KR101354643B1 - 광전지 시스템들에서 아크들을 검출하기 위한 방법 및 이러한 광전지 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상기 직류 경로의 전류(I_DC)의 값들이 반복 시간 프레임(7) 동안 검출되고 평균값(8)이 발생되는 광전지 시스템의 직류 경로에서 아크들을 검출하기 위한 방법 및 이러한 광전지 시스템에 관한 것이다. 광전지 시스템의 컴포넌트에 의해 아크들을 신뢰성있게 검출하기 위해, 직류 경로의 전압(U_DC)의 값들이 시간 프레임(7) 동안 검출되고 평균값(8')이 발생되고, 전류(I_DC) 및 전압(U_DC)에 대한 평균값들(8, 8')에 기반으로 하여 적어도 하나의 검출 신호(9) 및 적어도 하나의 검출 임계치(10)는 계산 방법에 의해 연속적으로 계산된다.

Description

광전지 시스템들에서 아크들을 검출하기 위한 방법 및 이러한 광전지 시스템{METHOD FOR DETECTING ARCS IN PHOTOVOLTAIC SYSTEMS AND SUCH A PHOTOVOLTAIC SYSTEM}

본 발명은 광전지 시스템의 직류 경로에서 아크들을 검출하기 위한 방법에 관한 것이고, 여기서 직류 경로의 전류의 값들은 반복하는 시간 프레임 동안 검출되고 평균값이 발생된다.

본 발명은 또한 AC 전압 그리드로 전력을 공급하기 위한 컴포넌트들을 가지고, DC-DC 변환기 및 적어도 하나의 태양 전지에 의해 발생되는 연관된 직류를 가진 DC 전압을 AC 전압 그리드로 공급하기 위한 AC 전압으로 변환하기 위한 DC-AC 변환기를 가지고, 제어 디바이스를 가지는 광전지 시스템에 관한 것이다.

주변 물질(surrounding material)이 매우 짧은 시간에 점화되기 때문에 직렬 아크들 또는 병렬 아크들과 같은, 직류 아크들은 종종 위험하고, 비용이 드는 화재들을 광전지 시스템들에 초래한다. 직류 아크들은 제로 크로싱(zero crossing)을 가지지 않기 때문에, 이들은 자동으로 소멸되지 않는다. 그러므로 아크들을 검출하는 것이 필수적이다.

WO 95/25374 A1으로부터 직류 및 병렬 아크들에 대한 검출 방법이 알려진다. 이 방법에서, 검출 유닛은 전압이 변하고, 이에 따라 아크들이 검출될 수 있도록 광전지 시스템의 주 직류 컨덕터들에 접속된다. 사용되는 검출 유닛은 아날로그 회로이고 주 직류 컨덕터에서 DC 단로기(disconnector)가 활성화되고 불활성화될 수 있도록 특히 두 개의 유도가능하게 커플링된 공진 회로들, 두 개의 비교기들 및 지연단을 포함한다. 이 방법의 단점은 검출 방법을 위한 부가적인 하드웨어 컴포넌트들이 광전지 시스템에 통합되어야만 한다는 것이고, 이는 부가적인 비용들을 초래한다. 추가의 단점은 검출 방법의 파라미터들의 후속적인 변경들 또는 수정들이 본질적으로 불가능하다는 것이다.

소프트웨어 모듈을 이용하여 실행되는 직렬 및 병렬 아크들에 대한 다른 검출 방법은 EP 1 796 238 A2로부터 알려진다. 직렬 아크를 검출하기 위해, 연산 수단은 전류 파형의 시간 프레임들에서 발생된다. 두 개의 연속적인 시간 프레임들 동안 평균값들에서 차이가 임계값을 초과하는 경우, 카운터는 증분된다. 차이가 임계값 미만을 유지하면, 카운터는 감소된다. 직렬 아크는 그 다음에 카운터 상태가 특정 값을 초과하는 경우 검출된다. 병렬 아크를 검출하기 위해, 시간 프레임에서 전류 파형의 최대 및 최소는 결정되고, 이들의 차가 계산된다. 차이가 특정 임계값을 초과하는 경우, 추가의 카운터가 증분된다. 차이가 임계값 미만으로 유지되는 경우, 이 카운터는 감소된다. 병렬 아크는 그 다음에 카운터 상태가 특정 값을 초과하는 경우 검출된다. 이 방법의 단점은 오직 전류 파형이 고려된다는 것이다. 또한, 아크가 전류에서의 다수의 변경들이 발생된 후에만 검출되어, 이미 손상(damage)이 발생했을 수 있다. 추가의 단점은 상이한 검출 방법들이 직렬 아크들 및 병렬 아크들에 대하여 사용된다는 것이다.

