist. Einzelheiten der Photovoltaikbaugruppen 402 und des Panel-Managers 422 sind in 11 weggelassen, um die Deutlichkeit der Darstellung zu fördern. Der MPPT-Umwandler 1102 stellt seine durch die Photovoltaikbaugruppen 402 gesehene Eingangsimpedanz Zin so ein, dass die Photovoltaikbaugruppen 402 im Wesentlichen bei ihrem gemeinsamen optimalen Arbeitspunkt arbeiten. Obwohl gezeigt ist, dass der Panel-Manager 422 mit einem Eingang 1104 des MPPT-Umwandlers 1102 elektrisch gekoppelt ist, könnte der Panel-Manager 422 alternativ mit einem Ausgang 1106 des MPPT-Umwandlers 1102 elektrisch gekoppelt sein. In einigen Ausführungsformen ist ein Teil ode die Gesamtheit des Panel-Managers 422 im MPPT-Umwandler 1102 umgesetzt. Aufgrund der Einbeziehung des MPPT-Umwandlers 1102 ist die Panelspannung V_p nicht dieselbe wie die Panel-Ausgangsspannung V_po, und der Panelstrom I_p ist nicht derselbe wie der Panel-Ausgangsstrom I_po. Demgemäß enthalten einige Ausführungsformen zusätzlich ein Untersystem (nicht gezeigt) zum Erzeugen eines Signals, das die Panel-Ausgangsspannung V_po darstellt, und/oder ein Untersystem (nicht gezeigt) zum Erzeugen eines Signals, das den Panel-Ausgangsstrom I_po darstellt. Die Panel-Ausgangsspannungsignale und die Panel-Ausgangsstromsignale werden zum Beispiel zur String-Ebenen-Lichtbogenerkennung in Anwendungen benutzt, in denen vielfache Instanzen von Photovoltaikpanels 1100 in Reihe geschaltet sind, um einen Photovoltaikstring zu bilden, wie nachstehend mit Bezug auf 16 beschrieben.
Als weiteres Beispiel stellt 12 ein Photovoltaikpanel 1200 dar, das ähnlich dem Photovoltaikpanel 400 ist, aber weiter einen Modul-Wechselrichter 1202 enthält, der zwischen den Photovoltaikbaugruppen 402 und dem Panel-Ausgangsanschluss 412 elektrisch gekoppelt ist. Einzelheiten der Photovoltaikbaugruppen 402 und des Panel-Managers 422 sind in 12 weggelassen, um die Deutlichkeit der Darstellung zu fördern. Der Modul-Wechselrichter 1202 wandelt durch die Photovoltaikbaugruppen 402 erzeugte Gleichstromleistung (DC-Leistung) in Wechselstromleistung (AC-Leistung) um, wie etwa zum Versorgen elektrischer Lasten in einem Gebäude und/oder eines Wechselstromnetzes. Der Modul-Wechselrichter 1202 weist wahlweise auch MPPT-Fähigkeit auf, wobei der Modul-Wechselrichter 1202 seine durch die Photovoltaikbaugruppen 402 gesehene Eingangsimpedanz Zin so anpasst, dass die Photovoltaikbaugruppen 402 im Wesentlichen bei ihrem gemeinsamen optimalen Arbeitspunkt arbeiten. In einigen Ausführungsformen ist ein Teil oder die Gesamtheit des Panel-Managers 422 im Modul-Wechselrichter 1202 umgesetzt. Aufgrund der Einbeziehung des Wechselrichters 1202 ist die Panelspannung V_p nicht dieselbe wie die Panel-Ausgangsspannung V_po, und der Panelstrom I_p ist nicht derselbe wie der Panel-Ausgangsstrom I_po.
13 zeigt ein Photovoltaikpanel 1300, das einen MPPT auf Photovoltaikbaugruppen-Ebene enthält. Das Photovoltaikpanel 1300 ist ähnlich dem Photovoltaikpanel 400 von 4, aber das Photovoltaikpanel 1300 enthält Photovoltaikbaugruppen 1302 anstelle von Photovoltaikbaugruppen 402. Einzelheiten des Panel-Managers 422 sind in 13 weggelassen, um die Deutlichkeit der Darstellung zu fördern. Die Photovoltaikbaugruppen 1302 sind wie die Photovoltaikbaugruppen 402, enthalten aber weiter einen MPPT-Umwandler 1304, der zwischen der Photovoltaikvorrichtung 404 und dem Ausgangsanschluss 406 elektrisch gekoppelt ist. Jeder MPPT-Umwandler 1304 stellt seine Eingangsimpedanz so ein, dass seine jeweilige Photovoltaikvorrichtung 404 im Wesentlichen bei ihrem optimalen Arbeitspunkt arbeitet. Baugruppenspannungsmess-Untersysteme 418 und/oder Baugruppenstrommess-Untersysteme 420 sind wahlweise im MPPT-Umwandler 1304 eingesetzt, wie gezeigt. Das Photovoltaikpanel 1300 enthält weiter wahlweise einen MPPT-Umwandler oder einen Modul-Wechselrichter auf Panel-Ebene (nicht gezeigt), ähnlich wie der MPPT-Umwandler 1102 von 11 oder der Modul-Wechselrichter 1202 von 12.
Das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 428 ist in der Lage, einen Lichtbogen auf der Ausgangsseite 1306 der MPPT-Umwandler 1304 zu erkennen. Jedoch verhindern MPPT-Umwandler 1304, dass Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersysteme 428 einen Lichtbogen auf der Eingangsseite 1308 von MPPT-Umwandlern 1304 erkennen. Demgemäß weisen in einigen Ausführungsformen Photovoltaikvorrichtungen 404 eine maximale Nenn-Leerlaufspannung auf, die ausreichend niedrig ist, wie etwa niedriger als 80 Volt, sodass unter anwendbaren Sicherheitsnormen keine Lichtbogenerkennung erforderlich ist. Weiterhin weisen in einigen Ausführungsformen Photovoltaikvorrichtungen 404 eine maximale Nenn-Leerlaufspannung auf, die niedriger ist als eine minimale Spannung, die zum Aufrechterhalten eines Lichtbogens auf der Eingangsseite 1308 von MPPT-Umwandlern 1304 erforderlich ist. Zum Beispiel enthalten in bestimmten Ausführungsformen Photovoltaikvorrichtungen 404 mindestens eine, aber nicht mehr als 24 Photovoltaikzellen, die elektrisch in Reihe geschaltet sind, sodass die maximale Leerlaufspannung der Photovoltaikvorrichtungen 404 18 Volt oder weniger beträgt. Begrenzen der Leerlaufspannung auf einen Maximalwert von ungefähr 18 Volt beseitigt im Wesentlichen die Möglichkeit eines Lichtbogens auf der Eingangsseite 1308 von MPPT-Umwandlern 1304 in typischen Photovoltaikpanel-Anwendungen, da Versuche gezeigt haben, dass rund 43 Volt erforderlich sind, um einen Lichtbogen über einen Spalt von 0,0625 Zoll (1,5875 mm) aufrecht zu erhalten.
14 stellt eine Photovoltaikbaugruppe 1400 dar, die eine mögliche Umsetzung der Photovoltaik der Photovoltaikbaugruppe 1302 von 13 ist. Die Photovoltaikbaugruppe 1400 enthält eine Photovoltaikvorrichtung 1402, einen Ausgangsanschluss 1404 und einen MPPT-Umwandler 1406, der zwischen der Photovoltaikvorrichtung 1402 und dem Ausgangsanschluss 1404 elektrisch gekoppelt ist. Jede Photovoltaikvorrichtung 1402 enthält eine oder mehr elektrisch in Reihe und/oder parallel geschaltete Photovoltaikzellen.
Der MPPT-Umwandler 1406 enthält eine Steuer-Schaltvorrichtung 1408 und eine freilaufende Schaltvorrichtung 1410, die über der Photovoltaikvorrichtung 1402 elektrisch in Reihe geschaltet sind. Die Schaltvorrichtungen 1408, 1410 sind an einem Schaltknoten Vx elektrisch miteinander gekoppelt. Jede Schaltvorrichtung 1408, 1410 enthält zum Beispiel einen oder mehr Transistoren. In einigen Ausführungsformen ist die freilaufende Schaltvorrichtung 1410 ergänzt oder ersetzt durch eine Diode. Eine Induktivität 1412 ist zwischen dem Schaltknoten Vx und dem Ausgangsanschluss 1404 elektrisch gekoppelt, und ein Kondensator 1414 ist über dem Ausgangsanschluss 1404 elektrisch gekoppelt. Die Schaltvorrichtungen 1408, 1410, die Induktivität 1412 und der Kondensator 1414 bilden gemeinsam einen Abwärtswandler, der unter der Steuerung eines Schaltsteuerungs-Untersystems 1416 und eines MPPT-Untersystems 1418 arbeitet.
Der MPPT-Umwandler 1406 enthält weiter ein Spannungsmess-Untersystem 1420 und ein Strommess-Untersystem 1422. Das Spannungsmess-Untersystem 1420 enthält einen Widerstand 1424 und einen Kondensator 1426, die über den Ausgangsanschluss 1404 elektrisch gekoppelt sind, um ein Tiefpass-R-C-Filter zu bilden. Eine Spannung über dem Kondensator 1426 wird durch einen Verstärker 1428 verstärkt, und ein analoger Ausgang 1430 des Verstärkers 1428 wird durch einen ADU 1432 digitalisiert. Der ADU 1432 erzeugt aus dem analogen Ausgang 1430 ein Baugruppen-Spannungssignal V_as in digitalem Format. Das Baugruppen-Spannungssignal ist mit dem Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 428 und dem MPPT-Untersystem 1418 kommunikativ gekoppelt. Das MPPT-Untersystem 1418 benutzt das Baugruppen-Spannungssignal zum Bestimmen der Ausgangsleistung, wie nachstehend beschrieben. Somit unterstützt das Spannungsmess-Untersystem 1420 sowohl Photovoltaikbaugruppen-MPPT als auch Photovoltaikpanel-Lichtbogenerkennung. In einigen alternativen Ausführungsformen ist das aus dem Widerstand 1424 und dem Kondensator 1426 gebildete Tiefpass-R-C-Filter durch ein alternatives Tiefpassfilter ersetzt.
Das Strommess-Untersystem 1422 enthält eine Rekonstruktionsschaltung 1434, die ein Signal 1436 erzeugt, das den durch den MPPT-Umwandler 1406 fließenden Strom I_L darstellt. In einigen Ausführungsformen verwendet die Rekonstruktionsschaltung 1434 Systeme und Verfahren, die in einem oder mehreren der US-Patente Nr. 6,160,441 und 6,445,244 an Stratakos et al. offenbart sind, von denen jedes hier durch Bezug aufgenommen ist, um Stromsignale 1436 auf Grundlage von Strom zu erzeugen, der durch die Schaltvorrichtungen 1408, 1410 fließt. Ein Tiefpassfilter 1438 erzeugt ein gefiltertes Signal 1440, das durch einen ADU 1442 digitalisiert wird, um ein Baugruppen-Stromsignal I_as zu erzeugen. Das Baugruppen-Stromsignal stellt den Gleichstromwert des Stroms I_L dar. Das Baugruppen-Stromsignal ist mit dem Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 428 und dem MPPT-Untersystem 1418 kommunikativ gekoppelt. Das MPPT-Untersystem 1418 benutzt das Baugruppen-Stromsignal zum Bestimmen der Ausgangsleistung, wie nachstehend beschrieben. Somit unterstützt das Strommess-Untersystem 1422 sowohl MPPT als auch Photovoltaikpanel-Lichtbogenerkennung.
Das Schaltsteuerungs-Untersystem 1416 steuert das Schalten der Schaltvorrichtungen 1408, 1410 unter der Steuerung des MPPT-Untersystems 1418, um im Wesentlichen die durch die Photovoltaikvorrichtung 1402 erzeugte Leistung zu maximieren. Genauer bestimmt das MPPT-Untersystem 1418 die Ausgangsleistung der Photovoltaikbaugruppe aus dem Produkt des Baugruppen-Spannungssignals und des Baugruppen-Stromsignals, und das MPPT-Untersystem 1418 veranlasst das Schaltsteuerungs-Untersystem 1416, das Tastverhältnis der Steuer-Schaltvorrichtung 1408 einzustellen, um die Eingangsimpedanz des MPPT-Umwandlers 1406 so zu steuern, dass die Leistung aus dem Ausgangsanschluss 1404 maximiert wird.
In einigen alternativen Ausführungsformen ist das Spannungsmess-Untersystem 1420 abgeändert, um Spannung am Schaltknoten Vx statt über dem Ausgangsanschluss 1404 zu messen. Obwohl die Spannung am Schaltknoten Vx eine große Wechselkomponente aufweist, entfernt das aus dem Widerstand 1424 und dem Kondensator 1426 gebildete Tiefpassfilter im Wesentlichen die Wechselkomponente, sodass im Wesentlichen die Gleichkomponente verbleibt. Die Gleichkomponente der Spannung am Schaltknoten Vx ist im Wesentlichen dieselbe wie die Spannung über dem Ausgangsanschluss 1404, und das Baugruppen-Spannungssignal stellt daher die Spannung über dem Ausgangsanschluss 1404 dar.
15 stellt eine Photovoltaikbaugruppe 1500 dar, die eine weitere mögliche Umsetzung der Photovoltaikbaugruppe 1302 von 13 ist. Die Photovoltaikbaugruppe 1500 ist ähnlich der Photovoltaikbaugruppe 1400 von 14, aber die Induktivität 1412 und der Kondensator 1414 sind weggelassen. Der MPPT-Umwandler 1506 nutzt eine Induktivität und eine Kapazität außerhalb der Photovoltaikbaugruppe 1500 anstelle der Induktivität 1412 und des Kondensators 1414. Zum Beispiel nutzen in einigen Anwendungen vielfache Instanzen der Photovoltaikbaugruppe 1500 gemeinsame Ausgangsinduktivität und Ausgangskapazität. Die gemeinsame Ausgangsinduktivität enthält zum Beispiel Zwischenverbindungsinduktivität eines Schaltkreises, der die Ausgangsanschlüsse 1404 enthält. Obwohl die Spannung über dem Ausgangsanschluss 1404 eine große Wechselkomponente in der Photovoltaikbaugruppe 1500 aufweist, entfernen der Widerstand 1424 und der Kondensator 1426 im Wesentlichen die Wechselkomponente vor der Verstärkung durch den Verstärker 1428, sodass das Baugruppen-Spannungssignal die Gleichkomponente der Spannung am Ausgangsanschluss 1404 darstellt.
Die oben offenbarten Lichtbogen-Erkennungstechniken können auch auf einen String von Photovoltaikvorrichtungen angewendet werden. Zum Beispiel stellt 16 einen Photovoltaikstring 1600 mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit dar. Der Photovoltaikstring 1600 enthält M Photovoltaikpanels 400 (4), die zwischen einer positiven String-Sammelschiene 1603 und einer negativen String-Sammelschiene 1605 elektrisch in Reihe geschaltet sind, wobei M eine ganze Zahl größer als eins ist. Der Photovoltaikstring 1600 enthält weiter einen Panel-Ausgangsanschluss 1607 mit einer positiven Ausgangsklemme 1609 und einer negativen Ausgangsklemme 1611, die mit der positiven Sammelschiene 1603 bzw. der negativen Sammelschiene 1605 elektrisch gekoppelt sind. Einzelheiten der Photovoltaikpanels 400 sind in
16 nicht gezeigt, um die Deutlichkeit der Darstellung zu fördern. Der Photovoltaikstring 1600 enthält weiter einen String-Manager 1602, der analog zum Panel-Manager 422 ist. Genauer enthält der String-Manager 1602 ein Stringspannungsmess-Untersystem 1604, ein Stringstrommess-Untersystem 1606, ein String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1608, ein optionales Telemetrie-Untersystem 1610 und ein optionales Synchronisations-Untersystem 1612. Das Stringspannungsmess-Untersystem 1604 erzeugt ein Stringspannungssignal V_sts, das die Stringspannung V_st über den String-Sammelschienen 1603, 1605 darstellt. Das Stringstrommess-Untersystem 1606 erzeugt ein Stringstromsignal I_sts, das den Strom I_st darstellt, der zwischen den Photovoltaikpanels 400 und einem anderen Schaltkreis fließt. In dieser Ausführungsform ist die Stringspannung V_st dieselbe wie die String-Ausgangsspannung V_sto über dem String-Ausgangsanschluss 1607, und das Signal V_sts stellt daher sowohl die String-Ausgangsspannung V_sto als auch die Stringspannung V_st dar. Der Stringstrom I_st ist derselbe wie der String-Ausgangsstrom I_sto, der durch den Ausgangsanschluss 1607 fließt, und das Signal I_sts stellt daher sowohl den String-Ausgangsstrom I_sto als auch den Stringstrom I_st dar. Das optionale Synchronisations-Untersystem 1612 synchronisiert die Erzeugung der Signale V_sts und I_sts, und in einigen Ausführungsformen wirkt das Synchronisations-Untersystem 1612 mit den Synchronisations-Untersystemen 434 der Photovoltaikpanels 400 (4) zusammen, um die Erzeugung der Signale V_sts und I_sts mit der Erzeugung der Signale V_ps and I_ps zu synchronisieren.
Das Kommunikationsnetzwerk 1613 koppelt die Signale V_ps and I_ps von den Photovoltaikpanels 400 kommunikativ zum String-Manager 1602. In einigen Ausführungsformen enthält das Kommunikationsnetzwerk 1613 einen zweckbestimmten elektrischen oder optischen Leiter, der jedes Signal V_ps and I_ps von den Photovoltaikpanels 400 kommunikativ zum String-Manager 1602 koppelt. In einigen anderen Ausführungsformen, wie etwa wenn sich der String-Manager 1602 entfernt von den Photovoltaikpanels 400 befindet, enthält das Kommunikationsnetzwerk 1613 Systeme, die Übertragen vielfacher Signale über erhebliche Strecken ermöglichen, wie etwa drahtlose Netzwerke oder drahtgebundene Netzwerke auf Grundlage des RS485-Standards. Einige Beispiele möglicher drahtloser Netzwerke umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, drahtlose Netzwerke auf Grundlage des IEEE802.15.4-Standards und Mobiltelefonnetze.
