EP3981055A1 - Solar module, assembly that can be integrated into a solar module, and energy generation system - Google Patents

Solar module, assembly that can be integrated into a solar module, and energy generation system

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EP3981055A1
EP3981055A1 EP20725706.4A EP20725706A EP3981055A1 EP 3981055 A1 EP3981055 A1 EP 3981055A1 EP 20725706 A EP20725706 A EP 20725706A EP 3981055 A1 EP3981055 A1 EP 3981055A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
solar module
inverter
time signal
precision time
communication unit
Prior art date
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Pending
Application number
EP20725706.4A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Peter Lahnor
Simon BUTTERWECK
Raimund Thiel
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.)
SMA Solar Technology AG
Original Assignee
SMA Solar Technology AG
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Filing date
Publication date
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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H02J3/381—Dispersed generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F24S50/00—Arrangements for controlling solar heat collectors
    • F24S50/20—Arrangements for controlling solar heat collectors for tracking
    • 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
    • H02S20/00—Supporting structures for PV modules
    • H02S20/20—Supporting structures directly fixed to an immovable object
    • H02S20/22—Supporting structures directly fixed to an immovable object specially adapted for buildings
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Definitions

  • the invention relates to a solar module with a receiving unit and a communication unit for transmitting the received precision time signal to an inverter, as well as an energy generation system with such a solar module.
  • the network subscriber has a
  • Receiving unit for receiving a time signal defining a reference time.
  • Solar systems in particular as decentralized energy producers with the measurement technology integrated in the inverter of the solar system are particularly suitable for monitoring a phase shift caused by the load flow and reacting quickly and appropriately to changes in the phase shift.
  • the receiver unit for the reference time signal into the inverter.
  • a solar module according to the invention comprises a plurality of solar cells which are used for
  • a receiving unit for receiving a precision time signal and a communication unit for synchronous transmission of the received
  • Module connections or via the direct current lines, or also from the voltage that only drops over a part of the solar cells, can be easily generated so that these components can be supplied from the direct voltage power.
  • the communication unit does not transmit position information from the receiving unit extracted from a plurality of time signals from various transmitters of the time signals, for example satellites, as is customary with GPS signals. Rather, the high-precision time information itself is transmitted synchronously, that is to say transmitted in such a way that the transmission time of the communication unit has a fixed temporal relationship with the reception time of the receiving unit. In this way, the transmitted time signal provides a highly precise time reference to the events, in particular operating or measurement events, of one connected to the direct current lines
  • Inverter can be obtained.
  • the communication unit is set up as a radio unit for wireless transmission of the precision time signal to the inverter. To this end, the additional effort of wired communication is avoided.
  • a use of common radio protocols such as Bluetooth is without
  • the precision time signal can be, for example, capacitive or inductive
  • High-frequency signal can be modulated onto the DC power and is thus transmitted in particular to an inverter provided for converting the DC power and evaluated there.
  • inverter provided for converting the DC power and evaluated there.
  • other types of superimposition of the direct current power with a transmission signal should not be excluded.
  • the transmission of the precision time signal from the solar module to a connected inverter leads to a time shift, but this is insignificant in the context of monitoring a phase shift in the network as long as the
  • Time shift has a constant value over time.
  • the arrangement can be accommodated in a junction box of a solar module, or have an independent housing in order to be arranged in the vicinity of the module, in particular between the DC voltage lines with which the solar module can be electrically connected to other solar modules.
  • the solar module-integrable arrangement can in particular via a
  • Insulation displacement technology can be electrically connected to the DC voltage lines in order to have access to a supply voltage and, if necessary, to be able to transmit the precision time signal.
  • cutting and clamping technology it is easily possible, for example, to supplement an existing solar module or an existing energy generation system with a solar module with an arrangement according to the invention.
  • an energy generation system comprises a solar module according to the invention, as well as one connected to the solar module
  • the inverter having a device for detecting a point in time related to the precision time signal with a fixed phase reference within a voltage curve of a connected network, in particular one
  • the inverter can assign a specific point in time obtained from the precision time signal to each voltage zero crossing.
  • These individual times can be aggregated, for example by averaging, in order to reduce the amount of data and to compensate for fluctuations in the individual times due to network distortions.
  • the individual or aggregated points in time can then be compared with points in time of voltage zero crossings recorded at other points in the network in order to be able to detect a phase offset between these points and monitor it over a longer period of time.
  • the inverter is for this purpose
  • the transfer can take place, for example, via a data link to a portal using internet protocols.
  • the invention is illustrated below with the aid of figures, of which
  • Fig. 1 shows an embodiment according to the invention of a solar module and a
  • Fig. 2 shows a power generation plant according to the invention.
  • a solar module 1 is shown in which a plurality of solar cells 8 are connected in series to generate a DC power.
