DE19909609C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Kennlinie und des Punktes maximaler Energieausbeute von Gleichstromquellen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Kennlinie und des Punktes maximaler Energieausbeute von Gleichstromquellen

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung der Kennlinien von Gleichstromquellen, insbesondere Solarmodulen, bei dem als Parameter die Spannung, die an einem als Last mit der zu messenden Gleichstromquelle verbundenen Kondensator anliegt, und der Strom, über den sich der Kondensator auflädt, und ferner die Temperatur und die Bestrahlungsstärke des Solarmoduls gemessen werden. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß die Parameter zeitlich zueinander versetzt gemessen werden. Ferner betrifft die Erfindung darauf aufbauend Verfahren zur Messung des Punktes maximaler Leistung einer Gleichstromquelle und die Vorrichtung zur Durchführung der genannten Verfahren. Gemäß der Erfindung können in kurzer Zeit kostengünstig Kennlinien insbesondere von Solarmodulen analysiert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Kennlinie von Gleichstromquellen, insbesondere Solarmodulen (Photovoltaik-Modulen), bei dem als Parameter die Spannung, die an einem als Last mit der zu messenden Gleichstromquelle verbundenen Kondensator anliegt, und der Strom, über den sich der Kondensator auflädt. Ferner bezieht sich die Erfindung auf Verfahren zur Messung desjenigen Strom-Spannung-Wertepaares einer Gleichstromquelle, insbesondere eines Solarmoduls, bei dem die Gleichstromquelle ihre maximale Leistung aufweist. Bei diesem Strom-Spannung-Wertepaar handelt es sich um den Kennlinienpunkt maximaler Energieausbeute, den sogenannten Maximum Power Point (MPP). Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren.
Aus der DE 43 42 389 A1 sind eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zur Ermittlung der Kennlinie von Solarmodulen bekannt. Bei dem Verfahren wird die Kennlinie dadurch ermittelt, daß die über einem Lastwiderstand anliegende Spannung und der zugehörige Strom in Abhängigkeit eines einstellbaren Tastverhältnisses einer getakteten Steuerspannungsquelle eines Leistungs-FET gemessen werden.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß sich die Messung stets über einige Minuten erstrecken muß. Hierdurch entsteht zwangsläufig eine Ungenauigkeit, die durch Veränderungen der Meßbedingungen, wie der Bestrahlungsstärke und der Temperatur eines zu messenden Solarmoduls, während der Meßperiode entstehen.
Weiterhin ist aus der Praxis eine Vorrichtung zur Aufnahme und Analyse von Solarmodulkennlinien gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10 bekannt. Mit dieser bekannten Vorrichtung kann eine Messung zwar in weniger als 500 ms durchgeführt werden. Jedoch werden bei dieser Vorrichtung gleichzeitig für jeden einzelnen Zeitpunkt die Bestrahlungsstärke, die Temperatur des Solarmoduls und der den Kondensator aufladende Strom sowie die am Kondensator anliegende Spannung gemessen werden. Die vier Meßwerte werden in Sample and Hold-Stufen analog vorab gespeichert und daraufhin über jeweils einen Analog-Digital-Umsetzer in einem RAM gespeichert. Somit sind vier Analog- Digital-Umsetzer und vier Sample and Hold-Stufen notwendig, wodurch erhöhte Kosten in der Herstellung der Vorrichtung bedingt sind. Ferner sind die Komponenten der bekannten Vorrichtung nicht in einem einzigen Gerät angeordnet. Vielmehr weist die Vorrichtung ein Meßgerät auf, das über einen Personalcomputer gesteuert wird, wodurch sich Einschränkungen in der praktischen Verwendbarkeit der Vorrichtung ergeben.