Das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1608 erkennt einen Lichtbogen im String 1600 auf ähnliche Weise, wie das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 428 einen Lichtbogen im Photovoltaikpanel 400 erkennt. Genauer erkennt das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1608 einen Reihen-Lichtbogen im Photovoltaikstring 1600 aus einer Diskrepanz zwischen der Stringspannung V_st und einer Summe aller Panel-Ausgangsspannungen V_po. Zum Beispiel erkennt in einigen Ausführungsformen das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1608 einen Reihen-Lichtbogen im String 1600, wenn Gl. 6 gilt, wobei V_thst ein positiver Schwellwert ist, gewählt, einen gewünschten Kompromiss zwischen Lichtbogenerkennungsempfindlichkeit und Sicherheit vor falscher Lichtbogenerkennung zu erzielen: [Σ M / n=1V_ps(n) – V_sts] > V_thst (Gl. 6)
Das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1608 erkennt einen Parallel-Lichtbogen im Photovoltaikstring 1600 aus einer Diskrepanz bei Strom, der zu einer gegebenen Zeit zwischen verschiedenen Teilen des Strings fließt, wie etwa aus einer Diskrepanz zwischen Strom, der durch zwei verschiedene Photovoltaikpanels 400 fließt, oder aus einer Diskrepanz zwischen Strom, der durch ein ausgewähltes Photovoltaikpanel 400 fließt, und Strom, der zwischen dem Photovoltaikpanel und einem anderen Schaltkreis fließt. Zum Beispiel erkennt in einigen Ausführungsformen das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1608 einen Parallel-Lichtbogen im Photovoltaikstring 1600, wenn Gl. 7 gilt, wobei x eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis M ist: |I_sts – I_ps(x)| > I_thst (Gl. 7)
In anderen Ausführungsformen erkennt das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1608 einen Parallel-Lichtbogen im String 1600, wenn Gl. 8 gilt, wobei x und y ganze Zahlen im Bereich von 1 bis M sind und x nicht gleich y ist: |I_ps(x) – I_ps(y)| > I_thst (Gl. 8)
Sowohl in Gl. 7 als auch in Gl. 8 ist I_thst ein positiver Schwellwert, so gewählt, dass ein gewünschter Kompromiss zwischen Lichtbogen-Erkennungsempfindlichkeit und Sicherheit vor falscher Lichtbogenerkennung erzielt ist. Das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1606 ist in Ausführungsformen wahlweise weggelassen, die Gl. 8 auswerten, da das Panel-Stromsignal I_sts kein Parameter von Gl. 8 ist.
In einigen Ausführungsformen ist das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1608 zu einer gegebenen Zeit nur fähig, eine Instanz entweder von Gl. 7 oder 8 auszuwerten. In diesen Ausführungsformen variiert das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1608 den Wert von x oder sowohl von x als auch von y (falls zutreffend), sodass unterschiedliche Teile des Strings 1600 zum Erkennen eines Parallel-Lichtbogens ausgewählt werden. In einigen anderen Ausführungsformen ist das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1608 fähig, mehrere Instanzen entweder von Gl. 7 oder von Gl. 8 zu einer gegebenen Zeit auszuwerten, wodurch möglicherweise das Erkennen eines Parallel-Lichtbogens beschleunigt wird. In Ausführungsformen, die vielfache Instanzen von Gl. 7 zu einer gegebenen Zeit auswerten, weist jede Instanz einen anderen Wert von x auf. In Ausführungsformen, die vielfache Instanzen von Gl. 8 zu einer gegebenen Zeit auswerten, weist jede Instanz eine andere Kombination der Werte von x und y auf.
In einigen alternativen Ausführungsform sind ein Teil oder alle aus dem Stringspannungsmess-Untersystem 1604, dem Stringstrommess-Untersystem 1606, dem String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1608, dem Telemetrie-Untersystem 1610 und/oder dem Synchronisations-Untersystem 1612 getrennt vom String-Manager 1602. Weiterhin ist in einigen alternativen Ausführungsformen der String-Manager 1602 weggelassen, und das Stringspannungsmess-Untersystem 1604, das Stringstrommess-Untersystem 1606, das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1608, das Telemetrie-Untersystem 1610 und das Synchronisations-Untersystem 1612 sind eigenständige Untersysteme oder Teil anderer Untersysteme des Strings 1600.
17 stellt ein String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1700 dar, das eine mögliche Umsetzung des String-Lichtbogenerkennung-Untersystems 1608 (16) ist. Das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1700, das ähnlich dem String-Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 700 von 7 ist, enthält ein Summiermodul 1702, ein Subtraktionsmodul 1704 und ein Vergleichsmodul 1706, die gemeinsam einen Reihen-Lichtbogen im Photovoltaikstring 1600 durch Auswerten von Gl. 6 erkennen. Im Einzelnen erzeugt das Summiermodul 1702 ein Gesamt-Spannungssignal V_tts, das eine Summe aller Panel-Spannungssignale V_ps darstellt. Das Subtraktionsmodul 1704 erzeugt ein Spannungsdifferenzsignal V_dds, das eine Differenz zwischen dem Gesamt-Spannungssignal V_tts und dem String-Spannungssignal V_sts darstellt. Somit stellt das Spannungsdifferenzsignal V_dds eine Diskrepanz zwischen der Stringspannung V_st und der Summe aller Panelspannungen V_p dar. Die Stringspannung V_st sollte im Wesentlichen gleich der Summe aller Panelspannungen V_p zu einer gegebenen Zeit sein. Somit ist das Spannungsdifferenzsignal V_dds sehr klein, wenn kein Reihen-Lichtbogen im Photovoltaikstring 1600 vorliegt.
Das Vergleichsmodul 1706 bestimmt, ob das Spannungsdifferenzsignal V_dds den Schwellwert V_ths überschreitet, und falls ja, setzt das Vergleichsmodul 1706 ein Signal ARC3, das einen Reihen-Lichtbogen im Photovoltaikstring 1600 darstellt. Sonst überwacht das Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1700 den Photovoltaikstring 1600 weiter auf einen Reihen-Lichtbogen.
Das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1700 enthält weiter ein Schaltmodul 1708, ein Subtraktionsmodul 1710 und ein Vergleichsmodul 1712, die gemeinsam einen Parallel-Lichtbogen im Photovoltaikstring 1600 durch Auswerten von Gl. 7 erkennen. Das Schaltmodul 1708 wählt eins der M Panel-Stromsignale I_ps zum kommunikativen Koppeln mit dem Subtraktionsmodul 1710 und wählt dadurch ein Photovoltaikpanel 400 zum Überwachen. Somit wählt das Schaltmodul 1708 praktisch den Wert von x in Gl. 7. Von Zeit zu Zeit verändert das Schaltmodul 1708, welches Panel-Stromsignal I_ps mit dem Subtraktionsmodul 1710 gekoppelt ist, wodurch es praktisch den Wert von x in Gl. 7 ändert.
Das Subtraktionsmodul 1710 erzeugt ein Stromdifferenzsignal I_dds, das eine Differenz zwischen einem durch das Schaltmodul 1708 gewählten Panel-Stromsignal I_ps und dem String-Stromsignal I_sts darstellt. Der Strom durch alle Teile des Photovoltaikstrings 1600 ist unter normalen Betriebsbedingungen derselbe, und die Größe des Stromdifferenzsignals I_dds ist daher unter normalen Betriebsbedingungen im Wesentlichen gleich null. Ein einen Parallel-Lichtbogen betreffender Strom, der durch ein gewähltes Photovoltaikpanel 400 fließt, bewirkt jedoch, dass sich das gewählte Panel-Stromsignal I_ps vom String-Stromsignal I_sts unterscheidet, und bewirkt dadurch, dass das Stromdifferenzsignal I_dds eine bedeutende Größe aufweist.
Das Vergleichsmodul 1712 bestimmt, ob das Stromdifferenzsignal I_dds den Schwellwert I_ths überschreitet, und falls ja, setzt das Vergleichsmodul 1712 ein Signal ARC4, das einen Parallel-Lichtbogen im Photovoltaikstring 1600 anzeigt. Sonst überwacht das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1700 den Photovoltaikstring 1600 weiter auf einen Parallel-Lichtbogen.
Einige alternative Ausführungsformen von String-Lichtbogenerkennungs-Untersystemen 1700 enthalten zusätzliche Instanzen des Schaltmoduls 1708, des Subtraktionsmoduls 1710 und des Vergleichsmoduls 1712, sodass das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1700 fähig ist, zusätzliche Instanzen von Gl. 7 zu einer gegebenen Zeit auszuwerten, wodurch möglicherweise das Erkennen eines Parallel-Lichtbogens beschleunigt wird. Weiterhin enthält eine bestimmte alternative Ausführungsform M Subtraktionsmodule 1710 und M Vergleichsmodule 1712 und ermöglicht dadurch gleichzeitige Auswertung von M Instanzen von Gl. 7 und beseitigt die Notwendigkeit des Schaltmoduls 1708.
Die Module 1702–1712 des String-Lichtbogenerkennungs-Untersystems 1700 können durch elektronische Schaltkreise umgesetzt sein, wie etwa digitale elektronische Schaltkreise in dem Fall, in dem die Signale V_ps, I_ps, V_sts und I_sts digitale Signale sind, oder analoge elektronische Schaltkreise, wie etwa in dem Fall, in dem die Signale V_ps, I_ps, V_sts und I_sts analoge Signale sind. Außerdem enthält in einigen Ausführungsformen das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1700 weiter einen Prozessor 1714 und einen Speicher 1716, wobei der Prozessor 1714 zumindest einige der Module 1702–1712 durch Ausführen von Anweisungen 1718 in Form von Software oder Firmware umsetzt, die im Speicher 1716 gespeichert sind. In einigen Ausführungsformen sind die Signale ARC3 und ARC4 zu einem einzigen Signal kombiniert, das entweder einen Reihen- oder einen Parallel-Lichtbogen im Photovoltaikstring 1600 darstellt.
18 stellt ein String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1800 dar, das eine weitere mögliche Umsetzung des String-Lichtbogenerkennung-Untersystems 1608 (16) ist. Das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1800 ist ähnlich dem String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1700 von 17, aber das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1800 ist geeignet, Gl. 8 anstelle von Gl. 7 auszuwerten, um einen Parallel-Lichtbogen im Photovoltaikstring 1600 zu erkennen. Das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1800 enthält ein zusätzliches Schaltmodul 1802, das ein Panel-Stromsignal I_ps kommunikativ mit dem Subtraktionsmodul 1710 koppelt. Die Schaltmodule 1708 1802 wählen gemeinsam zwei verschiedene Panel-Stromsignale I_ps zum Vergleichen durch das Subtraktionsmodul 1710 und wählen dadurch zwei verschiedene Photovoltaikpanels 400 zum Überwachen zu einer gegebenen Zeit. Somit wählen die Schaltmodule 1708, 1802 praktisch den Wert von x bzw. y für Gl. 8. Von Zeit zu Zeit verändern die Schaltmodule 1708, 1802, welche Baugruppen-Stromsignale I_ps mit dem Subtraktionsmodul 1710 gekoppelt sind, wodurch sie praktisch die Werte von x und y in Gl. 8 ändern.
In einigen alternativen Ausführungsformen ist das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1608 fähig, nur einen Reihen-Lichtbogen oder einen Parallel-Lichtbogen statt sowohl einen Reihen- als auch einen Parallel-Lichtbogen zu erkennen. Zum Beispiel sind die Module 1708–1712 in einigen alternativen Ausführungsformen des Lichtbogenerkennungs-Untersystems 1700 (17) ohne Parallel-Lichtbogen-Erkennungsfähigkeit weggelassen. Als weiteres Beispiel sind die Module 1702–1706 in einigen alternativen Ausführungsformen des Lichtbogenerkennungs-Untersystems 1700 ohne Reihen-Lichtbogen-Erkennungsfähigkeit weggelassen.
In einigen Ausführungsformen enthält der Photovoltaikstring 1600 zusätzlich einen String-Trennschalter 1614 und/oder einen String-Kurzschließschalter 1616. Obwohl die Schalter 1614, 1616 als Teil des String-Managers 1602 gezeigt sind, könnten einer oder mehr dieser Schalter getrennt vom String-Manager 1602 sein, ohne vom vorliegenden Geltungsbereich abzuweichen. Der String-Trennschalter 1614 ist elektrisch in Reihe mit den Photovoltaikpanels 400 geschaltet und ist während normaler Betriebsbedingungen geschlossen. Als Reaktion darauf, dass das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1608 einen Lichtbogen im Photovoltaikstring 1600 erkennt, öffnet sich der String-Trennschalter 1614, um den Lichtbogen zu löschen. Öffnen des String-Trennschalters 1614 löscht jedoch nur einen Reihen-Lichtbogen im Photovoltaikstring 1600. In einigen Ausführungsformen, in denen das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1608 wie in 17 oder 18 gezeigt umgesetzt ist, öffnet sich demgemäß der String-Trennschalter 1614 als Reaktion auf das Setzen des Signals ARC3, das einen Reihen-Lichtbogen im Photovoltaikstring 1600 anzeigt. Der String-Trennschalter 1614 muss imstande sein, der maximal möglichen Spannung über dem Photovoltaikstring 1600 standzuhalten. Außerdem sollte der String-Trennschalter 1614 einen niedrigen Einschaltwiderstand aufweisen, um zu hohe Verlustleistung im Trennschalter während normaler Betriebsbedingungen zu verhindern.
Der String-Kurzschließschalter 1616 ist elektrisch über die Sammelschienen 1603, 1605 gekoppelt, und er ist während normaler Betriebsbedingungen offen. Als Reaktion darauf, dass das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1608 einen Lichtbogen im Photovoltaikstring 1600 erkennt, schließt sich der String-Kurzschließschalter 1616, um den Lichtbogen zu löschen. Der String-Kurzschließschalter 1616 ist vorteilhafterweise fähig, sowohl Parallel- als auch Reihen-Kurzschlüsse im Photovoltaikstring 1600 zu löschen. In einigen Ausführungsformen, in denen das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1608 wie in 17 oder 18 gezeigt umgesetzt ist, schließt sich demgemäß der String-Kurzschließschalter 1616 als Reaktion auf das Setzen entweder des Signals ARC3, das einen Reihen-Lichtbogen im Photovoltaikstring 1600 anzeigt, oder des Signals ARC4, das einen Parallel-Lichtbogen im Photovoltaikstring 1600 anzeigt. Der String-Kurzschließschalter 1616 muss imstande sein, der maximalen Spannung über dem Photovoltaikstring 1600 standzuhalten, und der String-Kurzschließschalter 1616 muss imstande sein, dem höchsten Kurzschlussstrom des Photovoltaikpanels 400 standzuhalten.
In einigen Ausführungsformen, in denen der String-Manager 1602 das Telemetrie-Untersystem 1610 enthält, ist das Telemetrie-Untersystem geeignet, als Reaktion auf Erkennen eines Lichtbogens durch das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1608 an ein externes System zu signalisieren. Zum Beispiel signalisiert in einigen Ausführungsformen, in denen das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1608 wie in 17 oder 18 gezeigt umgesetzt ist, das Telemetrie-Untersystem 1610 an ein externes Untersystem als Reaktion auf das Setzen des Signals ARC3 bzw. ARC4, dass ein Reihen- oder Parallel-Lichtbogen aufgetreten ist.
In einigen alternativen Ausführungsformen können ein oder mehr Photovoltaikpanels 400 des Photovoltaikstrings 1600 durch einen anderen Typ von Photovoltaikpanel ersetzt sein, der Lichtbogenerkennungsfähigkeit auf Panel-Ebene aufweisen kann oder nicht. Auf jeden Fall muss jedes Photovoltaikpanel des Photovoltaikstrings 1600 in der Lage sein, ein jeweiliges Signal, das Spannung über dem Ausgangsanschluss des Panels darstellt, für das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1608 zum Erkennen eines Reihen-Lichtbogens im Photovoltaikstring 1600 zu erzeugen. Außerdem muss jedes Photovoltaikpanel des Photovoltaikstrings 1600 in der Lage sein, ein jeweiliges Signal, das durch den Ausgangsanschluss des Panels fließenden Strom darstellt, für das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1608 zu erzeugen, damit es fähig ist, den Photovoltaikstring 1600 vollständig auf einen Parallel-Lichtbogen zu überwachen.
Der String 1600 könnte modifiziert sein, um einen String-Ebenen-MPPT-Umwandler (nicht gezeigt) zu enthalten, wie etwa analog zum MPPT-Umwandler 1102 (11), der die Vielzahl von Photovoltaikpanels 400 mit dem String-Ausgangsanschluss 1607 elektrisch koppelt, ohne vom vorliegenden Geltungsbereich abzuweichen. In einem solchen Fall wäre aufgrund der Einbeziehung des MPPT-Umwandlers die Stringspannung V_st nicht unbedingt dieselbe wie die String-Ausgangsspannung V_sto, und der Stringstrom I_st wäre nicht unbedingt derselbe wie der String-Ausgangsstrom I_sto. Außerdem könnte der String 1600 modifiziert sein, um einen String-Ebenen-Wechselrichter (nicht gezeigt) zu enthalten, wie etwa analog zum Wechselrichter 1202 (12), der die Vielzahl von Photovoltaikpanels 400 mit dem String-Ausgangsanschluss 1607 elektrisch koppelt, ohne vom vorliegenden Geltungsbereich abzuweichen. In einem solchen Fall würde sich aufgrund der Einbeziehung des Wechselrichters die Stringspannung V_st von der String-Ausgangsspannung V_sto unterscheiden, und der Stringstrom I_st würde sich vom String-Ausgangstrom I_sto unterscheiden.