  • DC power is led out via DC voltage lines 6 from the solar module 1 to this with other solar modules or with a
  • the DC voltage lines 6 are routed through an arrangement 2, in particular an arrangement integrated into a junction box of the solar module.
  • a communication unit 4 and a receiving unit 3 are connected to the DC voltage lines 6 for the electrical supply.
  • an antenna 5 is connected to the receiving unit 3, via which the receiving unit 3 can receive a precision time signal, for example a satellite-based GPS signal, via which a highly precise reference point in time can be obtained.
  • the information about the reference time is transmitted to the communication unit 4 connected to the receiving unit 3.
  • the communication unit 4 is set up to convert the reference point in time into a data signal of a suitable format and to transmit it to an inverter.
  • the data signal contains the reference time and the format and the signal frequency are selected so that the receiver can determine a reception time with sufficient accuracy, in particular an accuracy of less than 10 me, preferably less than 1 me.
  • Corresponding formats or usable frequency ranges are known to the person skilled in the art.
  • the transmission by the communication unit 4 can take place via radio or via the DC voltage lines 6, in that the data signal is modulated onto them inductively or capacitively as a high-frequency signal, for example.
  • the data signal can then be obtained by the inverter from the DC voltage lines by demodulation and evaluated.
  • inverters that do not have the information about the reference time can also be supplied with the information
  • DC voltage lines 6 are connected to the solar module 1.
  • FIG. 2 shows an energy generation system in the form of a building with a PV system installed on a building roof, which includes solar modules 10.
  • the solar modules 10 are connected to one another, to an arrangement 2 and to an inverter 11 via direct current lines 6.
  • the arrangement 2 is shown here as an independent arrangement, but can be integrated into one of the solar modules 10, as shown in connection with the description relating to FIG. 1.
  • the inverter 11 converts one over the
  • Direct current lines 6 supplied direct current power of the solar modules 10 in a
  • the arrangement 2 is set up to receive a precision time signal from a time signal generator 14, here a satellite, and is located with the roof at a location at which the precision time signal of the time signal generator 14 can be received.
  • the arrangement 2 transmits the received time signal alternatively as a radio signal or as a PLC signal modulated onto the direct current power to the inverter 11, which is set up to receive it. Because of its installation location, for example in a basement of the building, the inverter 11 is not able to receive the precision time signal of the time signal generator 14 directly.
  • the inverter is set up to record a point in time with a fixed phase reference within a voltage curve of the connected network 12, in particular a voltage zero crossing, to relate this point in time to the received time signal and to store it.
  • the inverter can have a PLL (phase locked loop) circuit.
  • PLL phase locked loop
  • a network frequency or a network frequency profile with a start or end time related to the received time signal can also be determined and stored, so that a message is made about a large number of recorded times, which increases the accuracy of the detection.
  • the data stored in this way about times and / or network frequencies or network frequency curves can be transmitted to a central evaluation unit for such data at a later point in time.
  • a power generation plant according to the invention can have components for receiving the time signal for other communication purposes without
  • the arrangement 2 can also be installed subsequently in an existing energy generation system. To do this, it can be installed in a junction box of an existing solar module and connected to the direct current lines. However, it is also conceivable to provide an additional connection unit, in particular a connection unit which is simply clipped over the direct current lines by means of insulation displacement technology, as described in the document DE 20 2012 103 480 U1.

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Abstract

The invention relates to a solar module (1), which comprises: - a plurality of solar cells (8) which are interconnected to generate a direct-voltage power at module terminals; - a receiving unit (3) for receiving an accurate time signal; and - a communication unit (4) for the synchronous transmission of the received accurate time signal to an inverter (11), the inverter (11) being connected to the solar module (1) by means of direct-voltage lines (6). The invention also relates to an assembly (2) that can be integrated into a solar module, and to an energy generation system having a solar module (1) of this type.

Description

Solarmodul, solarmodulintegrierbare Anordnung und Energieerzeugungsanlage Beschreibung Solar module, solar module-integrable arrangement and energy generation system Description
Die Erfindung betrifft ein Solarmodul mit einer Empfangs- und einer Kommunikationseinheit zur Übertragung des empfangenen Präzisionszeitsignals an einen Wechselrichter, sowie eine Energieerzeugungsanlage mit einem solchen Solarmodul. The invention relates to a solar module with a receiving unit and a communication unit for transmitting the received precision time signal to an inverter, as well as an energy generation system with such a solar module.