본 발명의 목적은 광전지 시스템들의 안전이 광전지 시스템의 컴포넌트를 사용하여 모니터링될 수 있는, 상기 언급된 방법 및 상기 언급된 광전지 시스템을 생성하는 데 있다. 알려진 시스템들의 단점들이 방지되거나 또는 적어도 감소될 것이다.

본 발명의 목적은 시간 프레임들 동안 직류 경로의 전압의 값들을 검출하고 평균값을 발생시킴으로써 그리고 전류 및 전압의 평균값들에 기반하여 계산 방법에 의해 적어도 하나의 검출 임계치 및 적어도 하나의 검출 신호를 연속적으로 계산함으로써 이루어지는 방법에 따라 달성된다.

본 발명의 목적은 또한 DC 전압 및 DC 전류를 측정하기 위한 측정 디바이스가 제공되는 상기 언급된 광전지 시스템 및 제어 디바이스가 상기 언급된 검출 방법을 실행하도록 설계된다는 사실에 의해 달성된다.

상기 해법 및 후속하는 청구항들에 관한 이점은 전류 및 전압이 둘 다 검출되기 때문에 검출이 항상 인버터의 출력 전력에 관하여 실행된다는 것이다. 이는 검출 방법이 인입 방사에서의 변경들과 아크들 사이에서 구분할 수 있음을 의미한다. 그러므로 더 작은 전력 레벨들을 가진 아크들이 또한 검출되고, 이는 아크들의 이른 검출을 초래한다. 추가의 이점은 방법의 민감성이 정정 팩터들을 통해 조정될 수 있고, 광전지 시스템의 컴포넌트, 예를 들어, 인버터의 제어 디바이스를 사용하여 실행될 수 있다는 것이다. 그러므로 디지털로 유리하게 구현되는 방법은 소프트웨어 업데이트에 의해 구현될 수 있다. 그러므로 광전지 시스템의 적어도 하나의 기존의 컴포넌트로의 단순한 개장(retrofit) 또는 통합이 획득된다. 부가적으로 검출 방법이 또한 저 샘플링 레이트(수백-Hz 범위만큼 낮음)에서 실행될 수 있다는 점에서 유리하다. 이는 이용가능한 자원들이 사용될 수 있고, 그러므로 컴포넌트 비용들이 최소로 유지될 수 있도록 대응적으로 더 작은 값들이 프로세싱될 필요가 있다는 것을 의미한다.

추가의 이점들은 이어지는 설명으로부터 유도될 수 있다.

본 발명은 첨부된 도식적인 도면들의 도움으로 더 상세히 설명되고, 여기서 전체 설명에 포함된 개시물들은 동일한 참조 번호들로 균등한 부분들에 유사하게 적용되는 것으로 가정될 수 있다. 또한, 도시된 예시적인 실시예 또는 예시적인 실시예들로부터의 개별적인 특징들은 그 자체가 본 발명에 따른 독립적인 해법들을 나타낼 수 있다.

도 1은 광전지 시스템의 도식적인 블록도이다.
도 2는 개별적인 평균값들을 결정하기 위한 광전지 시스템의 전류 및 전압의 도식적인 시간 코스들이다.
도 3은 아크의 발생 및 결과적인 검출 신호까지 전압의 평균값 및 롱-텀(long-term) 평균값의 도식적 시간 코스들이다.
도 4는 아크의 발생 및 결과적인 검출 신호까지 전류의 평균값 및 롱-텀 평균값의 도식적 시간 코스이다.
도 5는 직렬 아크의 검출 동안 시간 코스의 도식도이다.
도 6은 병렬 아크의 검출 동안 시간 코스의 도식도이다.
도 7은 아크 동안 광전지 시스템의 인버터의 결과적인 동작점들의 도식도이다.

서론으로 예시적인 실시예의 균등 부분들에는 동일 참조 번호들로 할당된다는 점에 주목된다.