Durch die DE 38 23 989 C2 ist auch bereits ein Regler für eine schnelle Kennlinienermittlung von Generatoren mit nichtlinearer Strom/Spannungskennlinie bekannt geworden, bei dem Differentiale du/dt der Ausgangsspannung und di/dt des Ausgangsstromes des Generators gebildet und zur Auswertung mit Sollwerten verglichen werden. Hier soll insbesondere bei Solarpaneelen eine Aufheizung des Paneels und somit die thermische Abhängigkeit der U-I- Kennlinie minimiert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren zur Ermittlung der Kennlinie von Gleichstromquellen zur Verfügung zu stellen, das kostengünstig durchführbar ist. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren zur Bestimmung des Punktes maximaler Leistung zur Verfügung zu stellen, das ebenfalls kostengünstig durchführbar ist. Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren zu schaffen.
Die Aufgabe in bezug auf das Verfahren zur Ermittlung der Kennlinie von Gleichstromquellen wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, daß die Parameter zeitlich zueinander versetzt gemessen werden, wird für die Messung nur ein einziger Analog-Digital-Umsetzer benötigt. Dieser Analog-Digital-Umsetzer weist eine interne Sample and Hold-Stufe auf. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine Messung von Kennlinien, die in kurzer Zeit auf einfache und damit kostengünstige Weise durchführbar ist.
Es kann sich dabei um die Kennlinie eines Solarmoduls oder auch mehrer zusammengeschalteter Solarmodule handeln.
Vorzugsweise werden, wenn die Kennlinie eines Solarmoduls gemessen werden soll, zunächst die Temperatur und die Bestrahlungsstärke des Solarmoduls und anschließend alternierend der den Kondensator aufladende Strom und die am Meßgeräteeingang anliegende Spannung gemessen und abgespeichert. Abschließend werden dabei wiederum die Temperatur und die Bestrahlungsstärke des Solarmoduls gemessen. Da die gesamte Messung in weniger als einer Sekunde vonstatten geht, ist es, um eine gute Meßgenauigkeit zu erreichen, ausreichend, Temperatur und Bestrahlungsstärke des Solarmoduls einmal zu Beginn der Strom- und Spannungsmessung und einmal am Ende dieser Messung zu bestimmen.
Vorzugsweise wird zu Beginn die vorgesehene Dauer der Messung der Strom- und Spannungswerte als Produkt aus Leerlaufspannung und Kapazität des Kondensators dividiert durch das Produkt aus Kurzschlußstrom und einem gewählten Sicherheitsfaktor von vorzugsweise zwei bis vier festgelegt. Damit ist gewährleistet, daß die Messung nicht beendet wird, bevor der Kondensator vollständig aufgeladen ist. Ferner wird vorzugsweise zu Beginn auch die Abtastfrequenz für die Messung von Strom und Spannung aus der anfangs gemessenen Leerlaufspannung, dem anfangs gemessenen Kurzschlußstrom, der Kapazität des Kondensators und einem gewählten Sicherheitsfaktor bestimmt.
Da die oben beschriebene Ladeendzeit des Kondensators linear von dessen Kapazität abhängt, ist auch die zeitliche Aufeinanderfolge der Strom- und Spannungsmeßwerte von der Kapazität des Kondensators abhängig. Da sich die Kapazität eines in eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens eingebauten Kondensators im Laufe der Zeit ändern kann, ist eine Kapazitätsbestimmung zu Beginn der Ermittlung einer Kennlinie vorteilhaft. Diese "Eigenvermessung" der Kapazität kann gemäß der Formel C = I.Δt/ΔU bestimmt werden, wobei Δt die Zeitspanne zwischen zwei Spannungsmessungen ist, die vorzugsweise nicht unmittelbar benachbart sind und sich im linearen Bereich des Spannungsanstiegs befinden. Die Differenz der zugehörigen Spannungsmeßwerte ist durch ΔU bezeichnet. Voraussetzung hierfür ist, daß ein konstanter Strom fließt, was im ersten Abschnitt der Kennlinienmessung näherungsweise der Fall ist. Somit kann bei jeder Kennlinienmessung eine Eigenkalibrierung durchgeführt werden.
