DE112013005444B4 - Verfahren und Anordnung zur Datenkommunikation zwischen einem Wechselrichter und einerNetzüberwachungseinheit - Google Patents

Verfahren und Anordnung zur Datenkommunikation zwischen einem Wechselrichter und einerNetzüberwachungseinheit Download PDF

Info

Publication number
DE112013005444B4
DE112013005444B4 DE112013005444.2T DE112013005444T DE112013005444B4 DE 112013005444 B4 DE112013005444 B4 DE 112013005444B4 DE 112013005444 T DE112013005444 T DE 112013005444T DE 112013005444 B4 DE112013005444 B4 DE 112013005444B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
monitoring unit
synchronization
network monitoring
inverters
data
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.)
Active
Application number
DE112013005444.2T
Other languages
English (en)
Other versions
DE112013005444A5 (de
Inventor
David Aitzetmüller
Christian Fasthuber
Clemens Bittmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fronius International GmbH
Original Assignee
Fronius International GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fronius International GmbH filed Critical Fronius International GmbH
Publication of DE112013005444A5 publication Critical patent/DE112013005444A5/de
Application granted granted Critical
Publication of DE112013005444B4 publication Critical patent/DE112013005444B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H02J3/383—
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/40—Synchronising a generator for connection to a network or to another generator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
    • H02J13/00007—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment using the power network as support for the transmission
    • H02J13/00009—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment using the power network as support for the transmission using pulsed signals
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
    • H02J13/00007—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment using the power network as support for the transmission
    • H02J13/0001—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment using the power network as support for the transmission using modification of a parameter of the network power signal
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B3/00—Line transmission systems
    • H04B3/54—Systems for transmission via power distribution lines
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B3/00—Line transmission systems
    • H04B3/54—Systems for transmission via power distribution lines
    • H04B3/542—Systems for transmission via power distribution lines the information being in digital form
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22—The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B2203/00—Indexing scheme relating to line transmission systems
    • H04B2203/54—Aspects of powerline communications not already covered by H04B3/54 and its subgroups
    • H04B2203/5404—Methods of transmitting or receiving signals via power distribution lines
    • H04B2203/5408—Methods of transmitting or receiving signals via power distribution lines using protocols
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B2203/00—Indexing scheme relating to line transmission systems
    • H04B2203/54—Aspects of powerline communications not already covered by H04B3/54 and its subgroups
    • H04B2203/5404—Methods of transmitting or receiving signals via power distribution lines
    • H04B2203/5416—Methods of transmitting or receiving signals via power distribution lines by adding signals to the wave form of the power source
    • 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
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02B90/20—Smart grids as enabling technology in buildings sector
    • 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
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
    • 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
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/70—Smart grids as climate change mitigation technology in the energy generation sector
    • 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
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • 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
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/12—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation
    • Y04S10/123—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation the energy generation units being or involving renewable energy sources
    • 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
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications
    • Y04S10/52—Outage or fault management, e.g. fault detection or location
    • 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
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
    • Y04S40/12—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment
    • Y04S40/121—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment using the power network as support for the transmission

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
  • Selective Calling Equipment (AREA)

Abstract

Verfahren zur Datenkommunikation zwischen einer an eine elektrische Last (4) angeschlossenen Netzüberwachungseinheit (5) und einer Anzahl von ausgangsseitig in Serie geschalteten Wechselrichtern (31, 32, ... 3n), wobei die Wechselrichter (31, 32, ... 3n) und die Netzüberwachungseinheit (5) zueinander zeitlich synchronisiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass der an der elektrischen Last (4) anliegenden Netzspannung (VN) durch die Netzüberwachungseinheit (5) ein Synchronisationspuls (10) überlagert wird, der durch die Wechselrichter (31, 32, ... 3n) zur zeitlichen Synchronsierung detektiert wird.