도 1 내지 7을 사용하여, 광전지 시스템의 직류 경로에서 아크들을 검출하기 위한 방법이 설명될 것이다.

도 1은 소비자에게 제공되거나 또는 AC 전압 그리드(3)로 공급되는 AC 전압(U_AC)으로 연관된 입력 DC 전류(I_DC)를 가진 적어도 하나의 태양 전지(2)에 의해 발생된 입력 DC 전압(U_DC)을 공급하기 위한 광전지 시스템의 인버터(1)의 블록도를 도시한다. 광전지 시스템은 인버터(1) 외에, 접속 박스 및/또는 그와 유사한 것(도시 안됨) 같은 추가의 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 인버터(1)는 인버터(1)의 후속의 DC-AC-변환기(5)에 적합한 DC 전압(U_DC')으로 입력 DC 전압(U_DC)을 변환하는 DC-DC 변환기(4)를 포함한다. DC-AC-변환기(5) 및 대응하는 제어 디바이스(6)에 의해, DC 전압(U_DC')은 AC 전압(U_AC)으로 변환된다. 따라서, 직류 경로는 태양 전지(2) 및 인버터 사이에 위치된다(점선으로 도시됨). 이는 본질적으로 모든 병렬 및 직렬 접속된 태양 전지들(2)을 함께 예를 들어, 인버터(1)에 접속되는 하나의 접속 박스내로 조합한다. 결과적으로, 직류 경로는 복수의 컨덕터들 및 접촉점들을 포함하고, 여기서 명확성을 위해 오직 하나의 컨덕터가 도시된다.

접촉점들은 예를 들어, 온도 변동, 노화, 설치 결함들 및/또는 열등한 스크루 접속(screw connection)들 또는 클램핑(clamping)에 의해 헐겁게 될 수 있고 이로부터 소위 직렬 아크들이 발생한다. 대조적으로, 병렬 아크들은 주로 컨덕터들이 서로 가까이 안내될 때 절연에 대한 손상 또는 결함들이 원인이다. 아크들은 직류 경로에 흐르는 전류(I_DC)에 기인하여 인버터(1)의 동작 동안 생성되고 위험한 화재 발생들을 야기할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 이러한 아크들의 검출을 위한 방법들이 사용된다. 이들에서, 직류 경로의 전류(I_DC)의 값들은 반복하는 시간 프레임(7) 동안 검출되고, 이로부터 평균값(8, 8')은 도 2에 도시될 수 있는 바와 같이, 시간 프레임(7)마다 발생된다. 그 다음, 최근 평균값(8, 8') 또는 마지막 시간 프레임(7)의 평균값(8, 8')은 선행하는 시간 프레임(7)의 평균값(8, 8')과 비교된다. 본 발명에 따라, 그 다음, 시간 프레임(7) 동안, 직류 경로의 전압(U_DC) 및 전류(I_DC)의 값들이 검출되고 각 경우에서 평균값(8, 8')이 발생되고, 전압(U_DC) 및 전류(I_DC)에 대한 평균값들(8, 8')에 기반하여, 검출 신호(9) 및 검출 임계치(10)는 계산 방법에 의해 연속적으로 계산된다. 검출 임계치(10)와 검출 신호(9)를 비교함으로써 직렬 및/또는 병렬 아크가 검출되도록 규정된다.

검출 방법의 근간(basis)은 인버터(1)와 같은 광전지 시스템의 컴포넌트의 입력에서 직류 경로의 전압(U_DC) 및 전류(I_DC)의 값들(측정 디바이스를 이용하여 연속적으로 검출됨)에 의존한다. 이러한 측정된 값들은 예를 들어, 인버터(1)의 제어 디바이스(6)를 이용하여 실행되는 계산 방법에 제공된다. 원칙적으로, 전압(U_DC) 및 전류(I_DC)의 계산은 동일한 방식으로 실행될 수 있다. 또한, 검출 방법에 대한 본질은 인입 광 방사에서 변경이 아크로서 검출되지 않는다는 사실이다. 아크가 단 한 번, 전압(U_DC) 및 전류(I_DC)에서 급격한 변경을 야기하는 반면, 인입 방사에서 변경들은 상대적으로 느리고 연속적으로 일어난다.