Mit dem wachsenden Anteil dezentral erzeugter, erneuerbarer Energien an der With the growing share of decentrally generated, renewable energies in the
Stromversorgung entsteht ein zunehmender Bedarf, auf die Verteilung von Lastflüssen in einem Energieversorgungsnetz einzuwirken, um eine lokale Überlastung des Netzes zu vermeiden. Es ist bekannt, dass in induktiven Netzen ein Lastfluss über einen Netzabschnitt mit einer Phasenverschiebung der Netzspannung einhergeht, sodass eine Bestimmung der Phasenverschiebung Rückschlüsse zulässt auf eine Belastung des Netzabschnitts. Power supply, there is an increasing need to influence the distribution of load flows in an energy supply network in order to avoid local overloading of the network. It is known that in inductive networks a load flow over a network section is accompanied by a phase shift in the network voltage, so that a determination of the phase shift allows conclusions to be drawn about a load on the network section.
Aus der Patentanmeldung DE 10 2017 112 438 A1 ist weiterhin bekannt, einen From the patent application DE 10 2017 112 438 A1 is also known a
Netzteilnehmer dazu zu befähigen, einen Leistungsaustausch in Abhängigkeit der am Anschlussort bestimmten relativen Phase zu steuern, um auf einen regionalen To enable network subscribers to control a power exchange depending on the relative phase determined at the connection location in order to focus on a regional
Lastenausgleich eines Netzes hinzuwirken. Hierzu weist der Netzteilnehmer eine Work towards load balancing of a network. For this purpose, the network subscriber has a
Empfangseinheit zum Empfang eines einen Referenzzeitpunkt definierenden Zeitsignals auf. Receiving unit for receiving a time signal defining a reference time.
Gerade Solaranlagen als dezentrale Energieerzeuger mit der in den Wechselrichter der Solaranlage integrierten Messtechnik eignen sich besonders, um eine lastflussbedingte Phasenverschiebung zu überwachen und auf Veränderungen der Phasenverschiebung schnell und angemessen zu reagieren. In einer solchen Anlage wäre es naheliegend, die Empfangseinheit für das Referenzzeitsignal ebenfalls in den Wechselrichter zu integrieren. Solar systems in particular as decentralized energy producers with the measurement technology integrated in the inverter of the solar system are particularly suitable for monitoring a phase shift caused by the load flow and reacting quickly and appropriately to changes in the phase shift. In such a system it would be obvious to also integrate the receiver unit for the reference time signal into the inverter.
Dem steht aber die Tatsache entgegen, dass die Wechselrichter häufig an einem Ort installiert werden, an dem ein hochpräzises Referenzzeitsignal wie ein auf GPS basierendes Zeitsignal nicht empfangbar ist. Daher ist es Aufgabe dieser Erfindung, eine Empfangbarkeit des hochpräzisen Zeitsignals über eine geeignete Konfiguration für Solaranlagen However, this is countered by the fact that the inverters are often installed in a location where a high-precision reference time signal such as a GPS-based time signal cannot be received. It is therefore the object of this invention to ensure that the high-precision time signal can be received via a suitable configuration for solar systems
sicherzustellen und eine aufwandarme Umsetzung der Funktionalität einer Überwachung der Phasenverschiebung des Netzes zu ermöglichen. ensure and enable a low-cost implementation of the functionality of monitoring the phase shift of the network.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Solarmodul mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 , eine solarmodulintegrierbare Anordnung mit den Merkmalen des This object is achieved by a solar module with the features of independent claim 1, a solar module-integrable arrangement with the features of
unabhängigen Anspruchs 5, so wie eine Energieerzeugungsanlage mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 6. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Ein erfindungsgemäßes Solarmodul umfasst eine Mehrzahl von Solarzellen, die zur independent claim 5, as well as a power generation plant with the features of independent claim 6. Preferred embodiments of the invention are described in the dependent claims. A solar module according to the invention comprises a plurality of solar cells which are used for
Erzeugung einer an Modulanschlüssen anliegenden Gleichspannungsleistung Generation of a DC power applied to the module connections
zusammengeschaltet sind, eine Empfangseinheit zum Empfang eines Präzisionszeitsignals und eine Kommunikationseinheit zur zeitsynchronen Übertragung des empfangenen are interconnected, a receiving unit for receiving a precision time signal and a communication unit for synchronous transmission of the received
Präzisionszeitsignals an einen Wechselrichter, der über Gleichspannungsleitungen an das Solarmodul angeschlossen ist. Durch die Integration der Empfangseinheit in das Solarmodul ist sichergestellt, dass ein Präzisionszeit jederzeit empfangbar ist, da das Solarmodul zu seiner Energieerzeugung unter freiem Himmel installiert ist. Gleichzeitig kann eine Precision time signal to an inverter that is connected to the solar module via DC voltage lines. The integration of the receiving unit in the solar module ensures that a precision time can be received at any time, since the solar module is installed in the open air to generate its energy. At the same time, a
Betriebsspannung für die Empfangseinheit und die Kommunikationseinheit über die Operating voltage for the receiving unit and the communication unit via the
Modulanschlüsse beziehungsweise über die Gleichstromleitungen, oder auch aus der Spannung, die nur über einen Teil der Solarzellen abfällt, leicht erzeugt werden, so dass eine Versorgung dieser Komponenten aus der Gleichspannungsleistung sichergestellt werden kann. Module connections or via the direct current lines, or also from the voltage that only drops over a part of the solar cells, can be easily generated so that these components can be supplied from the direct voltage power.