Die oben offenbarten Parallellichtbogen-Erkennungstechniken können auch auf Photovoltaiksysteme angewendet werden, die vielfache, elektrisch parallel geschaltete Strings enthalten. Zum Beispiel stellt 19 ein Photovoltaiksystem 1900 mit Parallellichtbogen-Erkennungsfähigkeit dar, das N elektrisch parallel geschaltete Strings 1600 enthält (16), wobei N eine ganze Zahl größer als eins ist. Das Photovoltaiksystem 1900 enthält weiter ein Kombinationsstrommess-Untersystem 1902, ein Systemebenen-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1904 und ein optionales Synchronisations-Untersystem 1905. Das Kombinationsstrommess-Untersystem 1902 erzeugt ein Kombinationsstromsignal I_cs, das den Kombinationsstrom I_c darstellt, der zwischen allen parallel geschalteten Strings 1600 und anderen Schaltkreisen (nicht gezeigt) fließt. Das Synchronisations-Untersystem 1905 synchronisiert die Erzeugung des Kombinationsstromsignals I_cs mit den String-Stromsignalen I_sts.
Unter normalen Betriebsbedingungen sollte die Summe aller String-Ausgangsströme I_sto gleich dem Kombinationsstrom sein. Beim Auftreten eines parallelen Lichtbogens im System 1900 unterscheidet sich der Kombinationsstrom I_c von der Summe aller String-Ausgangsströme I_sto. Demgemäß erkennt das Systemebenen-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1904 einen Parallel-Lichtbogen im Photovoltaiksystem 1900 aus einer Diskrepanz zwischen der Summe aller String-Ausgangsströme I_sto und dem Kombinationsstrom I_c. Zum Beispiel erkennt in einigen Ausführungsformen das Systemebenen-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1904 einen Parallel-Lichtbogen, wenn Gl. 9 gilt, wobei I_thy ein positiver Schwellwert ist, gewählt, einen gewünschten Kompromiss zwischen Lichtbogenerkennungsempfindlichkeit und Sicherheit vor falscher Lichtbogenerkennung zu erzielen: |I_cs – Σ N / n=1I_sts(n)| > I_thy (Gl. 9)
20 stellt ein Systemebenen-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2000 dar, das eine mögliche Umsetzung des Systemebenen-Lichtbogenerkennungs-Untersystems 1904 (19) ist. Das Systemebenen-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2000 enthält ein Summiermodul 2002, ein Subtraktionsmodul 2004 und ein Vergleichsmodul 2006, die gemeinsam einen Parallel-Lichtbogen im Photovoltaiksystem 1900 durch Auswerten von Gl. 9 erkennen. Insbesondere erzeugt das Summiermodul 2002 ein Gesamtstromsignal I_tys, das eine Summe aller String-Stromsignale I_sts darstellt. Das Subtraktionsmodul 2004 erzeugt ein Stromdifferenzsignal I_dys, das eine Differenz zwischen dem Gesamtstromsignal I_tys und dem Kombinationsstromsignal I_cs darstellt. Somit stellt das Stromdifferenzsignal I_dys eine Diskrepanz zwischen dem Kombinationsstrom I_cs und der Summe aller Stringströme I_st dar. Das Stromdifferenzsignal I_dys ist sehr klein, wenn kein Parallel-Lichtbogen im Photovoltaiksystem 1900 vorliegt.
Das Vergleichsmodul 2006 bestimmt, ob das Stromdifferenzsignal I_dys den Schwellwert I_thy überschreitet, und wenn ja, setzt das Vergleichsmodul 2006 ein Signal ARC5, das einen Parallel-Lichtbogen im Photovoltaiksystem 1900 darstellt. Sonst überwacht das Systemebenen-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2000 das Photovoltaiksystem 1900 weiter auf einen Parallel-Lichtbogen.
Die Module 2002–2006 des Systemebenen-Lichtbogenerkennungs-Untersystems 2000 können durch elektronische Schaltkreise umgesetzt sein, wie etwa digitale elektronische Schaltkreise in dem Fall, in dem die Signale I_sts und I_cs digitale Signale sind, oder analoge elektronische Schaltkreise, wie etwa in dem Fall, in dem die Signale I_sts and I_cs analoge Signale sind. Außerdem enthält in einigen Ausführungsformen das Systemebenen-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2000 weiter einen Prozessor 2008 und einen Speicher 2010, wobei der Prozessor 2008 zumindest einige der Module 2002–2006 durch Ausführen von Anweisungen 2012 in Form von Software oder Firmware umsetzt, die im Speicher 2010 gespeichert sind.
Das Photovoltaiksystem 1900 enthält weiter wahlweise einen System-Kurzschließschalter 1906, der zu dem String 1600 elektrisch parallel geschaltet ist. Der System-Kurzschließschalter 1906 ist normalerweise offen. Der System-Kurzschließschalter 1906 schließt sich jedoch als Reaktion darauf, dass das Systemebenen-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1904 einen Parallel-Lichtbogen im Photovoltaiksystem 1900 erkennt. Zum Beispiel schließt sich in Ausführungsformen, in denen das Systemebenen-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1904 wie in 20 dargestellt umgesetzt ist, der System-Kurzschließschalter 1906 als Reaktion auf das Setzen des Signals ARC5, das einen Parallel-Lichtbogen im Photovoltaiksystem 1900 darstellt. Der System-Kurzschließschalter 1906 muss imstande sein, der maximalen Spannung über den Photovoltaikstrings 1600 sowie dem maximalen Kurzschlussstrom standzuhalten, der durch die Photovoltaikstrings 1600 erzeugt wird. Obwohl gezeigt ist, dass die Signale I_sts and I_cs über spezielle Kommunikationsverbindungen mit dem Systemebenen-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1904 kommunikativ gekoppelt sind, können eins oder mehr dieser Signale auf andere Weise mit dem Systemebenen-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1904 kommunikativ gekoppelt sein. Zum Beispiel sind in einigen Ausführungsformen diese Signale über drahtlose Netzwerke oder drahtgebundene Netzwerke auf Grundlage des R5485-Standards gekoppelt. Einige Beispiele möglicher drahtloser Netzwerke enthalten, sind jedoch nicht darauf beschränkt, drahtlose Netzwerke auf Grundlage des IEEE802.15.4-Standards und Mobiltelefonnetze.
Das Photovoltaiksystem 1900 weist vielfache Ebenen der Lichtbogenerkennung auf. Erstens erkennt das Systemebenen-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1904 einen Parallel-Lichtbogen im Photovoltaiksystem 1900. Zweitens weisen Photovoltaikstrings 1600 Stringebenen-Lichtbogenerkennungsfähigkeit auf, wie oben mit Bezug auf 16 beschrieben. Drittens weist jedes Photovoltaikpanel 400 jedes Photovoltaikstrings 1600 Panelebenen-Lichtbogenerkennungsfähigkeit auf, wie oben mit Bezug auf 4 beschrieben. Jedoch sind in einigen alternativen Ausführungsformen die Photovoltaikstrings 1600 durch andere Photovoltaikstrings ersetzt, die Lichtbogenerkennungsfähigkeit aufweisen können oder nicht. Auf jeden Fall muss jeder Photovoltaikstring des Photovoltaiksystems 1900 in der Lage sein, ein jeweiliges Signal zu erzeugen, das Strom darstellt, der durch den Ausgangsanschluss des Strings fließt, damit das Systemebenen-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1904 in der Lage ist, einen Parallel-Lichtbogen im Photovoltaiksystem 1900 zu erkennen. In einigen alternativen Ausführungsformen des Photovoltaiksystems 1900 sind die Photovoltaikpanels 400 der Photovoltaikstrings 1600 durch alternative Photovoltaikpanels ersetzt sein, die Lichtbogenerkennungsfähigkeit aufweisen können oder nicht.
Die oben offenbarten Lichtbogenerkennungstechniken sind nicht auf photovoltaische Anwendungen beschränkt, sondern können stattdessen auf andere Systeme angewendet werden, die eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Energieerzeugungsvorrichtungen oder Energiespeichervorrichtungen enthalten. Zum Beispiel stellt 21 ein Energiespeichersystem 2100 dar, das N Energiespeicherbaugruppen 2102 enthält, die zwischen einer positiven Sammelschiene 2104 und einer negativen Sammelschiene 2106 elektrisch in Reihe geschaltet sind, wobei N eine ganze Zahl größer als eins ist. Ein Ausgangsanschluss 2108, der eine positive Ausgangsklemme 2110 und eine negative Ausgangsklemme 2112 enthält, ist über die Sammelschienen 2104, 2106 elektrisch gekoppelt, wobei die positive Ausgangsklemme 2110 mit der positiven Sammelschiene 2104 elektrisch gekoppelt ist und die negative Ausgangsklemme 2112 mit der negativen Sammelschiene 2106 elektrisch gekoppelt ist.
Jede Energiespeicherbaugruppe 2102 enthält eine mit einem Ausgangsanschluss 2116 elektrisch gekoppelte Energiespeichervorrichtung 2114. Energiespeichervorrichtungen 2114 sind zum Beispiel eine oder mehrere Batteriezellen, elektrische Kondensatoren und/oder Brennstoffzellen, die elektrisch in Reihe und/oder parallel geschaltet sind. Jede Energiespeicherbaugruppe 2102 enthält weiter ein Baugruppenspannungsmess-Untersystem 2118 und ein Baugruppenstrommess-Untersystem 2120. Jedes Baugruppenspannungsmess-Untersystem 2118 erzeugt ein Signal V_eas, das eine Spannung V_ea über dem Ausgangsanschluss 2116 seiner jeweiligen Energiespeicherbaugruppe 2102 darstellt. Zum Beispiel erzeugt das Baugruppenspannungsmess-Untersystem 2118(1) ein Signal V_eas(1), das eine Spannung V_ea(1) über der Energiespeicherbaugruppe 2102(1) darstellt. Jedes Baugruppenstrommess-Untersystem 2120 erzeugt ein Signal I_eas, das einen Strom darstellt, der durch seine jeweilige Energiespeicherbaugruppe 2102 fließt. Zum Beispiel erzeugt das Baugruppenstrommess-Untersystem 2120 für I_ea ein Signal I_eas(1), das einen Strom I_ea(1) darstellt, der durch die Energiespeicherbaugruppe 2102(1) fließt.
Das Energiespeichersystem 2100 enthält weiter ein Systemebenen-Spannungsmess-Untersystem 2122, ein Systemebenen-Strommess-Untersystem 2124 und ein Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2126. Das Systemebenen-Spannungsmess-Untersystem 2122 erzeugt ein Systemspannungssignal V_ess, das eine Systemspannung V_es über den Sammelschienen 2014, 2106 darstellt. In dieser Ausführungsform ist die Systemspannung V_es dieselbe wie die System-Ausgangsspannung V_eso über dem Ausgangsanschluss 2108, und das Signal V_ess stellt daher sowohl die System-Ausgangsspannung V_eso als auch die Systemspannung V_es dar. Das Systemebenen-Strommess-Untersystem 2124 erzeugt ein Systemstromsignal I_ess, das den zwischen dem Energiespeichersystem 2100 und zusätzlichen Schaltkreisen (nicht gezeigt) fließenden Strom I_es darstellt. In dieser Ausführungsform ist der Systemstrom I_es derselbe wie der System-Ausgangsstrom I_eso, der durch den Ausgangsanschluss 2108 fließt, und das Signal I_ess stellt daher sowohl den System-Ausgangstrom I_eso als auch den Systemstrom I_es dar.
Das Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2126 erkennt einen Reihen-Lichtbogen im Speichersystem 2100 aus einer Diskrepanz zwischen der Systemspannung V_es und der Summe aller Baugruppenspannungen V_ea zu einer gegebenen Zeit. Genauer erkennt das Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2126 einen Reihen-Lichtbogen im Energiespeichersystem 2100, wenn Gl. 10 gilt: [Σ N / n=1V_ea(n) – V_es] > Vthss (Gl. 10)
V_thss ist ein positiver Schwellwert, so gewählt, dass ein gewünschter Kompromiss zwischen Lichtbogen-Erkennungsempfindlichkeit und Sicherheit vor falscher Lichtbogenerkennung erzielt ist. Wenn V_thss aus Gl. 10 weggelassen wäre, würden ein parasitärer Spannungsabfall über Leitern, die die Energiespeicherbaugruppen 2102 in Reihe koppeln, oder geringfügige Spannungsmessfehler falsches Erkennen eines Lichtbogens verursachen.
Das Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2126 erkennt einen Parallel-Lichtbogen im Energiespeichersystem 2100 aus einer Diskrepanz zwischen Strom, der in verschiedenen, in Reihe geschalteten Teilen des Speichersystems zu einer gegebenen Zeit fließt, wie etwa einer Diskrepanz zwischen den Baugruppenströmen I_es zweier verschiedener Energiespeicherbaugruppen 2102 oder einer Diskrepanz zwischen dem Systemstrom I_es und dem Baugruppenstrom I_ea einer ausgewählten Energiespeicherbaugruppe 2102. Zum Beispiel erkennt das Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2126 in einigen Ausführungsformen einen Parallel-Lichtbogen im Energiespeichersystem 2100, wenn Gl. 11 gilt, wobei x eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis N ist: |I_es – I_ea(x)| > I_thss (Gl. 11)
In anderen Ausführungsformen erkennt das Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2126 einen Parallel-Lichtbogen im Energiespeichersystem 2100, wenn Gl. 12 gilt, wobei x und y ganze Zahlen im Bereich von 1 bis N sind und x nicht gleich y ist: | I_ea(x) – I_ea(y)| > I_thss (Gl. 12)
Sowohl in Gl. 11 als auch in Gl. 12 ist I_thss ein positiver Schwellwert, so gewählt, dass ein gewünschter Kompromiss zwischen Lichtbogen-Erkennungsempfindlichkeit und Sicherheit vor falscher Lichtbogenerkennung erzielt ist. Wenn I_thss aus den Gleichungen weggelassen wäre, würden geringfügige Strommessfehler falsches Erkennen eines Parallel-Lichtbogens verursachen. Das Systemebenen-Strommess-Untersystem 2124 ist in Ausführungsformen, die Gl. 12 auswerten, wahlweise weggelassen, da das Systemstromsignal I_es kein Parameter von Gl. 12 ist.
Das Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2126 ist zum Beispiel auf ähnliche Weise umgesetzt wie das oben mit Bezug auf 4 beschriebene. Zum Beispiel ist in bestimmten Ausführungsformen das Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2126 wie entweder in 7 oder 8 gezeigt umgesetzt, wobei aber die Signale V_eas, Z_eas, V_ess, I_ess die Signale V_as, I_as, V_ps bzw. I_ps ersetzen. Das Energiespeichersystem 2100 enthält wahlweise eins oder mehr aus Telemetrie-Untersystem 2128, Synchronisations-Untersystem 2130, Kommunikationsnetzwerk 2132, Trennschalter 2134 und Kurzschließschalter 2136, die ähnlich wie Telemetrie-Untersystem 430, Synchronisations-Untersystem 434, Kommunikationsnetzwerk 432, Trennschalter 436 bzw. Kurzschließschalter 438 sind.
Die Energiespeicherbaugruppen 2102 könnten MPPT-Fähigkeit auf ähnliche Weise enthalten, wie oben mit Bezug auf 13–15 beschrieben. Zum Beispiel sind in einer alternativen Ausführungsform die Energiespeicherbaugruppen 2102 durch Energiespeicherbaugruppen mit einer Topologie wie die MPPT-Photovoltaikbaugruppen 1302 von 13 ersetzt, wobei aber die Photovoltaikvorrichtungen durch Energiespeichervorrichtungen ersetzt sind. In dieser alternativen Ausführungsform weist die Energiespeichervorrichtung wahlweise eine maximale Nenn-Leerlaufspannung auf, die ausreichend niedrig ist, wie etwa niedriger als 80 Volt, sodass unter anwendbaren Sicherheitsnormen keine Lichtbogenerkennung erforderlich ist. Weiterhin weist in einigen Ausführungsformen aus ähnlichen Gründen wie den oben mit Bezug auf 13 beschriebenen die Energiespeichervorrichtung eine Nenn-Leerlaufspannung auf, wie etwa 18 Volt oder niedriger, die niedriger ist als eine minimale Spannung, die zum Aufrechterhalten eines Lichtbogens auf der Eingangsseite des MPPT-Umwandlers erforderlich ist.
Die Energiespeichervorrichtungen 2102 enthalten wahlweise Spannungsregelfähigkeit. Zum Beispiel stellt 34 ein Energiespeichersystem 3400 dar, das ähnlich dem Energiespeichersystem 2100 (21) ist, wobei aber die Energiespeichervorrichtungen 2102 durch Energiespeichervorrichtungen 3402 ersetzt sind. Die Energiespeichervorrichtungen 3402 sind wie die Energiespeichervorrichtungen 2102 von 21, enthalten aber weiter einen Spannungsregler 3404, wie etwa einen Aufwärtswandler, der elektrisch zwischen der Energiespeichervorrichtung 2114 und dem Ausgangsanschluss 2116 der Energiespeichervorrichtung gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen sind Baugruppenspannungsmess-Untersysteme 2118 und Baugruppenstrommess-Untersysteme 2120 in den Spannungsreglern 3404 integriert, wie gezeigt. Das Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2126 ist nicht in der Lage, einen Lichtbogen auf den Eingangsseiten 3406 der Spannungsregler 3404 zu erkennen. Demgemäß weisen in einigen Ausführungsformen Energiespeichervorrichtungen 2114 eine maximale Nenn-Leerlaufspannung auf, die ausreichend niedrig ist, wie etwa niedriger als 80 Volt, sodass unter anwendbaren Sicherheitsnormen keine Lichtbogenerkennung erforderlich ist. Weiterhin weisen in einigen Ausführungsformen Energiespeichervorrichtungen 2114 eine maximale Nenn-Leerlaufspannung auf, wie etwa 18 Volt oder niedriger, die niedriger ist als eine minimale Spannung, die zum Aufrechterhalten eines Lichtbogens auf den Eingangsseiten 3406 von Spannungsreglern 3404 erforderlich ist.