검출 방법이 인버터(1)의 시작 프로세스 후에 시작되고, 검출 방법의 값들은 시작 프로세스에 의해 바람직하게 리셋된다. 측정 디바이스는, 같은 크기의 시간 프레임들(7)로 계산 방법에 의해 분할되는 연속적으로 측정된 값들을 전달한다. 각 시간 프레임(7)에서, 전압(U_DC) 및 전류(I_DC)에 대한 값들은, 시간 프레임들(7)이 예를 들어, 50ms의 정의된 기간을 가지도록 샘플링 주파수에서 검출된다. 일 시간 프레임(7) 후에, 전류(I_DC)의 최근 평균값(8) 및 전압(U_DC)의 현재 평균값(8')은 도 2의 도면들에서 도시되는 바와 같이, 시간 프레임(7)에서 포착되는 값들로부터 발생된다. 평균값들(8, 8')을 계산함으로써, 산발적인 변경들이 적절히 소거된다. 시간 프레임(7) 내에서 전압(U_DC) 및 전류(I_DC)의 평균값들(8, 8')은 점선들로 그려진다. 이러한 개별적인 평균값들(8, 8')의 시간적 프로파일이 예시를 사용하여 도 3 및 4에 도시된다.

다음 단계에서, 선행 시간 프레임(7)의 평균값들(8, 8') 및 최근 평균값들(8, 8')의 각각으로부터, 즉, 두 개의 연속적인 평균값들(8, 8')로부터 차이 평균값이 계산 방법을 이용하여 계산된다. 그러므로 두 개의 시간 프레임들(7) 사이에서 급격한 변경들은 검출될 수 있다.

또한, 최근 평균값들(8, 8')은 연속적으로 업데이트되는 각각의 최근 롱-텀 평균값들(11)을 계산하도록 발동(invoke)된다. 롱-텀 평균값들(11, 11')의 프로파일은 또한 도 3 및 4에 도시된다. 롱-텀 평균값(11, 11')은 최근 롱-텀 평균값(11, 11')에 대한 최근 평균값(8, 8')의 영향이 작게 되도록 디지털 저역-통과 필터링에 의해 최근 평균값들(8, 8')로부터 계산된다. 그러므로 적절히 선택된 시상수들 및/또는 필터 계수들을 이용하여, 아크들이 인입 방사에서의 변경들로부터 구분될 수 있음이 보장될 수 있다. 따라서, 최근 롱-텀 평균값(11, 11')은 실질적으로 평균값(8, 8')의 급격한 변동에 비하여 느리게만 변한다.

동일한 원리에 의해, 각각의 롱-텀 평균값들은 동일한 필터 계수들을 가진 디지털 저역-통과 필터링에 의해 각각의 최근 차이 평균값들로부터 계산된다. 여기서도, 각각의 차이 평균값의 영향은 따라서 작다. 그러므로 롱-텀 차이 평균값은 이 롱-텀 차이 평균값이 차이 평균값보다 더 느리게 변경하도록 지연 엘리먼트와 같이 작용한다. 결과적으로, 롱-텀 차이 평균값들은 인입 방사의 세기의 측정으로서 역할하고, 이에 의해 아크들은 인입 방사에서의 변경들과 구분될 수 있다.

차이 평균값들, 롱-텀 평균값들(11, 11') 및 롱-텀 차이 평균값들 - 평균값들(8, 8')에 기반하여 대응하는 방식으로 계산됨- 에 의해, 검출 신호(9) 및 검출 임계치(10) 둘 다가 이제 계산될 수 있다.

검출 신호(9)를 계산하기 위해, 전압(U_DC)에 대한 값이 롱-텀 차이 평균값 및 차이 평균값 - 전압(U_DC)에 대한 검출 신호(9u)에 대응함 - 으로부터 발생되고, 롱-텀 차이 평균값 및 차이 평균값으로부터 발생되는 전류(I_DC) - 전류(I_DC)에 대한 검출 신호(9i)에 대응함 - 에 대한 값에 의해 곱해진다. 그러므로 값들은 각 경우에서 동일한 순간에 계산되었던 차이 평균값 및 롱-텀 차이 평균값 사이의 차이이다. 따라서 더 큰 차이는 전압(U_DC) 또는 전류(I_DC)에서 급격한 변경들을 각각 초래한다. 이는 급격한 변경들이 롱-텀 차이 평균값에서보다 차이 평균값에서 훨씬 더 뚜렷한 영향을 가지기 때문이다. 이 평균들에 의해, 아크가 점화될 때 그러하듯이 짧고, 급격한 변경들이 수반됨이 또한 보장된다. 인입 방사 레벨에 기인한 변경들이 수반되는 경우, 이는 이러한 변경들은 차이가 본질적으로 제로(0)가 되도록 더 긴 시간 기간에 걸쳐 발생하기 때문에, 롱-텀 평균값(11, 11') 및 평균값(8, 8')에 동일한 영향들을 미친다.

