DE102016119877A1 - Device for detection and communication - Google Patents
Device for detection and communication Download PDFInfo
- Publication number
- DE102016119877A1 DE102016119877A1 DE102016119877.3A DE102016119877A DE102016119877A1 DE 102016119877 A1 DE102016119877 A1 DE 102016119877A1 DE 102016119877 A DE102016119877 A DE 102016119877A DE 102016119877 A1 DE102016119877 A1 DE 102016119877A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- detection unit
- circuit
- signal
- communication
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000006854 communication Effects 0.000 title claims abstract description 210
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 210
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 178
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 90
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 16
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 17
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 17
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 15
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 10
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 230000007175 bidirectional communication Effects 0.000 description 4
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000003909 pattern recognition Methods 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 210000002023 somite Anatomy 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B3/00—Line transmission systems
- H04B3/54—Systems for transmission via power distribution lines
- H04B3/546—Combination of signalling, telemetering, protection
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
- H02H1/0007—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
- H02H1/0015—Using arc detectors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B3/00—Line transmission systems
- H04B3/54—Systems for transmission via power distribution lines
- H04B3/548—Systems for transmission via power distribution lines the power on the line being DC
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B3/00—Line transmission systems
- H04B3/54—Systems for transmission via power distribution lines
- H04B3/56—Circuits for coupling, blocking, or by-passing of signals
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Detektion von AC-Signalen aus einem Gleichstromkreis einer Schaltungseinheit und zur Kommunikation aufweisend,einen ersten (2.1) und einem zweiten Anschluss (2.2) zum Anschluss an den Gleichstromkreis der Schaltungseinheit,einen Übertrager (7) mit einer auf einer Primärseite (7p) des Übertragers (7) angeordneten Primärwicklung (71p) und einer auf einer Sekundärseite (7s) des Übertragers (7) angeordneten Sekundärwicklung (71s), wobei der erste Anschluss (2.1) über eine Reihenschaltung aus einem Kondensator (6) und der Sekundärwicklung (71s) des Übertragers (7) mit dem zweiten Anschluss (2.2) verbunden ist,eine Kommunikationseinheit (8), die ausgelegt ist, ein AC-Signal als Kommunikationssignal zu erzeugen und über den Übertrager (7) in den Gleichstromkreis der Schaltungseinheit einzukoppeln,eine Detektionseinheit (9), die ausgelegt ist, ein über den Übertrager (7) aus dem Gleichstromkreis ausgekoppeltes AC-Signals zu empfangen und zu verarbeiten,wobei die Kommunikationseinheit (8) und die Detektionseinheit (9) gemeinsam an die Primärseite (7p) des Übertragers (7) angeschlossen sind, undeiner Steuerung (10) zur Steuerung der Kommunikationseinheit (8) und der Detektionseinheit (9),dadurch gekennzeichnet,dass die Steuerung (10) ausgelegt ist, die Kommunikationseinheit (8) und die Detektionseinheit (9) jeweils in einen aktivierten und einen deaktivierten Zustand zu versetzen,wobei eine Einkopplung des Kommunikationssignales nur im aktivierten Zustand der Kommunikationseinheit (8) erfolgt,wobei ein Empfang und/oder eine Verarbeitung des AC-Signales nur im aktivierten Zustand der Detektionseinheit (9) erfolgt, undThe invention relates to a device (1) for detecting AC signals from a DC circuit of a circuit unit and having communication, a first (2.1) and a second terminal (2.2) for connection to the DC circuit of the circuit unit, a transformer (7) a primary winding (71p) arranged on a primary side (7p) of the transformer (7) and a secondary winding (71s) arranged on a secondary side (7s) of the transformer (7), wherein the first terminal (2.1) is connected via a series circuit of a capacitor (7) 6) and the secondary winding (71s) of the transformer (7) to the second terminal (2.2) is connected, a communication unit (8) which is designed to generate an AC signal as a communication signal and via the transformer (7) in the DC coupling circuit of the circuit unit, a detection unit (9) which is designed to receive a via the transformer (7) coupled out of the DC circuit AC signal n and to process, wherein the communication unit (8) and the detection unit (9) are connected in common to the primary side (7p) of the transformer (7), anda controller (10) for controlling the communication unit (8) and the detection unit (9) , characterized in that the controller (10) is adapted to put the communication unit (8) and the detection unit (9) respectively in an activated and a deactivated state, wherein a coupling of the communication signal only in the activated state of the communication unit (8) wherein reception and / or processing of the AC signal takes place only in the activated state of the detection unit (9), and
Description
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Detektion von AC-Signalen aus einem Gleichstromkreis einer Schaltungseinheit und zur Kommunikation mit Hilfe von zum Zweck der Kommunikation in den Gleichstromkreis der Schaltungseinheit eingekoppelten AC-Signalen. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Photovoltaik (PV) - Anlage als Schaltungseinheit mit einem Gleichstromkreis, der eine erfindungsgemäße Vorrichtung aufweist.The invention relates to a device for detecting AC signals from a DC circuit of a circuit unit and for communication by means of coupled for the purpose of communication in the DC circuit of the circuit unit AC signals. The invention further relates to a photovoltaic (PV) system as a circuit unit with a DC circuit having a device according to the invention.
Herkömmliche Messgeräte bieten oftmals die Möglichkeit, neben einem Detektieren bzw. Messen einer physikalischen Größe, die Messergebnisse und/oder ein aus den Messergebnissen resultierendes Signal an eine übergeordnete Steuerungseinheit zu kommunizieren. Daher weisen derartige Messgeräte neben einer Detektionseinheit, die operativ die Detektion und Auswertung der zu messenden Größe übernimmt, zusätzlich eine Kommunikationseinheit auf, die zum Zweck eines Datenaustausches mit der übergeordneten Steuerungseinheit verbunden ist und mit dieser Messergebnisse, Signale aber auch Steuerungsanweisungen kommuniziert. Insbesondere ist die Detektionseinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgelegt, ein aus dem Gleichstromkreis der Schaltungseinheit ausgekoppeltes AC-Signal zu empfangen und zu verarbeiten. Eine derartige Detektionseinheit kann beispielsweise durch eine Lichtbogendetektionseinheit gebildet werden, die den Gleichstromkreis der an die Vorrichtung angeschlossenen Schaltungseinheit auf das evtl. Auftreten eines Lichtbogens hin überwacht. Hierbei wird die Eigenschaft ausgenutzt, dass ein Lichtbogen ein hochfrequentes AC-Signal - das sogenannte Lichtbogenrauschen - in dem vom Lichtbogen betroffenen Stromkreis erzeugt. Gleichfalls ist die Kommunikationseinheit dazu ausgelegt, ein AC—Signal zum Zweck der Kommunikation als Kommunikationssignal in den Gleichstromkreis der Schaltungseinheit einzukoppeln. Eine derartige Kommunikationseinheit kann beispielsweise zur Durchführung einer sogenannten Power-Line-Kommunikation (PLC) ausgelegt sein, wobei eine zu kommunizierende Information über ein geeignetes Modulationsverfahren - z.B. eine Frequenz- und/oder Amplitudenmodulation - dem eingekoppelten AC-Signal aufgeprägt wird. Eine zur PLC ausgelegte Kommunikationseinheit nutzt ohnehin zur Energieübertragung vorhandene Leitungen des Gleichstromkreises, weswegen keine zusätzlichen Kommunikationsleitungen zur Verbindung der Vorrichtung vorzusehen sind.Conventional measuring devices often offer the possibility, in addition to detecting or measuring a physical quantity, to communicate the measurement results and / or a signal resulting from the measurement results to a higher-order control unit. Therefore, such measuring devices in addition to a detection unit, which operatively takes over the detection and evaluation of the variable to be measured, additionally a communication unit which is connected for the purpose of data exchange with the parent control unit and communicates with these measurement results, signals but also control instructions. In particular, the detection unit of the device according to the invention is designed to receive and process an AC signal coupled out of the DC circuit of the circuit unit. Such a detection unit can be formed, for example, by an arc detection unit which monitors the DC circuit of the circuit unit connected to the device for the eventual occurrence of an electric arc. Here, the property is exploited that an arc generates a high-frequency AC signal - the so-called arc noise - in the arc affected by the electric circuit. Likewise, the communication unit is adapted to couple an AC signal for the purpose of communication as a communication signal in the DC circuit of the circuit unit. Such a communication unit can be designed, for example, to carry out a so-called power-line communication (PLC), wherein information to be communicated is transmitted via a suitable modulation method - e.g. a frequency and / or amplitude modulation - the injected AC signal is impressed. A communication unit designed for the PLC uses lines of the DC circuit already present for energy transmission, which is why no additional communication lines have to be provided for connecting the device.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Die
Aus der
Werden sowohl die Vorrichtung zur Detektion von Lichtbögen als auch die Schaltungsanordnung zur Einkopplung von Hochfrequenz Signalen zusammen in einem Gleichstromkreis einer Photovoltaik - Anlage betrieben, so können die eingekoppelten HF-Signale die Lichtbogendetektion störend beeinflussen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn eine Frequenz des HF-Signals zur Datenübertragung zumindest in etwa einer Frequenz des zu detektierenden Wechselstromanteils zur Lichtbogendetektion entspricht. Des Weiteren beansprucht ein gleichzeitiges Vorhalten sowohl der Vorrichtung als auch der Schaltungsanordnung einen großen Bauraum und ist zudem mit relativ hohen Kosten verbunden.If both the device for detecting electric arcs and the circuit arrangement for coupling high-frequency signals are operated together in a DC circuit of a photovoltaic system, then the coupled-in RF signals can interfere with the arc detection. This is the case in particular when a frequency of the RF signal for data transmission corresponds at least approximately to a frequency of the alternating current component to be detected for arc detection. Furthermore, a simultaneous provision of both the device and the circuit arrangement requires a large space and is also associated with relatively high costs.
AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Detektion und zur Kommunikation gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 aufzuzeigen, die einerseits ausgelegt ist, ein AC-Signal aus einem Gleichstromkreis einer an die Vorrichtung angeschlossenen Schaltungseinheit auszukoppeln und zu verarbeiten, und andererseits ausgelegt ist, ein AC-Signal als Kommunikationssignal zu erzeugen und in den Gleichstromkreis der Schaltungseinheit einzukoppeln. Dabei soll eine störende Beeinflussung zwischen der Detektions- und der Kommunikationseinheit möglichst ausgeschlossen, zumindest jedoch signifikant reduziert sein. Zudem soll die Vorrichtung eine möglichst kompakte Bauform aufweisen und möglichst kostengünstig sein. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Photovoltaik (PV) - Anlage mit einer derartigen Vorrichtung aufzuzeigen.The invention has for its object to provide a device for detection and communication according to the preamble of
LÖSUNGSOLUTION
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche 2 bis 13 sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung gerichtet. Der nebengeordnete Patentanspruch 14 betrifft eine Photovoltaik (PV) - Anlage als Schaltungseinheit mit einem Gleichstromkreis und einer an den Gleichstromkreis angeschlossenen erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die abhängigen Patentansprüche 15 bis 16 betreffen vorteilhafte Ausführungsformen der Photovoltaik (PV)-Anlage.The object of the invention is achieved by a device having the features of
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Detektion von AC-Signalen aus einem Gleichstromkreis einer Schaltungseinheit und zur Kommunikation beinhaltet:
- - einen ersten und einen zweiten Anschluss zum Anschluss an den Gleichstromkreis der Schaltungseinheit,
- - einen Übertrager mit einer auf einer Primärseite des Übertragers angeordneten Primärwicklung und einer auf einer Sekundärseite des Übertragers angeordneten Sekundärwicklung, wobei der erste Anschluss über eine Reihenschaltung aus einem Kondensator und der Sekundärwicklung des Übertragers mit dem zweiten Anschluss verbunden ist,
- - eine Kommunikationseinheit, die ausgelegt ist, ein AC-Signal als Kommunikationssignal zu erzeugen und über den Übertrager in den Gleichstromkreis der Schaltungseinheit einzukoppeln,
- - eine Detektionseinheit, die ausgelegt ist, ein über den Übertrager aus dem Gleichstromkreis ausgekoppeltes AC-Signal zu empfangen und zu verarbeiten,
- - wobei die Kommunikationseinheit und die Detektionseinheit gemeinsam an die Primärseite des Übertragers angeschlossen sind. Die Vorrichtung weist weiterhin eine Steuerung zur Steuerung der Kommunikationseinheit und der Detektionseinheit auf und ist dadurch gekennzeichnet,
- - dass die Steuerung ausgelegt ist, die Kommunikationseinheit und die Detektionseinheit jeweils in einen aktivierten und einen deaktivierten Zustand zu versetzen,
- - wobei eine Einkopplung des Kommunikationssignales durch die Kommunikationseinheit nur im aktivierten Zustand der Kommunikationseinheit erfolgt, und
- - wobei ein Empfang und/oder eine Verarbeitung des AC-Signales durch die Detektionseinheit nur im aktivierten Zustand der Detektionseinheit erfolgt. Dabei ist die Steuerung ausgelegt, die Zustände der Kommunikationseinheit und der Detektionseinheit derart zu steuern, dass zu jedem Zeitpunkt höchstens eine Einheit aus Kommunikationseinheit und Detektionseinheit in dem aktivierten Zustand ist.
- a first and a second terminal for connection to the DC circuit of the circuit unit,
- a transformer having a primary winding arranged on a primary side of the transformer and a secondary winding arranged on a secondary side of the transformer, the first connection being connected to the second connection via a series connection of a capacitor and the secondary winding of the transformer,
- a communication unit which is designed to generate an AC signal as a communication signal and to couple it via the transformer into the DC circuit of the circuit unit,
- a detection unit which is designed to receive and process an AC signal coupled out of the DC circuit via the transformer,
- - Wherein the communication unit and the detection unit are connected in common to the primary side of the transformer. The apparatus further comprises a controller for controlling the communication unit and the detection unit, and is characterized
- in that the controller is designed to set the communication unit and the detection unit respectively in an activated and a deactivated state,
- - Wherein a coupling of the communication signal by the communication unit takes place only in the activated state of the communication unit, and
- - Receiving and / or processing of the AC signal by the detection unit is carried out only in the activated state of the detection unit. In this case, the controller is designed to control the states of the communication unit and of the detection unit in such a way that at most one unit of communication unit and detection unit is in the activated state at any one time.