Description

  • Die gegenständliche Anmeldung betrifft ein Verfahren zur Datenkommunikation zwischen einer an eine elektrische Last angeschlossenen Netzüberwachungseinheit und einer Anzahl von ausgangsseitig in Serie geschalteten Wechselrichtern, wobei die Wechselrichter und die Netzüberwachungseinheit zueinander zeitlich synchronisiert werden.
  • Photovoltaikanlagen umfassen in der Regel eine Anzahl von Solarpanelen, die in Abhängigkeit von der Sonneneinstrahlung eine Gleichspannung gewisser Größe liefern. Diese Gleichspannung wird mit einem Wechselrichter in eine Wechselspannung oder einen Wechselstrom gewandelt und in ein elektrisches Versorgungsnetz geliefert, oder an eine elektrische Last geschaltet, wie z.B. eine elektrische Maschine oder eine Batterieladestation. Dabei sind unterschiedliche Konfigurationen bekannt geworden. Die gegenständliche Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung, bei der jedes Solarpanel einen eigenen Wechselrichter aufweist und die einzelnen Wechselrichter in Serie geschaltet sind, wobei die Summe der Ausgangsspannungen der Wechselrichter die Spannung des elektrischen Versorgungsnetzes oder der elektrischen Last ergibt. Eine solche Anordnung ist z.B. aus der GB 2 483 317 A bekannt. Darin wird auch ausgeführt, dass die einzelnen Wechselrichter synchron zueinander und zum Versorgungsnetz bzw. zur Last sein müssen. Dazu wird vorgeschlagen, mittels eines Sensors die Netzspannung auszuwerten, z.B. hinsichtlich Amplitude, Phase und Frequenz, und diese Information an Synchronisationseinheiten der einzelnen Wechselrichter zu senden. Dies kann über eigene Steuerleitungen erfolgen, oder auch mittels Powerline Kommunikation. Allerdings beschreibt die GB 2 483 317 A nicht, wie die Synchronisation im Detail erfolgen soll.
  • Die EP 1 483 819 B1 beschreibt ein Verfahren zum Steuern elektrischer Geräte mittels Powerline Kommunikation. Dabei sind an ein Stromversorgungsnetz eine Anzahl von Teilnehmern angeschlossen, die untereinander kommunizieren und dazu untereinander synchronisiert sein müssen. Zur Synchronisation wird von den Teilnehmern der Nulldurchgang der Netzspannung verwendet, um ein Kanalraster mit einem Sende- und Empfangszyklus aufzubauen. Jeder Sende- und Empfangszyklus wird durch Nulldurchgänge der Netzspannung begrenzt. Dazu muss jeder Teilnehmer die Netzspannung auf deren Nulldurchgänge hin beobachten und dafür entsprechend ausgestattet sein. Diese Art der Synchronisation kann aber nur dann funktionieren, wenn die einzelnen Teilnehmer parallel an das Stromversorgungsnetz geschaltet sind. Dieses Powerline Kommunikationsverfahren würde daher nicht in einer Anordnung nach der GB 2 483 317 A funktionieren.
  • In der DE 10 2007 003 010 A1 sind eine Anlage und ein Verfahren beschrieben. In der Anlage werden Verbraucher mittels einer Versorgungsleitung versorgt, über welche elektronische Leistung und Daten übertragbar sind. Leistungssignale und Datensignale werden abwechselnd übertragen.
  • In der US 2004/0086053 A1 ist ein unterirdisches Leistungs- und Kommunikationsnetzwerk beschrieben. Eine Kombination von Frequenz- und Zeitmultiplexverfahren wird eingesetzt, wobei Datensignalen ein Synchronisierungsmuster vorausgeht.
  • In der DE 100 59 219 C1 ist ein Verfahren zur Übertragung von Informationen über Leitungsnetze beschrieben. Im zeitlichen Verlauf einer sich wiederholenden Wechselspannung werden festlegbare Abschnitte des Wechselspannungsverlaufs leistungsfrei geschaltet. Während solcher Abschnitte werden, anstelle der Übertragung von Leistung, Signale zur Übertragung von Daten auf das Leitungsnetz aufgeschaltet.