Das Energiespeichersystem 2100 könnte modifiziert sein, um einen String-Ebenen-MPPT-Umwandler (nicht gezeigt) zu enthalten, wie etwa analog zum MPPT-Umwandler 1102 (11), der die Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen 2102 mit dem Ausgangsanschluss 2108 elektrisch koppelt, ohne vom vorliegenden Geltungsbereich abzuweichen. In einem solchen Fall wäre aufgrund der Einbeziehung des MPPT-Umwandlers die Systemspannung V_es nicht unbedingt dieselbe wie die System-Ausgangsspannung V_eso, und der Systemstrom I_es wäre nicht unbedingt derselbe wie der System-Ausgangsstrom I_eso. Außerdem könnte das Energiespeichersystem modifiziert sein, um einen Systemebenen-Wechselrichter (nicht gezeigt) zu enthalten, wie etwa analog zum Wechselrichter 1202 (12), der die Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen 2102 mit dem Ausgangsanschluss 2108 elektrisch koppelt, ohne vom vorliegenden Geltungsbereich abzuweichen. In einem solchen Fall würde sich aufgrund der Einbeziehung des Wechselrichters die Systemspannung V_es von der System-Ausgangsspannung V_eso unterscheiden, und der Systemstrom I_es würde sich vom System-Ausgangsstrom I_eso unterscheiden.
22 stellt ein Energiespeichersystem 2200 mit Parallellichtbogen-Erkennungsfähigkeit dar, das N elektrisch parallel geschaltete Energiespeicherstrings 2202 enthält, wobei N eine ganze Zahl größer als eins ist. Jeder Energiespeicherstring 2202 enthält eine Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen 2204, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. Nur einige Energiespeicherbaugruppen 2204 sind bezeichnet, um die Deutlichkeit der Darstellung zu fördern. Jede Energiespeicherbaugruppe 2204 enthält eine oder mehrere Energiespeichervorrichtungen (nicht gezeigt), wie etwa Batteriezellen oder Kondensatoren, die elektrisch in Reihe und/oder parallel geschaltet sind. In einigen Ausführungsformen sind die Energiespeicherbaugruppen 2204 Energiespeicherbaugruppen 2102 von 21. Jeder Energiespeicherstring 2202 enthält zusätzlich ein String-Strommess-Untersystem 2206, das zu betreiben ist, ein Signal I_eis zu erzeugen, das den Strom I_ei darstellt, der durch einen Ausgangsanschluss 2208 des Energiespeicherstrings fließt. Ein oder mehr Energiespeicherstrings 2202 enthalten weiter auch einen oder mehr MPPT-Umwandler (nicht gezeigt), wie etwa einen String-Ebenen-MPPT-Umwandler und/oder einen MPPT-Umwandler für jede Energiespeicherbaugruppe 2204.
Das Energiespeichersystem 2200 enthält weiter ein Kombinationsstrommess-Untersystem 2210, ein Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2212 und ein optionales Synchronisations-Untersystem 2214. Das Kombinationsstrommess-Untersystem 2210 erzeugt ein Kombinationsstromsignal I_ecs, das den Kombinationsstrom I_ec darstellt, der zwischen allen parallel geschalteten Energiespeicherstrings 2202 und anderen Schaltkreisen (nicht gezeigt) fließt. Das Synchronisations-Untersystem 2214 synchronisiert die Erzeugung des Kombinationsstromsignals I_ecs mit den String-Stromsignalen I_eis.
Unter normalen Betriebsbedingungen sollte die Summe aller String-Ausgangsströme I_ei gleich dem Kombinationsstrom I_ec sein. Beim Auftreten eines parallelen Lichtbogens im Energiespeichersystem 2200 unterscheidet sich der Kombinationsstrom I_ec von der Summe aller String-Ausgangsströme I_ei. Demgemäß erkennt das Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2212 einen Parallel-Lichtbogen im Energiespeichersystem 2200 aus einer Diskrepanz zwischen der Summe aller String-Ausgangsströme I_ei und dem Kombinationsstrom I_ec. Zum Beispiel erkennt in einigen Ausführungsformen das Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2212 einen Parallel-Lichtbogen, wenn Gl. 13 gilt, wobei I_thc ein positiver Schwellwert ist, gewählt, einen gewünschten Kompromiss zwischen Lichtbogenerkennungsempfindlichkeit und Sicherheit vor falscher Lichtbogenerkennung zu erzielen: |I_ecs – Σ N / n=1I_eis(n)| > I_thc (Gl. 13)
Das Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2212 ist zum Beispiel auf ähnliche Weise umgesetzt wie das oben mit Bezug auf 19 beschriebene. Zum Beispiel ist in bestimmten Ausführungsformen das Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2212 wie in 20 umgesetzt, wobei aber die Signale I_eis und I_ecs anstelle der Signale I_sts bzw. I_cs stehen.
Das Energiespeichersystem 2200 enthält weiter wahlweise einen Kurzschließschalter 2216, der zu dem Energispeicherstring 2202 elektrisch parallel geschaltet ist. Der Kurzschließschalter 2216 ist normalerweise offen. Der System-Kurzschließschalter 2216 schließt sich jedoch als Reaktion darauf, dass das Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2212 einen Parallel-Lichtbogen im Energiespeichersystem 2200 erkennt. Der Kurzschließschalter 2216 muss imstande sein, der maximalen Spannung über den Energiespeicherstrings 2202 sowie dem maximalen Kurzschlussstrom standzuhalten, der durch die Energiespeicherstrings 2202 erzeugt wird. Obwohl gezeigt ist, dass die Signale I_eis und I_ecs über spezielle Kommunikationsverbindungen mit dem Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2212 kommunikativ gekoppelt sind, können eins oder mehr dieser Signale auf andere Weise mit dem Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2212 kommunikativ gekoppelt sein. Zum Beispiel sind in einigen Ausführungsformen diese Signale über drahtlose Netzwerke oder drahtgebundene Netzwerke auf Grundlage des RS485-Standards gekoppelt. Einige Beispiele möglicher drahtloser Netzwerke enthalten, sind jedoch nicht darauf beschränkt, drahtlose Netzwerke auf Grundlage des IEEE802.15.4-Standards und Mobiltelefonnetze.
23 stellt ein Verfahren 2300 zum Erkennen eines Reihen-Lichtbogens in einem Photovoltaikpanel dar, das eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikbaugruppen enthält. Eine Panelspannung wird in Schritt 2302 über der positiven und der negativen Sammelschiene gemessen. In einem Beispiel von Schritt 2302 wird die Panelspannung V_p über den Panel-Sammelschienen 408, 410 des Photovoltaikpanels 400 (siehe 4) unter Verwendung des Spannungsmess-Untersystems 424 gemessen. In Schritt 2304 wird eine jeweilige Baugruppenspannung über jeder aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen gemessen. In einem Beispiel von Schritt 2304 wird eine Baugruppenspannung V_a über jeder Photovoltaikbaugruppe 402 unter Verwendung des Baugruppenspannungsmess-Untersystems 418 gemessen. In Schritt 2306 wird eine Differenz zwischen einer Summe aller Baugruppenspannungen und der Panelspannung bestimmt. In einem Beispiel von Schritt 2306 bestimmt das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 428 eine Differenz zwischen der Summe aller Baugruppenspannungen V_a und der Panelspannung V. Der Entscheidungsschritt 2308 bestimmt, ob die Differenz einen Schwellwert übersteigt, und falls ja, ist in Schritt 2310 der Lichtbogen erkannt. In einem Beispiel von Schritt 2308 und 2310 bestimmt das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 428, ob die Differenz den Schwellwert V_th übersteigt, und falls ja, setzt das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 428 ein Lichtbogenerkennungssignal.
24 stellt ein Verfahren 2400 zum Erkennen eines Reihen-Lichtbogens in einem Photovoltaikstring dar, der eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikpanels enthält. Eine Stringspannung wird in Schritt 2402 über der positiven und der negativen String-Sammelschiene gemessen. In einem Beispiel von Schritt 2402 wird die Stringspannung V_st über den Sammelschienen 1603, 1605 des Photovoltaikstrings 1600 (siehe 16) unter Verwendung des Stringspannungsmess-Untersystems 1604 gemessen. In Schritt 2404 wird eine jeweilige Panelspannung über jedem aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels gemessen. In einem Beispiel von Schritt 2404 wird die Panelspannung V_p über jedem Photovoltaikpanel 400 unter Verwendung des Panelspannungsmess-Untersystems 424 gemessen. In Schritt 2406 wird eine Differenz zwischen einer Summe aller Panelspannungen und der Stringspannung bestimmt. In einem Beispiel von Schritt 2406 bestimmt das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1608 eine Differenz zwischen der Summe aller Panelspannungen V_p und der Stringspannung V_st. Der Entscheidungsschritt 2408 bestimmt, ob die Differenz einen Schwellwert übersteigt, und falls ja, ist in Schritt 2410 der Lichtbogen erkannt. In einem Beispiel von Schritt 2408 und 2410 bestimmt das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1608, ob die Differenz den Schwellwert V_thst übersteigt, und falls ja, setzt das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1608 ein Lichtbogenerkennungssignal.
25 stellt ein Verfahren 2500 zum Erkennen eines Parallel-Lichtbogens in einem Photovoltaikpanel dar, das eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikbaugruppen enthält. In Schritt 2502 wird ein erster Baugruppenstrom gemessen, der durch eine aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen fließt. In einem Beispiel von Schritt 2502 wird der durch die Photovoltaikbaugruppe 402(1) fließende Baugruppenstrom I_a(1) unter Verwendung des Baugruppenstrommess-Untersystems 420(1) (siehe 4) gemessen. Ein Panelstrom, der zwischen der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen und anderen Schaltkreisen fließt, wird in Schritt 2504 gemessen. In einem Beispiel von Schritt 2504 wird der Panelstrom I_p unter Verwendung des Panelstrommess-Untersystems 426 gemessen. In Schritt 2506 wird eine Differenz zwischen dem Baugruppenstrom und dem Panelstrom bestimmt. In einem Beispiel von Schritt 2506 bestimmt das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 428 eine Differenz zwischen dem Baugruppenstrom I_a(1) und dem Panelstrom I_p. Der Entscheidungsschritt 2508 bestimmt, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert übersteigt, und falls ja, ist in Schritt 2510 der Lichtbogen erkannt. In einem Beispiel von Schritt 2508 und 2510 bestimmt das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 428, ob ein Betrag der Differenz den Schwellwert I_th übersteigt, und falls ja, setzt das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 428 ein Lichtbogenerkennungssignal.
26 stellt ein weiteres Verfahren 2600 zum Erkennen eines Parallel-Lichtbogens in einem Photovoltaikpanel dar, das eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikbaugruppen enthält. In Schritt 2602 wird ein erster Baugruppenstrom gemessen, der durch eine erste aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen fließt. In einem Beispiel von Schritt 2602 wird der durch die Photovoltaikbaugruppe 402(1) fließende Baugruppenstrom I_a(1) unter Verwendung des Baugruppenstrommess-Untersystems 420(1) (siehe 4) gemessen. In Schritt 2604 wird ein Baugruppenstrom gemessen, der durch eine weitere aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen fließt. In einem Beispiel von Schritt 2604 wird der durch die Photovoltaikbaugruppe 402(2) fließende Baugruppenstrom I_a(2) unter Verwendung des Baugruppenstrommess-Untersystems 420(2) gemessen. In Schritt 2606 wird eine Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Baugruppenstrom bestimmt. In einem Beispiel von Schritt 2606 bestimmt das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 428 eine Differenz zwischen den Baugruppenströmen I_a(1) und I_a(2). Der Entscheidungsschritt 2608 bestimmt, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert übersteigt, und falls ja, ist in Schritt 2610 der Lichtbogen erkannt. In einem Beispiel von Schritt 2608 und 2610 bestimmt das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 428, ob ein Betrag der Differenz den Schwellwert I_th übersteigt, und falls ja, setzt das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 428 ein Lichtbogenerkennungssignal.
27 stellt ein Verfahren 2700 zum Erkennen eines Parallel-Lichtbogens in einem Photovoltaikstring dar, der eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikpanels enthält. In Schritt 2702 wird ein Panel-Ausgangsstrom gemessen, der durch einen Ausgangsanschluss eines aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels fließt. In einem Beispiel von Schritt 2702 wird der durch das Photovoltaikpanel 400(1) fließende Panel-Ausgangsstrom I_po(1) unter Verwendung des Panelstrommess-Untersystems 426 des Photovoltaikpanels (siehe 4) gemessen. Ein Stringstrom, der zwischen der Vielzahl von Photovoltaikpanels und anderen Schaltkreisen fließt, wird in Schritt 2704 gemessen. In einem Beispiel von Schritt 2704 wird der Stringstrom I_st unter Verwendung des Stringstrommess-Untersystems 1606 gemessen. In Schritt 2706 wird eine Differenz zwischen dem Panel-Ausgangsstrom und dem Stringstrom bestimmt. In einem Beispiel von Schritt 2706 bestimmt das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1608 eine Differenz zwischen dem Stringstrom I_st und dem Panel-Ausgangsstrom I_po(1). Der Entscheidungsschritt 2708 bestimmt, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert übersteigt, und falls ja, ist in Schritt 2710 der Lichtbogen erkannt. In einem Beispiel von Schritt 2708 und 2710 bestimmt das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1608, ob ein Betrag der Differenz den Schwellwert I_thst übersteigt, und falls ja, setzt das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1608 ein Lichtbogenerkennungssignal.
28 stellt ein weiteres Verfahren 2800 zum Erkennen eines Parallel-Lichtbogens in einem Photovoltaikstring dar, der eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikpanels enthält. In Schritt 2802 wird ein erster Panel-Ausgangsstrom gemessen, der durch einen Ausgangsanschluss eines aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels fließt. In einem Beispiel von Schritt 2802 wird der durch das Photovoltaikpanel 400(1) fließende Panel-Ausgangsstrom I_po(1) unter Verwendung des Panelstrommess-Untersystems 426 des Photovoltaikpanels (siehe 4) gemessen. In Schritt 2804 wird ein zweiter Panel-Ausgangsstrom gemessen, der durch einen Ausgangsanschluss eines weiteren aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels fließt. In einem Beispiel von Schritt 2804 wird der durch das Photovoltaikpanel 400(2) fließende Panel-Ausgangsstrom I_po(2) unter Verwendung des Panelstrommess-Untersystems 426 des Photovoltaikpanels gemessen. In Schritt 2806 wird eine Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Panel-Ausgangsstrom bestimmt. In einem Beispiel von Schritt 2806 bestimmt das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1608 eine Differenz zwischen dem Panel-Ausgangsstrom I_po(1) und dem Panel-Ausgangsstrom I_po(2). Der Entscheidungsschritt 2808 bestimmt, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert übersteigt, und falls ja, ist in Schritt 2810 der Lichtbogen erkannt. In einem Beispiel von Schritt 2808 und 2810 bestimmt das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1608, ob ein Betrag der Differenz den Schwellwert I_thst übersteigt, und falls ja, setzt das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1608 ein Lichtbogenerkennungssignal.
29 stellt ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Photovoltaiksystem dar, das eine Vielzahl von elektrisch parallel geschalteten Strings enthält, wobei jeder der Strings eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikpanels enthält. In Schritt 2902 wird ein jeweiliger String-Ausgangsstrom gemessen, der durch jeden aus der Vielzahl von Strings fließt. In einem Beispiel von Schritt 2902 wird der durch jeden String 1600 des Photovoltaiksystems 1900 fließende String-Ausgangsstrom I_sto unter Verwendung des Stringstrommess-Untersystems 1606 des Photovoltaikstrings (16 und 19) gemessen. In Schritt 2904 wird ein Kombinationsstrom gemessen, der zwischen der Vielzahl von Strings und anderen Schaltkreisen fließt. In einem Beispiel von Schritt 2904 misst das Kombinationsstrommess-Untersystem 1902 den zwischen den Strings 1600 und anderen Schaltkreisen fließenden Kombinationsstrom I_c. In Schritt 2906 wird eine Differenz zwischen dem Kombinationsstrom und einer Summe aller String-Ausgangsströme bestimmt. In einem Beispiel von Schritt 2906 bestimmt das Systemebenen-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1904 eine Differenz zwischen dem Kombinationsstrom I_c und einer Summe aller String-Ausgangsströme I_sto. Der Entscheidungsschritt 2908 bestimmt, ob die Differenz einen Schwellwert übersteigt, und falls ja, ist in Schritt 2910 der Lichtbogen erkannt. In einem Beispiel der Schritte 2908, 2910 bestimmt das Systemebenen-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1904, ob ein Betrag der Differenz den Schwellwert I_thy übersteigt, und falls ja, setzt das Systemebenen-Lichtbogenerkennungs-Untersystem 1904 ein Lichtbogenerkennungssignal.
30 stellt ein Verfahren 3000 zum Erkennen eines Reihen-Lichtbogens in einem Energiespeichersystem dar, das eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Energiespeicherbaugruppen enthält. Eine Systemspannung wird in Schritt 3002 über der positiven und der negativen Sammelschiene gemessen. In einem Beispiel von Schritt 3002 wird die Systemspannung V_es über den Sammelschienen 2104, 2106 des Energiespeichersystems 2100 (siehe 21) unter Verwendung des Systemebenen-Spannungsmess-Untersystems 2122 gemessen. In Schritt 3004 wird eine jeweilige Baugruppenspannung über jeder aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen gemessen. In einem Beispiel von Schritt 3004 wird eine Baugruppenspannung V_ea über jeder Energiespeicherbaugruppe 2102 unter Verwendung des Baugruppenspannungsmess-Untersystems 2118 gemessen. In Schritt 3006 wird eine Differenz zwischen einer Summe aller Baugruppenspannungen und der Systemspannung bestimmt. In einem Beispiel von Schritt 3006 bestimmt das Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2126 eine Differenz zwischen der Summe aller Baugruppenspannungen V_ea und der Systemspannung V_es. Der Entscheidungsschritt 3008 bestimmt, ob die Differenz einen Schwellwert übersteigt, und falls ja, ist in Schritt 3010 der Lichtbogen erkannt. In einem Beispiel der Schritte 3008 und 3010 bestimmt das Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2126, ob die Differenz den Schwellwert V_thss übersteigt, und falls ja, setzt das Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2126 ein Lichtbogenerkennungssignal.