Indem die Detektionseinheit und die Kommunikationseinheit gemeinsam an die Primärseite desselben Übertragers angeschlossen sind, erfolgt die Auskopplung des zu detektierenden AC-Signals, als auch die Einkopplung des zu kommunizierenden AC-Signals über denselben Übertrager. Daher ist der Übertrager innerhalb der Vorrichtung lediglich einmal vorzusehen. Dies bedingt jedoch, dass die Einkopplung eines durch die Kommunikationseinheit erzeugten AC-Signales als Kommunikationssignal über den Übertrager gleichzeitig ein evtl. vorhandenes und von der Detektionseinheit zu detektierendes AC-Signal überlagert. Aufgrund dessen kann einerseits das Kommunikationssignal als Lichtbogensignal fehlinterpretiert werden. Zusätzlich entsteht auch das Risiko, dass ein tatsächlich vorhandener Lichtbogen aufgrund der Überlagerung des Kommunikationssignales und des vom Lichtbogen ausgesandten AC-Signales nicht erkannt wird. In jedem Fall ergibt sich ein Risiko einer Fehlinterpretation der von der Detektionseinheit detektierten AC-Signale. Erfindungsgemäß wird diese Fehlinterpretation der von der Detektionseinheit detektierten AC-Signale in der Vorrichtung durch die beiden Einheiten gemeinsame Steuerung eliminiert. So ist die Steuerung zur Steuerung der Detektionseinheit und der Kommunikationseinheit ausgelegt, die Kommunikationseinheit und die Detektionseinheit jeweils in einen aktivierten und einen deaktivierten Zustand zu versetzen, so, dass zu jedem Zeitpunkt höchstens eine Einheit aus Kommunikations- und Detektionseinheit in dem aktivierten Zustand ist. Auf diese Weise werden erste Zeitspannen generiert, in denen die Detektionseinheit, nicht aber die Kommunikationseinheit aktiviert ist. Weiterhin werden zweite Zeitspannen generiert, in denen die Kommunikationseinheit, nicht aber die Detektionseinheit aktiviert ist. Dabei erfolgt die Einkopplung des Kommunikationssignales durch die Kommunikationseinheit nur in deren aktivierten - nicht aber in deren deaktivierten Zustand. Entsprechend erfolgt ein Empfang und/oder eine Verarbeitung des AC-Signales durch die Detektionseinheit nur im aktivierten - nicht aber im deaktivierten Zustand der Detektionseinheit. So wird innerhalb der ersten Zeitspanne ein Einkoppeln des Kommunikationssignales unterdrückt und kann daher auch keine Fehlinterpretation bei dem Empfang und/oder der Verarbeitung des aus dem Gleichstromkreis ausgekoppelten AC-Signales innerhalb der Detektionseinheit verursachen. In gleicher Weise ist gewährleistet, dass innerhalb der zweiten Zeitspannen, innerhalb der ein eine Erzeugung und ein Einkoppeln des Kommunikationssignales über den Übertrager erfolgt, kein Empfang und/oder keine Verarbeitung eines eventuell empfangenen AC-Signals durch die Detektionseinheit erfolgt. Ein deaktivierter Zustand der Detektionseinheit kann in einfacher Weise über die Steuerung herbeigeführt werden, indem die Steuerung die Verarbeitung von AC-Signalen durch die Detektionseinheit für die entsprechende Zeitspanne blockiert. Dabei kann prinzipiell ein Empfang von AC-Signalen seitens der Detektionseinheit bestehen bleiben. Entsprechend kann ein aktivierter Zustand der Detektionseinheit über die Steuerung herbeigeführt werden, indem die Steuerung die Verarbeitung für die entsprechende Zeitspanne freigibt beziehungsweise erlaubt. Entsprechend kann die Steuerung den deaktivierten Zustand der Kommunikationseinheit herbeiführen, indem sie die Erzeugung des Kommunikationssignales innerhalb der entsprechenden Zeitspanne blockiert. Gleichfalls kann sie den deaktivierten Zustand der Kommunikationseinheit herbeiführen, indem sie die Erzeugung des Kommunikationssignales innerhalb der jeweiligen Zeitspanne erlaubt. Alternativ oder kumulativ dazu kann eine Aktivierung und Deaktivierung der Detektions- und/oder Kommunikationseinheit auch über entsprechend Schalter erfolgen, die beispielsweise den Empfang des AC-Signals an der Detektionseinheit oder eine Ausgabe beziehungsweise das Übertragen des Kommunikationssignals der Kommunikationseinheit verhindern.By the detection unit and the communication unit are connected in common to the primary side of the same transformer, the decoupling of the AC signal to be detected, as well as the coupling of the AC signal to be communicated via the same transmitter takes place. Therefore, the transformer is to be provided only once within the device. However, this requires that the coupling of an AC signal generated by the communication unit as a communication signal via the transmitter at the same time superimposed on any existing and to be detected by the detection unit AC signal. Due to this, on the one hand the communication signal can be misinterpreted as an arcing signal. In addition, there is also the risk that an actually existing arc is not detected due to the superimposition of the communication signal and the arc signal emitted by the arc. In any case, there is a risk of misinterpretation of the AC signals detected by the detection unit. According to the invention, this misinterpretation of the AC signals detected by the detection unit in the device is eliminated by the two common control units. Thus, the controller for controlling the detection unit and the communication unit is configured to respectively set the communication unit and the detection unit in an activated and a deactivated state, such that at most one unit of communication and detection unit is in the activated state. In this way, first time periods are generated in which the detection unit, but not the communication unit is activated. Furthermore, second time periods are generated in which the communication unit, but not the detection unit is activated. The coupling of the communication signal through the communication unit takes place only in their activated - but not in their deactivated state. Accordingly, the detection and / or processing of the AC signal by the detection unit takes place only in the activated - but not in the deactivated state of the detection unit. Thus, a coupling of the communication signal is suppressed within the first period and therefore can not be misinterpreted in the reception and / or processing of the DC circuit cause disconnected AC signals within the detection unit. In the same way, it is ensured that within the second time periods within which a generation and coupling of the communication signal via the transmitter takes place, no reception and / or no processing of a possibly received AC signal by the detection unit takes place. A deactivated state of the detection unit can be easily brought about via the controller by the controller blocking the processing of AC signals by the detection unit for the corresponding period of time. In principle, a reception of AC signals by the detection unit can remain. Accordingly, an activated state of the detection unit can be brought about via the controller by the controller enabling or allowing the processing for the corresponding period of time. Accordingly, the controller may bring about the deactivated state of the communication unit by blocking the generation of the communication signal within the corresponding period of time. Likewise, it can bring about the deactivated state of the communication unit by allowing the generation of the communication signal within the respective period of time. Alternatively or cumulatively thereto, an activation and deactivation of the detection and / or communication unit can also take place via corresponding switches which, for example, prevent the reception of the AC signal at the detection unit or an output or the transmission of the communication signal of the communication unit.
Die ersten und zweiten Zeitspannen folgen abwechselnd nacheinander. Dabei kann die wechselweise Aktivierung bzw. Deaktivierung beider Einheiten - also das Umschalten von einem Zustand in den jeweils anderen - simultan und ohne Zeitversatz zueinander erfolgen. In diesem Fall ist quasi zu jedem Zeitpunkt stets eine Einheit aus Kommunikations- und Detektionseinheit aktiviert. Die wechselweise Aktivierung bzw. Deaktivierung der Detektions- und der Kommunikationseinheit kann jedoch auch mit einem Zeitversatz zueinander erfolgen. In diesem Fall ergeben sich Zeiträume, in denen keine Einheit aus Detektions- und Kommunikationseinheit aktiviert ist. Die ersten und die zweiten Zeitspannen liegen vorteilhafterweise in einem Bereich von 1 ms - 2000 ms, besonders vorteilhafterweise in einem Bereich von 5 ms - 1000 ms. Sie können relativ zueinander gleiche Zeitdauern, aber auch unterschiedliche Zeitdauern aufweisen.The first and second periods follow one after the other alternately. In this case, the alternate activation or deactivation of both units - ie the switching from one state to the other - simultaneously and without time offset to each other. In this case, virtually every time a unit of communication and detection unit is activated. However, the alternate activation or deactivation of the detection and the communication unit can also be done with a time offset to each other. In this case, there are periods in which no unit of detection and communication unit is activated. The first and the second time periods are advantageously in a range from 1 ms to 2000 ms, particularly advantageously in a range from 5 ms to 1000 ms. They can have the same time durations relative to one another but also different durations of time.
Sowohl die Anzahl als auch die Gestaltung des Übertragers beeinflussen in erheblicher Weise die Bauform und somit auch die Kosten der Detektions- und Kommunikationsvorrichtung. Ein in den in Frage stehenden Gleichstromkreisen fließender Strom setzt sich üblicherweise aus einem relativ hohen Gleichstromanteil und einem vergleichsweise geringen Wechselstromanteil zusammen. Obwohl innerhalb des Gleichstromkreises ein hoher Gleichstromanteil fließen kann, wird bei der Vorrichtung das Fließen eines Gleichstromanteiles durch die Sekundärwicklung des Übertragers aufgrund des seriell hierzu verschalteten Kondensators verhindert. Vielmehr werden durch die Serienschaltung aus Kondensator und Sekundärwicklung des Übertragers lediglich AC-Signale, deren Frequenz innerhalb eines bevorzugten Frequenzbereiches liegt, durch die Sekundärwicklung des Übertragers geleitet. Da es sich hierbei typischerweise um AC-Signale mit lediglich geringer Stromstärke handelt, kann die Bauform des Übertragers kompakt und kostengünstig gehalten werden. Da zudem lediglich ein Übertrager innerhalb der Vorrichtung vorzuhalten ist, kann die gesamte Vorrichtung ebenfalls kompakt und kostengünstig gehalten werden. Weitere Bauteile, die eine Aktivierung und Deaktivierung in vorteilhafter Weise beeinflussen führen nur scheinbar zu einem höheren Aufwand, da dies durch die vorteilhafte Bauweise des Übertragers überkompensiert wird.Both the number and the design of the transformer significantly affect the design and thus the cost of the detection and communication device. A current flowing in the DC circuits in question is usually composed of a relatively high DC component and a comparatively small AC component. Although a high DC component can flow within the DC circuit, the device prevents the flow of a DC component through the secondary winding of the transformer due to the capacitor connected in series thereto. Rather, only AC signals whose frequency is within a preferred frequency range, passed through the secondary winding of the transformer by the series circuit of capacitor and secondary winding of the transformer. Since these are typically low-current AC signals, the transformer design can be made compact and inexpensive. In addition, since only one transformer is to be provided within the device, the entire device can also be kept compact and inexpensive. Other components that affect an activation and deactivation in an advantageous manner lead only apparently to a higher cost, as this is overcompensated by the advantageous construction of the transformer.