Die Kommunikationseinheit überträgt hierbei nicht eine aus mehreren Zeitsignalen verschiedener Sender der Zeitsignale, beispielsweise Satelliten, extrahierte Lageinformation der Empfangseinheit, wie dies bei GPS-Signalen üblich ist. Vielmehr wird die hochpräzise Zeitinformation selbst zeitsynchron übertragen, das heißt in einer Weise übertragen, dass der Übertragungszeitpunkt der Kommunikationseinheit in fester zeitlicher Beziehung zum Empfangszeitpunkt der Empfangseinheit steht. Auf diese Weise stellt das übertragene Zeitsignal eine hochpräzise Zeitreferenz zur Verfügung, auf die Ereignisse, insbesondere Betriebs- oder Messereignisse eines an den Gleichstromleitungen angeschlossenen In this case, the communication unit does not transmit position information from the receiving unit extracted from a plurality of time signals from various transmitters of the time signals, for example satellites, as is customary with GPS signals. Rather, the high-precision time information itself is transmitted synchronously, that is to say transmitted in such a way that the transmission time of the communication unit has a fixed temporal relationship with the reception time of the receiving unit. In this way, the transmitted time signal provides a highly precise time reference to the events, in particular operating or measurement events, of one connected to the direct current lines
Wechselrichters, bezogen werden können. Inverter, can be obtained.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kommunikationseinheit dazu eingerichtet, als Funkeinheit zur kabellosen Übertragung des Präzisionszeitsignals an den Wechselrichter eingerichtet ist. Hierzu wird der zusätzliche Aufwand einer kabelgebundenen Kommunikation vermieden. Eine Verwendung gängiger Funkprotokolle wie Bluetooth ist ohne In an advantageous embodiment, the communication unit is set up as a radio unit for wireless transmission of the precision time signal to the inverter. To this end, the additional effort of wired communication is avoided. A use of common radio protocols such as Bluetooth is without
Einschränkungen möglich. Restrictions possible.
Ebenfalls ohne Zusatzaufwand durch zusätzliche Verkabelung kommt eine Ausgestaltung des Solarmoduls aus, in der die Kommunikationseinheit als PLC- (Power Line A design of the solar module in which the communication unit is a PLC (Power Line
Communication) Einheit zur Übertragung des Präzisionszeitsignals über die ohnehin zur Leistungsübertragung vorhandenen Gleichspannungsleitungen eingerichtet ist. Das Communication) Unit for transmitting the precision time signal via the DC voltage lines that are already present for power transmission. The
Präzisionszeitsignal kann in diesem Fall beispielsweise kapazitiv oder induktiv als In this case, the precision time signal can be, for example, capacitive or inductive
Hochfrequenzsignal auf die Gleichspannungsleistung aufmoduliert werden und wird so insbesondere zu einem zur Umwandlung der Gleichspannungsleistung vorgesehenen Wechselrichter übertragen und dort ausgewertet werden. Andere Arten der Überlagerung der Gleichstromleistung mit einem Übertragungssignal sollen aber nicht ausgeschlossen werden. Selbstverständlich führt die Übertragung des Präzisionszeitsignals vom Solarmodul zu einem angeschlossenen Wechselrichter zu einer Zeitverschiebung, die aber im Rahmen der Überwachung einer Phasenverschiebung des Netzes unerheblich ist, solange die High-frequency signal can be modulated onto the DC power and is thus transmitted in particular to an inverter provided for converting the DC power and evaluated there. However, other types of superimposition of the direct current power with a transmission signal should not be excluded. Of course, the transmission of the precision time signal from the solar module to a connected inverter leads to a time shift, but this is insignificant in the context of monitoring a phase shift in the network as long as the
Zeitverschiebung einen im Laufe der Zeit konstanten Wert aufweist. Time shift has a constant value over time.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst eine solarmodulintegrierbare In a further embodiment of the invention comprises a solar module that can be integrated