도 3 및 4에 따라, 급격한 변경이 평균값들(8, 8') 및 롱-텀 평균값들(11, 11')에 관하여 시간 포인트(12)에서 도시되고, 이는 대응하는 검출 신호들(9u 및 9i)을 초래한다. 유사하게, 느린 변경들은 검출 신호(9u 또는 9i)를 초래하지 않는다.

전류(I_DC) 및 전압(U_DC)의 검출 신호들(9u 및 9i) 또는 이러한 두 차이들의 곱에 의해, 변경은 대응적으로 증폭되어 아크가 급격하게 검출된다. 이 종류의 계산의 결과는 동시에 전류(I_DC) 및 전압(U_DC)에서 어떤 급격한 변경들도 발생하지 않는 한 검출 신호(9)가 본질적으로 제로라는 것이다. 그러므로 이는 느린 변경들에 대하여, 롱-텀 차이 평균값 및 차이 평균값이, 자신들의 차이 및 유사하게 검출 신호(9)가 제로라는 결과와 동일한 방식으로 작용한다는 것을 의미한다. 하지만, 아크 발생에 기인하여 빠르고, 동시적인 변경이 발생하는 경우, 검출 신호(9)는 또한 상당히 변경된다. 그러므로 검출 신호(9)는 실질적으로 전력에서 변경을 반영하고, 이는 아크에 기인한 전력의 손실을 설명한다.

다른 한편, 검출 임계치(10)를 계산하기 위해, 동일한 시간 포인트에서 계산되는 전류(I_DC) 및 전압(U_DC)의 롱-텀 평균값들(11)이 곱해진다. 그러므로 검출 임계치(10)는 본질적으로 최근 전력에 대응한다.

검출 신호(9) 및 검출 임계치(10)의 이러한 계산에 의해, 이들은 이들이 전류(I_DC) 및 전압(U_DC)에 기반하여 연속적으로 계산되기 때문에, 인버터(1)의 출력 전력에 항상 매칭된다.

아크가 이후의 단계에서 검출될 수 있기 위해, 검출 신호(9)는 도 5 및 6에 따라 시간(12)에서 도시되는 바와 같이, 검출 임계치(10)를 초과해야만 한다. 아크를 검출하기 위해, 전력에서의 변경은 최근의 전력을 초과해야 할 것이다. 이는 가능하지 않기 때문에, 정정 팩터가 적어도 검출 임계치(10) 또는 검출 신호(9)를 계산하기 위해 사용된다. 물론, 곱셈 정정 팩터는 검출 임계치(10)를 계산하기 위해서 뿐만이 아니라 검출 신호(9)를 계산하기 위해 사용될 수 있다. 이 경우에서, 검출 신호(9)에 대한 정정 팩터는 1보다 더 큰 값을 가지고, 검출 임계치(10)에 대한 정정 팩터는 1보다 작은 값을 가진다. 그러므로 저 전력을 가진 아크들 - 즉, 짧은 아크 길이를 가진 -은 또한 검출될 수 있다. 이러한 계산들에 기반하여, 검출 임계치(10)는 전류(I_DC) 및 전압(U_DC)에서 변경들을 느리게 하도록 적응된다. 검출 임계치(10)가 최근의 전력에 대응하고 따라서 전력이 인입 방사의 세기에 의존하기 때문에, 검출 임계치(10)는 자동적으로 최근의 컨디션들에 적응된다. 또한, 각각의 정정 팩터들에 의해, 아크들의 검출의 민감성은 서로 적절하게 튜닝되는 검출 신호(9)에 대한 정정 팩터 및 검출 임계치(10)에 대한 검출 팩터에 의해 적응될 수 있다.