  • Es ist nun eine Aufgabe der gegenständlichen Erfindung eine Anordnung und ein Verfahren anzugeben, mit der eine einfache und zuverlässige Datenkommunikation in einer Anordnung aus einer Anzahl von seriell verschaltetet Wechselrichtern möglich wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, in dem der an der elektrischen Last anliegenden Netzspannung durch die Netzüberwachungseinheit ein Synchronisationspuls überlagert wird, der durch die Wechselrichter zur zeitlichen Synchronsierung detektiert wird. Dieser Synchronisationspuls kann von allen seriell verschalteten Wechselrichtern detektiert werden, womit sich die Wechselrichter sehr einfach zur Datenkommunikation mit der Netzüberwachungseinheit synchronisieren können. Außerdem bilden die Synchronisationpulse definierte Zeitspannen, in denen ein beliebiges Kommunikationsprotokoll realisiert werden kann.
  • Besonders vorteilhaft werden zwischen zwei aufeinander folgende Synchronisationspulse zumindest zwei Datenkanäle vorgegebener zeitlicher Dauer ausgebildet. Die Datenkanäle können dann von den Wechselrichtern und von der Netzüberwachungseinheit gemäß dem Kommunikationsprotokoll genutzt werden.
  • Die Zuverlässigkeit der Datenkommunikation kann verbessert werden, wenn zwischen dem Senden bzw. Detektieren des Synchronisationspulses und dem erstem Datenkanal eine vorgegebene Pulsdauer vorgesehen wird, sodass der Synchronisationspuls ausreichend abklingen kann, bevor Daten über die Leitung gesendet werden.
  • Der Synchronisationspuls wird vorteilhaft auf einen definierten, eindeutigen und leicht zu erfassenden Referenzpunkt der Netzspannung bezogen und nach einer vorgegebenen Verzögerungzeit nach diesem Referenzpunkt, vorzugsweise der Nulldurchgang oder Scheitelpunkt der Netzspannung, gesendet.
  • Die Verzögerungszeit kann vorteilhaft genutzt werden, um zusätzliche Daten von einem Wechselrichter an die Netzüberwachungseinheit, z.B. zum Signalisieren einer Notsituation eines Wechselrichters, oder umgekehrt, z.B. zur Adressierung eines Wechselrichters, zu senden. Auf diese Weise können weitere, für den Betrieb der Anlage wichtige Informationen auf einfache Weise übermittelt werden, ohne die Bandbreite der Datenkommunikation einzuschränken. Das Signalisieren einer Notsituation kann entsprechend auch eine Notabschaltung zur Folge haben, sodass die Sicherheit der Anlage und die Sicherheit für den Anwender erhöht wird.
  • Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 1 bis 4, die beispielhaft und schematisch vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zeigen, näher erläutert. Dabei zeigt
    • 1 ein Blockschaltung einer Photovoltaikanlage an einer elektrischen Last,
    • 2 die Netzspannung mit Synchronisationspulsen,
    • 3 eine Vergrößerung davon und
    • 4 eine Ausgestaltung einer Synchronisationseinheit.
  • Eine Photovoltaikanlage 1 umfasst eine Reihe von Photovoltaikmodulen 21 , 22 , ... 2n . Jedes Photovoltaikmodul 21 , 22 , ... 2n ist in an sich bekannter Weise mit einem zugehörigen Wechselrichter 31 , 32 , ... 3n verbunden, der jeweils die Gleichspannung VDC1 , VDC2 , ... VDCn des Photovoltaikmoduls 21 , 22 , ... 2n in eine Wechselspannung VAC1 , VAC2 , ... VACn am Ausgang des Wechselrichters 31 , 32 , ... 3n wandelt. Die Wechselrichter 31 , 32 , ... 3n sind über deren Ausgänge in Serie geschaltet, wobei die Summe der Wechselspannungen VAC1 , VAC2 , ... VACn die Netzspannung VN des zu speisenden Versorgungsnetzes bzw. des zu versorgenden elektrischen Verbrauchers (allgemein als elektrische Last 4 bezeichnet) in Amplitude und Phase ergibt. Die Netzspannung VN wird in einer an die elektrische Last 4 angeschlossenen Netzüberwachungseinheit 5 überwacht. Die Netzüberwachungseinheit 5 ist dabei parallel an die in Serie geschalteten Wechselrichter 31 , 32 , ... 3n angeschlossen. In der Netzüberwachungseinheit 5 ist weiters eine Synchronisationseinheit 6 angeordnet, die für die Synchronsierung der einzelnen Wechselrichter 31 , 32 , ... 3n auf die Netzspannung VN verantwortlich ist, wie unten im Detail noch ausgeführt wird. Dazu umfasst jeder Wechselrichter 31 , 32 , ... 3n auch eine Steuereinheit 71 , 72 , ... 7n , der die Synchronisationsinformation der Synchronisationseinheit 6 auswertet und die Wechselrichter 31 , 32 , ... 3n zur Synchronisierung auf die Netzspannung VN steuert.