In einer Ausführungsform der Vorrichtung weist der Übertrager zusätzlich zu der Primärwicklung eine weitere Primärwicklung auf der Primärseite auf. Dabei ist die Kommunikationseinheit an die Primärwicklung und die Detektionseinheit an die weitere Primärwicklung angeschlossen. Die Ausführungsform kann - muss jedoch nicht notwendigerweise - eine galvanische Verbindung zwischen der Primärwicklung und der weiteren Primärwicklung aufweisen. Eine derartige Verbindung kann beispielsweise durch ein gemeinsames Bezugspotential gebildet werden.In one embodiment of the device, the transformer has, in addition to the primary winding, a further primary winding on the primary side. In this case, the communication unit is connected to the primary winding and the detection unit to the further primary winding. The embodiment may, but not necessarily, have a galvanic connection between the primary winding and the further primary winding. Such a connection can be formed for example by a common reference potential.
In einer alternativen Ausführungsform der Vorrichtung weist der Übertrager lediglich eine Primärwicklung auf dessen Primärseite auf. Hierbei sind die Kommunikationseinheit und die Detektionseinheit an dieselbe Primärwicklung des Übertragers angeschlossen. Dabei ist es möglich, dass die Kommunikationseinheit und die Detektionseinheit parallel zueinander an dieselbe Primärwicklung des Übertragers angeschlossen sind. Alternativ dazu ist es möglich, dass die Kommunikationseinheit und die Detektionseinheit als Reihenschaltung mit derselben Primärwicklung des Übertragers verbunden sind. Da die Detektionseinheit und die Kommunikationseinheit mit derselben Primärwicklung verbunden sind, ist üblicherweise eine galvanische Verbindung zwischen der Detektionseinheit und der Kommunikationseinheit vorhanden, die beispielsweise als gemeinsames Bezugspotential genutzt werden kann.In an alternative embodiment of the device, the transformer has only a primary winding on its primary side. In this case, the communication unit and the detection unit are connected to the same primary winding of the transformer. It is possible that the communication unit and the detection unit are connected in parallel to each other to the same primary winding of the transformer. Alternatively, it is possible that the communication unit and the detection unit are connected in series with the same primary winding of the transformer. Since the detection unit and the communication unit are connected to the same primary winding, a galvanic connection between the detection unit and the communication unit is usually present, which can be used, for example, as a common reference potential.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung ist die Detektionseinheit ausgelegt, einen Lichtbogen in dem Gleichstromkreis der Schaltungseinheit zu detektieren. Hierbei wird ausgenutzt, dass ein Lichtbogen ein sogenanntes Lichtbogenrauschen in dem von ihm betroffenen Stromkreis generiert. Bei dem Lichtbogenrauschen handelt es sich um ein Gemisch hochfrequenter AC - Signale mit Frequenzen innerhalb eines Frequenzbereiches von ca. 1 kHz - 500 kHz. Zur Lichtbogendetektion wird der auf einen Lichtbogen hin zu überwachende Gleichstromkreis auf eine Existenz eines AC-Signales oder mehrerer AC-Signale unterschiedlicher Frequenz innerhalb dieses Frequenzbereiches überwacht. Bei dem hochfrequenten AC-Signal kann es sich sowohl um ein Wechselstromsignal oder ein Wechselspannungssignal handeln. Das eine beziehungsweise die mehreren evtl. vorhandenen AC-Signale werden durch den Übertrager aus dem an die Vorrichtung angeschlossenen Gleichstromkreis ausgekoppelt und über die Primärwicklung oder die weitere Primärwicklung der Detektionseinheit zur Verarbeitung bereitgestellt. Wird nun ein entsprechendes AC-Signal bzw. werden entsprechende AC-Signale detektiert, so wird dies als Hinweis für die Existenz eines Lichtbogens in dem Gleichstromkreis interpretiert. Vorteilhafterweise ist innerhalb der Detektionseinheit ein Schwellwert hinterlegt, wobei dann, wenn ein von der Detektionseinheit detektiertes AC-Signal hinsichtlich seiner Intensität (z.B. Stromstärke oder Spannung) den Schwellwert überschreitet, dies als Existenz eines Lichtbogens in dem Gleichstromkreis gewertet wird. Dabei kann als Plausibilisierung für die Existenz eines Lichtbogens eine Mustererkennung der von der Detektionseinheit detektierten AC-Signale durchgeführt werden. Hierdurch kann unterschieden werden, ob die von der Detektionseinheit detektierten AC-Signale tatsächlich einem Lichtbogen oder einem anderem Störereignis zuzuordnen sind. Vorteilhafterweise ist die Detektionseinheit wie in der WO 2015 / 014683 A1 offenbart ausgelegt, und weist einen parallel zu einem Eingang der Detektionseinheit geschalteten Terminierungswiderstand und einen Tiefpass auf. Der Ausgang des Tiefpasses ist mit einer Spannungsmesseinrichtung verbunden, die wiederum an eine Auswerteeinrichtung gekoppelt ist. Die Detektionseinheit kann konfiguriert sein, ein Ergebnis der Verarbeitung der Steuerung zu signalisieren. Die Steuerung wiederum kann bei vorliegenden Hinweisen auf einen Lichtbogen die Kommunikationseinheit veranlassen, ein Alarmsignal an eine übergeordnete Steuerung zu kommunizieren.In an advantageous embodiment of the device, the detection unit is designed to detect an arc in the DC circuit of the circuit unit. This is exploited that an arc generates a so-called arc noise in the circuit affected by it. The arc noise is a mixture of high-frequency AC signals with frequencies within a frequency range of about 1 kHz - 500 kHz. For arc detection, the DC circuit to be monitored for an arc is monitored for the existence of one AC signal or several AC signals of different frequencies within this frequency range. The high-frequency AC signal may be either an AC signal or an AC signal. The one or more possibly existing AC signals are decoupled by the transformer from the DC circuit connected to the device and provided for processing via the primary winding or the further primary winding of the detection unit. If a corresponding AC signal or corresponding AC signals are detected, this is interpreted as an indication of the existence of an arc in the DC circuit. Advantageously, a threshold value is stored within the detection unit, wherein when an AC signal detected by the detection unit exceeds the threshold value with respect to its intensity (eg, current or voltage), this is considered to be an arc in the DC circuit. In this case, a pattern recognition of the AC signals detected by the detection unit can be carried out as a plausibility check for the existence of an arc. In this way, a distinction can be made as to whether the AC signals detected by the detection unit are in fact to be assigned to an arc or to another interference event. Advantageously, the detection unit is designed as disclosed in WO 2015/014683 A1, and has a termination resistor connected in parallel with an input of the detection unit and a low-pass filter. The output of the low-pass filter is connected to a voltage measuring device, which in turn is coupled to an evaluation device. The detection unit may be configured to signal a result of the processing of the control. The controller, in turn, may cause the communication unit to communicate an alarm signal to a higher-level controller if there is an indication of an arc.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung ist die Kommunikationseinheit oder die Detektionseinheit zusätzlich zum Empfang und zur Verarbeitung eines über den Übertrager aus dem Gleichstromkreis ausgekoppelten weiteren Kommunikationssignales ausgelegt. Bei dem Kommunikationssignal handelt es sich ebenfalls um ein AC-Signal, welches von einer anderen Einheit, beispielsweise einer übergeordneten Steuerung in den Gleichstromkreis eingekoppelt wird. Auf diese Weise ergibt sich eine bidirektionale Kommunikation der Vorrichtung mit der übergeordneten Steuerung, bei der die Vorrichtung sowohl als Empfänger als auch als Sender im Rahmen der Kommunikation operieren kann. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Detektionseinheit zum Empfang und zur Verarbeitung des weiteren Kommunikationssignales ausgelegt ist, und sie quasi im Rahmen der bidirektionalen Kommunikation als Empfänger des weiteren Kommunikationssignales operiert, während die Kommunikationseinheit im Rahmen der bidirektionalen Kommunikation der Vorrichtung mit der anderen Einheit als Sender des Kommunikationssignales operiert. Diese Auslegung ist besonders einfach und kostengünstig zu realisieren, da die Detektionseinheit ohnehin ausgelegt ist, das zu detektierende AC-Signal zu empfangen und zu verarbeiten. Aus diesem Grund ist nur wenig Aufwand erforderlich, die Detektionseinheit zum Empfang und zur Verarbeitung des weiteren Kommunikationssignales zu ertüchtigen.In an advantageous embodiment of the device, the communication unit or the detection unit is additionally designed for receiving and processing a decoupled via the transformer from the DC circuit further communication signal. The communication signal is also an AC signal, which is coupled from another unit, such as a higher-level controller in the DC circuit. In this way results in a bidirectional communication of the device with the higher-level control, in which the device can operate both as a receiver and as a transmitter in the context of communication. It is particularly advantageous if the detection unit is designed for receiving and processing the further communication signal, and it operates quasi in the context of bidirectional communication as a receiver of the further communication signal, while the communication unit as part of the bidirectional communication of the device with the other unit Sender of the communication signal operates. This design is particularly simple and inexpensive to implement, since the detection unit is designed anyway to receive and process the AC signal to be detected. For this reason, only little effort is required to get the detection unit to receive and process the further communication signal.