Anordnung eine Empfangseinheit zum Empfang eines Präzisionszeitsignals und eine dazu eingerichtete Kommunikationseinheit, das empfangene Präzisionszeitsignal an einen Wechselrichter zu übertragen, der über Gleichspannungsleitungen an das Solarmodul angeschlossen ist. Die Anordnung kann in einer Anschlussdose eines Solarmoduls untergebracht werden, oder ein eigeständiges Gehäuse aufweisen, um in Modulnähe, insbesondere zwischen den Gleichspannungsleitungen, mit denen das Solarmodule elektrisch mit weiteren Solarmodulen verbunden werden kann, angeordnet zu werden. So kann die solarmodulintegrierbare Anordnung insbesondere über eine Arrangement a receiving unit for receiving a precision time signal and a communication unit set up to transmit the received precision time signal to an inverter which is connected to the solar module via DC voltage lines. The arrangement can be accommodated in a junction box of a solar module, or have an independent housing in order to be arranged in the vicinity of the module, in particular between the DC voltage lines with which the solar module can be electrically connected to other solar modules. Thus, the solar module-integrable arrangement can in particular via a
Schneidklemmentechnik elektrisch mit den Gleichspannungsleitungen verbunden werden, um auf diese Weise sowohl Zugriff auf eine Versorgungsspannung zu haben, als auch gegebenenfalls das Präzisionszeitsignal übertragen zu können. Durch den Einsatz von Schneid klemmt Technik ist es beispielsweise leicht möglich, ein bestehendes Solarmodul oder eine bestehende Energieerzeugungsanlage mit einem Solarmodul nachträglich mit einer erfindungsgemäßen Anordnung zu ergänzen. Insulation displacement technology can be electrically connected to the DC voltage lines in order to have access to a supply voltage and, if necessary, to be able to transmit the precision time signal. By using cutting and clamping technology, it is easily possible, for example, to supplement an existing solar module or an existing energy generation system with a solar module with an arrangement according to the invention.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine Energieerzeugungsanlage ein erfindungsgemäßes Solarmodul, sowie einen an das Solarmodul angeschlossenen In a further aspect of the invention, an energy generation system comprises a solar module according to the invention, as well as one connected to the solar module
Wechselrichter, wobei der Wechselrichter eine Vorrichtung zum Erfassen eines auf das Präzisionszeitsignal bezogenen Zeitpunkts mit festem Phasenbezug innerhalb eines Spannungsverlaufs eines angeschlossenen Netzes, insbesondere eines Inverter, the inverter having a device for detecting a point in time related to the precision time signal with a fixed phase reference within a voltage curve of a connected network, in particular one
Spannungsnulldurchgangs, aufweist. Auf diese Weise kann der Wechselrichter jedem Spannungsnulldurchgang einen konkreten, aus dem Präzisionszeitsignal gewonnenen Zeitpunkt zuweisen. Voltage zero crossing. In this way, the inverter can assign a specific point in time obtained from the precision time signal to each voltage zero crossing.
Diese einzelnen Zeitpunkte können, zum Beispiel durch Mittelung, aggregiert werden, um die Datenmenge zu reduzieren und Schwankungen der einzelnen Zeitpunkte aufgrund von Netzverzerrungen auszugleichen. Die einzelnen oder aggregierten Zeitpunkte können dann mit an anderen Stellen des Netzes erfassten Zeitpunkten von Spannungsnulldurchgängen verglichen werden, um einen Phasenversatz zwischen diesen Stellen zu erfassen und über einen längeren Zeitraum überwachen zu können. Hierzu ist der Wechselrichter These individual times can be aggregated, for example by averaging, in order to reduce the amount of data and to compensate for fluctuations in the individual times due to network distortions. The individual or aggregated points in time can then be compared with points in time of voltage zero crossings recorded at other points in the network in order to be able to detect a phase offset between these points and monitor it over a longer period of time. The inverter is for this purpose
vorteilhafterweise zur Speicherung und Weitergabe des erfassten Zeitpunkts eingerichtet.advantageously set up to store and forward the recorded time.
Die Weitergabe kann beispielsweise über eine Datenanbindung an ein Portal mittels Internetprotokollen erfolgen. Im Folgenden wird die Erfindung mithilfe von Figuren dargestellt, von denen The transfer can take place, for example, via a data link to a portal using internet protocols. The invention is illustrated below with the aid of figures, of which
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Ausführung eines Solarmoduls und einer Fig. 1 shows an embodiment according to the invention of a solar module and a
solarmodulintegrierbaren Anordnung; und solar module integrated arrangement; and
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage zeigt. Fig. 2 shows a power generation plant according to the invention.