31 stellt ein Verfahren 3100 zum Erkennen eines Parallel-Lichtbogens in einem Energiespeichersystem dar, das eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Energiespeicherbaugruppen enthält. In Schritt 3102 wird ein Baugruppenstrom gemessen, der durch eine aus der Vielzahl von Energiespeichersystem-Baugruppen fließt. In einem Beispiel von Schritt 3102 wird der durch die Energiespeichersystembaugruppe 2102(1) fließende Baugruppenstrom I_ea(1) unter Verwendung des Baugruppenstrommess-Untersystems 2120(1) (siehe 21) gemessen. Ein Systemstrom, der zwischen der Vielzahl von Energiespeichersystembaugruppen und anderen Schaltkreisen fließt, wird in Schritt 3104 gemessen. In einem Beispiel von Schritt 3104 wird der Systemstrom I_es unter Verwendung des Systemebenen-Strommess-Untersystems 2124 gemessen. In Schritt 3106 wird eine Differenz zwischen dem Baugruppenstrom und dem Systemstrom bestimmt. In einem Beispiel von Schritt 3106 bestimmt das Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2126 eine Differenz zwischen dem Baugruppenstrom I_ea(1) und dem Systemstrom I_es. Der Entscheidungsschritt 3108 bestimmt, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert übersteigt, und falls ja, ist in Schritt 3110 der Lichtbogen erkannt. In einem Beispiel von Schritt 3108 und 3110 bestimmt das Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2126, ob ein Betrag der Differenz den Schwellwert I_thss übersteigt, und falls ja, setzt das Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2126 ein Lichtbogenerkennungssignal.
32 stellt ein weiteres Verfahren 3200 zum Erkennen eines Parallel-Lichtbogens in einem Energiespeichersystem dar, das eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Energiespeicherbaugruppen enthält. In Schritt 3202 wird ein erster Baugruppenstrom gemessen, der durch eine erste aus der Vielzahl von Energiespeichersystem-Baugruppen fließt. In einem Beispiel von Schritt 3202 wird der durch die Energiespeicherbaugruppe 2102(1) fließende Baugruppenstrom I_ea(1) unter Verwendung des Baugruppenstrommess-Untersystems 2120(1) (siehe 21) gemessen. In Schritt 3204 wird ein Baugruppenstrom gemessen, der durch eine weitere aus der Vielzahl von Energiespeichersystem-Baugruppen fließt. In einem Beispiel von Schritt 3204 wird der durch die Energiespeicherbaugruppe 2102(2) fließende Baugruppenstrom I_ea(2) unter Verwendung des Baugruppenstrommess-Untersystems 2120(2) gemessen. In Schritt 3206 wird eine Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Baugruppenstrom bestimmt. In einem Beispiel von Schritt 3206 bestimmt das Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2126 eine Differenz zwischen den Baugruppenströmen I_ea(1) und I_ea(2). Der Entscheidungsschritt 3208 bestimmt, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert übersteigt, und falls ja, ist in Schritt 3210 der Lichtbogen erkannt. In einem Beispiel von Schritt 3208 und 3210 bestimmt das Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2126, ob ein Betrag der Differenz den Schwellwert I_thss übersteigt, und falls ja, setzt das Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2126 ein Lichtbogenerkennungssignal.
33 stellt ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Energiespeichersystem dar, das eine Vielzahl von elektrisch parallel geschalteten Energiespeicherstrings enthält, wobei jeder der Energiespeicherstrings eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Energiespeicherbaugruppen enthält. In Schritt 3302 wird ein jeweiliger String-Ausgangsstrom gemessen, der durch einen Ausgangsanschluss jedes aus der Vielzahl von Energiespeicherstrings fließt. In einem Beispiel von Schritt 3202 wird der durch jeden String 2202 des Energiespeichersystems 2200 fließende String-Ausgangsstrom I_ei unter Verwendung des Stringstrommess-Untersystems 2206 des Energiespeicherstrings gemessen (22). In Schritt 3304 wird ein kombinierter Strom gemessen, der zwischen der Vielzahl von Energiespeicherstrings und anderen Schaltkreisen fließt. In einem Beispiel von Schritt 3304 misst das Kombinationsstrommess-Untersystem 2210 den zwischen den Energiespeicherstrings 2202 und anderen Schaltkreisen fließenden Kombinationsstrom I_ec. In Schritt 3306 wird eine Differenz zwischen dem Kombinationsstrom und einer Summe aller Stringströme bestimmt. In einem Beispiel von Schritt 3306 bestimmt das Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2212 eine Differenz zwischen dem Kombinationsstrom I_ec und einer Summe aller Stringströme I_ei. Der Entscheidungsschritt 3308 bestimmt, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert übersteigt, und falls ja, ist in Schritt 3310 der Lichtbogen erkannt. In einem Beispiel der Schritte 3308 und 3310 bestimmt das Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2212, ob die Differenz den Schwellwert I_thc übersteigt, und falls ja, setzt das Lichtbogenerkennungs-Untersystem 2122 ein Lichtbogenerkennungssignal.
Kombinationen von Merkmalen
Die oben beschriebenen Merkmale sowie die nachstehend beanspruchten können auf verschiedene Weise kombiniert werden, ohne vom vorliegenden Geltungsbereich abzuweichen. Die folgenden Beispiele stellen einige mögliche Kombinationen dar.

(A1) Ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Photovoltaikpanel, das eine Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen enthält, die zwischen positiven und negativen Panel-Sammelschienen elektrisch in Reihe geschaltet sind, kann die folgenden Schritte enthalten: (1) Messen einer Panelspannung über der positiven und der negativen Panel-Sammelschiene, (2) Messen einer jeweiligen Baugruppenspannung über jeder aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen, (3) Bestimmen einer Differenz zwischen einer Summe aller Baugruppenspannungen und der Panelspannung, (4) Bestimmen, ob die Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (5) Erkennen des Lichtbogens, falls die Differenz den Schwellwert überschreitet.
(B1) Ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Photovoltaikstring, der eine Vielzahl von Photovoltaikpanels enthält, die zwischen positiven und negativen String-Sammelschienen elektrisch in Reihe geschaltet sind, kann die folgenden Schritte enthalten: (1) Messen einer Stringspannung über der positiven und der negativen String-Sammelschiene, (2) Messen einer jeweiligen Panel-Ausgangsspannung über jedem aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels, (3) Bestimmen einer Differenz zwischen einer Summe aller Panel-Ausgangsspannungen und der Stringspannung, (4) Bestimmen, ob die Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (5) Erkennen des Lichtbogens, falls die Differenz den Schwellwert überschreitet.
(C1) Ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Photovoltaikpanel, das eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikbaugruppen enthält, kann die folgenden Schritte enthalten: (1) Messen eines ersten Baugruppenstroms, der durch eine aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen fließt, (2) Messen eines Panelstroms, der zwischen der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen und anderen Schaltkreisen fließt, (3) Bestimmen einer Differenz zwischen dem Panelstrom und dem ersten Baugruppenstrom, (4) Bestimmen, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (5) Erkennen des Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.
(C2) Das als (C1) bezeichnete Verfahren kann weiter die folgenden Schritte enthalten: (1) Messen eines zweiten Baugruppenstroms, der durch eine weitere aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen fließt, (2) Bestimmen einer zweiten Differenz zwischen dem Panelstrom und dem zweiten Baugruppenstrom, (3) Bestimmen, ob ein Betrag der zweiten Differenz den Schwellwert überschreitet, und (4) Erkennen des Lichtbogens, falls der Betrag der zweiten Differenz den Schwellwert überschreitet.
(D1) Ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Photovoltaikpanel, das eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikbaugruppen enthält, kann die folgenden Schritte enthalten: (1) Messen eines ersten Baugruppenstroms, der durch eine aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen fließt, (2) Messen eines zweiten Baugruppenstroms, der durch eine weitere aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen fließt, (3) Bestimmen einer Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Baugruppenstrom, (4) Bestimmen, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (5) Erkennen des Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.
(E1) Ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem String, der eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikpanels enthält, kann die folgenden Schritte enthalten: (1) Messen eines ersten Panel-Ausgangsstroms, der durch einen Ausgangsanschluss eines aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels fließt, (2) Messen eines Stringstroms, der zwischen der Vielzahl von Photovoltaikpanels und anderen Schaltkreisen fließt, (3) Bestimmen einer Differenz zwischen dem ersten Panel-Ausgangsstrom und dem Stringstrom, (4) Bestimmen, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (5) Erkennen des Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.
(E2) Das als (E1) bezeichnete Verfahren kann weiter die folgenden Schritte enthalten: (1) Messen eines zweiten Panel-Ausgangsstroms, der durch einen Ausgangsanschluss eines weiteren aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels fließt, (2) Bestimmen einer zweiten Differenz zwischen dem zweiten Panel-Ausgangsstrom und dem Stringstrom, (3) Bestimmen, ob ein Betrag der zweiten Differenz den Schwellwert überschreitet, und (4) Erkennen des Lichtbogens, falls der Betrag der zweiten Differenz den Schwellwert überschreitet.
(F1) Ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem String, der eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikpanels enthält, kann die folgenden Schritte enthalten: (1) Messen eines ersten Panel-Ausgangsstroms, der durch einen Ausgangsanschluss eines aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels fließt, (2) Messen eines zweiten Panel-Ausgangsstroms, der durch einen Ausgangsanschluss eines weiteren aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels fließt, (3) Bestimmen einer Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Panel-Ausgangsstrom, (4) Bestimmen, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (5) Erkennen des Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.
(G1) Ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Photovoltaiksystem, das eine Vielzahl von elektrisch parallel geschalteten Strings enthält, wobei jeder aus der Vielzahl von Strings eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikpanels enthält, kann die folgenden Schritte enthalten: (1) Messen eines jeweiligen String-Ausgangsstroms, der durch einen Ausgangsanschluss jedes aus der Vielzahl von Strings fließt, (2) Messen eines Kombinationsstroms, der zwischen der Vielzahl von Strings und anderen Schaltkreisen fließt, (3) Bestimmen einer Differenz zwischen dem Kombinationsstrom und einer Summe aller String-Ausgangsströme, (4) Bestimmen, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (5) Erkennen des Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.
(H1) Ein Photovoltaikpanel mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit kann ein Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem und eine Vielzahl von zwischen einer positiven Panel-Sammelschiene und einer negativen Panel-Sammelschiene elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikbaugruppen enthalten. Das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem kann geeignet sein, einen Reihen-Lichtbogen in dem Photovoltaikpanel aus einer Diskrepanz zwischen einer Panelspannung über der positiven und der negativen Panel-Sammelschiene und einer Summe aller Spannungen über der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen zu erkennen.
(H2) In dem als (H1) bezeichneten Photovoltaikpanel kann jede aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen ein Baugruppenspannungsmess-Untersystem enthalten, das geeignet ist, ein jeweiliges Baugruppenspannungssignal zu erzeugen, das eine Spannung über einem Ausgangsanschluss der Photovoltaikbaugruppe darstellt; das Photovoltaikpanel kann weiter ein Panelspannungsmess-Untersystem enthalten, das geeignet ist, ein Panelspannungssignal zu erzeugen, das die Panelspannung darstellt; und das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem kann weiter geeignet sein zum: (1) Bestimmen einer Differenz zwischen einer Summe aller Baugruppenspannungssignale und dem Panelspannungssignal, (2) Bestimmen, ob die Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (3) Erkennen des Reihen-Lichtbogens, falls die Differenz den Schwellwert überschreitet.
(H3) In beiden der als (H1) oder (H2) bezeichneten Photovoltaikpanels kann jede aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen weiter eine Photovoltaikvorrichtung und einen Maximum Power Point Tracking-Umwandler enthalten, der zwischen der Photovoltaikvorrichtung und einem Ausgangsanschluss der Photovoltaikbaugruppe elektrisch gekoppelt ist, wobei der Maximum Power Point Tracking-Umwandler geeignet ist, die Photovoltaikvorrichtung zu veranlassen, im Wesentlichen bei ihrem optimalen Arbeitspunkt zu arbeiten.
(H4) In dem als (H3) bezeichneten Photovoltaikpanel kann jede Photovoltaikvorrichtung eine maximale Nenn-Leerlaufspannung von weniger als einer minimalen Spannung aufweisen, die zum Aufrechterhalten eines Lichtbogens erforderlich ist.
(H5) In beiden der als (H3) oder (H4) bezeichneten Photovoltaikpanels kann jede Photovoltaikvorrichtung eine maximale Nenn-Leerlaufspannung von 18 Volt oder weniger aufweisen.
(H6) In beliebigen der als (H3) bis (H5) bezeichneten Photovoltaikpanels kann jede Photovoltaikvorrichtung mindestens eine, aber nicht mehr als 24 elektrisch in Reihe geschaltete Photovoltaikzellen enthalten.
(H7) Beliebige der als (H1) bis (H6) bezeichneten Photovoltaikpanels können weiter einen Panel-Trennschalter enthalten, der mit der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen in Reihe geschaltet ist, wobei der Panel-Trennschalter geeignet ist, sich als Reaktion auf das Erkennen des Reihen-Lichtbogens durch das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem zu öffnen.
(H8) Beliebige der als (H1) bis (H7) bezeichneten Photovoltaikpanels können weiter einen Panel-Kurzschließschalter enthalten, der über der positiven und der negativen Panel-Sammelschiene elektrisch gekoppelt ist, wobei der Panel-Kurzschließschalter geeignet ist, sich als Reaktion auf das Erkennen des Reihen-Lichtbogens durch das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem zu schließen.
(H9) In beliebigen der als (H1) bis (H8) bezeichneten Photovoltaikpanels kann das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem weiter geeignet sein, einen Parallel-Lichtbogen in dem Photovoltaikpanel aus einer Diskrepanz zwischen Strom, der durch eine ausgewählte aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen fließt, und Strom zu erkennen, der zwischen der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen und anderen Schaltkreisen fließt.
(H10) In beliebigen der als (H1) bis (H8) bezeichneten Photovoltaikpanels kann das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem weiter geeignet sein, einen Parallel-Lichtbogen in dem Photovoltaikpanel aus einer Diskrepanz zwischen Strom zu erkennen, der durch zwei verschiedene aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen fließt.
(I1) Ein Photovoltaikpanel mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit kann ein Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem und eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikbaugruppen enthalten. Das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem kann geeignet sein, einen Parallel-Lichtbogen in dem Photovoltaikpanel aus einer Diskrepanz zwischen Strom, der durch eine ausgewählte aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen fließt, und Strom zu erkennen, der zwischen der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen und anderen Schaltkreisen fließt.
(I2) In dem als (I1) bezeichneten Photovoltaikpanel kann jede aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen ein Baugruppenstrommess-Untersystem enthalten, das geeignet ist, ein jeweiliges Baugruppenstromsignal zu erzeugen, das einen Strom darstellt, der durch die Photovoltaikbaugruppe fließt; das Photovoltaikpanel kann weiter ein Panelstrommess-Untersystem enthalten, das geeignet ist, ein Panelstromsignal zu erzeugen, das Strom darstellt, der zwischen der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen und anderen Schaltkreisen fließt; und das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem kann weiter geeignet sein zum: (1) Bestimmen einer Differenz zwischen dem Panelstromsignal und einem Baugruppenstromsignal einer ausgewählten aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen, (2) Bestimmen, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (3) Erkennen des Parallel-Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.
(I3) In beiden der als (I1) oder (I2) bezeichneten Photovoltaikpanels kann jede aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen weiter einen Maximum Power Point Tracking-Umwandler und eine Photovoltaikvorrichtung enthalten. Der Maximum Power Point Tracking-Umwandler kann zwischen der Photovoltaikvorrichtung und einem Ausgangsanschluss der Photovoltaikbaugruppe elektrisch gekoppelt sein, wobei der Maximum Power Point Tracking-Umwandler geeignet ist, die Photovoltaikvorrichtung zu veranlassen, im Wesentlichen bei ihrem optimalen Arbeitspunkt zu arbeiten.
(I4) In dem als (I3) bezeichneten Photovoltaikpanel kann jede Photovoltaikvorrichtung eine maximale Nenn-Leerlaufspannung von weniger als einer minimalen Spannung aufweisen, die zum Aufrechterhalten eines Lichtbogens erforderlich ist.
(I5) In beiden der als (I3) oder (I4) bezeichneten Photovoltaikpanels kann jede Photovoltaikvorrichtung eine maximale Nenn-Leerlaufspannung von 18 Volt oder weniger aufweisen.
(I6) Beliebige der als (I1) bis (I5) bezeichneten Photovoltaikpanels können weiter einen Panel-Kurzschließschalter enthalten, der über der positiven und der negativen Sammelschiene des Photovoltaikpanels elektrisch gekoppelt ist, wobei der Panel-Kurzschließschalter geeignet ist, sich als Reaktion auf das Erkennen des Parallel-Lichtbogens durch das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem zu schließen.
(J1) Ein Photovoltaikpanel mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit kann ein Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem und eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikbaugruppen enthalten. Das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem kann weiter geeignet sein, einen Parallel-Lichtbogen in dem Photovoltaikpanel aus einer Diskrepanz zwischen Strom zu erkennen, der durch zwei verschiedene aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen fließt.
(J2) In dem als (J1) bezeichneten Photovoltaikpanel kann jede aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen ein Baugruppenstrommess-Untersystem enthalten, das geeignet ist, ein jeweiliges Baugruppenstromsignal zu erzeugen, das einen Strom darstellt, der durch die Photovoltaikbaugruppe fließt; und das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem kann weiter geeignet sein zum: (1) Bestimmen einer Differenz zwischen Baugruppenstromsignalen zweier verschiedener aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen, (2) Bestimmen, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (3) Erkennen des Parallel-Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.
