DE202010001342U1 - String charge controller for direct charging of accumulators on series-connected photovoltaic modules (strings) with high output voltage - Google Patents
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Abstract
Steuereinheit zum direkten Laden von Akkumulatoren an in Reihe geschalteten Photovoltaikmodulen, dadurch gekennzeichnet, dass die Stringspannung gemessen wird und bei Erreichen einer Spannungsschwelle die Umsetzung der Spannung in einen niedrigeren Wert stattfindet. Es wird die maximale Energieabgabe aus den Photovoltaikmodulen ermittelt (Maximum Power Point) und eine Umsetzung in eine passende Akkumulatorladekennlinie bewirkt.Control unit for directly charging accumulators on photovoltaic modules connected in series, characterized in that the string voltage is measured and, when a voltage threshold is reached, the voltage is converted to a lower value. The maximum energy output from the photovoltaic modules is determined (maximum power point) and a conversion into a suitable accumulator charging characteristic is effected.
Description
Konzeptconcept
Grundfunktion des Stringladereglers (in Zeichnung Einheit SLR) ist die direkte Umsetzung einer hohen Gleichspannung, die von in Reihe geschalteten Photovoltaikmodulen (in Zeichnung Einheit A) erzeugt wird, in einen angepassten Ladestrom für Akkumulatoren (in Zeichnung Einheit F). Der wesentliche Vorteil gegenüber anderen Technologien ist die direkte Ladung der Akkumulatoren, ohne mehrfache Umsetzung durch Netzwechselrichter und Netzladegeräte zum Beispiel.basic function the string loader (in drawing unit SLR) is the direct one Implementation of a high DC voltage, connected in series Photovoltaic modules (in drawing unit A) is generated in one adapted charging current for Accumulators (in drawing unit F). The main advantage across from other technologies is the direct charge of the accumulators, without multiple implementation by power inverter and power chargers, for example.
Damit lassen sich Photovoltaikanlagen aufbauen, die aus einem Modulfeld aus Photovoltaikanlagen wahlweise eine direkte Netzeinspeisung über handelsübliche Netzwechselrichter erlauben und/oder die direkte Speicherung der Energie in einem Akkumulatorsatz ermöglichen.In order to It is possible to build photovoltaic systems that consist of a module field From photovoltaic systems, either a direct mains supply via commercial mains inverters allow and / or the direct storage of energy in a battery pack enable.
PV-Netzeinspeise-Wechselrichter haben eine Eingangsspannung von etwa 350 V DC–750 V DC. Der Stringladeregler verarbeitet die gleiche Eingangsspannung und kann somit parallel zum PV-Netzeinspeise-Wechselrichter an das Photovoltaik-Modulfeld angeschlossen werden. Der direkte Anschluss an das Photovoltaikmodulfeld ist ebenfalls möglich. Mit dieser Lösung ist es auch möglich, bestehende Photovoltaikanlagen, die nur Netzeinspeisung durchführen funktional zu erweitern.PV feed-in inverter have an input voltage of about 350 V DC-750 V DC. The string charge controller processes the same input voltage and can therefore be parallel to the PV grid feed inverter be connected to the photovoltaic module array. The direct connection to the photovoltaic module array is also possible. With this solution is it also possible existing photovoltaic systems that only carry out mains supply functional to expand.
Funktionsbeschreibungfunction Description
Der Gleichspannungsumsetzer (GGU/in Zeichnung Einheit B) wandelt die Ausgangsspannung der Photovoltaikmodule mittels Gleichspannungswandler in eine niedrigere Gleichspannung um. Dazu werden Tiefsetzsteller oder Durchflusswandler verwendet. Beide Schaltungsvarianten benutzen niederohmige Halbleiterschaltelemente, wie zum Beispiel MOSFETS, Thyristoren oder Ähnliches.Of the DC-DC converter (GGU / in drawing unit B) converts the Output voltage of the photovoltaic modules by means of DC-DC converter in a lower DC voltage. These are buck converters or forward converter used. Use both circuit variants Low-resistance semiconductor switching elements, such as MOSFETs, Thyristors or the like.
Beim Durchflusswandler wird die Eingangs-Gleichspannung zum Beispiel durch Brückenschaltungen in eine Wechselspannung umgesetzt und durch ein oder mehrere Transformatoren in eine niedrigere Wechselspannung transformiert, die dann wiederum gleichgerichtet wird.At the Flow converter will be the DC input voltage, for example through bridge circuits converted into an AC voltage and by one or more transformers transformed into a lower AC voltage, which in turn is rectified.
Die Steuerung des Gleichspannungsumsetzers (GSU-Steuerung/in Zeichnung Einheit C) regelt die Spannungswandlung so, dass den Photovoltaikmodulen die maximale Leistung entzogen wird (Maximum Power Point Regelung). Dazu wird über mehrere Arbeitspunkte die optimale Spannungs-Stromkombination ermittelt.The Control of DC-DC converter (GSU control / in drawing Unit C) regulates the voltage conversion so that the photovoltaic modules the maximum power is withdrawn (maximum power point regulation). This is about several operating points determines the optimum voltage-current combination.