In Fig. 1 ist ein Solarmodul 1 aufgezeigt, in dem eine Mehrzahl von Solarzellen 8 zur Erzeugung einer Gleichspannungsleistung in Reihe geschaltet sind. Die In Fig. 1, a solar module 1 is shown in which a plurality of solar cells 8 are connected in series to generate a DC power. The
Gleichspannungsleistung wird über Gleichspannungsleitungen 6 aus dem Solarmodul 1 herausgeführt, um dieses mit anderen Solarmodulen beziehungsweise mit einem DC power is led out via DC voltage lines 6 from the solar module 1 to this with other solar modules or with a
Wechselrichter zu verbinden. Hierbei werden die Gleichspannungsleitungen 6 durch eine Anordnung 2, insbesondere eine in eine Anschlussdose des Solarmoduls integrierte Anordnung, geführt. Innerhalb der Anordnung 2 sind eine Kommunikationseinheit 4 und eine Empfangseinheit 3 zur elektrischen Versorgung mit den Gleichspannungsleitungen 6 verbunden. Weiterhin ist an die Empfangseinheit 3 eine Antenne 5 angeschlossen, über die die Empfangseinheit 3 ein Präzisionszeitsignal, beispielsweise ein satellitenbasiertes GPS- Signal, empfangen kann, über das ein hochpräziser Referenzzeitpunkt gewonnen werden kann. Die Information über den Referenzzeitpunkt wird zur an die Empfangseinheit 3 angeschlossenen Kommunikationseinheit 4 übertragen. Die Kommunikationseinheit 4 ist dazu eingerichtet, den Referenzzeitpunkt in ein Datensignal geeigneten Formats umzuwandeln und an einen Wechselrichter zu übertragen. Das Datensignal enthält hierbei den Referenzzeit und das Format sowie die Signalfrequenz sind so gewählt, dass der Empfänger einen Empfangszeitpunkt mit einer ausreichenden Genauigkeit, insbesondere einer Genauigkeit von weniger als 10 me, bevorzugt weniger als 1 me, bestimmen kann. Entsprechende Formate beziehungsweise nutzbare Frequenzbereiche sind dem Fachmann bekannt. Connect inverter. Here, the DC voltage lines 6 are routed through an arrangement 2, in particular an arrangement integrated into a junction box of the solar module. Within the arrangement 2, a communication unit 4 and a receiving unit 3 are connected to the DC voltage lines 6 for the electrical supply. Furthermore, an antenna 5 is connected to the receiving unit 3, via which the receiving unit 3 can receive a precision time signal, for example a satellite-based GPS signal, via which a highly precise reference point in time can be obtained. The information about the reference time is transmitted to the communication unit 4 connected to the receiving unit 3. The communication unit 4 is set up to convert the reference point in time into a data signal of a suitable format and to transmit it to an inverter. The data signal contains the reference time and the format and the signal frequency are selected so that the receiver can determine a reception time with sufficient accuracy, in particular an accuracy of less than 10 me, preferably less than 1 me. Corresponding formats or usable frequency ranges are known to the person skilled in the art.
Die Übertragung durch die Kommunikationseinheit 4 kann über Funk, oder aber über die Gleichspannungsleitungen 6 erfolgen, indem das Datensignal zum Beispiel induktiv oder kapazitiv als Hochfrequenzsignal auf diese aufmoduliert wird. Durch Demodulation kann das Datensignal dann vom Wechselrichter von den Gleichspannungsleitungen gewonnen und ausgewertet werden. Bei einer Übertragung per Funk können auch Wechselrichter mit der Information über den Referenzzeitpunkt versorgt werden, die nicht über die The transmission by the communication unit 4 can take place via radio or via the DC voltage lines 6, in that the data signal is modulated onto them inductively or capacitively as a high-frequency signal, for example. The data signal can then be obtained by the inverter from the DC voltage lines by demodulation and evaluated. With radio transmission, inverters that do not have the information about the reference time can also be supplied with the information
Gleichspannungsleitungen 6 mit dem Solarmodul 1 verbunden sind. DC voltage lines 6 are connected to the solar module 1.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass über den gesamten Übertragungsweg des Präzisionszeitsignals Zeitverzögerungen auftreten, die unter anderem durch die Länge der Übertragungsstrecke, die Erzeugung oder die Auswertung der Signale verursacht werden. Für die Nutzbarkeit des Referenzzeitpunkts ist aber eine absolute Synchronität mit einer Referenzuhr nicht erforderlich, lediglich eine relative Synchronität. Daher sind konstante Zeitverzögerungen hier nicht relevant. It should be pointed out at this point that time delays occur over the entire transmission path of the precision time signal, which are caused, among other things, by the length of the transmission path, the generation or the evaluation of the signals. Absolute synchronicity with a reference clock is not required for the usability of the reference time, only relative synchronicity. Therefore constant time delays are not relevant here.