Um die Kennlinie z. B. graphisch aufzutragen, werden Strom-Spannung-Wertepaare benötigt, die ein und demselben Zeitpunkt zugeordnet sind. Diese Wertepaare werden vorzugsweise dadurch erhalten, daß zwei zeitlich aufeinanderfolgende Werte der Spannung und des Stromes zu einem Strom-Spannung-Wertepaar zusammengefaßt werden. Da die zeitliche Aufeinanderfolge der Strom- und Spannungsmeßwerte im Mikrosekundenbereich liegt, wirkt sich in der graphischen Darstellung diese Näherung nicht aus. Die so erhaltene Kennlinie kann daher zu einer optischen Fehlererkennung, z. B. einer Erkennung von Abschattungen bei Solarmodulen, herangezogen werden.
Alternativ kann der zu einem bestimmten Spannungswert gehörende Stromwert auch durch Interpolation zweier benachbarter Stromwerte ermittelt werden.
Die Aufgabe betreffend das Verfahren zur Bestimmung des Punktes maximaler Leistung wird durch die Merkmale des Anspruchs 8 gelöst.
Bei diesem Verfahren wird die Kennlinie nach einem der oben beschriebenen Verfahren gemessen, wobei als Strom-Spannung-Wertepaar jeweils zwei aufeinanderfolgende Werte der Spannung und des Stromes gewählt werden. Um den Fehler, der dadurch entsteht, daß der Stromwert und der Spannungswert des jeweiligen Wertepaares nicht genau zu demselben Zeitpunkt gemessen worden sind, auszugleichen, wird die gesuchte maximale Leistung PMPPk gemäß der Formel
PMPPk = (I.U)/(1 + Fs)
berechnet. Dabei ist
Fs = (K.Δt.Isc)/(Uoc.C),
wobei K ein empirisch ermittelter Korrekturfaktor, Δt die Zeitspanne zwischen zwei benachbarten Meßpunkten der Spannung bzw. des Stromes, Isc der Kurzschlußstrom, Uoc die Leerlaufspannung und C die Kapazität des Kondensators ist und I und U den Stromwert bzw. Spannungswert darstellen, bei denen das Produkt aus I und U seinen Maximalwert erreicht.
Der empirisch ermittelte Korrekturfaktor kann beispielsweise 1,132 betragen. Der Fehler Fs ist gleich dem zu erwartenden Fehler
F = (PMPPmess - PMPP)/PMPP,
wobei
PMPPmess = I.U
und PMPP der wahre Leistungswert im Punkt maximaler Leistung ist.
Es hat sich gezeigt, daß auf diese Weise, obwohl die Strom- und Spannungswerte zeitlich versetzt gemessen worden sind, die Leistung im Punkt maximaler Leistung mit sehr hoher Genauigkeit bestimmt werden kann.
Aufgrund der alternierenden Meßwertaufnahme von Strom und Spannung ist die Berechnung der Leistung für einen bestimmten Zeitpunkt, wie sie zur Ermittlung des MPP notwendig ist, mit einem Fehler behaftet. Dieser Zeitdiskretisierungsfehler wird erfindungsgemäß ausgeglichen, indem für die Leistung im Punkt maximaler Leistung PMPPk gemäß obiger Formel verwendet wird.
Es wurde gefunden, daß Fs gleich dem zu erwartenden Fehler F ist. Erfindungsgemäß kann durch die nach dem beschriebenen Prinzip erfolgende Berechnung der Leistung im Punkt maximaler Leistung der durch die zeitliche Versetzung der Strom- und Spannungsmessung entstandene systematische Fehler nahezu vollständig eliminiert werden, so daß die Abweichung des "korrigierten" Leistungswertes PMPPk von dem wahren Wert PMPP vernachlässigbar ist.