  • 2 zeigt den zeitlichen Verlauf der Netzspannung VN . In einem vorgegebenen Zeitabstand td vom Nulldurchgang wird hier durch die Synchronisationseinheit 6 ein zeitlich kurzer Synchronisationspuls 10 (siehe 3) erzeugt und der Netzspannung VN überlagert. Dieser Synchronisationspuls 10 kann aufgrund der seriellen Verschaltung der Wechselrichter 31 , 32 , ... 3n durch jeden Wechselrichter 31 , 32 , ... 3n bzw. durch die zugehörige Steuereinheit 71 , 72 , ... 7n detektiert werden und stellt daher eine eindeutige zeitliche Referenz dar, auf die sich die Wechselrichter 31 , 32 , ... 3n synchronisieren können. Der Synchronisationspuls 10 kann dabei natürlich, mit oder ohne Verzögerung td , auch zu einem anderen eindeutigen Zeitpunkt der Netzspannung VN , z.B. am Scheitelpunkt der Netzspannung VN , gesendet werden.
  • Nach dem Synchronisationspuls 10 ist eine Zeitspanne tN , tI definiert, die für das Senden von Daten verwendet werden kann, ein sogenannter Datenkanal. Hierbei kann zwischen zwei Synchronisationspulsen 10 ein Datenkanal oder es können auch mehrere Datenkanäle vorgesehen sein. Nach der Detektion eines Synchronisationspulses 10 wird vor dem Beginn eines Datenkanals vorzugsweise eine vorgegebene Pulsdauer tSP gewartet.
  • Für die Datenkommunikation werden in 2 beispielsweise zwei Datenkanäle definiert. Dazu wird nach der Detektion bzw. nach dem Senden des Synchronisationspulses 10 eine vorgegebene Pulsdauer tSP gewartet. Danach können für eine bestimmte Zeitdauer tN Daten von der Netzüberwachungseinheit 5 an die Wechselrichter 31 , 32 , ... 3n gesendet werden. Das kann auch genutzt werden, um die Wechselrichter 31 , 32 , ... 3n durch Steuersignale zentral von der Netzüberwachungseinheit 5 aus in Abhängigkeit vom Zustand der elektrischen Last 4 zu steuern, z.B. durch Vorgabe von Spannungswerten VAC , Frequenz, Blindleistungs- sowie Wirkleistungsvorgaben, etc. Darauf folgt für die Zeitdauer tI ein zweiter Datenkanal, zum Senden von Daten, z.B. Statusdaten, Betriebsdaten, Daten für zentrales Monitoring, etc., von den Wechselrichtern 31 , 32 , ... 3n an die Netzüberwachungseinheit 5. Ein Übertragungszyklus dauert hierbei eine Periode der Netzspannung VN .
  • Es ist aber auch denkbar, dass jeder x-te Synchronisationspuls 10, auch mehrere hintereinander folgende, zum Synchronisieren des Sendens von Daten in eine Richtung, z.B. von der Netzüberwachungseinheit 5 an die Wechselrichter 31 , 32 , ... 3n , genutzt werden und die anderen Synchronisationspulse 10 zum Synchronisieren des Sendens von Daten in die andere Richtung, z.B. von den Wechselrichter 31 , 32 , ... 3n an die Netzüberwachungseinheit 5, genutzt werden. Z.B. könnte vorgesehen sein, dass nur jeweils jeder zweite Synchronisationspuls 10 zum Senden in einer Richtung verwendet wird. Auch können z.B. zwei hintereinander folgende Synchronisationspulse 10 zum Senden in eine Richtung, und der dritte folgende Synchronisationspuls 10 zum Senden in die andere Richtung genutzt werden, wonach sich der Zyklus wiederholt.