In Fig. 2 ist eine Energieerzeugungsanlage in Form eines Gebäudes mit einer auf einem Gebäudedach installierten PV-Anlage gezeigt, die Solarmodule 10 umfasst. Die Solarmodule 10 sind über Gleichstromleitungen 6 miteinander, mit einer Anordnung 2 und mit einem Wechselrichter 11 verbunden. Die Anordnung 2 ist hier als eigenständige Anordnung gezeigt, kann aber in eines der Solarmodule 10 integriert sein, wie in Verbindung mit der Beschreibung zu Fig. 1 gezeigt. Der Wechselrichter 11 wandelt eine über die FIG. 2 shows an energy generation system in the form of a building with a PV system installed on a building roof, which includes solar modules 10. The solar modules 10 are connected to one another, to an arrangement 2 and to an inverter 11 via direct current lines 6. The arrangement 2 is shown here as an independent arrangement, but can be integrated into one of the solar modules 10, as shown in connection with the description relating to FIG. 1. The inverter 11 converts one over the
Gleichstromleitungen 6 zugeführte Gleichstromleistung der Solarmodule 10 in eine Direct current lines 6 supplied direct current power of the solar modules 10 in a
Wechselstromleistung um, die er an ein angeschlossenes Netz 12, aber auch AC power around which it is connected to a network 12, but also
gegebenenfalls an Lasten 13 innerhalb des Gebäudes abgibt. if applicable, to loads 13 within the building.
Die Anordnung 2 ist zum Empfang eines Präzisionszeitsignals von einem Zeitsignalgeber 14, hier einem Satelliten, eingerichtet und befindet sich mit dem Dach an einem Ort, an dem das Präzisionszeitsignal des Zeitsignalgebers 14 empfangbar ist. Das empfangene Zeitsignal übermittelt die Anordnung 2 alternativ als Funksignal oder als auf die Gleichstromleistungen aufmoduliertes PLC-Signal weiter an den Wechselrichter 11 , der zu dessen Empfang eingerichtet ist. Der Wechselrichter 11 ist aufgrund seines Installationsortes, zum Beispiel in einem Keller des Gebäudes, nicht in der Lage, das Präzisionszeitsignal des Zeitsignalgebers 14 direkt zu empfangen. The arrangement 2 is set up to receive a precision time signal from a time signal generator 14, here a satellite, and is located with the roof at a location at which the precision time signal of the time signal generator 14 can be received. The arrangement 2 transmits the received time signal alternatively as a radio signal or as a PLC signal modulated onto the direct current power to the inverter 11, which is set up to receive it. Because of its installation location, for example in a basement of the building, the inverter 11 is not able to receive the precision time signal of the time signal generator 14 directly.
Weiterhin ist der Wechselrichter dazu eingerichtet, einen Zeitpunkt mit festem Phasenbezug innerhalb eines Spannungsverlaufs des angeschlossenen Netzes 12, insbesondere einen Spannungsnulldurchgang, zu erfassen, diesen Zeitpunkt auf das empfangene Zeitsignal zu beziehen und zu speichern. Hierzu kann der Wechselrichter eine PLL- (Phase Locked Loop) Schaltung aufweisen. Anstelle eines einzelnen Zeitpunkt mit festem Phasenbezug kann auch eine Netzfrequenz oder ein Netzfrequenzverlauf mit einem auf das empfangen Zeitsignal bezogenen Start- oder Endzeitpunkt ermitteln und speichern, so dass eine Mitteilung über eine Vielzahl von erfassten Zeitpunkten erfolgt, was die Genauigkeit der Erfassung steigert. Furthermore, the inverter is set up to record a point in time with a fixed phase reference within a voltage curve of the connected network 12, in particular a voltage zero crossing, to relate this point in time to the received time signal and to store it. For this purpose, the inverter can have a PLL (phase locked loop) circuit. Instead of a single point in time with a fixed phase reference, a network frequency or a network frequency profile with a start or end time related to the received time signal can also be determined and stored, so that a message is made about a large number of recorded times, which increases the accuracy of the detection.
Die so gespeicherten Daten über Zeitpunkte und/oder Netzfrequenzen beziehungsweise Netzfrequenzverläufe können zu einem späteren Zeitpunkt an eine zentrale Auswerteeinheit für solche Daten übertragen werden. The data stored in this way about times and / or network frequencies or network frequency curves can be transmitted to a central evaluation unit for such data at a later point in time.
Da Wechselrichter zu ihrem Betrieb ohnehin eine PLL-Schaltung oder eine andere geeignete Schaltung zur Bestimmung eines Zeitpunkts mit festem Phasenbezug innerhalb eines Spannungsverlaufs des angeschlossenen Netzes 12 aufweisen, und regelmäßig auch Komponenten zum Empfang des Zeitsignals zu anderen Kommunikationszwecken aufweisen, kann eine erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage ohne Since inverters already have a PLL circuit or another suitable circuit for determining a point in time with a fixed phase reference within a voltage curve of the connected network 12 for their operation, and regularly too A power generation plant according to the invention can have components for receiving the time signal for other communication purposes without
wechselrichterseitige Zusatzkomponenten auskommen. additional components on the inverter side get by.