(J3) In beiden der als (J1) oder (J2) bezeichneten Photovoltaikpanels kann jede aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen weiter eine Photovoltaikvorrichtung und einen Maximum Power Point Tracking-Umwandler enthalten, der zwischen der Photovoltaikvorrichtung und einem Ausgangsanschluss der Photovoltaikbaugruppe elektrisch gekoppelt ist, wobei der Maximum Power Point Tracking-Umwandler geeignet ist, die Photovoltaikvorrichtung zu veranlassen, im Wesentlichen bei ihrem optimalen Arbeitspunkt zu arbeiten.
(J4) In dem als (J3) bezeichneten Photovoltaikpanel kann jede Photovoltaikvorrichtung eine maximale Nenn-Leerlaufspannung von weniger als einer minimalen Spannung aufweisen, die zum Aufrechterhalten eines Lichtbogens erforderlich ist.
(J5) In beiden der als (J3) oder (J4) bezeichneten Photovoltaikpanels kann jede Photovoltaikvorrichtung eine maximale Nenn-Leerlaufspannung von 18 Volt oder weniger aufweisen.
(J6) Beliebige der als (J1) bis (J5) bezeichneten Photovoltaikpanels können weiter einen Panel-Kurzschließschalter enthalten, der über der positiven und der negativen Sammelschiene des Photovoltaikpanels elektrisch gekoppelt ist, wobei der Panel-Kurzschließschalter geeignet ist, sich als Reaktion auf das Erkennen des Parallel-Lichtbogens durch das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem zu schließen.
(K1) Ein Photovoltaikstring mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit kann ein String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem und eine Vielzahl von Photovoltaikpanels aufweisen, die zwischen einer positiven String-Sammelschiene und einer negativen String-Sammelschiene elektrisch in Reihe geschaltet sind. Das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem kann geeignet sein, einen Reihen-Lichtbogen im Photovoltaikstring aus einer Diskrepanz zwischen einer Stringspannung über den positiven und negativen String-Sammelschienen und einer Summe aller Spannungen über der Vielzahl von Photovoltaikpanels zu erkennen.
(K2) In dem als (K1) bezeichneten Photovoltaikstring kann jedes aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels weiter ein Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem enthalten, das geeignet ist, einen Lichtbogen im Photovoltaikpanel zu erkennen.
(K3) In dem als (K2) bezeichneten Photovoltaikstring kann jedes aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels weiter einen Panel-Kurzschließschalter enthalten, der über der positiven und der negativen Sammelschiene des Photovoltaikpanels elektrisch gekoppelt ist, wobei das Panel-Kurzschließschalten geeignet ist, sich als Reaktion auf das Erkennen eines Lichtbogens im Photovoltaikpanel durch das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem des Photovoltaikpanels zu schließen.
(K4) In beiden der als (K2) oder (K3) bezeichneten Photovoltaikstrings kann jedes aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikbaugruppen enthalten, und das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem jedes aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels kann weiter geeignet sein, einen Reihen-Lichtbogen im Photovoltaikpanel aus einer Diskrepanz zwischen einer Spannung über Sammelschienen des Photovoltaikpanels und einer Summe aller Spannungen über den Photovoltaikbaugruppen des Photovoltaikpanels zu erkennen.
(K5) In beiden der als (K2) oder (K3) bezeichneten Photovoltaikstrings kann jedes aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikbaugruppen enthalten, und das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem jedes aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels kann weiter geeignet sein, einen Parallel-Lichtbogen in dem Photovoltaikpanel aus einer Diskrepanz zwischen Strom, der durch eine ausgewählte aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen des Photovoltaikpanels fließt, und Strom zu erkennen, der zwischen den Photovoltaikbaugruppen des Photovoltaikpanels und anderen Schaltkreisen fließt.
(K6) In beiden der als (K2) oder (K3) bezeichneten Photovoltaikstrings kann jedes aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikbaugruppen enthalten, und das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem jedes aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels kann geeignet sein, einen Parallel-Lichtbogen in dem Photovoltaikpanel aus einer Diskrepanz zwischen Strom zu erkennen, der durch zwei verschiedene aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen des Photovoltaikpanels fließt.
(K7) In beliebigen der als (K1) bis (K6) bezeichneten Photovoltaikstrings kann jedes aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels ein Panelspannungsmess-Untersystem enthalten, das geeignet ist, ein jeweiliges Panel-Ausgangsspannungssignal zu erzeugen, das eine Spannung über einem Ausgangsanschluss des Photovoltaikpanels darstellt; der Photovoltaikstring kann weiter ein Stringspannungsmess-Untersystem enthalten, geeignet, ein Stringspannungssignal zu erzeugen, das eine Spannung über der positiven und der negativen String-Sammelschiene darzustellen; und das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem kann weiter geeignet sein zum: (1) Bestimmen einer Differenz zwischen einer Summe aller Panelspannungssignale und dem Stringspannungssignal, (2) Bestimmen, ob die Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (3) Erkennen des Reihen-Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.
(K8) Beliebige der als (K1) bis (K7) bezeichneten Photovoltaikstrings können weiter einen String-Trennschalter enthalten, der mit der Vielzahl von Photovoltaikpanels in Reihe geschaltet ist, wobei der String-Trennschalter geeignet ist, sich als Reaktion auf das Erkennen eines Reihen-Lichtbogens im Photovoltaikstring durch das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem zu öffnen.
(K9) Beliebige der als (K1) bis (K8) bezeichneten Photovoltaikstrings können weiter einen String-Kurzschließschalter enthalten, der über der positiven und der negativen String-Sammelschiene elektrisch gekoppelt ist, wobei der String-Kurzschließschalter geeignet ist, sich als Reaktion auf das Erkennen eines Reihen-Lichtbogens im Photovoltaikstring durch das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem zu schließen.
(K10) In beliebigen der als (K1) bis (K9) bezeichneten Photovoltaikstrings kann das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem weiter geeignet sein, einen Parallel-Lichtbogen in dem Photovoltaikstring aus einer Diskrepanz zwischen Strom, der durch ein ausgewähltes aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels fließt, und Strom zu erkennen, der zwischen der Vielzahl von Photovoltaikpanels und anderen Schaltkreisen fließt.
(K11) In beliebigen der als (K1) bis (K9) bezeichneten Photovoltaikstrings kann das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem weiter geeignet sein, einen Parallel-Lichtbogen in dem Photovoltaikstring aus einer Diskrepanz zwischen Strom zu erkennen, der durch zwei verschiedene aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels fließt.
(L1) Ein Photovoltaikstring mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit kann ein String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem und eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikpanels enthalten. Das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem kann weiter geeignet sein, einen Parallel-Lichtbogen in dem Photovoltaikstring aus einer Diskrepanz zwischen einem Strom, der durch ein ausgewähltes aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels fließt, und Strom zu erkennen, der zwischen der Vielzahl von Photovoltaikpanels und anderen Schaltkreisen fließt.
(L2) In dem als (L1) bezeichneten Photovoltaikstring kann jedes aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels ein Panelstrommess-Untersystem enthalten, das geeignet ist, ein jeweiliges Panelstromsignal zu erzeugen, das einen Strom darstellt, der durch einen Ausgangsanschluss des Photovoltaikpanels fließt; der Photovoltaikstring kann weiter ein Stringstrommess-Untersystem enthalten, das geeignet ist, ein Stringstromsignal zu erzeugen, das Strom darstellt, der zwischen der Vielzahl von Photovoltaikpanels und anderen Schaltkreisen fließt; und das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem kann weiter geeignet sein zum: (1) Bestimmen einer Differenz zwischen dem Stringstromsignal und einem Panelstromsignal eines ausgewählten aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels, (2) Bestimmen, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (3) Erkennen des Parallel-Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.
(L3) In beiden der als (L1) oder (L2) bezeichneten Photovoltaikstrings kann jedes aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels zwischen einer positiven String-Sammelschiene und einer negativen String-Sammelschiene elektrisch in Reihe geschaltet sein, und der Photovoltaikstring kann weiter einen String-Kurzschließschalter enthalten, der über der positiven und der negativen String-Sammelschiene elektrisch gekoppelt ist, wobei der String-Kurzschließschalter geeignet ist, sich als Reaktion auf das Erkennen des Parallel-Lichtbogens durch das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem zu schließen.
(M1) Ein Photovoltaikstring mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit kann ein String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem und eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikpanels enthalten. Das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem kann weiter geeignet sein, einen Parallel-Lichtbogen in dem Photovoltaikstring aus einer Diskrepanz zwischen Strom zu erkennen, der durch zwei verschiedene aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels fließt.
(M2) In dem als (M1) bezeichneten Photovoltaikstring kann jedes aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels ein Panelstrommess-Untersystem enthalten, das geeignet ist, ein jeweiliges Panelstromsignal zu erzeugen, das einen Strom darstellt, der durch einen Ausgangsanschluss des Photovoltaikpanels fließt; und das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem kann weiter geeignet sein zum: (1) Bestimmen einer Differenz zwischen Panelstromsignalen zweier verschiedener aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels, (2) Bestimmen, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (3) Erkennen des Parallel-Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.
(M3) In beiden der als (M1) oder (M2) bezeichneten Photovoltaikstrings kann jedes aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels zwischen einer positiven String-Sammelschiene und einer negativen String-Sammelschiene elektrisch in Reihe geschaltet sein, und der Photovoltaikstring kann weiter einen String-Kurzschließschalter enthalten, der über der positiven und der negativen String-Sammelschiene elektrisch gekoppelt ist, wobei der String-Kurzschließschalter geeignet ist, sich als Reaktion auf das Erkennen des Parallel-Lichtbogens durch das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem zu schließen.
(N1) Ein Photovoltaiksystem mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit kann ein Systemebenen-Lichtbogenerkennungs-Untersystem und eine Vielzahl von elektrisch parallel geschalteten Photovoltaikstrings enthalten. Das Systemebenen-Lichtbogenerkennungs-Untersystem kann geeignet sein, einen Parallel-Lichtbogen in dem Photovoltaiksystem aus einer Diskrepanz zwischen (a) einer Summe von Strom, der durch alle aus der Vielzahl von Strings fließt, und (b) Strom zu erkennen, der zwischen der Vielzahl von Strings und anderen Schaltkreisen fließt.
(N2) In dem als (N1) bezeichneten Photovoltaiksystem kann jeder aus der Vielzahl von Strings eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikpanels und ein Stringstrommess-Untersystem enthalten, das geeignet ist, ein jeweiliges Stringstromsignal zu erzeugen, das einen Strom darstellt, der durch einen Ausgangsanschluss des Photovoltaikstrings fließt; das Photovoltaiksystem kann weiter ein Kombinationsstrommess-Untersystem enthalten, das geeignet ist, ein Kombinationsstromsignal zu erzeugen, das Strom darstellt, der zwischen der Vielzahl von Strings und anderen Schaltkreisen fließt; und das Systemebenen-Lichtbogenerkennungs-Untersystem kann weiter geeignet sein zum: (1) Bestimmen einer Differenz zwischen dem Kombinationsstromsignal und einer Summe aller Stringstromsignale, (2) Bestimmen, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (3) Erkennen des Reihen-Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.
(N3) Beide der als (N1) oder (N2) bezeichneten Photovoltaiksysteme können weiter einen System-Kurzschließschalter enthalten, der über der positiven und der negativen Sammelschiene der Vielzahl von Photovoltaikstrings elektrisch gekoppelt ist, wobei der System-Kurzschließschalter geeignet ist, sich als Reaktion auf das Erkennen des Parallel-Lichtbogens durch das Systemebenen-Lichtbogenerkennungs-Untersystem zu schließen.
(O1) Ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Energiespeichersystem, das eine Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen enthält, die zwischen positiven und negativen Sammelschienen elektrisch in Reihe geschaltet sind, kann die folgenden Schritte enthalten: (1) Messen einer Systemspannung über der positiven und der negativen Sammelschiene, (2) Messen einer jeweiligen Baugruppenspannung über jeder aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen, (3) Bestimmen einer Differenz zwischen einer Summe aller Baugruppenspannungen und der Systemspannung, (4) Bestimmen, ob die Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (5) Erkennen des Lichtbogens, falls die Differenz den Schwellwert überschreitet.
(P1) Ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Energiespeichersystem, das eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Energiespeicherbaugruppen enthält, kann die folgenden Schritte enthalten: (1) Messen eines ersten Baugruppenstroms, der durch eine aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen fließt, (2) Messen eines Systemstroms, der zwischen der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen und anderen Schaltkreisen fließt, (3) Bestimmen einer Differenz zwischen dem Systemstrom und dem ersten Baugruppenstrom, (4) Bestimmen, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (5) Erkennen des Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.
(P2) Das als (P1) bezeichnete Verfahren kann weiter die folgenden Schritte enthalten: (1) Messen eines zweiten Baugruppenstroms, der durch eine weitere aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen fließt, (2) Bestimmen einer zweiten Differenz zwischen dem Systemstrom und dem zweiten Baugruppenstrom, (3) Bestimmen, ob ein Betrag der zweiten Differenz den Schwellwert überschreitet, und (4) Erkennen des Lichtbogens, falls der Betrag der zweiten Differenz den Schwellwert überschreitet.
(Q1) Ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Energiespeichersystem, das eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Energiespeicherbaugruppen enthält, kann die folgenden Schritte enthalten: (1) Messen eines ersten Baugruppenstroms, der durch eine aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen fließt, (2) Messen eines zweiten Baugruppenstroms, der durch eine weitere aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen fließt, (3) Bestimmen einer Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Baugruppenstrom, (4) Bestimmen, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (5) Erkennen des Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.
(R1) Ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Energiespeichersystem, das eine Vielzahl von elektrisch parallel geschalteten Energiespeicherstrings enthält, wobei jeder aus der Vielzahl von Energiespeicherstrings eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Energiespeicherbaugruppen enthält, kann die folgenden Schritte enthalten: (1) Messen eines jeweiligen String-Ausgangsstroms, der durch einen Ausgangsanschluss jedes aus der Vielzahl von Energiespeicherstrings fließt, (2) Messen eines Kombinationsstroms, der zwischen der Vielzahl von Energiespeicherstrings und anderen Schaltkreisen fließt, (3) Bestimmen einer Differenz zwischen dem Kombinationsstrom und einer Summe aller String-Ausgangsströme, (4) Bestimmen, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (5) Erkennen des Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.
(S1) Ein Energiespeichersystem mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit kann ein Lichtbogenerkennungs-Untersystem und eine Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen enthalten, die zwischen einer positiven Sammelschiene und einer negativen Sammelschiene elektrisch in Reihe geschaltet sind. Das Lichtbogenerkennungs-Untersystem kann geeignet sein, einen Lichtbogen im Energiespeichersystem aus einer Diskrepanz zwischen einer Systemspannung über der positiven und der negativen Sammelschiene und einer Summe aller Spannungen über der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen zu erkennen.
(S2) In dem als (S1) bezeichneten Energiespeichersystem kann jede aus der Vielzahl von Energiespeichersystembaugruppen ein Baugruppenspannungsmess-Untersystem enthalten, das geeignet ist, ein jeweiliges Baugruppenspannungssignal zu erzeugen, das eine Spannung über einem Ausgangsanschluss der Energiespeicherbaugruppe darstellt; das Energiespeichersystem kann weiter ein Systemspannungsmess-Untersystem enthalten, das geeignet ist, ein Systemspannungssignal zu erzeugen, das die Systemspannung darstellt; und das Lichtbogenerkennungs-Untersystem kann weiter geeignet sein zum: (1) Bestimmen einer Differenz zwischen einer Summe aller Baugruppenspannungssignale und dem Systemspannungssignal, (2) Bestimmen, ob die Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (3) Erkennen des Reihen-Lichtbogens, falls die Differenz den Schwellwert überschreitet.
(S3) In beiden der als (S1) oder (S2) bezeichneten Energiespeichersysteme kann jede aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen weiter eine Energiespeichervorrichtung und einen Maximum Power Point Tracking-Umwandler enthalten, der zwischen der Energiespeichervorrichtung und einem Ausgangsanschluss der Energiespeicherbaugruppe elektrisch gekoppelt ist, wobei der Maximum Power Point Tracking-Umwandler geeignet ist, die Energiespeichervorrichtung zu veranlassen, im Wesentlichen bei ihrem optimalen Arbeitspunkt zu arbeiten.
(S4) In dem als (S3) bezeichneten Energiespeichersystem kann jede Energiespeichervorrichtung eine maximale Nenn-Leerlaufspannung von weniger als einer minimalen Spannung aufweisen, die zum Aufrechterhalten eines Lichtbogens erforderlich ist.
(S5) In beiden der als (S3) oder (S4) bezeichneten Energiespeichersysteme kann jede Energiespeichervorrichtung eine maximale Nenn-Leerlaufspannung von 18 Volt oder weniger aufweisen.
(S6) Beliebige der als (S1) bis (S5) bezeichneten Energiespeichersysteme können weiter einen Trennschalter enthalten, der mit der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen elektrisch in Reihe geschaltet ist, wobei der Trennschalter geeignet ist, sich als Reaktion auf das Erkennen des Reihen-Lichtbogens durch das Lichtbogenerkennungs-Untersystem zu öffnen.
(S7) Beliebige der als (S1) bis (S6) bezeichneten Energiespeichersysteme können weiter einen Kurzschließschalter enthalten, der über der positiven und der negativen Sammelschiene elektrisch gekoppelt ist, wobei der Kurzschließschalter geeignet ist, sich als Reaktion auf das Erkennen des Reihen-Lichtbogens durch das Lichtbogenerkennungs-Untersystem zu schließen.
(S8) In beliebigen der als (S1) bis (S7) bezeichneten Energiespeichersysteme kann das Lichtbogenerkennungs-Untersystem weiter geeignet sein, einen Parallel-Lichtbogen im Energiespeichersystem aus einer Diskrepanz zwischen Strom, der durch eine ausgewählte aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen fließt, und Strom zu erkennen, der zwischen der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen und anderen Schaltkreisen fließt.