원칙적으로 상이한 정정 팩터는, 검출 임계치(10s)가 직렬 아크에 대하여 발생하고 검출 임계치(10p)가 병렬 아크에 대하여 발생하도록 직렬 아크 및 병렬 아크에 대한 각각의 검출 임계치(10)를 계산하기 위해 사용된다. 아크를 검출하기 위해, 공통 검출 신호(9)가 사용된다. 그러므로 먼저, 공통 검출 방법은 아크의 두 타입들에 대하여 사용될 수 있고, 둘째로, 발생한 아크의 타입을 검출하는 것이 가능하다. 이는 직렬 아크 및 병렬 아크의 경우에 광전지 시스템의 상이한 작용들에 기여될 수 있고, 이에 의해 인버터(1)는 도 7에 도시된 바와 같이 자신의 동작점(AP)을 변경한다.

직렬 아크가 광전지 시스템에서 발생하는 경우, 입력 DC 전압(U_DC)은 아크 전압 강하에 기인하여 감소되고, 이는 인버터(1)가 직렬 아크에 기인하여 자신의 동작점(AP)을 동작점(APs)으로 변경하도록 한다. 이는 또한 출력 전력이 하강하도록 하는 것이 사실이나 정류기(1)의 동작은 계속해서 가능하다. 직렬 아크에 의해 야기되는 동작점(AP)에서의 작은 변경에 대조적으로, 동작점(AP)은 병렬 아크의 경우에 상당히 변경된다. 병렬 아크가 특정한 저 아크 전압에 대해 인버터(1)의 입력에 병렬로 버닝(burn)하고 인버터 저항에 상대적으로 낮은 값 저항을 가지기 때문에, 오직 전류(I_DC)의 매우 작은 부분만이 인버터(1)에 흐른다. 결과적으로 동작점(AP_P)이 병렬 아크에 기인하여 초래되도록 도 7에 따라 동작점(AP)이 뚜렷하게 변경된다. 이러한 동작점(AP_P)에서, 인버터(1)의 유효 동작은 더 이상 가능하지 않다.

그러므로 전압 변경 및 전류 변경은 직렬 아크의 경우보다 병렬 아크의 경우에서 훨씬 더 크다. 결과적으로, 병렬 아크에 대한 검출 임계치(10p)는 또한 직렬 아크에 대한 검출 임계치(10s)보다 더 높다. 검출 신호(9)가 도 5에 따른 직렬 아크에 대한 검출 임계치(10s)를 초과하고 병렬 아크에 대한 검출 임계치(10p)를 초과하지 않는 경우, 직렬 아크가 검출된다. 다른 한 편, 검출 임계치들(10s 및 10p) 둘 다는 도 6에 따른 검출 신호(9)에 의해 초과되는 경우, 병렬 아크가 검출된다. 계산 방법에 따라, 검출 신호(9)는 동작점(AP)에서 또는 전류 및/또는 전압의 급격한 변경들 상에서 발생되며, 여기서 본질적으로 검출 신호(9)는 인입 방사의 세기에서의 변경들에 기인한 동작점(AP)에서의 느린 변경들에 대하여 발생되지 않는다.

검출 신호(9) 및 검출 임계치들(10s 및 10p)이 계산 방법을 이용하여 계산된 후, 검출 방법에 따라, 검출 신호(9) 및 검출 임계치들(10s/10p)은 서로 비교된다. 검출 신호(9)가 검출 임계치들(10s/10p) 중 적어도 하나를 초과하는 경우, 아크가 발생한다. 즉, 직렬 아크 또는 병렬 아크 중 하나가 검출된다. 상이한 측정들이 아크가 검출된 후에서 필요하기 때문에 아크의 타입의 구별이 필요하다.

검출 방법이 (설명된 바와 같이) 인버터(1) 외에 광전지 시스템의 컴포넌트에서 실행되는 경우, 인버터(1)에 대한 이 다른 컴포넌트의 대응하는 통신이 행해진다. 통신은 예를 들어, 무선 수단에 의해 또는 유선 링크를 통해(직류 경로에 변조된, 전용 버스 시스템 등) 행해질 수 있다.

직렬 아크의 검출 시, 인버터는 본질적으로 교류가 더 이상 발생되지 않도록 안전 컨디션으로 놓여진다. 그 다음, 직류 경로에서 전류 흐름은 중단되고 아크가 소멸된다. 다른 한편, 병렬 아크가 검출되는 경우, 직류 경로는 스위치에 의해 단락된다. 이에 의해 아크 전압은 본질적으로, 아크가 소멸되도록 제로가 된다. 인버터(1)와 병렬로 접속된 전용 스위치 또는 DC-DC-변환기(4) 중 하나가 스위치로 사용될 수 있다.