Die Anordnung 2 kann auch nachträglich in eine bestehende Energieerzeugungsanlage installiert werden. Hierzu kann sie in eine Anschlussdose eines bestehenden Solarmodul installiert und mit den Gleichstromleitungen verbunden werden. Es ist aber auch denkbar, eine zusätzliche Anschlusseinheit vorzusehen, insbesondere eine Anschlusseinheit, die mittels einer Schneidklemmtechnik einfach über die Gleichstromleitungen geclipst wird, wie dies in der Druckschrift DE 20 2012 103 480 U1 beschrieben wird. The arrangement 2 can also be installed subsequently in an existing energy generation system. To do this, it can be installed in a junction box of an existing solar module and connected to the direct current lines. However, it is also conceivable to provide an additional connection unit, in particular a connection unit which is simply clipped over the direct current lines by means of insulation displacement technology, as described in the document DE 20 2012 103 480 U1.
Bezugszeichenliste List of reference symbols
1 Solarmodul 1 solar module
2 Anordnung 2 arrangement
3 Empfangseinheit 3 receiving unit
4 Kommunikationseinheit4 communication unit
5 Antenne 5 antenna
6 Gleichstromleitung 6 DC power line
8 Solarzelle 8 solar cell
10 Solarmodul 10 solar module
11 Wechselrichter 11 inverters
12 Netz 12 network
13 Last 13 load
14 Zeitsignalgeber 14 time signal generator

Claims

Patentansprüche: Patent claims:
1. Solarmodul (1), umfassend: 1. Solar module (1), comprising:
- eine Mehrzahl von Solarzellen (8), die zur Erzeugung einer an Modulanschlüssen anliegenden Gleichspannungsleistung zusammengeschaltet sind, - A plurality of solar cells (8) which are interconnected to generate a DC power applied to module connections,
- eine Empfangseinheit (3) zum Empfang eines Präzisionszeitsignals und - A receiving unit (3) for receiving a precision time signal and
- eine Kommunikationseinheit (4) zur zeitsynchronen Übertragung des empfangenen Präzisionszeitsignals an einen Wechselrichter, der über Gleichspannungsleitungen (6) an das Solarmodul (1) angeschlossen ist. - A communication unit (4) for the synchronous transmission of the received precision time signal to an inverter which is connected to the solar module (1) via DC voltage lines (6).
2. Solarmodul (1) nach Anspruch 1 , wobei die Empfangseinheit (3) und die 2. Solar module (1) according to claim 1, wherein the receiving unit (3) and the
Kommunikationseinheit (4) zur Versorgung aus der Gleichspannungsleistung eingerichtet sind. Communication unit (4) are set up to supply from the DC power.
3. Solarmodul (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kommunikationseinheit (4) als PLC-Einheit zur Übertragung des Präzisionszeitsignals über die 3. Solar module (1) according to claim 1 or 2, wherein the communication unit (4) as a PLC unit for transmitting the precision time signal via the
Gleichspannungsleitungen (6) eingerichtet ist. DC voltage lines (6) is set up.
4. Solarmodul nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kommunikationseinheit (4) als 4. Solar module according to claim 1 or 2, wherein the communication unit (4) as
Funkeinheit zur kabellosen Übertragung des Präzisionszeitsignals an den Radio unit for wireless transmission of the precision time signal to the
Wechselrichter (11) eingerichtet ist. Inverter (11) is set up.
5. Solarmodulintegrierbare Anordnung (2), umfassend eine Empfangseinheit (3) zum Empfang eines Präzisionszeitsignals und eine dazu eingerichtete 5. Arrangement (2) which can be integrated into a solar module, comprising a receiving unit (3) for receiving a precision time signal and one which is set up for this purpose
Kommunikationseinheit (4), das empfangene Präzisionszeitsignal an einen Communication unit (4), the received precision time signal to a
Wechselrichter (11) zu übertragen, der über Gleichspannungsleitungen (6) an das Solarmodul angeschlossen ist. To transmit the inverter (11), which is connected to the solar module via DC voltage lines (6).
6. Energieerzeugungsanlage umfassend ein Solarmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, sowie einen an das Solarmodul (1) angeschlossenen Wechselrichter (11), wobei der Wechselrichter (11) eine Vorrichtung zum Erfassen eines auf das 6. Energy generation system comprising a solar module (1) according to one of claims 1 to 4, and an inverter (11) connected to the solar module (1), wherein the inverter (11) has a device for detecting an on
Präzisionszeitsignal bezogenen Zeitpunkts mit festem Phasenbezug innerhalb eines Spannungsverlaufs eines angeschlossenen Netzes (12), insbesondere eines Spannungsnulldurchgangs, aufweist. Precision time signal-related point in time with a fixed phase reference within a voltage curve of a connected network (12), in particular a voltage zero crossing.
7. Energieerzeugungsanlage nach Anspruch 6, wobei der Wechselrichter (11) weiterhin zur Speicherung und Weitergabe des erfassten Zeitpunkts eingerichtet ist. 7. Energy generation system according to claim 6, wherein the inverter (11) is also set up to store and forward the recorded time.
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