(S9) In beliebigen der als (S1) bis (S7) bezeichneten Energiespeichersysteme kann das Lichtbogenerkennungs-Untersystem weiter geeignet sein, einen Parallel-Lichtbogen im Energiespeichersystem aus einer Diskrepanz zwischen Strom zu erkennen, der durch zwei verschiedene aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen fließt.
(T1) Ein Energiespeichersystem mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit kann ein Lichtbogenerkennungs-Untersystem und eine Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen enthalten, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. Das Lichtbogenerkennungs-Untersystem kann geeignet sein, einen Parallel-Lichtbogen im Energiespeichersystem aus einer Diskrepanz zwischen Strom, der durch eine ausgewählte aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen fließt, und Strom zu erkennen, der zwischen der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen und anderen Schaltkreisen fließt.
(T2) In dem als (T1) bezeichneten Energiespeichersystem kann jede aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen ein Baugruppenstrommess-Untersystem enthalten, das geeignet ist, ein jeweiliges Baugruppenstromsignal zu erzeugen, das einen Strom darstellt, der durch die Energiespeicherbaugruppe fließt; das Energiespeichersystem kann weiter ein Systemstrommess-Untersystem enthalten, das geeignet ist, ein Systemstromsignal zu erzeugen, das Strom darstellt, der zwischen der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen und anderen Schaltkreisen fließt; und das Lichtbogenerkennungs-Untersystem kann weiter geeignet sein zum: (1) Bestimmen einer Differenz zwischen dem Systemstromsignal und einem Baugruppenstromsignal einer ausgewählten aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen, (2) Bestimmen, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (3) Erkennen des Parallel-Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.
(T3) In beiden der als (T1) oder (T2) bezeichneten Energiespeichersysteme kann jede aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen weiter eine Energiespeichervorrichtung und einen Maximum Power Point Tracking-Umwandler enthalten, der zwischen der Energiespeichervorrichtung und einem Ausgangsanschluss der Energiespeicherbaugruppe elektrisch gekoppelt ist, wobei der Maximum Power Point Tracking-Umwandler geeignet ist, die Energiespeichervorrichtung zu veranlassen, im Wesentlichen bei ihrem optimalen Arbeitspunkt zu arbeiten.
(T4) In dem als (T3) bezeichneten Energiespeichersystem kann jede Energiespeichervorrichtung eine maximale Nenn-Leerlaufspannung von weniger als einer minimalen Spannung aufweisen, die zum Aufrechterhalten eines Lichtbogens erforderlich ist.
(T5) In beiden der als (T3) oder (T4) bezeichneten Energiespeichersysteme kann jede Energiespeichervorrichtung eine maximale Nenn-Leerlaufspannung von 18 Volt oder weniger aufweisen.
(T6) Beliebige der als (T1) bis (T5) bezeichneten Energiespeichersysteme können weiter einen Kurzschließschalter enthalten, der über der positiven und der negativen Sammelschiene des Energiespeichersystems elektrisch gekoppelt ist, wobei der Kurzschließschalter geeignet ist, sich als Reaktion auf das Erkennen des Parallel-Lichtbogens durch das Lichtbogenerkennungs-Untersystem zu schließen.
(U1) Ein Energiespeichersystem mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit kann ein Lichtbogenerkennungs-Untersystem und eine Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen enthalten, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. Das Lichtbogenerkennungs-Untersystem kann geeignet sein, einen Parallel-Lichtbogen im Energiespeichersystem aus einer Diskrepanz zwischen Strom zu erkennen, der durch zwei verschiedene aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen fließt.
(U2) In dem als (U1) bezeichneten Energiespeichersystem kann jede aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen ein Baugruppenstrommess-Untersystem enthalten, das geeignet ist, ein jeweiliges Baugruppenstromsignal zu erzeugen, das einen Strom darstellt, der durch die Energiespeicherbaugruppe fließt; und das Lichtbogenerkennungs-Untersystem kann weiter geeignet sein zum: (1) Bestimmen einer Differenz zwischen Baugruppenstromsignalen zweier verschiedener aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen, (2) Bestimmen, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (3) Erkennen des Parallel-Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.
(U3) In beiden der als (U1) oder (U2) bezeichneten Energiespeichersysteme kann jede aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen weiter eine Energiespeichervorrichtung und einen Maximum Power Point Tracking-Umwandler enthalten, der zwischen der Energiespeichervorrichtung und einem Ausgangsanschluss der Energiespeicherbaugruppe elektrisch gekoppelt ist, wobei der Maximum Power Point Tracking-Umwandler geeignet ist, die Energiespeichervorrichtung zu veranlassen, im Wesentlichen bei ihrem optimalen Arbeitspunkt zu arbeiten.
(U4) In dem als (U3) bezeichneten Energiespeichersystem kann jede Energiespeichervorrichtung eine maximale Nenn-Leerlaufspannung von weniger als einer minimalen Spannung aufweisen, die zum Aufrechterhalten eines Lichtbogens erforderlich ist.
(U5) In beiden der als (U3) oder (U4) bezeichneten Energiespeichersysteme kann jede Energiespeichervorrichtung eine maximale Nenn-Leerlaufspannung von 18 Volt oder weniger aufweisen.
(U6) Beliebige der als (U1) bis (U5) bezeichneten Energiespeichersysteme können weiter einen Kurzschließschalter enthalten, der über der positiven und der negativen Sammelschiene des Energiespeichersystems elektrisch gekoppelt ist, wobei der Kurzschließschalter geeignet ist, sich als Reaktion auf das Erkennen des Parallel-Lichtbogens durch das Lichtbogenerkennungs-Untersystem zu schließen.
(V1) Ein Energiespeichersystem mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit kann ein Lichtbogenerkennungs-Untersystem und eine Vielzahl von Energiespeicherstrings enthalten, die elektrisch parallel geschaltet sind. Das Lichtbogenerkennungs-Untersystem kann geeignet sein, einen Parallel-Lichtbogen im Energiespeichersystem aus einer Diskrepanz zwischen (a) einer Summe von Strom, der durch alle aus der die Vielzahl von Energiespeicherstrings fließt, und (b) Strom zu erkennen, der zwischen der Vielzahl von Energiespeicherstrings und anderen Schaltkreisen fließt.
(V2) In dem als (V1) bezeichneten Energiespeichersystem kann jeder aus der Vielzahl von Energiespeicherstrings enthalten: (1) eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Energiespeicherbaugruppen und (2) ein Stringstrommess-Untersystem, das geeignet ist, ein jeweiliges Stringstromsignal zu erzeugen, das einen Strom darstellt, der durch einen Ausgangsanschluss des Energiespeicherstrings fließt. Das Energiespeichersystem kann weiter ein Kombinationsstrommess-Untersystem enthalten, das geeignet ist, ein Kombinationsstromsignal zu erzeugen, das Strom darstellt, der zwischen der Vielzahl von Energiespeicherstrings und anderen Schaltkreisen fließt. Das Lichtbogenerkennungs-Untersystem kann weiter geeignet sein zum: (1) Bestimmen einer Differenz zwischen dem Kombinationsstromsignal und einer Summe aller Stringstromsignale, (2) Bestimmen, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert überschreitet, und (3) Erkennen des Parallel-Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.

Änderungen können an den obigen Verfahren und Systeme vorgenommen werden, ohne vom vorliegenden Geltungsbereich abzuweichen. Es ist daher anzumerken, dass der in der obigen Beschreibung enthaltene und in der begleitenden Zeichnung gezeigte Gegenstand als erläuternd und nicht im einschränkenden Sinn ausgelegt werden sollte. Die folgenden Ansprüche sollen generische und spezifische, hier beschriebene Merkmale sowie alle Angaben über den Geltungsbereich des vorliegenden Verfahrens und Systems abdecken, von denen sprachlich gesagt werden könnte, dass sie dazwischen fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6160441 [0103]
US 6445244 [0103]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

RS485-Standards [0109]
IEEE802.15.4-Standards [0109]
R5485-Standards [0135]
IEEE802.15.4-Standards [0135]
RS485-Standards [0153]
IEEE802.15.4-Standards [0153]

Claims

Photovoltaikpanel mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit, umfassend: eine Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen, die zwischen einer positiven Sammelschiene und einer negativen Sammelschiene elektrisch in Reihe geschaltet sind; und ein Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem, geeignet, einen Reihen-Lichtbogen in dem Photovoltaikpanel aus einer Diskrepanz zwischen einer Panelspannung über der positiven und der negativen Panel-Sammelschiene und einer Summe aller Spannungen über der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen zu erkennen.
Photovoltaikpanel nach Anspruch 1, wobei: jede aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen ein Baugruppenspannungsmess-Untersystem enthält, das geeignet ist, ein jeweiliges Baugruppenspannungssignal zu erzeugen, das eine Spannung über einem Ausgangsanschluss der Photovoltaikbaugruppe darstellt; das Photovoltaikpanel weiter ein Panelspannungsmess-Untersystem enthält, das geeignet ist, ein Panelspannungssignal zu erzeugen, das die Panelspannung darstellt; und das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem weiter geeignet ist zum: Bestimmen einer Differenz zwischen einer Summe aller Baugruppenspannungssignale und dem Panelspannungssignal, Bestimmen, ob die Differenz einen Schwellwert überschreitet, und Erkennen des Reihen-Lichtbogens, falls die Differenz den Schwellwert überschreitet.
Photovoltaikpanel nach Anspruch 1, wobei jede aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen weiter enthält: eine Photovoltaikvorrichtung; und einen Maximum Power Point Tracking-Umwandler, der zwischen der Photovoltaikvorrichtung und einem Ausgangsanschluss der Photovoltaikbaugruppe elektrisch gekoppelt ist, wobei der Maximum Power Point Tracking-Umwandler geeignet ist, die Photovoltaikvorrichtung zu veranlassen, im Wesentlichen bei ihrem optimalen Arbeitspunkt zu arbeiten.
Photovoltaikpanel nach Anspruch 3, wobei jede Photovoltaikvorrichtung eine maximale Nenn-Leerlaufspannung von weniger als einer minimalen Spannung aufweist, die zum Aufrechterhalten eines Lichtbogens erforderlich ist.
Photovoltaikpanel nach Anspruch 4, wobei jede Photovoltaikvorrichtung eine maximale Nenn-Leerlaufspannung von 18 Volt oder weniger aufweist.
Photovoltaikpanel nach Anspruch 5, wobei jede Photovoltaikvorrichtung mindestens eine, aber nicht mehr als 24 elektrisch in Reihe geschaltete Photovoltaikzellen enthält.
Photovoltaikpanel nach Anspruch 1, weiter umfassend einen Panel-Trennschalter, der mit der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen in Reihe geschaltet ist, wobei der Panel-Trennschalter geeignet ist, sich als Reaktion auf das Erkennen des Reihen-Lichtbogens durch das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem zu öffnen.
Photovoltaikpanel nach Anspruch 1, weiter umfassend einen Panel-Kurzschließschalter, der über der positiven und der negativen Panel-Sammelschiene elektrisch gekoppelt ist, wobei der Panel-Kurzschließschalter geeignet ist, sich als Reaktion auf das Erkennen des Reihen-Lichtbogens durch das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem zu schließen.
Photovoltaikpanel nach Anspruch 1, wobei das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem weiter geeignet ist, einen Parallel-Lichtbogen in dem Photovoltaikpanel aus einer Diskrepanz zwischen Strom, der durch eine ausgewählte aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen fließt, und Strom, der zwischen der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen und anderen Schaltkreisen fließt; zu erkennen.
Photovoltaikpanel nach Anspruch 1, wobei das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem weiter geeignet ist, einen Parallel-Lichtbogen in dem Photovoltaikpanel aus einer Diskrepanz zwischen Strom zu erkennen, der durch zwei verschiedene aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen fließt.
Photovoltaikpanel mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit, umfassend: eine Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen, die elektrisch in Reihe geschaltet sind; und ein Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem, geeignet, einen Parallel-Lichtbogen in dem Photovoltaikpanel aus einer Diskrepanz zwischen Strom, der durch eine ausgewählte aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen fließt, und Strom, der zwischen der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen und anderen Schaltkreisen fließt; zu erkennen.
Photovoltaikpanel nach Anspruch 11, wobei: jede aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen ein Baugruppenstrommess-Untersystem enthält, das geeignet ist, ein jeweiliges Baugruppenstromsignal zu erzeugen, das einen Strom darstellt, der durch die Photovoltaikbaugruppe fließt; das Photovoltaikpanel weiter ein Panelstrommess-Untersystem umfasst, das geeignet ist, ein Panelstromsignal zu erzeugen, das Strom darstellt, der zwischen der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen und anderen Schaltkreisen fließt; und das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem weiter geeignet ist zum: Bestimmen einer Differenz zwischen dem Panelstromsignal und einem Baugruppenstromsignal einer ausgewählten aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen, Bestimmen, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert überschreitet, und Erkennen des Parallel-Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.
Photovoltaikpanel nach Anspruch 11, wobei jede aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen weiter enthält: eine Photovoltaikvorrichtung; und einen Maximum Power Point Tracking-Umwandler, der zwischen der Photovoltaikvorrichtung und einem Ausgangsanschluss der Photovoltaikbaugruppe elektrisch gekoppelt ist, wobei der Maximum Power Point Tracking-Umwandler geeignet ist, die Photovoltaikvorrichtung zu veranlassen, im Wesentlichen bei ihrem optimalen Arbeitspunkt zu arbeiten.
Photovoltaikpanel nach Anspruch 13, wobei jede Photovoltaikvorrichtung eine maximale Nenn-Leerlaufspannung von weniger als einer minimalen Spannung aufweist, die zum Aufrechterhalten eines Lichtbogens erforderlich ist.
Photovoltaikpanel nach Anspruch 14, wobei jede Photovoltaikvorrichtung eine maximale Nenn-Leerlaufspannung von 18 Volt oder weniger aufweist.
Photovoltaikpanel nach Anspruch 11, weiter umfassend einen Panel-Kurzschließschalter, der über der positiven und der negativen Panel-Sammelschiene des Photovoltaikpanels elektrisch gekoppelt ist, wobei der Panel-Kurzschließschalter geeignet ist, sich als Reaktion auf das Erkennen des Parallel-Lichtbogens durch das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem zu schließen.
Photovoltaikpanel mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit, umfassend: eine Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen, die elektrisch in Reihe geschaltet sind; und ein Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem, geeignet, einen Parallel-Lichtbogen in dem Photovoltaikpanel aus einer Diskrepanz zwischen Strom zu erkennen, der durch zwei verschiedene aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen fließt.
Photovoltaikpanel nach Anspruch 17, wobei: jede aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen ein Baugruppenstrommess-Untersystem enthält, das geeignet ist, ein jeweiliges Baugruppenstromsignal zu erzeugen, das einen Strom darstellt, der durch die Photovoltaikbaugruppe fließt; und das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem weiter geeignet ist zum: Bestimmen einer Differenz zwischen Baugruppenstromsignalen zweier verschiedener aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen, Bestimmen, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert überschreitet, und Erkennen des Parallel-Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.
Photovoltaikpanel nach Anspruch 17, wobei jede aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen weiter enthält: eine Photovoltaikvorrichtung; und einen Maximum Power Point Tracking-Umwandler, der zwischen der Photovoltaikvorrichtung und einem Ausgangsanschluss der Photovoltaikbaugruppe elektrisch gekoppelt ist, wobei der Maximum Power Point Tracking-Umwandler geeignet ist, die Photovoltaikvorrichtung zu veranlassen, im Wesentlichen bei ihrem optimalen Arbeitspunkt zu arbeiten.
Photovoltaikpanel nach Anspruch 19, wobei jede Photovoltaikvorrichtung eine maximale Nenn-Leerlaufspannung von weniger als einer minimalen Spannung aufweist, die zum Aufrechterhalten eines Lichtbogens erforderlich ist.
Photovoltaikpanel nach Anspruch 20, wobei jede Photovoltaikvorrichtung eine maximale Nenn-Leerlaufspannung von 18 Volt oder weniger aufweist.
Photovoltaikpanel nach Anspruch 17, weiter umfassend einen Panel-Kurzschließschalter, der über der positiven und der negativen Panel-Sammelschiene des Photovoltaikpanels elektrisch gekoppelt ist, wobei der Panel-Kurzschließschalter geeignet ist, sich als Reaktion auf das Erkennen des Parallel-Lichtbogens durch das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem zu schließen.
Photovoltaikstring mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit, umfassend: eine Vielzahl von Photovoltaikpanels, die zwischen einer positiven String-Sammelschiene und einer negativen String-Sammelschiene elektrisch in Reihe geschaltet sind; und ein String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem, geeignet, einen Reihen-Lichtbogen im Photovoltaikstring aus einer Diskrepanz zwischen einer Stringspannung über der positiven und der negativen String-Sammelschiene und einer Summe aller Spannungen über der Vielzahl von Photovoltaikpanels zu erkennen.
Photovoltaikstring nach Anspruch 23, wobei jedes aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels weiter ein Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem enthält, das geeignet ist, einen Lichtbogen im Photovoltaikpanel zu erkennen.
Photovoltaikstring nach Anspruch 24, wobei jedes aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels weiter einen Panel-Kurzschließschalter enthält, der über der positiven und der negativen Sammelschiene des Photovoltaikpanels elektrisch gekoppelt ist, wobei der Panel-Kurzschließschalter geeignet ist, sich als Reaktion auf das Erkennen eines Lichtbogens im Photovoltaikpanel durch das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem des Photovoltaikpanels zu schließen.
Photovoltaikstring nach Anspruch 24, wobei: jedes aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikbaugruppen umfasst; und das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem jedes aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels weiter geeignet ist, einen Reihen-Lichtbogen im Photovoltaikpanel aus einer Diskrepanz zwischen einer Spannung über Sammelschienen des Photovoltaikpanels und einer Summe aller Spannungen über den Photovoltaikbaugruppen des Photovoltaikpanels zu erkennen.