설명된 검출 방법은 또한, 주파수-선택적 분석(예를 들어, 디지털 필터들에 의한) 및/또는 주파수 도메인에서의 분석(예를 들어, 고속 푸리에 변환)과 조합될 수 있다. 이런 경우라면, 전류(I_DC) 및/또는 전압(U_DC)의 파형에서 스펙트럼 컴포넌트들의 크기에 기인하여 부가적인 검출 신호(9) 및 부가적인 검출 임계치(10)가 발생되는데, 이는 계산 방법의 결과들과 적절히 조합될 수 있다. 그러므로 신뢰성이 추가적으로 증가된다.

알람 신호는 또한 모바일 라디오 등에 의해 발생될 수 있고, 인터넷을 통해 브로드캐스팅된다.

아크가 검출되지 않는 경우, 즉, 검출 신호(9)가 검출 임계치(10) 미만을 유지하는 경우, 검출 방법은 계속된다. 일반적으로, 검출 방법은 인버터(1)의 동작 동안 실행된다. 검출 방법은 안정된 값들이 인버터(1)의 입력에서 이용가능하도록 인버터(1)의 시작 프로세스 후에 시작된다.

정의된 간격들에서 검출 방법의 시험 실행은 또한 실행될 수 있다. 이는 검출 방법의 기능을 확인한다. 이는 예를 들어, 인버터(1)에 의해 직접 또는 외부 디바이스에 의해 수행될 수 있고, 광전지 시스템의 휴식 상태에서 행해진다. 시험 실행은 예를 들어, 상이한 레이트들로 변하고 있고, 예를 들어, 펄스 발생기, 신호 발생기 또는 유사한 디바이스에 의해 발생되는, 전압 및/또는 전류 신호들이 인버터(1)의 입력에 인가되도록 수행된다. 또한, 이러한 전압 및/또는 전류 신호들은 또한 특정 값들에 의해 시뮬레이션될 수 있다. 이러한 값들은 검출 방법에 따라, 전류(I_DC) 및 전압(U_DC)의 연속적으로 측정된 값들 대신에 사용된다. 이러한 신호들의 진폭들은 인버터(1)의 출력 전력에 적절히 매칭된다. 파형들은 느린 변경들뿐만 아니라 급격한 변경들 둘 다 시뮬레이션될 수 있도록, 적절한 주파수로 변화한다. 따라서, 파형들의 저 주파수들에서, 아크가 검출되지 않아야만 하는데 - 그 이유는 아크는 인입 방사의 세기의 변경에 대응하기 때문이고, 여기서 더 높은 주파수들에서 아크가 검출되어야만 한다. 진폭의 적절한 선택에 의해, 검출 방법이 직렬 아크들 및 병렬 아크들 사이에서 구별할 수 있는지가 또한 조사될 수 있다.

Claims (16)