  • Auf diese Weise kann eine ganze Welle oder eine Halbwelle der Netzspannung (wie in 2) für die Datenkommunikation genutzt werden. Bei einer Netzfrequenz von 60Hz, wie in Nordamerika oder Asien üblich, ergibt sich damit eine Zeitspanne von ca. 16,7ms (ganze Welle) bzw. 8,35ms (Halbwelle) für die vorgesehenen Datenkanäle. Bei einer Netzfrequenz von 50Hz, wie in Europa üblich, ergibt sich eine Zeitspanne von 20ms.
  • Es ist aber auch eine Konfiguration denkbar, bei der mehrere solcher über die Wechselrichter 31 , 32 , ... 3n seriell verschalteter Photovoltaikmodule 21 , 22 , ... 2n parallel zueinander und an die Netzüberwachungseinheit 5 bzw. die elektrische Last 4 geschaltet werden. Z.B. könnten drei Stränge mit jeweils zehn in Serie geschalteten Wechselrichtern parallel an die Netzüberwachungseinheit 5 bzw. die elektrische Last 4 geschaltet werden. Durch die Parallelschaltung wird der Synchronisationspuls 10 in jeden Strang aus in Serie geschalteten Wechselrichtern gesendet und kann dort zur Synchronisation von den Wechselrichter detektiert werden.
  • Selbstverständlich sind hier beliebe Adaptionen denkbar und möglich. Z.B. könnten mehr als zwei Datenkanäle implementiert werden oder ein Übertragungszyklus kann auch länger als eine Periode der Netzspannung VN sein.
  • Für die Datenübertragung kann jedes beliebige geeignete Kommunikationsprotokoll implementiert werden. Zur physikalischen Umsetzung der Datenübertragung kann auf die hinlänglich bekannten Methoden der Powerline Kommunikation zurückgegriffen werden.
  • Ebenso könnte vorgesehen sein, dass auch einer der Wechselrichter 31 , 32 , ... 3n bzw. die zugehörigen Steuereinheiten 71 , 72 , ... 7n einen Synchronisationspuls 10 in Richtung Netzüberwachungseinheit 5 und/oder an die weiteren Wechselrichter 31 , 32 , ... 3n senden können, auch asynchron, z.B. um eine Notsituation zu signalisieren oder einen gewissen notwendigen Eingriff der Netzüberwachungseinheit 5 auszulösen, z.B. ein Notaus der Photovoltaikanlage 1 oder ein Trennen der Photovoltaikanlage 1 von der elektrischen Last 4. Der Synchronisationspuls 10 in Richtung Netzüberwachungseinheit 5 könnte z.B. auch während der Verzögerungszeit td gesendet werden.
  • Ebenso könnten auch weitere Daten, z.B. eine Adressinformation zur Auswahl eines bestimmten Wechselrichters 31 , 32 , ... 3n , während der Verzögerungszeit td gesendet werden.
  • Auch könnte vorgesehen sein, dass einer der Wechselrichter 31 , 32 , ... 3n die Funktion der Netzüberwachungseinheit 5 übernimmt, womit eine separate Netzüberwachungseinheit 5 eingespart werden könnte.
  • Der Synchronisationspuls 10 kann auf vielfältigste Weise erzeugt werden. Z.B. könnte zwischen Phase und Nullleiter eine Impedanz 12 in Serie mit einem Schalter 11 geschaltet werden, wie in 4 dargestellt. Bei geöffnetem Schalter 11 wird elektrische Energie in der Impedanz 12 gespeichert, die sich beim Schließen des Schalters 11 entlädt und einen Synchronisationspuls 10 erzeugt. Andere Möglichkeiten zur Erzeugung und zum Detektieren eines Synchronisationspulses 10 sind z.B. in der US 7,078.982 B2 beschrieben.
  • Vor allem bei einem Powerline Verfahren zur Datenkommunikation, bei dem ja das Datensignal dem Trägersignal (Netzspannung) überlagert wird, könnte aber auch das erste Bit der zu übertragenden Daten als Synchronisationspuls 10 verwendet und detektiert werden. Allgemein kann als Synchronisationspuls 10 auch ein spezieller Zeitpunkt wie der Beginn oder das Ende der Datenübertragung verwendet werden.
  • Anstelle der Übertragung des Synchronisationspulses 10 über die in Serie geschalteten Ausgänge der Wechselrichter 31 , 32 , ... 3n könnte zwischen Netzüberwachungseinheit 5 und den Wechselrichter 31 , 32 , ... 3n auch eine eigene Steuerleitung für die Datenkommunikation vorgesehen sein. Der Synchronisationspuls 10 würde dann eben über die Steuerleitung an die Wechselrichter 31 , 32 , ... 3n gesendet.