Sofern die Vorrichtung zur bidirektionalen Kommunikation ausgelegt ist, ist in einer vorteilhaften Ausführungsform die Kommunikationseinheit oder die Detektionseinheit ausgelegt, das weitere Kommunikationssignal an die Steuerung weiterzugeben. Gleichfalls ist die Steuerung ausgelegt, die Detektionseinheit und/oder die Kommunikationseinheit in Abhängigkeit des weiteren Kommunikationssignals zu steuern. So kann beispielsweise die übergeordnete Steuerung über ein Senden von Steuerungsbefehlen in Verbindung mit der Steuerung die Vorrichtung fernsteuern. Entsprechende Steuerungsbefehle können die Zeitpunkte zum Aktivieren und/oder Deaktivieren der Detektionseinheit und/oder der Kommunikationseinheit betreffen. Gleichfalls können weitere Parameter der Detektionseinheit - beispielsweise der oben genannte Schwellwert - kommuniziert und eingestellt werden. Die übergeordnete Steuerung kann gleichfalls weitere in der Vorrichtung vorhandene Komponenten gegebenenfalls zusammen mit der Steuerung fernsteuern. Dies kann z.B. evtl. in der Vorrichtung vorhandene Schalter betreffen.If the device is designed for bidirectional communication, in an advantageous embodiment, the communication unit or the detection unit is designed to pass on the further communication signal to the controller. Likewise, the controller is designed to control the detection unit and / or the communication unit as a function of the further communication signal. For example, the superordinate controller can remotely control the device by sending control commands in conjunction with the controller. Corresponding control commands may relate to the times for activating and / or deactivating the detection unit and / or the communication unit. Likewise, further parameters of the detection unit - for example the above-mentioned threshold value - can be communicated and set. The higher-level control can likewise remotely control further components present in the device, if appropriate together with the control. This can e.g. possibly existing in the device switch.
In einer Ausführungsform weist die Vorrichtung weiterhin ein Sperrglied auf, das parallel zu der Reihenschaltung aus Kondensator und Sekundärwicklung verschaltet ist. Bei dem Sperrglied kann es sich um eine Induktivität oder eine Bandsperre handeln. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn ein Gleichstrom möglichst niederimpedant vom ersten zum zweiten Anschluss der Vorrichtung, nicht aber über die Sekundärwicklung des Übertragers geleitet werden soll. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn die Vorrichtung innerhalb einer Gleichstromleitung des Gleichstromkreises angeordnet ist und den in der Gleichstromleitung fließenden Gleichstrom nicht unterbrechen soll. Innerhalb der in Frage stehenden Gleichstromkreise fließt typischerweise ein Strom mit einem relativ hohen Gleichstromanteil und einem relativ geringen Wechselstromanteil. Dabei resultiert der Wechselstromanteil beispielsweise aus der bewussten Einkopplung des AC-Signals als Kommunikationssignal und/oder aus der Existenz eines zu detektierenden AC-Signals in dem Gleichstromkreis - beispielsweise in Folge eines Lichtbogens. Bei dem zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss geschalteten Sperrglied fließt der Gleichstromanteil durch das für ihn niederimpedante Sperrglied, während der Wechselstromanteil - also die zu detektierenden AC-Signale, das Kommunikationssignal und das weitere Kommunikationssignal - über die Reihenschaltung aus Kondensator und Sekundärwicklung des Übertragers geleitet werden.In one embodiment, the device further comprises a blocking member, which is connected in parallel to the series circuit of capacitor and secondary winding. The blocking member may be an inductance or a band-stop filter. This is particularly advantageous if a direct current as low impedance as possible from the first to the second terminal of the device, but not to be routed through the secondary winding of the transformer. This is the case, for example, if the device is arranged within a DC line of the DC circuit and should not interrupt the DC current flowing in the DC line. Within the DC circuits in question, a current typically flows with a relatively high DC component and a relatively low AC component. In this case, the alternating current component results, for example, from the deliberate coupling of the AC signal as a communication signal and / or from the existence of an AC signal to be detected in the DC circuit-for example as a result of an electric arc. In the case of the blocking element connected between the first and the second terminal, the DC component flows through the blocking element which is low-impedance for it, while the alternating current component-that is to say the AC signals to be detected, the communication signal and the further communication signal-is conducted via the series circuit of capacitor and secondary winding of the transformer become.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung sind der Kondensators und die Sekundärwicklung des Übertragers derart gewählt, dass deren Reihenschaltung bei einer Frequenz des Kommunikationssignals und/oder des weiteren Kommunikationssignals eine Resonanzfrequenz - also ein Impedanzminimum - aufweist. Auf diese Weise ist die Reihenschaltung besonders niederimpedant für AC-Signale mit der Frequenz nahe der Frequenz des Kommunikationssignals oder der des weiteren Kommunikationssignals. Daher können die Kommunikationssignale die Vorrichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss möglichst ungehindert passieren. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, dass das Kommunikationssignal eine Frequenz aufweist, die sich von der Resonanzfrequenz der Reihenschaltung aus Kondensator und Sekundärwicklung des Übertragers unterscheidet. In diesem Fall erfolgt eine etwas größere Dämpfung des Kommunikationssignales und/oder des weiteren Kommunikationssignales durch die Impedanz der Reihenschaltung. Weiterhin wird jedoch durch den Kondensator ein Gleichstromanteil durch die Sekundärwicklung des Übertragers verhindert.In an advantageous embodiment of the device, the capacitor and the secondary winding of the transformer are selected such that their series circuit at a frequency of the communication signal and / or the further communication signal has a resonant frequency - that is, an impedance minimum. In this way, the series connection is particularly low-impedance for AC signals having the frequency near the frequency of the communication signal or that of the further communication signal. Therefore, the communication signals can pass through the device between the first and the second connection as unhindered as possible. However, it is also within the scope of the invention that the communication signal has a frequency which differs from the resonant frequency of the series circuit of capacitor and secondary winding of the transformer. In this case, there is a somewhat greater attenuation of the communication signal and / or the further communication signal through the impedance of the series connection. Furthermore, however, a DC component is prevented by the secondary winding of the transformer by the capacitor.