Der Durchflusswandler arbeitet bevorzugt mit hoher Schaltfrequenz, wodurch die Größe und damit auch die Kosten der Transformatoren minimiert werden. Typische Schaltfrequenzen sind hier 20 kHz bis 50 kHz.Of the Flow converter preferably operates at high switching frequency, which the size and with it also the costs of transformers are minimized. Typical switching frequencies here are 20 kHz to 50 kHz.
Der Akkumulatorregler (ALR/in Zeichnung Einheit D) setzt die vom Gleichspannungsumsetzer bereitgestellte Spannung in eine Ladefunktion um, die für die jeweilige Technik der Akkumulatoren angepasst wird. Der Akkumulatorregler stellt also die Last für den Gleichspannungsumsetzer dar. Bei aktiver Ladefunktion fließt dabei Strom von den Photovoltaikmodulen, durch den Stringladeregler und die Akkumulatoren.Of the Accumulator controller (ALR / in drawing unit D) sets the voltage provided by the DC converter Voltage into a charge function, which for the respective technology of the Accumulators is adjusted. The accumulator controller is thus the burden for the DC-DC converter. When the charging function is active, it flows Electricity from the photovoltaic modules, through the string charge controller and the accumulators.
Die Steuerung des Akkumulatorladereglers (ALR-Steuerung/In Zeichnung Einheit E) regelt die optimale Ladefunktion der Akkumulatoren. Dabei können entsprechend der Akkumulatortechnologie spezielle Funktionen implementiert werden. Die Akkumulatoren stellen im Wesentlichen eine spannungsabhängige Last für den ALR dar. Es werden auch im ALR Halbleiterschaltelemente verwendet, die im Prinzip den Ausgang des GSU auf die Akkumulatoren schalten. Bei Erreichen des vollen Ladezustandes wird die Aufschaltung des GSU Ausgangs auf die Akkumulatoren getrennt. Die ALR Steuerung kann dann eine Meldung an eine übergeordnete Steuerung liefern, so dass in diesem Falle die Photovoltaikmodule wieder ausschließlich auf direkte Netzeinspeisung geschaltet werden.The Control of accumulator charge controller (ALR control / In drawing Unit E) regulates the optimal charging function of the accumulators. It can be done accordingly the accumulator technology special functions are implemented. The accumulators essentially provide a voltage-dependent load for the ALR. Also in the ALR semiconductor switching elements are used, the in principle, switch the output of the GSU to the accumulators. at Reaching the full charge state, the connection of the GSU Output to the accumulators separated. The ALR control can then a message to a higher-level controller supply, so that in this case the photovoltaic modules again exclusively on direct mains supply can be switched.
Sowohl die GSU-Steuerung als auch die ALR-Steuerung sind softwaregesteuert. Die Software wird auf handelsüblichen Mikrokontrollern ausgeführt. Es ist auch möglich, die Funktion des Stringladereglers durch externe Kontrolleinheiten zu beeinflussen. Dies betrifft speziell mögliche Optionen wie Spannungs- oder Ladeszustandsüberwachung.Either the HSE control as well as the ALR control are software controlled. The software is based on commercial Microcontrollers executed. It is also possible, the function of the string load controller by external control units to influence. This concerns specifically possible options such as voltage or charge state monitoring.
Alle Parameter sind einstellbar.All Parameters are adjustable.
Übersicht der Zeichnungselemente:Overview the drawing elements:
- – A: Photovoltaikmodule in Reihe geschaltet- A: Photovoltaic modules connected in series
- – B: Gleichspannungsumsetzer – GSU- B: DC-DC converter - GSU
- – C: Steuerung des Gleichspannungsumsetzers – GSU Steuerung- C: Control of the DC-DC converter - GSU control
- – D: Akkumulatorregler – ALR- D: Accumulator controller - ALR
- – E: Steuerung des Akkumulatorreglers – ALR Steuerung- E: Control of the accumulator controller - ALR control
- – F: Akkumulatoren- F: accumulators
Claims (6)
Priority Applications (1)
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DE201020001342 DE202010001342U1 (en) | 2010-01-26 | 2010-01-26 | String charge controller for direct charging of accumulators on series-connected photovoltaic modules (strings) with high output voltage |
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DE202010001342U1 true DE202010001342U1 (en) | 2010-06-17 |
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ID=42263230
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DE201020001342 Expired - Lifetime DE202010001342U1 (en) | 2010-01-26 | 2010-01-26 | String charge controller for direct charging of accumulators on series-connected photovoltaic modules (strings) with high output voltage |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102012210396A1 (en) | 2012-06-20 | 2013-12-24 | Robert Bosch Gmbh | Operating method and operating device for an electrical energy storage of a small power plant to increase the operating efficiency of the small power plant |
DE102014203962A1 (en) | 2014-03-05 | 2015-09-10 | Robert Bosch Gmbh | Method and apparatus for operating an energy storage connected to an energy source and system for providing energy |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2013189628A2 (en) | 2012-06-20 | 2013-12-27 | Robert Bosch Gmbh | Operating method and operating apparatus for an electrical energy store of a small-scale power plant for increasing the operating efficiency of the small-scale power plant |
DE102014203962A1 (en) | 2014-03-05 | 2015-09-10 | Robert Bosch Gmbh | Method and apparatus for operating an energy storage connected to an energy source and system for providing energy |
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