Claims (7)

  1. Verfahren zur Datenkommunikation zwischen einer an eine elektrische Last (4) angeschlossenen Netzüberwachungseinheit (5) und einer Anzahl von ausgangsseitig in Serie geschalteten Wechselrichtern (31, 32, ... 3n), wobei die Wechselrichter (31, 32, ... 3n) und die Netzüberwachungseinheit (5) zueinander zeitlich synchronisiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass der an der elektrischen Last (4) anliegenden Netzspannung (VN) durch die Netzüberwachungseinheit (5) ein Synchronisationspuls (10) überlagert wird, der durch die Wechselrichter (31, 32, ... 3n) zur zeitlichen Synchronsierung detektiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei aufeinander folgende Synchronisationspulse (10) zumindest ein Datenkanal vorgegebener zeitlicher Dauer (tN, tI) ausgebildet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei aufeinander folgende Synchronisationspulse (10) zumindest zwei Datenkanäle vorgegebener zeitlicher Dauer (tN, tI) ausgebildet werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Senden bzw. Detektieren des Synchronisationspulses (10) und dem erstem Datenkanal eine vorgegebene Pulsdauer (tSP) vorgesehen wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronisationspuls (10) nach einer vorgegebenen Verzögerungzeit (td) nach einem Referenzpunkt der Netzspannung (VN), vorzugsweise der Nulldurchgang oder Scheitelpunkt der Netzspannung (VN), gesendet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass während der Verzögerungszeit (td) Daten von einem Wechselrichter (31, 32, ... 3n) an die Netzüberwachungseinheit (5), oder umgekehrt, gesendet werden.
  7. Anordnung zur Datenkommunikation zwischen einer an eine elektrische Last (4) angeschlossenen Netzüberwachungseinheit (5) und einer Anzahl von ausgangsseitig in Serie geschalteten Wechselrichtern (31, 32, ... 3n), dadurch gekennzeichnet, dass in der Netzüberwachungseinheit (5) eine Synchronisationseinheit (6) zur Erzeugung eines der an der Last (4) anliegenden Netzspannung (VN) überlagerten Synchronisationspulses (10) vorgesehen ist und die Wechselrichter (31, 32, ... 3n) konfiguriert sind, diesen Synchronisationspuls (10) zur zeitlichen Synchronisation mit der Netzüberwachungseinheit (5) zu detektieren.
DE112013005444.2T 2012-11-15 2013-11-08 Verfahren und Anordnung zur Datenkommunikation zwischen einem Wechselrichter und einerNetzüberwachungseinheit Active DE112013005444B4 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50517/2012A AT513542B1 (de) 2012-11-15 2012-11-15 Verfahren und Anordnung zur Datenkommunikation zwischen einem Wechselrichter und einer Netzüberwachungseinheit
ATA50517/2012 2012-11-15
PCT/EP2013/073346 WO2014075999A2 (de) 2012-11-15 2013-11-08 Verfahren und anordnung zur datenkommunikation zwischen einem wechselrichter und einer netzüberwachungseinheit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE112013005444A5 DE112013005444A5 (de) 2015-07-30
DE112013005444B4 true DE112013005444B4 (de) 2019-04-04

Family

ID=49585369

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112013005444.2T Active DE112013005444B4 (de) 2012-11-15 2013-11-08 Verfahren und Anordnung zur Datenkommunikation zwischen einem Wechselrichter und einerNetzüberwachungseinheit