Alternativ wird die Aufgabe betreffend das Verfahren zur Bestimmung des Punktes maximaler Leistung durch die Merkmale des Verfahrens gemäß Anspruch 9 gelöst. Bei diesem Verfahren wird die Kennlinie nach einem der oben beschriebenen Verfahren zur Ermittlung der Kennlinie erhalten, wobei der zu einem bestimmten Spannungswert gehörende Stromwert durch Interpolation zweier benachbarter Stromwerte ermittelt wird.
Aus der so erhaltenen Kennlinie wird dasjenige Strom-Spannung-Wertepaar ermittelt, bei dem das Produkt aus Spannung und Strom maximal ist.
Die Aufgabe wird in bezug auf die Vorrichtung zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 10 gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält eine Meßschaltungsanordnung, die einen an eine zum Messen der Gleichstromquelle, insbesondere an ein Solarmodul, anschließbaren Lastkondensator und Mittel zur Spannungs- und Strommessung aufweist. Ferner weist die Vorrichtung ein RAM, einen Mikrocontroller, einen Analog-Digital-Umsetzer und ein Display auf. Die Vorrichtung ist derartig ausgelegt, daß die Werte der am Kondensator anliegenden Spannung und des den Kondensator aufladenden Stromes unter Verwendung nur eines einzigen Analog-Digital- Umsetzers zeitlich versetzt gemessen werden.
Dadurch, daß die Strom- und Spannungswerte zeitlich versetzt gemessen werden und somit nur ein Analog-Digital-Umsetzer erforderlich ist, kann die Vorrichtung relativ klein und somit insbesondere portabel ausgebildet sein. Ferner ist es dadurch möglich, das Gerät kostengünstig herzustellen.
Vorzugsweise weist die Meßschaltungsanordnung einen Kurzschlußschalter auf, mit dem die zu messende Gleichstrom-/Gleichspannungsquelle kurzgeschlossen werden kann. Dieser Kurzschlußschalter dient zum einen dazu, Einschwingvorgänge der Meßverstärker bei der Kennlinienmessung zu vermeiden. Zum anderen kann der Kurzschlußschalter auch dazu verwendet werden, den Kurzschlußstrom zu messen, der bekannt sein muß, um die Ladeendzeit bzw. die damit verbundene Abtastfrequenz zu bestimmen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann insbesondere als einteiliges Handmeßgerät ausgelegt sein. Bei einem solchen eigenständigen Gerät bedarf es insbesondere nicht mehr eines Personalcomputers, der die Steuerung des Meßablaufs übernimmt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei auf die Figuren Bezug genommen wird. Es zeigen:
Fig. 1 eine an ein Solarmodul angeschlossene Meßschaltungsanordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 ein Diagramm, das den Verlauf des den Lastkondensator der Fig. 1 aufladenden Stromes, der an dem Kondensator anliegenden Spannung und der Leistung des Solarmoduls der Fig. 1 über die Zeit;
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die Fig. 1 zeigt eine Meßschaltungsanordnung 1, die über zwei Anschlüsse 2 und 3 an ein Solarmodul 4 angeschlossen ist.
Die Meßschaltungsanordnung 1 weist einen Lastkondensator 5, einen Entladewiderstand 6 und einen Strommeßshunt 7 in Form eines Widerstandes auf. Darüber hinaus sind innerhalb der Meßschaltungsanordnung 1 ein Hauptschalter 8, ein Entladeschalter 9 und ein Kurzschlußschalter 10 angeordnet.
Mit der in Fig. 1 dargestellten Meßschaltungsanordnung 1 werden Kennlinien von Gleichstromquellen auf folgende Weise ermittelt. Zunächst wird der Kondensator 5 entladen, indem der Entladeschalter 9 geschlossen wird, während der Hauptschalter 8 und der Kurzschlußschalter 10 geöffnet sind. Anschließend werden der Hauptschalter 8 und der Kurzschlußschalter 10 geschlossen, während der Entladeschalter 9 geöffnet ist. Dabei wird der Kurzschlußstrom gemessen, damit dieser zur Berechnung der Zeit, nach der der Kondensator 5 innerhalb der eigentlichen Messung vollständig aufgeladen sein wird, zur Verfügung steht. Ferner werden dadurch, daß das Solarmodul 4 vor Beginn der eigentlichen Messung in den Kurzschluß geschaltet wird, Einschwingvorgänge von (nicht gezeigten) Schalt-MOS-FETs bei der Ermittlung der Kennlinie vermieden.