Für den Fall, dass die Detektionseinheit und die Kommunikationseinheit in Form einer Reihenschaltung mit derselben Primärwicklung des Übertragers verschaltet sind, weist die Vorrichtung in einer vorteilhaften Ausführungsform zusätzlich einen durch die Steuerung ansteuerbaren ersten Schalter auf, der ausgelegt ist, einen ersten und einen zweiten Signalanschluss der Detektionseinheit miteinander zu verbinden oder voneinander zu trennen. Dabei kann die Vorrichtung optional zusätzlich einen durch die Steuerung ansteuerbaren zweiten Schalter aufweisen, der ausgelegt ist, einen ersten und einen zweiten Signalanschluss der Kommunikationseinheit miteinander zu verbinden oder voneinander zu trennen. Auf diese Weise lässt sich ein deaktivierter Zustand der Detektionseinheit auf einfache Weise durch ein Kurzschließen des ersten und zweiten Signalanschlusses der Detektionseinheit über ein Schließen des ersten Schalters realisieren. Der Empfang entsprechender AC-Signale seitens der Detektionseinheit ist somit blockiert. Umgekehrt ist im aktivierten Zustand der Detektionseinheit der erste Schalter geöffnet und der Empfang evtl. vorhandener AC-Signale durch die Detektionseinheit gewährleistet. Gleiches gilt in entsprechender Weise für die Kommunikationseinheit in Verbindung mit dem zweiten Schalter. Im deaktivierten Zustand der Kommunikationseinheit blockiert ein geschlossener zweiter Schalter eine Einkopplung des Kommunikationssignales, während im aktivierten Zustand der Kommunikationseinheit ein geöffneter zweiter Schalter dies erlaubt.In the event that the detection unit and the communication unit are connected in the form of a series circuit with the same primary winding of the transformer, the device in an advantageous embodiment additionally has a controllable by the controller first switch, which is designed, a first and a second signal terminal of Detection unit to connect or disconnect from each other. In this case, the device can optionally additionally have a second switch that can be controlled by the controller and that is designed to connect or disconnect a first and a second signal terminal of the communication unit. In this way, a deactivated state of the detection unit can be realized in a simple manner by short-circuiting the first and second signal terminals of the detection unit by closing the first switch. The reception of corresponding AC signals by the detection unit is thus blocked. Conversely, in the activated state of the detection unit, the first switch is opened and the reception of possibly existing AC signals by the detection unit is ensured. The same applies in a corresponding manner for the communication unit in conjunction with the second switch. In the deactivated state of the communication unit, a closed second switch blocks an injection of the communication signal, while in the activated state of the communication unit an opened second switch permits this.
In einer alternativen Ausführungsform bei Reihenschaltung zwischen Detektionseinheit und Kommunikationseinheit weist die Vorrichtung zusätzlich einen durch die Steuerung ansteuerbaren ersten Schalter auf, der ausgelegt ist, einen ersten und einen zweiten Signalanschluss der Detektionseinheit über einen zweiten Kondensator miteinander zu verbinden oder voneinander zu trennen. Weiterhin weist die Vorrichtung zusätzlich einen durch die Steuerung ansteuerbaren zweiten Schalter auf, der ausgelegt ist, einen ersten Signalanschluss der Kommunikationseinheit über eine Diode und einen dritten Kondensator mit einer Gleichspannungsquelle zu verbinden oder voneinander zu trennen. Die Gleichspannungsquelle dient in Verbindung mit dem zweiten Schalter dazu, zu bestimmten Zeiten ein Potential auf der Primärseite des Übertragers relativ zu einem Bezugspotential um eine Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle zu verschieben. So erfolgt ein Anheben bei geschlossenem zweiten Schalter bei aktivierter Detektionseinheit, während bei aktivierter Kommunikationseinheit der zweite Schalter geöffnet ist und ein Anheben des Potentials auf der Primärseite nicht erfolgt. Wie auch in der Figurenbeschreibung zur
Generell kann es sich bei dem ersten und dem zweiten Schalter um elektromechanische Schalter - z.B. Relais - oder Halbleiterschalter handeln. Im Falle von Halbleiterschaltern ist zu beachten, dass diese während ihres Betriebes ausgelegt sind, in beide Richtungen zu sperren. Gegebenenfalls ist es hierfür notwendig, den ersten und den zweiten Schalter jeweils in Form von zwei Halbleiterschaltern umzusetzen, die in Bezug auf ihre intrinsische Diode antiseriell miteinander verschaltet sind. Allerdings ist es in der letztgenannten Ausführungsform aufgrund der zeitweisen Potentialverschiebung möglich, den ersten und den zweiten Schalter in Form lediglich eines Halbleiterschalters zu realisieren.Generally, the first and second switches may be electromechanical switches - e.g. Act relay or semiconductor switch. In the case of semiconductor switches, it should be noted that these are designed during their operation to block in both directions. If necessary, it is necessary for this purpose to implement the first and the second switch in each case in the form of two semiconductor switches which are connected in antiserial manner with respect to their intrinsic diode. However, in the latter embodiment, due to the temporary potential shift, it is possible to realize the first and second switches in the form of only one semiconductor switch.
Für den Fall, dass die Detektionseinheit und die Kommunikationseinheit parallel an dieselbe Primärwicklung des Übertragers angeschlossen sind, weist eine vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung zusätzlich einen durch die Steuerung ansteuerbaren dritten Schalter auf, der ausgelegt ist, die Detektionseinheit, insbesondere einen Signalanschluss der Detektionseinheit, mit der Primärwicklung zu verbinden oder voneinander zu trennen. Für den Fall, dass die Kommunikationseinheit an die Primärwicklung und die Detektionseinheit an die weitere Primärwicklung des Übertragers angeschlossen sind, weist eine vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung zusätzlich einen durch die Steuerung ansteuerbaren dritten Schalter auf, der ausgelegt ist, die Detektionseinheit, beziehungsweise einen Signalanschluss der Detektionseinheit, mit der weiteren Primärwicklung zu verbinden oder voneinander zu trennen. In beiden Ausführungsformen kann die Vorrichtung dabei optional zusätzlich einen durch die Steuerung ansteuerbaren vierten Schalter aufweisen, der ausgelegt ist, die Kommunikationseinheit, insbesondere einen Signalanschluss der Kommunikationseinheit, mit der Primärwicklung zu verbinden oder voneinander zu trennen. In diesen Fällen wird jeweils ein deaktivierter Zustand der Detektionseinheit über einen geöffneten dritten Schalter herbeigeführt, wodurch der Empfang eines zu detektierenden AC-Signals durch die Detektionseinheit verhindert wird. Ein aktivierter Zustand der Detektionseinheit liegt dann vor, wenn der dritte Schalter geschlossen ist. Analoge Überlegungen gelten für den aktivierten Zustand der Kommunikationseinheit in Verbindung mit dem vierten Schalter. Ein aktivierter Zustand der Kommunikationseinheit liegt bei geschlossenem vierten Schalter, ein deaktivierter Zustand der Kommunikationseinheit bei geöffnetem vierten Schalter vor. Bei dem dritten und dem vierten Schalter kann es sich um elektromechanische Schalter - z.B. Relais - oder Halbleiterschalter handeln.In the event that the detection unit and the communication unit are connected in parallel to the same primary winding of the transformer, an advantageous embodiment of the device in addition to a controllable by the controller third switch, which is designed to connect the detection unit, in particular a signal terminal of the detection unit to the primary winding or to separate from each other. In the event that the communication unit to the primary winding and the detection unit are connected to the further primary winding of the transformer, an advantageous embodiment of the device additionally comprises a controllable by the third control switch, which is designed, the detection unit, or a signal terminal of the detection unit to connect or disconnect with the other primary winding. In both embodiments, the device may optionally additionally comprise a controllable by the controller fourth switch which is designed to connect the communication unit, in particular a signal terminal of the communication unit to the primary winding or separate from each other. In these cases, in each case a deactivated state of the detection unit is brought about via an open third switch, whereby the reception of an AC signal to be detected by the detection unit is prevented. An activated state of the detection unit is present when the third switch is closed. Analogous considerations apply to the activated state of the communication unit in conjunction with the fourth switch. An activated state of the communication unit is present when the fourth switch is closed, a deactivated state of the communication unit when the fourth switch is open. The third and the fourth switch may be electromechanical switches - eg relays - or semiconductor switches.