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9906040B2 (de)
JP (1) JP6042993B2 (de)
CN (1) CN104782015B (de)
AT (1) AT513542B1 (de)
DE (1) DE112013005444B4 (de)
WO (1) WO2014075999A2 (de)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO2482468T3 (de) * 2011-01-31 2018-08-04
CN104052160B (zh) * 2014-06-30 2016-08-24 国家电网公司 电力设备数据的采集装置及方法
CN108370260B (zh) * 2016-01-04 2021-04-30 日立汽车系统株式会社 电力线通信装置以及具备电力线通信装置的电子控制装置
CN106160004A (zh) * 2016-08-25 2016-11-23 泰通(泰州)工业有限公司 一种智能低压交流组件
EP3629041A1 (de) * 2018-09-28 2020-04-01 FRONIUS INTERNATIONAL GmbH Verfahren und anordnung zum durchführen eines abschalttests an einem wechselrichter
CN109286206A (zh) * 2018-11-29 2019-01-29 国网上海市电力公司 一种基于单元网布局下的多级能源主动调控方法
EP3739715B1 (de) * 2019-05-13 2022-03-30 FIMER S.p.A. Verfahren und system zum erstellen, verwalten und koordinieren eines netzwerks von stromgeneratoren
EP3840162A1 (de) * 2019-12-17 2021-06-23 Siemens Aktiengesellschaft Erzeugereinheit und betriebsverfahren für die erzeugereinheit

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10059219C1 (de) * 2000-11-29 2002-06-06 Fachhochschule Dortmund Verfahren zur Übertragung von Informationen über Leitungsnetze
US20040086053A1 (en) * 2001-09-04 2004-05-06 Anderson Scott K. Subterranean two-wire power and communications network
DE102007003010A1 (de) * 2006-01-31 2007-08-30 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Anlage, Vorrichtung und Verfahren
GB2483317A (en) * 2011-01-12 2012-03-07 Solaredge Technologies Ltd Photovoltaic power generation system

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3689886A (en) * 1971-02-09 1972-09-05 Thomas Industries Inc Control system having transmitter-receiver sets for operating functional device over power lines
DE19620442A1 (de) * 1996-05-21 1997-11-27 Siemens Ag Unrichtersystem
DE10128258A1 (de) 2001-06-12 2002-12-19 Luxmate Controls Gmbh Dornbirn Powerline-Steuersystem
US6969967B2 (en) * 2003-12-12 2005-11-29 Ut-Battelle Llc Multi-level dc bus inverter for providing sinusoidal and PWM electrical machine voltages
FR2871890B1 (fr) 2004-06-21 2006-10-13 Watteco Soc Par Actions Simpli Procede et dispositif d'emission d'impulsions sur un reseau de distribution d'electricite
US7729372B2 (en) 2005-07-27 2010-06-01 Sharp Corporation Communicating in a network that includes a medium having varying transmission characteristics
JP2009504015A (ja) 2005-07-27 2009-01-29 コネクサント システムズ， インコーポレイテッド 雑音環境における資源のフレキシブルなスケジューリング
US8212408B2 (en) * 2008-12-24 2012-07-03 Alencon Acquisition Co., Llc. Collection of electric power from renewable energy sources via high voltage, direct current systems with conversion and supply to an alternating current transmission network
US20100156188A1 (en) * 2008-12-24 2010-06-24 Fishman Oleg S Solar Photovoltaic Power Collection via High Voltage, Direct Current Systems with Conversion and Supply to an Alternating Current Transmission Network
WO2012155126A2 (en) * 2011-05-12 2012-11-15 Alencon Acquisition Co., Llc High voltage energy harvesting and conversion renewable energy utility size electric power systems and visual monitoring and control systems
US9118215B2 (en) * 2010-10-05 2015-08-25 Alencon Acquistion Co., Llc High voltage energy harvesting and conversion renewable energy utility size electric power systems and visual monitoring and control systems for said systems
US20120091817A1 (en) * 2010-10-18 2012-04-19 Advanced Energy Industries, Inc. System, method, and apparatus for ac grid connection of series-connected inverters
US9143056B2 (en) * 2011-12-16 2015-09-22 Empower Micro Systems, Inc. Stacked voltage source inverter with separate DC sources