1. 광전지 시스템의 직류 경로에서 아크들(arcs)을 검출하기 위한 방법으로서,
   상기 직류 경로의 전류(I_DC)의 값들은 반복 시간 프레임(7) 동안 검출되고 평균값(8)이 발생되고,
   상기 시간 프레임(7) 동안, 상기 직류 경로의 전압(U_DC)의 값들이 검출되고 평균값(8')이 발생되고,
   각각의 평균값들(8, 8')로부터 적어도 하나의 검출 신호(9)를 계산하기 위해, 차이 평균값들이 계산되고,
   각각의 상기 차이 평균값들로부터 상기 적어도 하나의 검출 신호(9)를 계산하기 위해, 롱-텀 차이 평균값들이 계산되고,
   상기 전압(U_DC)의 상기 롱-텀 차이 평균값 및 상기 차이 평균값으로부터 값이 발생되고, 상기 검출 신호(9)를 발생시키기 위해 상기 전류(I_DC)의 상기 롱-텀 차이 평균값 및 상기 차이 평균값으로부터 발생되는 값이 곱해지고, 그리고
   상기 전류(I_DC) 및 상기 전압(U_DC)의 평균값들(8, 8')에 기반하여, 상기 적어도 하나의 검출 신호(9) 및 적어도 하나의 검출 임계치(10)는 계산 방법에 의해 연속적으로 계산되는,
   광전지 시스템의 직류 경로에서 아크들을 검출하기 위한 방법.
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3. 제 1 항에 있어서,
   각각의 평균값들(8, 8')로부터 상기 적어도 하나의 검출 신호(9) 및 상기 적어도 하나의 검출 임계치(10)를 계산하기 위해, 롱-텀 평균값들(11, 11')이 디지털 저역-통과 필터링에 의해 계산되는,
   광전지 시스템의 직류 경로에서 아크들을 검출하기 위한 방법.
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5. 제 1 항에 있어서,
   각 시간 프레임(7) 후에, 상기 검출 신호(9) 및 상기 검출 임계치(10)는 상기 전류(I_DC) 및 상기 전압(U_DC) 각각의 차이 평균값, 롱-텀 평균값(11, 11') 및 롱-텀 차이 평균값에 의해 계산되는,
   광전지 시스템의 직류 경로에서 아크들을 검출하기 위한 방법.
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7. 제 1 항에 있어서,
   상기 검출 신호(9)의 값들은 1보다 큰 정정 팩터(correction factor)에 의해 곱해지는,
   광전지 시스템의 직류 경로에서 아크들을 검출하기 위한 방법.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 전류(I_DC) 및 상기 전압(U_DC)의 롱-텀 평균값들(11, 11')은 상기 검출 임계치(10)를 발생시키기 위해 곱해지는,
   광전지 시스템의 직류 경로에서 아크들을 검출하기 위한 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 검출 임계치(10)는 직렬 아크를 검출하기 위해 1보다 작은 정정 팩터에 의해 곱해지는,
   광전지 시스템의 직류 경로에서 아크들을 검출하기 위한 방법.
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 검출 임계치(10)는 병렬 아크를 검출하기 위해 1보다 작은 정정 팩터에 의해 곱해지는,
    광전지 시스템의 직류 경로에서 아크들을 검출하기 위한 방법.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출 임계치(10)가 상기 검출 신호(9)에 의해 초과될 때 아크가 검출되고, 직렬 아크 및 병렬 아크 사이의 구별이 이루어지는,
    광전지 시스템의 직류 경로에서 아크들을 검출하기 위한 방법.
12. 제 1 항에 있어서,
    아크의 검출 후, 상기 아크는 소멸되는,
    광전지 시스템의 직류 경로에서 아크들을 검출하기 위한 방법.
13. 제 11 항에 있어서,
    상기 병렬 아크를 소멸시키기 위해, 상기 직류 경로는 스위치를 이용하여 단락(short-circuit)되고,
    상기 직렬 아크를 소멸시키기 위해, 상기 직류 경로에서 전류 흐름은 중단되는,
    광전지 시스템의 직류 경로에서 아크들을 검출하기 위한 방법.
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출 방법의 기능은 시험 실행(test run)으로 확인되는,
    광전지 시스템의 직류 경로에서 아크들을 검출하기 위한 방법.
15. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출 방법은 상기 광전지 시스템의 시작 프로세스 후에 활성화되는,
    광전지 시스템의 직류 경로에서 아크들을 검출하기 위한 방법.
16. AC 전압 그리드(3)로 전력을 공급하기 위한 컴포넌트들을 가지는 광전지 시스템으로서,
    DC-DC-변환기(4),
    적어도 하나의 태양 전지(2)에 의해 발생되는 연관된 직류 전류(I_DC)를 가진 DC 전압(U_DC)을, 상기 AC 전압 그리드(3)로 공급하기 위한 AC 전압(U_AC)으로 변환하기 위한 DC-AC-변환기(5), 및
    제어 디바이스(6)
    를 포함하고,
    상기 DC 전압(U_DC) 및 상기 직류 전류(I_DC)를 측정하기 위한 측정 디바이스가 제공되고,
    상기 제어 디바이스(6)는 제 1 항, 제 3 항, 제 5 항, 및 제 7 항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 따른 광전지 시스템의 직류 경로에서 아크들을 검출하기 위한 방법을 실행하기 위해 설계되는,
    AC 전압 그리드(3)로 전력을 공급하기 위한 컴포넌트들을 가지는 광전지 시스템.

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