Im nächsten Schritt wird der Kurzschlußschalter 10 geöffnet. Das Solarmodul lädt den Kondensator 5 auf, wobei die Kennlinie des Solarmoduls 4 durchfahren wird. Wenn der Kondensator 5 vollständig aufgeladen ist und sich die Meßschaltungsanordnung 1 im stromlosen Zustand befindet, wird der Hauptschalter 8 geöffnet und der Kondensator 5 über den Entladewiderstand 9 wiederum entladen, um so den Zustand für eine weitere Messung zu erreichen.
In Fig. 2 sind jeweils ein typischer Verlauf des Stromes I, normiert auf den Kurzschlußstrom Isc, sowie der Spannung U, normiert auf die Leerlaufspannung Uoc, und der Leistung P, normiert auf die Leistung im Punkt maximaler Leistung PMPP über die Zeit dargestellt. In diesem Beispiel ist die Ermittlung der Werte für die Kennlinie innerhalb von zwei Millisekunden abgeschlossen, wobei Uoc = 20 V, Isc = 8 A, PMPP = 120,2 W, der Füllfaktor FF = 75% und die Kapazität des Kondensators C = 470 µF sind. Zur Ermittlung der Kennlinie werden zunächst die Modultemperatur und die Bestrahlungsstärke nacheinander ermittelt und in einem RAM (siehe Fig. 3) abgelegt.
Während des Aufladevorgangs des Kondensators 5 werden jeweils alternierend Strom und Spannung gemessen und ebenfalls gespeichert. Dies erfolgt über einen Zeitraum
TEND = (Uoc.C)/Isc.S,
wobei S ein Sicherheitsfaktor ist. Durch den Sicherheitsfaktor ist sichergestellt, daß am Ende der Messung der Kondensator 5 vollständig aufgeladen ist. Die Strom- und Spannungswerte werden mit einer Abtastfrequenz
FABT = (Isc.S.2000)/(Uoc.C)
gemessen, wobei die Anzahl der gewünschten Meßwertepaare 2000 beträgt. Nach Beendigung der Messung der Strom- und Spannungswerte werden wiederum die Modultemperatur und die Bestrahlungsstärke gemessen und gespeichert.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens.
Die Vorrichtung weist einen Microcontroller, einen RAM, einen Analog-Digital-Umsetzer (ADU), eine Steuerung und ein Display auf. Die genannten Bauteile sind durch 8-Bit bzw. 16-Bit Datenleitungen verbunden.
Der Microcontroller steuert den kompletten Ablauf einer Messung. Über die Steuerungseinheit werden die drei in Fig. 1 dargestellten Schalter 8, 9 und 10 der Meßschaltungsanordnung 1 angesteuert, ferner wird durch die Steuerung eine automatische Meßbereichseinstellung für Strom und Spannung über Multiplexer vorgenommen. In dem Analog-Digital-Umsetzer werden die analogen Signale, die von dem Leistungsteil, d. h. der Meßschaltungsanordnung, zur Steuerungseinheit geleitet werden, in digitale Signale umgesetzt und anschließend zum RAM zur Speicherung weitergeleitet. Auf dem Display können die ermittelten Kennlinien zur optischen Fehleranalyse dargestellt werden. Vorzugsweise ist die Vorrichtung so ausgelegt, daß sie sich nach einer gewissen Zeitspanne, in denen keine Messung stattfindet, automatisch in einen Energiesparmodus schaltet.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können neben Solarmodulen auch Kennlinien von anderen Gleichstromquellen ermittelt werden, wobei Strom und Spannung an keinem Punkt der Kennlinie bestimmte vorher festgelegte Maximalwerte überschreiten dürfen.