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10059219C1 (de) * 2000-11-29 2002-06-06 Fachhochschule Dortmund Verfahren zur Übertragung von Informationen über Leitungsnetze
US20040086053A1 (en) * 2001-09-04 2004-05-06 Anderson Scott K. Subterranean two-wire power and communications network
DE102007003010A1 (de) * 2006-01-31 2007-08-30 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Anlage, Vorrichtung und Verfahren
GB2483317A (en) * 2011-01-12 2012-03-07 Solaredge Technologies Ltd Photovoltaic power generation system

Also Published As

Publication number Publication date
US20150288191A1 (en) 2015-10-08
CN104782015A (zh) 2015-07-15
CN104782015B (zh) 2018-07-10
JP6042993B2 (ja) 2016-12-14
AT513542B1 (de) 2014-07-15
WO2014075999A3 (de) 2014-12-18
DE112013005444A5 (de) 2015-07-30
JP2015536631A (ja) 2015-12-21
WO2014075999A2 (de) 2014-05-22
US9906040B2 (en) 2018-02-27
AT513542A1 (de) 2014-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112013005444B4 (de) Verfahren und Anordnung zur Datenkommunikation zwischen einem Wechselrichter und einerNetzüberwachungseinheit
DE60225662T2 (de) System zur Übertragung von Steuerungs- und Überwachungssignal
DE3134701C2 (de) Schaltungsanordnung zum Übertragen digitaler Daten über eine ringförmige Übertragungsleitung
DE2623699A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur wechselseitigen uebertragung von impulsen
DE2740533A1 (de) Fernwirkverfahren nach dem zeitmultiplexsystem und fernwirkanlage zur ausfuehrung dieses verfahrens
EP3172821B1 (de) Leistungselektronisches system zum betreiben einer last und verfahren zur synchronisation von leistungsmodulen
DE3237405C2 (de) Datenübertragungssystem
DE2614075B2 (de) Datenübertragungsanlage
DE102012208820B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Datenübertragung über einen Batterieanschluss
EP2483990B1 (de) Vorrichtung zum modifizieren einer wechselspannung, wechselspannung mit überlagertem datensignal, verfahren zur datenübertragung, verwendung eines empfängers, sowie kommunikationsarchitektur
WO2013174415A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur zuordnung einzelner phasenleiter in einem mehrphasigen energieverteilnetz
DE3006165C2 (de) Ankoppeleinrichtung zum Ankoppeln zweier Datenverarbeitungsanlagen
EP1320924A1 (de) Antriebssteuerung für einen elektrischen antrieb mit sicherer elektrischer trennung von leistungsteil und regelungseinheit
DE2655443B2 (de) Vervielfachte Zeitsteuerung zum Erzeugen von Zeitsignalen für Installationen mit signalverarbeitenden Schaltungen
EP1380326A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur digitalen Steuerung von elektrischen Verbrauchern einer Modelleisenbahnanlage
EP2704332A2 (de) Not-/Sicherheitsbeleuchtungsanlage und Verfahren zu deren Steuerung
EP1396072B1 (de) Stromrichter synchronisation
CH665297A5 (de) Anordnung zum ueberwachen von signalen an ausgaengen von steuerschaltungen in verkehrssteuersystemen.
EP3192165A1 (de) Übertragung von ansteuersignalen und datensignalen
DE102011018630B4 (de) Sicherheits-Kommunikationssystem zur Signalisierung von Systemzuständen
DE2133180C3 (de) Verfahren zur Tonfrequenz-Rundsteuerung
DE1466185A1 (de) PCM-Zeitmultiplexnachrichtensystem
EP3840162A1 (de) Erzeugereinheit und betriebsverfahren für die erzeugereinheit
DE102011010172A1 (de) Signalerzeugender Wechselrichter und Betriebsverfahren für einen Wechselrichter
EP3131192B1 (de) Steuervorrichtung und verfahren zur steuerung einer sicherheitsrelevanten komponente

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H02J0003380000

Ipc: H04B0003540000

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R082 Change of representative

Representative=s name: BRATOVIC, NINO, DR. RER. NAT., DE