Eine erfindungsgemäße Photovoltaik (PV) - Anlage weist einen Gleichstromkreis auf. Der Gleichstromkreis umfasst einen Photovoltaik (PV) - Generator, eine positive DC-Verbindungsleitung, eine negative DC-Verbindungsleitung und einen DC-Eingang eines Wechselrichters. Dabei ist der DC-Eingang des Wechselrichters über die positive und die negative DC-Verbindungsleitung mit dem PV-Generator verbunden. Der Wechselrichter ist zur Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom ausgelegt und ausgangsseitig mit einem Wechselstromnetz verbunden. Die Photovoltaik (PV) - Anlage ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichstromkreis der Photovoltaik (PV) - Anlage weiterhin eine erfindungsgemäße Vorrichtung aufweist. Es ergeben sich die bereits in der Beschreibung der Vorrichtung angeführten Vorteile.A photovoltaic (PV) plant according to the invention has a DC circuit. The DC circuit includes a photovoltaic (PV) generator, a positive DC link, a negative DC link and a DC input of an inverter. The DC input of the inverter is connected to the PV generator via the positive and the negative DC connection line. The inverter is designed to convert DC to AC and has its output connected to an AC grid. The photovoltaic (PV) system is characterized in that the DC circuit of the photovoltaic (PV) system further comprises a device according to the invention. This results in the advantages already mentioned in the description of the device.
In einer Ausführungsform der PV - Anlage ist die Vorrichtung innerhalb einer der DC-Verbindungsleitungen angeordnet, die einen Pol des PV-Generators mit einem DC-Eingangsanschluss des Wechselrichters verbindet. In diesem Fall ist der erste und der zweite Anschluss der Vorrichtung lediglich mit einer der DC-Verbindungsleitungen, entweder ausschließlich mit der positiven oder ausschließlich mit der negativen DC-Verbindungsleitung, verbunden. In diesem Fall ist es gewünscht, dass der Gleichstromanteil die Vorrichtung vom ersten Anschluss zum zweiten Anschluss möglichst ungehindert passieren kann. Daher weist die Vorrichtung in dieser Ausführungsform der PV-Anlage ein Sperrglied auf, dass den ersten Anschluss mit dem zweiten Anschluss der Vorrichtung verbindet und parallel zu der Reihenschaltung aus Kondensator und Sekundärwicklung verschaltet ist. Das Sperrglied kann durch eine Induktivität oder eine Bandsperre gebildet sein.In one embodiment of the PV system, the device is arranged within one of the DC connection lines, which connects one pole of the PV generator to a DC input connection of the inverter. In this case, the first and the second terminal of the device is only connected to one of the DC connection lines, either exclusively with the positive or exclusively with the negative DC connection line. In this case, it is desired that the DC component can pass through the device from the first terminal to the second terminal as unhindered as possible. Therefore, in this embodiment of the PV system, the device has a blocking member which connects the first terminal to the second terminal of the device and is connected in parallel with the series circuit of capacitor and secondary winding. The blocking member may be formed by an inductance or a band-stop filter.
In einer alternativen Ausführungsform der PV - Anlage ist die Vorrichtung mit dem ersten Anschluss an die positive DC-Verbindungsleitung und mit dem zweiten Anschluss an die negative DC-Verbindungsleitung angeschlossen. In dieser Ausführungsform der PV-Anlage ist es unerwünscht, dass der Gleichstromanteil ungehindert die Vorrichtung vom ersten Anschluss zu dem zweiten Anschluss passiert, da auf diese Weise ein Kurzschluss des PV-Generators erzeugt würde. Entsprechend ist es hier erwünscht, dass die Vorrichtung für den Gleichstromanteil eine möglichst hohe Impedanz aufweist. Lediglich AC-Signale, beispielsweise das Kommunikationssignal, das weitere Kommunikationssignal und das zu detektierende AC-Signal sollen die Vorrichtung möglichst ungehindert passieren können. Daher weist die Vorrichtung in dieser Ausführungsform der PV-Anlage kein Sperrglied parallel zu der Reihenschaltung aus Kondensator und Sekundärwicklung auf. Auf diese Weise verhindert der Kondensator, dass der Gleichstromanteil die Vorrichtung vom ersten Anschluss zum zweiten Anschluss ungehindert passiert und die Vorrichtung weist für den Gleichstromanteil eine hohe Impedanz auf.In an alternative embodiment of the PV system, the device is connected with the first connection to the positive DC connection line and with the second connection to the negative DC connection line. In this embodiment of the PV system, it is undesirable for the DC component to pass unimpededly through the device from the first connection to the second connection, since in this way a short circuit of the PV generator would be generated. Accordingly, it is desirable here that the device for the DC component has the highest possible impedance. Only AC signals, for example the communication signal, the further communication signal and the AC signal to be detected should be able to pass through the device as unhindered as possible. Therefore, in this embodiment of the PV system, the device does not have a blocking member in parallel with the series circuit of capacitor and secondary winding. In this way, the capacitor prevents the DC component from passing unimpeded from the first terminal to the second terminal and the device has a high impedance for the DC component.
Figurenlistelist of figures
Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.
-
1a zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Detektionseinheit und die Kommunikationseinheit in Form einer Reihenschaltung mit derselben Primärwicklung verbunden sind in einer ersten Variante; und -
1b zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Detektionseinheit und die Kommunikationseinheit in Form einer Reihenschaltung mit derselben Primärwicklung verbunden sind; und -
2a zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Detektionseinheit und die Kommunikationseinheit parallel zueinander an dieselbe Primärwicklung angeschlossen sind; und -
2b zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Detektionseinheit und die Kommunikationseinheit parallel zueinander an dieselbe Primärwicklung angeschlossen sind; und -
3 zeigt eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei ein Übertrager auf einer Primärseite eine Primärwicklung und eine weitere Primärwicklung aufweist; und -
4 zeigt Zustandsverläufe der Kommunikationseinheit und der Detektionseinheit; und -
5a zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Photovoltaik (PV)-Anlage; und -
5b zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Photovoltaik (PV)-Anlage
-
1a shows a first embodiment of the device according to the invention, in which the detection unit and the communication unit are connected in the form of a series circuit with the same primary winding in a first variant; and -
1b shows a further embodiment of the device according to the invention, in which the detection unit and the communication unit are connected in the form of a series circuit with the same primary winding; and -
2a shows a second embodiment of the device according to the invention, in which the Detection unit and the communication unit are connected in parallel to each other to the same primary winding; and -
2 B shows a third embodiment of the device according to the invention, in which the detection unit and the communication unit are connected in parallel to each other to the same primary winding; and -
3 shows a fourth embodiment of the device according to the invention, wherein a transformer on a primary side has a primary winding and a further primary winding; and -
4 shows state curves of the communication unit and the detection unit; and -
5a shows a first embodiment of a photovoltaic (PV) plant according to the invention; and -
5b shows a second embodiment of a photovoltaic (PV) plant according to the invention
FIGURENBESCHREIBUNGDESCRIPTION OF THE FIGURES
In
Im dargestellten Fall ist der erste Signalanschluss 19.1 der Detektionseinheit
Im Betrieb der Vorrichtung
Weiterhin ist die Detektionseinheit
Auf diese Weise entstehen erste Zeitspannen, innerhalb derer die Detektionseinheit
Die
Im Gegensatz zur Ausführungsform der Vorrichtung
Im Unterschied zu der in
Ähnlich zur
Im Unterschied zu
- - einerseits das Kommunikationssignal ausreichend zu dämpfen und somit eine Übersteuerung der Detektionseinheit
9 zu vermeiden, und - - andererseits
über den Übertrager 7 aus dem Gleichstromkreis ausgekoppelte AC-Signale, sofern deren Frequenz einen ausreichenden Abstand zur Kommunikationsfrequenz aufweisen, noch in einer Stärke zu empfangen, die eine weitere Verarbeitung ermöglicht.Das Bezugspotential 21 ist beispielhaft mit dem zweiten Signalanschluss 18.2der Kommunikationseinheit 8 und dem zweiten Signalanschluss 19.2der Detektionseinheit 9 verbunden.