Photovoltaikstring nach Anspruch 24, wobei: jedes aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikbaugruppen umfasst; und das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem jedes aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels weiter geeignet ist, einen Parallel-Lichtbogen in dem Photovoltaikpanel aus einer Diskrepanz zwischen Strom, der durch eine ausgewählte aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen des Photovoltaikpanels fließt, und Strom zu erkennen, der zwischen den Photovoltaikbaugruppen des Photovoltaikpanels und anderen Schaltkreisen fließt.
Photovoltaikstring nach Anspruch 24, wobei: jedes aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Photovoltaikbaugruppen umfasst; und das Panel-Lichtbogenerkennungs-Untersystem jedes aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels geeignet ist, einen Parallel-Lichtbogen in dem Photovoltaikpanel aus einer Diskrepanz zwischen Strom zu erkennen, der durch zwei verschiedene aus der Vielzahl von Photovoltaikbaugruppen des Photovoltaikpanels fließt.
Photovoltaikstring nach Anspruch 23, wobei: jedes aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels ein Panelspannungsmess-Untersystem umfasst, das geeignet ist, ein jeweiliges Panel-Ausgangsspannungssignal zu erzeugen, das eine Spannung über einem Ausgangsanschluss des Photovoltaikpanels darstellt; der Photovoltaikstring weiter ein Stringspannungsmess-Untersystem umfasst, geeignet, ein Stringspannungssignal zu erzeugen, das eine Spannung über der positiven und der negativen String-Sammelschiene darstellt; und das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem weiter geeignet ist zum: Bestimmen einer Differenz zwischen einer Summe aller Panelspannungssignale und dem Stringspannungssignal, Bestimmen, ob die Differenz einen Schwellwert überschreitet, und Erkennen des Reihen-Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.
Photovoltaikstring nach Anspruch 23, weiter umfassend einen String-Trennschalter, der mit der Vielzahl von Photovoltaikpanels in Reihe geschaltet ist, wobei der String-Trennschalter geeignet ist, sich als Reaktion auf das Erkennen eines Reihen-Lichtbogens im Photovoltaikstring durch das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem zu öffnen.
Photovoltaikstring nach Anspruch 23, weiter umfassend einen String-Kurzschließschalter, der über der positiven und der negativen String-Sammelschiene elektrisch gekoppelt ist, wobei der String-Kurzschließschalter geeignet ist, sich als Reaktion auf das Erkennen eines Reihen-Lichtbogens im Photovoltaikstring durch das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem zu schließen.
Photovoltaikstring nach Anspruch 23, wobei das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem weiter geeignet ist, einen Parallel-Lichtbogen in dem Photovoltaikstring aus einer Diskrepanz zwischen Strom, der durch ein ausgewähltes aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels fließt, und Strom zu erkennen, der zwischen der Vielzahl von Photovoltaikpanels und anderen Schaltkreisen fließt.
Photovoltaikstring nach Anspruch 23, wobei das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem weiter geeignet ist, einen Parallel-Lichtbogen in dem Photovoltaikstring aus einer Diskrepanz zwischen Strom zu erkennen, der durch zwei verschiedene aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels fließt.
Photovoltaikstring mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit, umfassend: eine Vielzahl von Photovoltaikpanels, die elektrisch in Reihe geschaltet sind; und ein String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem, geeignet, einen Parallel-Lichtbogen in dem Photovoltaikstring aus einer Diskrepanz zwischen einem Strom, der durch ein ausgewähltes aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels fließt, und Strom zu erkennen, der zwischen der Vielzahl von Photovoltaikpanels und anderen Schaltkreisen fließt.
Photovoltaikstring nach Anspruch 34, wobei: jedes aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels ein Panelstrommess-Untersystem enthält, das geeignet ist, ein jeweiliges Panelstromsignal zu erzeugen, das Strom darstellt, der durch einen Ausgangsanschluss des Photovoltaikpanels fließt; der Photovoltaikstring weiter ein Stringstrommess-Untersystem umfasst, das geeignet ist, ein Stringstromsignal zu erzeugen, das Strom darstellt, der zwischen der Vielzahl von Photovoltaikpanels und anderen Schaltkreisen fließt; und das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem weiter geeignet ist zum: Bestimmen einer Differenz zwischen dem Stringstromsignal und einem Panelstromsignal eines ausgewählten aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels, Bestimmen, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert überschreitet, und Erkennen des Parallel-Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.
Photovoltaikstring nach Anspruch 34, wobei die Vielzahl von Photovoltaikpanels zwischen einer positiven String-Sammelschiene und einer negativen String-Sammelschiene elektrisch in Reihe geschaltet ist, der Photovoltaikstring weiter einen String-Kurzschließschalter umfasst, der über der positiven und der negativen String-Sammelschiene elektrisch gekoppelt ist, wobei der String-Kurzschließschalter geeignet ist, sich als Reaktion auf das Erkennen des Parallel-Lichtbogens durch das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem zu schließen.
Photovoltaikstring mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit, umfassend: eine Vielzahl von Photovoltaikpanels, die elektrisch in Reihe geschaltet sind; und ein String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem, geeignet, einen Parallel-Lichtbogen in dem Photovoltaikstring aus einer Diskrepanz zwischen Strom zu erkennen, der durch zwei verschiedene aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels fließt.
Photovoltaikstring nach Anspruch 37, wobei: jedes aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels ein Panelstrommess-Untersystem enthält, das geeignet ist, ein jeweiliges Panelstromsignal zu erzeugen, das Strom darstellt, der durch einen Ausgangsanschluss des Photovoltaikpanels fließt; und das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem weiter geeignet ist zum: Bestimmen einer Differenz zwischen Panelstromsignalen zweier verschiedener aus der Vielzahl von Photovoltaikpanels, Bestimmen, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert überschreitet, und Erkennen des Parallel-Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.
Photovoltaikstring nach Anspruch 37, wobei die Vielzahl von Photovoltaikpanels zwischen einer positiven String-Sammelschiene und einer negativen String-Sammelschiene elektrisch in Reihe geschaltet ist, der Photovoltaikstring weiter einen String-Kurzschließschalter umfasst, der über der positiven und der negativen String-Sammelschiene elektrisch gekoppelt ist, wobei der String-Kurzschließschalter geeignet ist, sich als Reaktion auf das Erkennen des Parallel-Lichtbogens durch das String-Lichtbogenerkennungs-Untersystem zu schließen.
Photovoltaiksystem mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit, umfassend: eine Vielzahl von elektrisch parallel geschalteten Photovoltaikstrings; und ein Systemebenen-Lichtbogenerkennungs-Untersystem, geeignet, einen Parallel-Lichtbogen in dem Photovoltaiksystem aus einer Diskrepanz zwischen (a) einer Summe von Strom, der durch alle aus der Vielzahl von Strings fließt, und (b) Strom zu erkennen, der zwischen der Vielzahl von Strings und anderen Schaltkreisen fließt.
Photovoltaiksystem nach Anspruch 40, wobei: jeder aus der Vielzahl von Strings weiter enthält: eine Vielzahl von Photovoltaikpanels, die elektrisch in Reihe geschaltet sind; und ein Stringstrommess-Untersystem, geeignet, ein jeweiliges Stringstromsignal zu erzeugen, das Strom darstellt, der durch einen Ausgangsanschluss des Photovoltaikstrings fließt; wobei das Photovoltaiksystem weiter ein Kombinationsstrommess-Untersystem enthält, das geeignet ist, ein Kombinationsstromsignal zu erzeugen, das Strom darstellt, der zwischen der Vielzahl von Strings und anderen Schaltkreisen fließt; und das Systemebenen-Lichtbogenerkennungs-Untersystem weiter geeignet ist zum: Bestimmen einer Differenz zwischen dem Kombinationsstromsignal und einer Summe aller Stringstromsignale, Bestimmen, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert überschreitet, und Erkennen des Reihen-Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.
Photovoltaiksystem nach Anspruch 41, weiter umfassend einen System-Kurzschließschalter, der über der Vielzahl von Photovoltaikstrings elektrisch gekoppelt ist, wobei der System-Kurzschließschalter geeignet ist, sich als Reaktion auf das Erkennen des Parallel-Lichtbogens durch das Systemebenen-Lichtbogenerkennungs-Untersystem zu schließen.
Energiespeichersystem mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit, umfassend: eine Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen, die zwischen einer positiven Sammelschiene und einer negativen Sammelschiene elektrisch in Reihe geschaltet sind; und ein Lichtbogenerkennungs-Untersystem, geeignet, einen Reihen-Lichtbogen im Energiespeichersystem aus einer Diskrepanz zwischen einer Systemspannung über der positiven und der negativen Sammelschiene und einer Summe aller Spannungen über der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen zu erkennen.
Energiespeichersystem nach Anspruch 43, wobei: jede aus der Vielzahl von Energiespeichersystembaugruppen ein Baug ruppenspannungsmess-Untersystem enthält, das geeignet ist, ein jeweiliges Baugruppenspannungssignal zu erzeugen, das eine Spannung über einem Ausgangsanschluss der Energiespeicherbaugruppe darstellt; das Energiespeichersystem weiter ein Systemspannungsmess-Untersystem umfasst, das geeignet ist, ein Systemspannungssignal zu erzeugen, das die Systemspannung darstellt; und das Lichtbogenerkennungs-Untersystem weiter geeignet ist zum: Bestimmen einer Differenz zwischen einer Summe aller Baugruppenspannungssignale und dem Systemspannungssignal, Bestimmen, ob die Differenz einen Schwellwert überschreitet, und Erkennen des Reihen-Lichtbogens, falls die Differenz den Schwellwert überschreitet.
Energiespeichersystem nach Anspruch 43, wobei jede aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen weiter enthält: eine Energiespeichervorrichtung; und einen Maximum Power Point Tracking-Umwandler, der zwischen der Energiespeichervorrichtung und einem Ausgangsanschluss der Energiespeicherbaugruppe elektrisch gekoppelt ist, wobei der Maximum Power Point Tracking-Umwandler geeignet ist, die Energiespeichervorrichtung zu veranlassen, im Wesentlichen bei ihrem optimalen Arbeitspunkt zu arbeiten.
Energiespeichersystem nach Anspruch 45, wobei jede Energiespeichervorrichtung eine maximale Nenn-Leerlaufspannung von weniger als einer minimalen Spannung aufweist, die zum Aufrechterhalten eines Lichtbogens erforderlich ist.
Energiespeichersystem nach Anspruch 46, wobei jede Energiespeichervorrichtung eine maximale Nenn-Leerlaufspannung von 18 Volt oder weniger aufweist.
Energiespeichersystem nach Anspruch 43, weiter umfassend: einen Trennschalter, der mit der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen elektrisch in Reihe geschaltet ist, wobei der Trennschalter geeignet ist, sich als Reaktion auf das Erkennen des Reihen-Lichtbogens durch das Lichtbogenerkennungs-Untersystem zu öffnen.
Energiespeichersystem nach Anspruch 43, weiter umfassend: einen Kurzschließschalter, der über der positiven und der negativen Sammelschiene elektrisch gekoppelt ist, wobei der Kurzschließschalter geeignet ist, sich als Reaktion auf das Erkennen des Reihen-Lichtbogens durch das Lichtbogenerkennungs-Untersystem zu schließen.
Energiespeichersystem nach Anspruch 43, wobei das Lichtbogenerkennungs-Untersystem weiter geeignet ist, einen Parallel-Lichtbogen im Energiespeichersystem aus einer Diskrepanz zwischen Strom, der durch eine ausgewählte aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen fließt, und Strom zu erkennen, der zwischen der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen und anderen Schaltkreisen fließt.
Energiespeichersystem nach Anspruch 43, wobei das Lichtbogenerkennungs-Untersystem weiter geeignet ist, einen Parallel-Lichtbogen im Energiespeichersystem aus einer Diskrepanz zwischen Strom zu erkennen, der durch zwei verschiedene aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen fließt.
Energiespeichersystem mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit, umfassend: eine Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen, die elektrisch in Reihe geschaltet sind; und ein Lichtbogenerkennungs-Untersystem, geeignet, einen Parallel-Lichtbogen im Energiespeichersystem aus einer Diskrepanz zwischen Strom, der durch eine ausgewählte aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen fließt, und Strom zu erkennen, der zwischen der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen und anderen Schaltkreisen fließt.
Energiespeichersystem nach Anspruch 52, wobei: jede aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen ein Baugruppenstrommess-Untersystem enthält, das geeignet ist, ein jeweiliges Baugruppenstromsignal zu erzeugen, das Strom darstellt, der durch die Energiespeicherbaugruppe fließt; das Energiespeichersystem weiter ein Systemstrommess-Untersystem umfasst, das geeignet ist, ein Systemstromsignal zu erzeugen, das Strom darstellt, der zwischen der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen und anderen Schaltkreisen fließt; und das Lichtbogenerkennungs-Untersystem weiter geeignet ist zum: Bestimmen einer Differenz zwischen dem Systemstromsignal und einem Baugruppenstromsignal einer ausgewählten aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen, Bestimmen, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert überschreitet, und Erkennen des Parallel-Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.
Energiespeichersystem nach Anspruch 52, wobei jede aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen weiter enthält: eine Energiespeichervorrichtung; und einen Maximum Power Point Tracking-Umwandler, der zwischen der Energiespeichervorrichtung und einem Ausgangsanschluss der Energiespeicherbaugruppe elektrisch gekoppelt ist, wobei der Maximum Power Point Tracking-Umwandler geeignet ist, die Energiespeichervorrichtung zu veranlassen, im Wesentlichen bei ihrem optimalen Arbeitspunkt zu arbeiten.
Energiespeichersystem nach Anspruch 54, wobei jede Energiespeichervorrichtung eine maximale Nenn-Leerlaufspannung von weniger als einer minimalen Spannung aufweist, die zum Aufrechterhalten eines Lichtbogens erforderlich ist.
Energiespeichersystem nach Anspruch 55, wobei jede Energiespeichervorrichtung eine maximale Nenn-Leerlaufspannung von 18 Volt oder weniger aufweist.
Energiespeichersystem nach Anspruch 52, weiter umfassend einen Kurzschließschalter, der über der positiven und der negativen Sammelschiene des Energiespeichersystems elektrisch gekoppelt ist, wobei der Kurzschließschalter geeignet ist, sich als Reaktion auf das Erkennen des Parallel-Lichtbogens durch das Lichtbogenerkennungs-Untersystem zu schließen.
Energiespeichersystem mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit, umfassend: eine Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen, die elektrisch in Reihe geschaltet sind; und ein Lichtbogenerkennungs-Untersystem, geeignet, einen Parallel-Lichtbogen im Energiespeichersystem aus einer Diskrepanz zwischen Strom zu erkennen, der durch zwei verschiedene aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen fließt.
Energiespeichersystem nach Anspruch 58, wobei: jede aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen ein Baugruppenstrommess-Untersystem enthält, das geeignet ist, ein jeweiliges Baugruppenstromsignal zu erzeugen, das Strom darstellt, der durch die Energiespeicherbaugruppe fließt; und das Lichtbogenerkennungs-Untersystem weiter geeignet ist zum: Bestimmen einer Differenz zwischen Baugruppenstromsignalen zweier verschiedener aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen, Bestimmen, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert überschreitet, und Erkennen des Parallel-Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.
Energiespeichersystem nach Anspruch 58, wobei jede aus der Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen weiter enthält: eine Energiespeichervorrichtung; und einen Maximum Power Point Tracking-Umwandler, der zwischen der Energiespeichervorrichtung und einem Ausgangsanschluss der Energiespeicherbaugruppe elektrisch gekoppelt ist, wobei der Maximum Power Point Tracking-Umwandler geeignet ist, die Energiespeichervorrichtung zu veranlassen, im Wesentlichen bei ihrem optimalen Arbeitspunkt zu arbeiten.
Energiespeichersystem nach Anspruch 60, wobei jede Energiespeichervorrichtung eine maximale Nenn-Leerlaufspannung von weniger als einer minimalen Spannung aufweist, die zum Aufrechterhalten eines Lichtbogens erforderlich ist.
Energiespeichersystem nach Anspruch 61, wobei jede Energiespeichervorrichtung eine maximale Nenn-Leerlaufspannung von 18 Volt oder weniger aufweist.
Energiespeichersystem nach Anspruch 58, weiter umfassend einen Kurzschließschalter, der über der positiven und der negativen Sammelschiene des Energiespeichersystems elektrisch gekoppelt ist, wobei der Kurzschließschalter geeignet ist, sich als Reaktion auf das Erkennen des Parallel-Lichtbogens durch das Lichtbogenerkennungs-Untersystem zu schließen.
Energiespeichersystem mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit, umfassend: eine Vielzahl von elektrisch parallel geschalteten Energiespeicherstrings; und ein Lichtbogenerkennungs-Untersystem, geeignet, einen Parallel-Lichtbogen im Energiespeichersystem aus einer Diskrepanz zwischen (a) einer Summe von Strom, der durch alle aus der Vielzahl von Energiespeicherstrings fließt, und (b) Strom zu erkennen, der zwischen der Vielzahl von Energiespeicherstrings und anderen Schaltkreisen fließt.
Energiespeichersystem nach Anspruch 64, wobei: jeder aus der Vielzahl von Energiespeicherstrings enthält: eine Vielzahl von Energiespeicherbaugruppen, die elektrisch in Reihe geschaltet sind; und ein Stringstrommess-Untersystem, geeignet, ein jeweiliges Stringstromsignal zu erzeugen, das einen Strom darstellt, der durch einen Ausgangsanschluss des Energiespeicherstrings fließt; das Energiespeichersystem weiter ein Kombinationsstrommess-Untersystem enthält, das geeignet ist, ein Kombinationsstromsignal zu erzeugen, das Strom darstellt, der zwischen der Vielzahl von Energiespeicherstrings und anderen Schaltkreisen fließt; und das Lichtbogenerkennungs-Untersystem weiter geeignet ist zum: Bestimmen einer Differenz zwischen dem Kombinationsstromsignal und einer Summe aller Stringstromsignale, Bestimmen, ob ein Betrag der Differenz einen Schwellwert überschreitet, und Erkennen des Parallel-Lichtbogens, falls der Betrag der Differenz den Schwellwert überschreitet.