Claims (12)

1. Verfahren zur Ermittlung der Kennlinie von Gleichstromquellen, insbesondere Solarmodulen, bei dem als Parameter die Spannung, die an einem als Last mit der zu messenden Gleichstromquelle verbundenen Kondensator anliegt, und der Strom, über den sich der Kondensator auflädt, gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Parameter zeitlich zueinander versetzt gemessen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Kennlinie eines Solarmoduls zunächst die Temperatur und die Bestrahlungsstärke des Solarmoduls, anschließend abwechselnd Strom und Spannung und abschließend wiederum die Temperatur und die Bestrahlungsstärke des Solarmoduls gemessen und gespeichert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer, während der Strom und Spannung gemessen werden, aus der anfangs gemessenen Leerlaufspannung, dem anfangs gemessenen Kurzschlußstrom, der Kapazität des Kondensators und einem gewählten Sicherheitsfaktor bestimmt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastfrequenz für die Messung von Strom und Spannung aus der anfangs gemessenen Leerlaufspannung, dem anfangs gemessenen Kurzschlußstrom, der Kapazität des Kondensators und einem gewählten Sicherheitsfaktor bestimmt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Kennlinienmessung die Kapazität des Kondensators gemäß der Formel C = I.Δt/ΔU bestimmt wird, wobei Δt die Zeitspanne zwischen zwei Spannungsmessungen ist und ΔU die Differenz der zugehörigen Spannungsmeßwerte ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Strom-Spannung-Wertepaar jeweils zwei aufeinanderfolgenden Werte der Spannung und des Stromes gewählt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zu einem bestimmten Spannungswert gehörende Stromwert durch Interpolation zweier benachbarter Stromwerte ermittelt wird.
8. Verfahren zur Messung desjenigen Strom-Spannung-Wertepaares einer Gleichstromquelle, insbesondere eines Solarmoduls, bei dem die Gleichstromquelle ihre maximale Leistung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennlinie nach einem Verfahren nach Anspruch 6 gemessen wird und die gesuchte maximale Leistung PMPPk gemäß der Formel
PMPPk = (I.U)/(1 + Fs)
bestimmt wird, wobei
Fs = (K.Δt.Isc)/(Uoc.C),
K ein empirisch ermittelter Korrekturfaktor, Δt die Zeitspanne zwischen zwei benachbarten Meßpunkten der Spannung bzw. des Stromes, Isc der Kurzschlußstrom, Uoc die Leerlaufspannung, C die Kapazität den Kondensators ist und I und U den Stromwert bzw. Spannungswert darstellen, bei denen das Produkt aus I und U seinen Maximalwert erreicht.
9. Verfahren zur Messung desjenigen Strom-Spannung-Wertepaares einer Gleichstromquelle, insbesondere eines Solarmoduls, bei dem die Gleichstromquelle ihre maximale Leistung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennlinie nach einem Verfahren nach Anspruch 7 bestimmt wird und aus den die Kennlinie darstellenden Strom- Spannung-Wertepaaren dasjenige ermittelt wird, bei dem das Produkt aus Spannung und Strom maximal ist.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, 8 oder 9, aufweisend eine Meßschaltungsanordnung mit einem an eine zu messende Gleichstromquelle, insbesondere an ein Solarmodul, anschließbaren Lastkondensator und mit Mitteln zur Spannungs- und Strommessung, ferner aufweisend ein RAM, einen Microcontroller, einen Analog/Digital-Umsetzer und ein Display, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung derartig ausgelegt ist, daß die Werte der am Kondensator anliegenden Spannung und des den Kondensator aufladenden Stromes unter Verwendung nur eines einzigen Analog/Digital- Umsetzers zeitlich versetzt gemessen werden.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßschaltungsanordnung einen Kurzschlußschalter aufweist, mit dem die Gleichspannungsquelle kurzgeschlossen werden kann.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung als einteiliges Handmeßgerät ausgelegt ist.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005032864A1 (de) * 2005-07-14 2007-01-25 Sma Technologie Ag Verfahren zum Auffinden eines Leistungsmaximums eines Photovoltaik-Generators
WO2012017068A2 (de) 2010-08-05 2012-02-09 Sma Solar Technology Ag Erfassung einer möglich gewesenen, aber nicht tatsächlich eingespeisten einspeiseenergiemenge einer photovoltaikanlage
WO2012041969A1 (fr) * 2010-09-30 2012-04-05 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Système de gestion d'un dispositif photovoltaïque
FR2965626A1 (fr) * 2010-09-30 2012-04-06 Commissariat Energie Atomique Systeme de gestion d'un dispositif photovoltaique
FR2965628A1 (fr) * 2010-09-30 2012-04-06 Commissariat Energie Atomique Systeme de gestion d'un dispositif photovoltaique
CN104716902A (zh) * 2015-02-27 2015-06-17 北京天诚同创电气有限公司 光伏组件的最大功率测量装置、方法及发电量测量方法
CN108123679A (zh) * 2017-12-14 2018-06-05 中国电子科技集团公司第四十研究所 一种基于组合电容的自适应量程光伏组件快速测试设备

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3823989C2 (de) * 1988-07-15 1990-05-23 Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8012 Ottobrunn, De
DE4342389A1 (de) * 1993-12-11 1995-06-14 Inst Luft Und Kaeltetechnik Gm Schaltungsanordnung und Verfahren zur Ermittlung der Kennlinien von Solarmodulen

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3823989C2 (de) * 1988-07-15 1990-05-23 Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8012 Ottobrunn, De
DE4342389A1 (de) * 1993-12-11 1995-06-14 Inst Luft Und Kaeltetechnik Gm Schaltungsanordnung und Verfahren zur Ermittlung der Kennlinien von Solarmodulen

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005032864A1 (de) * 2005-07-14 2007-01-25 Sma Technologie Ag Verfahren zum Auffinden eines Leistungsmaximums eines Photovoltaik-Generators
US7471073B2 (en) 2005-07-14 2008-12-30 Sma Technologie Ag Method of finding a maximum power of a photovoltaic generator
DE102005032864B4 (de) * 2005-07-14 2011-04-14 Sma Solar Technology Ag Verfahren zum Auffinden eines Leistungsmaximums eines Photovoltaik-Generators
WO2012017068A2 (de) 2010-08-05 2012-02-09 Sma Solar Technology Ag Erfassung einer möglich gewesenen, aber nicht tatsächlich eingespeisten einspeiseenergiemenge einer photovoltaikanlage
DE102010038941A1 (de) 2010-08-05 2012-02-09 Sma Solar Technology Ag Erfassung einer möglich gewesenen, aber nicht tatsächlich eingespeisten Einspeiseenergiemenge einer Photovoltaikanlage
WO2012041969A1 (fr) * 2010-09-30 2012-04-05 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Système de gestion d'un dispositif photovoltaïque
FR2965626A1 (fr) * 2010-09-30 2012-04-06 Commissariat Energie Atomique Systeme de gestion d'un dispositif photovoltaique
FR2965628A1 (fr) * 2010-09-30 2012-04-06 Commissariat Energie Atomique Systeme de gestion d'un dispositif photovoltaique
CN104716902A (zh) * 2015-02-27 2015-06-17 北京天诚同创电气有限公司 光伏组件的最大功率测量装置、方法及发电量测量方法
CN108123679A (zh) * 2017-12-14 2018-06-05 中国电子科技集团公司第四十研究所 一种基于组合电容的自适应量程光伏组件快速测试设备

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