- - On the one hand sufficient to dampen the communication signal and thus an override of the
detection unit 9 to avoid, and - - On the other hand, via the
transformer 7 AC signals coupled out of the DC circuit, provided that their frequency is sufficiently far from the communication frequency, are still received at a level which allows further processing. Thereference potential 21 is exemplary with the second signal terminal 18.2 of the communication unit8th and the second signal terminal 19.2 of thedetection unit 9 connected.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der deaktivierte Zustand der Kommunikationseinheit
Im Unterschied zu
Ansonsten entspricht der Betrieb der Vorrichtung
In
In
Die dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung
In
Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform ist die Vorrichtung
Auch hier ist die dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Vorrichtungcontraption
- 2.1, 2.22.1, 2.2
- Anschlussconnection
- 33
- Wechselrichterinverter
- 44
- Netznetwork
- 55
- Sperrgliedlocking member
- 66
- Kondensatorcapacitor
- 77
- Übertragerexchangers
- 7p7p
- Primärseiteprimary
- 7s7s
- Sekundärseitesecondary side
- 71p, 72p71p, 72p
- Primärwicklungprimary
- 71s71s
- Sekundärwicklungsecondary winding
- 88th
- Kommunikationseinheitcommunication unit
- 99
- Detektionseinheitdetection unit
- 1010
- Steuerungcontrol
- 11.1 - 11.411.1 - 11.4
- Schalterswitch
- 1212
- Spannungsquellevoltage source
- 1313
- Diodediode
- 1414
- Photovoltaik (PV) - GeneratorPhotovoltaic (PV) generator
- 1515
- DC-VerbindungsleitungDC link
- 1616
- DC-VerbindungsleitungDC link
- 1717
- Photovoltaik (PV) - AnlagePhotovoltaic (PV) plant
- 1818
- Signalanschlusssignal connection
- 1919
- Signalanschlusssignal connection
- 2020
- Bandsperrebandstop
- 2121
- Bezugspotentialreference potential
- 2222
- Bandsperrebandstop
- 23, 2423, 24
- Kondensatorcapacitor
- 32, 3332, 33
- Zustandsverlaufstate history
- 3434
- ZeitspannePeriod of time
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102013108166 A1 [0003]DE 102013108166 A1 [0003]
- DE 102012112921 A1 [0004]DE 102012112921 A1 [0004]
Claims (16)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016119877.3A DE102016119877A1 (en) | 2016-10-19 | 2016-10-19 | Device for detection and communication |
PCT/EP2017/076018 WO2018073090A1 (en) | 2016-10-19 | 2017-10-12 | Device in a direct current circuit for detection and communication purposes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016119877.3A DE102016119877A1 (en) | 2016-10-19 | 2016-10-19 | Device for detection and communication |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102016119877A1 true DE102016119877A1 (en) | 2018-04-19 |
Family
ID=60153286
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102016119877.3A Pending DE102016119877A1 (en) | 2016-10-19 | 2016-10-19 | Device for detection and communication |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102016119877A1 (en) |
WO (1) | WO2018073090A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3647797A1 (en) * | 2018-11-05 | 2020-05-06 | ABB Schweiz AG | An inverter comprising means for detecting arcing faults in the dc section of a photovoltaic plant |
CN115513642A (en) * | 2022-11-04 | 2022-12-23 | 华南理工大学 | Antenna component and base station antenna |
EP4123865A1 (en) * | 2018-07-27 | 2023-01-25 | FRONIUS INTERNATIONAL GmbH | Arc recognition |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012104004B3 (en) * | 2012-05-07 | 2013-10-24 | Sma Solar Technology Ag | Method for determining type of arc of photovoltaic (PV) generator of PV system, involves analyzing impedance of PV generator for discriminating whether present electric arc of PV generator is series arc or parallel arc |
DE102012112921B3 (en) | 2012-12-21 | 2014-04-30 | Sma Solar Technology Ag | Circuit arrangement and method for data transmission to DC cables and inverter and photovoltaic system with such a circuit arrangement |
DE102013108166A1 (en) | 2013-07-30 | 2015-02-05 | Sma Solar Technology Ag | DEVICE FOR DETECTING AC POWER IN A DC CIRCUIT |
DE102014221108A1 (en) * | 2013-10-17 | 2015-04-23 | Power Plus Communications Ag | Coupling device for coupling a powerline terminal and a measuring device to a power supply network and measuring nodes |
DE102014220421A1 (en) * | 2013-10-24 | 2015-04-30 | Power Plus Communications Ag | Measuring node, system and method for monitoring the state of a power supply network |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9696363B2 (en) * | 2012-09-25 | 2017-07-04 | Stmicroelectronics S.R.L. | System and method for an arc fault detector |
-
2016
- 2016-10-19 DE DE102016119877.3A patent/DE102016119877A1/en active Pending
-
2017
- 2017-10-12 WO PCT/EP2017/076018 patent/WO2018073090A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012104004B3 (en) * | 2012-05-07 | 2013-10-24 | Sma Solar Technology Ag | Method for determining type of arc of photovoltaic (PV) generator of PV system, involves analyzing impedance of PV generator for discriminating whether present electric arc of PV generator is series arc or parallel arc |
DE102012112921B3 (en) | 2012-12-21 | 2014-04-30 | Sma Solar Technology Ag | Circuit arrangement and method for data transmission to DC cables and inverter and photovoltaic system with such a circuit arrangement |
DE102013108166A1 (en) | 2013-07-30 | 2015-02-05 | Sma Solar Technology Ag | DEVICE FOR DETECTING AC POWER IN A DC CIRCUIT |
DE102014221108A1 (en) * | 2013-10-17 | 2015-04-23 | Power Plus Communications Ag | Coupling device for coupling a powerline terminal and a measuring device to a power supply network and measuring nodes |
DE102014220421A1 (en) * | 2013-10-24 | 2015-04-30 | Power Plus Communications Ag | Measuring node, system and method for monitoring the state of a power supply network |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4123865A1 (en) * | 2018-07-27 | 2023-01-25 | FRONIUS INTERNATIONAL GmbH | Arc recognition |
US11804710B2 (en) | 2018-07-27 | 2023-10-31 | Fronius International Gmbh | Arc detection |
EP3647797A1 (en) * | 2018-11-05 | 2020-05-06 | ABB Schweiz AG | An inverter comprising means for detecting arcing faults in the dc section of a photovoltaic plant |
CN115513642A (en) * | 2022-11-04 | 2022-12-23 | 华南理工大学 | Antenna component and base station antenna |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2018073090A1 (en) | 2018-04-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3406029B1 (en) | Isolator apparatus for a photovoltaic string, solar installation and operating method for a solar installation with a photovoltaic string | |
DE10321168A1 (en) | Motor control device with an electronic protection circuit against inrush currents | |
DE102014105289A1 (en) | Active EMC filter | |
EP2208215A1 (en) | Switching arrangement and method for controlling an electromagnetic relay | |
DE112010000698T5 (en) | Electrical circuit with redundant connection line | |
DE102016119877A1 (en) | Device for detection and communication | |
DE102018130453A1 (en) | Method for the electrical supply of an inverter, system component, inverter and power generation system with such a system component | |
EP3593434A1 (en) | Method and assembly for generating an activating signal for an hvdc breaker | |
DE602005005207T2 (en) | Actuation and monitoring module, in particular for operating units such as trackside systems of railway systems or the like | |
EP3622621A1 (en) | Multilevel power converter | |
DE102009023262B4 (en) | Circuit for monitoring limit switches of a 4-wire three-phase drive of a switch | |
DE102008032317A1 (en) | Power supply device for control electronics of converter, has switching unit switching reversibly between primary circuits of transformer according to voltage, such that one of primary circuit is activated | |
EP2656365B1 (en) | Control circuit for an electromagnetic relay | |
DE102005025705B3 (en) | Control switch for power semiconductor in bridge topology has signal transmitter and dc to dc converter between primary and secondary sides and error and status signaling | |
EP2709226A1 (en) | Circuit arrangement, and level converter and comparator circuit for the circuit arrangement | |
WO2018113926A1 (en) | Power converter | |
EP0811276B1 (en) | Process and circuit arrangement for connecting a load to a conductor | |
DE10261452A1 (en) | Engine control with a control device and a safety device for safely switching off an engine | |
DE102020200672A1 (en) | Galvanically separated energy-technical coupling of at least two-pole energy supply lines | |
DE102018210398B4 (en) | Receiving device and arrangement for inductive energy transmission and method for transmitting an error signal | |
DE102018109107B3 (en) | A monitoring device and method for monitoring a solar generator for earth faults | |
EP0082410B1 (en) | Circuit for the suppression of signals on line sections | |
EP0717485A1 (en) | Safety barrier for high speed data | |
DE102018108026B3 (en) | Device for testing a power relay | |
DE19844185A1 (en) | Bus line system, especially for controlling compact hydraulic drives as subscribers, has controller with external connection for connected subscriber with same characteristics as ring line |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication |