WO2014139601A1 - Heating device - Google Patents

Heating device Download PDF

Info

Publication number
WO2014139601A1
WO2014139601A1 PCT/EP2013/074869 EP2013074869W WO2014139601A1 WO 2014139601 A1 WO2014139601 A1 WO 2014139601A1 EP 2013074869 W EP2013074869 W EP 2013074869W WO 2014139601 A1 WO2014139601 A1 WO 2014139601A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
supply electronics
heating resistor
heating device
heating
photovoltaic system
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/074869
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jochen Hantschel
Original Assignee
Refusol Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Refusol Gmbh filed Critical Refusol Gmbh
Priority to US14/774,850 priority Critical patent/US20160033169A1/en
Priority to JP2015561959A priority patent/JP2016516264A/en
Priority to EP13801507.8A priority patent/EP2973931A1/en
Publication of WO2014139601A1 publication Critical patent/WO2014139601A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00Details
    • F24H9/20Arrangement or mounting of control or safety devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00Details
    • F24D19/10Arrangement or mounting of control or safety devices
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00Details of electric heating devices
    • H05B1/02Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227Applications
    • H05B1/023Industrial applications
    • H05B1/0244Heating of fluids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H2250/00Electrical heat generating means
    • F24H2250/02Resistances
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381Dispersed generators
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Definitions

  • the invention relates to a heating device according to the preamble of claim 1. It has already been proposed to use photovoltaic systems for heating.
  • the object of the invention is in particular to provide a generic device with improved properties in terms of high efficiency and / or low cost.
  • the object is achieved by the features of claim 1, while advantageous embodiments and modifications of the invention can be taken from the dependent claims.
  • the invention is based on a heating device, in particular for heating at least one fluid, with at least one first heating resistor and at least one supply electronics, which is provided to supply at least the first heating resistor with electricity provided by at least one first photovoltaic system.
  • the supply electronics be provided to operate at least the first heating resistor clocked at least in one operating mode.
  • a "fluid” is intended in particular to mean a liquid, a gas and / or a
  • At least the first heating resistor is provided to a
  • Latency heat storage material which is liquid, in particular in at least one operating condition, to heat. Furthermore, it is conceivable that the heating resistor to a heating of at least one solid, in particular in the form of at least one , -
  • Rock and / or mineral blocks, in particular for heat storage is provided.
  • a "heating resistor” is to be understood in particular as meaning a unit which is intended to convert electrical energy into at least 70%, in particular at least 90%, advantageously at least 95%, preferably at least 99%, heat at least one electrical component, in particular a group of, preferably permanently, parallel and / or series-connected electrical components, in particular at least one of the electrical components is designed as, preferably a metallic, ohmic resistor, Alternatively or additionally it is conceivable in that the at least one of the electrical components is designed as a semiconductor component, in particular with a controllable resistor
  • Heating resistor surrounded by a, in particular metallic, preferably tubular, enveloping body which is advantageously provided to a thermal contact, in particular by means of heat conduction and / or thermal radiation, between the
  • the heating resistor forms a snake heater.
  • at least one electrically insulating, advantageously good heat-conducting, preferably ceramic, material is arranged between the electrical component and the enveloping body.
  • at least one of the electrical components is wound around a ceramic carrier, which is inserted into an enveloping body delimiting the medium to be heated, wherein an air gap is maintained between the electrical component and the enveloping body, so that heat transfer essentially takes place by means of heat radiation ,
  • the heating resistor forms a snake heater.
  • at least one electrically insulating, advantageously good heat-conducting, preferably ceramic, material is arranged between the electrical component and the enveloping body.
  • at least one of the electrical components is wound around a ceramic carrier, which is inserted into an enveloping body delimiting the medium to be heated, wherein an air gap is maintained between the electrical component and the enveloping body, so that heat transfer essentially takes place by
  • Heating device to a fluid container and / or a Fluidleitelement, in which the
  • Heating resistor protrudes or is penetrated by the heating resistor.
  • the heating resistor forms a wall of the fluid container and / or - leitelements.
  • the supply electronics has at least one
  • the supply electronics preferably have at least one control unit which is at least provided to control and / or regulate an operation of the heating resistor.
  • a "photovoltaic system” is to be understood in particular as meaning a unit which is intended to convert light, in particular sunlight, directly into electrical energy, in particular a photovoltaic system only of photovoltaic cells, protective sheaths, carrier elements and / or connecting cables - -
  • a "timed operation” is to be understood in particular as an operating mode in which the heating resistor repeats, in particular with a frequency of more than 100 Hz, in particular more than 1 kHz, advantageously more than 10 kHz, preferably more than 20 kHz, and / or A maximum frequency of 100 kHz, in particular a maximum of 60 kHz, advantageously a maximum of 40 kHz, in particular periodically, is connected to the photovoltaic system
  • Photovoltaic system and the heating resistor is arranged, and advantageous to
  • the control unit in particular as a semiconductor switching element, preferably as a power MOSFET and / or power IGBT, alternatively as an electromechanical switching element, in particular as a relay is formed.
  • the supply electronics additionally has at least one operating mode in which the heating resistor is continuously connected to the photovoltaic system.
  • the term "provided” should be understood to mean specially programmed, designed and / or equipped.Assuming that an object is intended for a specific function should in particular mean that the object fulfills this specific function in at least one application and / or operating state and / or In particular, high efficiency and / or low costs, in particular due to component savings, can be achieved.
  • the supply electronics be provided to at least the first heating resistor in at least one operating mode with a frequency between 1 kHz and 100 kHz, in particular with a frequency between 10 kHz and 70 kHz, advantageously with a frequency between 20 kHz and 50 kHz , preferably with a frequency between 30 kHz and 40 kHz to operate.
  • a frequency between 1 kHz and 100 kHz in particular with a frequency between 10 kHz and 70 kHz, advantageously with a frequency between 20 kHz and 50 kHz , preferably with a frequency between 30 kHz and 40 kHz to operate.
  • high efficiency can be achieved.
  • Photovoltaic system can be achieved.
  • a low-cost and / or simple design with a low number of components can be achieved.
  • the supply electronics be provided to adjust a duty cycle of the pulsed operation of at least the first heating resistor to set a drop across the heating resistor performance.
  • Duty cycle of the clocked operation should be understood in particular a duty cycle of a control signal, in particular a control voltage, with which the control unit, the switching element for connecting the heating resistor with the
  • Photovoltaic system controls. In particular, a simple control can be achieved.
  • the supply electronics be provided to vary a duty cycle of the clocked operation of at least the first heating resistor to optimize the falling across the first heating resistor performance.
  • the supply electronics has at least one voltage control loop, wherein the voltage control circuit is advantageously provided to implement a voltage difference between a predetermined setpoint voltage and a measured actual voltage in a duty cycle of the clocked operation.
  • the voltage control circuit is advantageously provided to implement a voltage difference between a predetermined setpoint voltage and a measured actual voltage in a duty cycle of the clocked operation.
  • Supply electronics provided to change the target voltage and / or the duty cycle of the clocked operation at regular and / or irregular intervals in a variation step by a certain amount and a resulting
  • Variation step increases the target voltage and / or reduces the duty cycle, if in the previous variation step by increasing the target voltage and / or
  • Reduction of the duty cycle could be achieved an increase in performance or by increasing the duty cycle and / or increasing the duty cycle no performance increase could be achieved.
  • Reduction of the duty cycle could be achieved an increase in performance or by increasing the duty cycle and / or increasing the duty cycle no performance increase could be achieved.
  • Variation step reduces the target voltage and / or increases the duty cycle, if in the previous variation step by increasing the duty cycle and / or increasing the duty cycle performance could be achieved or by increasing the target voltage and / or reducing the duty cycle no performance improvement could be achieved.
  • the control unit is provided to a variation of the desired voltage and / or the duty cycle
  • the supply electronics have at least one buffering capacity allocated to the first heating resistor, which is provided to at least temporarily store energy of the photovoltaic system.
  • Buffer capacity of at least one capacitor formed is achieved because in states in which the heating resistor is not connected to the photovoltaic system in the short term, energy supplied by the photovoltaic system can be used. In particular, a high energy yield can be achieved.
  • the supply electronics be provided to measure, in particular only, a voltage above the buffer capacity for determining a power output via the heating resistor.
  • the supply electronics has at least one voltage sensor which measures a voltage drop across the buffer capacity.
  • the control unit is provided, depending on at least one voltage measurement, in particular a voltage curve over the buffer capacity, in particular only while the heating resistor is connected to the photovoltaic system, the known duty cycle of the clocked operation and an at least substantially known size of the ohmic resistance of the heating resistor to calculate a power output in the heating resistor.
  • the supply electronics is provided, in particular only, to measure a current through the heating resistor.
  • the supply electronics is provided to the duty cycle of the clocked operation, at least in response to a mean above the
  • Buffer capacity applied voltage in particular as a function of a calculated over this power output of the heating resistor to select.
  • a “medium voltage” is intended in particular to mean, in particular averaged, averaged over a period in which the heating resistor is connected to the photovoltaic system, , ,
  • the heating resistor is connected directly to a buffer capacity of
  • heating resistor is "directly" connected to the buffer capacitor, should be understood in particular that the heating resistor, at least in a state in which it is connected to the photovoltaic system, only about at least substantially pure resistive elements, in particular only electrical connecting lines and / or switching elements, in
  • Row is connected to the buffer capacity.
  • high efficiency and / or high component savings can be achieved since, in particular, additional converter stages are dispensed with.
  • the buffer capacity is intended to be connected directly to the photovoltaic system.
  • the buffer capacity only at least in
  • the supply electronics be provided to vary a frequency of the clocked operation in at least one operating mode.
  • the supply electronics are provided to vary the frequency of the clocked operation as a function of a power obtainable from the photovoltaic system.
  • the supply electronics is provided, in an operating state in which a power output via the heating resistor corresponds to a maximum of 50%, in particular a maximum of 30%, advantageously not more than 20%, preferably not more than 10% of a rated power of the heating resistor, for outputs above 50% of Rated power usual frequency of clocked operation to reduce, in particular, advantageously staggered, halve, third and / or quarter.
  • high efficiency can be achieved, since in particular switching losses , ,
  • the supply electronics be provided for a frequency of the clocked operation in a range having a width of at least 1 kHz, in particular at least 3 kHz, advantageously at least 8 kHz, and / or in a range with a width of at most 20 kHz ,
  • a maximum of 13 kHz in particular periodically and / or linearly, alternatively by leaps and bounds, to change, in order to reduce a, in particular radiated and / or retransmitted into the photovoltaic system, harmonic spectrum.
  • the supply electronics have at least one sensor unit which is provided to examine a frequency of a current taken from the photovoltaic system in order to conclude arcing typical behavior.
  • the sensor unit is formed by the voltage sensor provided for determining the power, wherein the control electronics are in particular provided to filter out a current frequency of the clocked operation from the measured signal of the voltage sensor.
  • an additional sensor in particular a current sensor for measuring a current across the labitesselle has, in order to achieve improved measurement accuracy.
  • a frequency between 10 kHz and 30 kHz, which differs from a frequency of the clocked operation, a on
  • connection contacts of the photovoltaic system in particular the
  • the supply electronics are provided, upon detection of arc-type behavior, at least in the short term, to interrupt operation of the heating resistor in order to extinguish the arc and / or to output at least a warning message.
  • the supply electronics are provided to set an operation until completion of maintenance measures, at least in the case of repeated occurrence of arc-type behavior. In particular, it can be a high security and / or a long life of the connected
  • Photovoltaic system can be achieved.
  • Temperature sensor has.
  • the temperature sensor is at least in the vicinity of the medium to be heated, advantageously enclosed by this, arranged.
  • the temperature sensor is integrated in an envelope of the heating resistor. - -
  • the supply electronics are provided to at least reduce and / or adjust an operation of at least the first heating resistor when a limit temperature is exceeded by the temperature sensor.
  • improved safety can be achieved.
  • a high level of comfort can be achieved.
  • the heater at least one
  • Fluid transport unit which is intended to pass a fluid to be heated to the heating resistor and which is controlled and / or powered by the supply electronics, in particular in dependence on the temperature sensor.
  • the fluid transport unit is provided to supply a fluid to the heating resistor.
  • the fluid transport unit is intended to force a movement of a fluid.
  • the fluid transport unit has at least one pump, a fan and / or a screw conveyor.
  • the supply electronics are provided to regulate a delivery rate of the fluid transport unit such that a temperature measured by the temperature sensor is at least substantially kept constant and / or corresponds to a predetermined value, in particular by an operator.
  • the supply electronics has at least one
  • the fluid transport unit is supplied via a separate mains connection, wherein the fluid transport unit preferably has at least one control interface via which the control unit of the
  • Supply electronics can set a delivery rate and / or speed. In particular, a high quality can be achieved.
  • the supply electronics has a control unit which is provided to monitor at least one functional unit of a control unit which controls the clocked operation of at least one heating resistor.
  • control unit has at least one separate temperature sensor and is intended to provide a connection between the heating resistor and the
  • Photovoltaic system when exceeding a threshold temperature, preferably redundant to interrupt. Overheating can be caused in particular by a malfunction of the - -
  • Control unit a malfunction of a first sensor and / or a malfunction of a switching element caused.
  • the control unit has a separate switching element connected in series between the heating resistor and the
  • control unit and the control unit each have at least one communication input in order to carry out at least one check of a functioning of the control unit.
  • control unit is provided via the communication inputs a
  • control unit and control unit are jointly provided to allow a flow of current through the heating resistor only if a functionality of both units has been ensured.
  • a high degree of safety can be achieved, in particular with regard to overheating and / or consequential damage.
  • control electronics of the supply electronics be provided to be supplied by the photovoltaic system.
  • the supply electronics have at least one voltage and / or frequency converter, which is provided to convert energy provided by the photovoltaic system into a form required by the control electronics, in particular at least the control unit, the control unit, and / or the at least one sensor ,
  • a high degree of self-sufficiency can be achieved.
  • a high level of efficiency can be achieved since the control electronics are only active, in particular, when sufficient energy is available.
  • Fig. 1 shows a heating device according to the invention for generating a
  • Fig. 2 shows an exemplary sequence of a clocked operation
  • Fig. 3 shows an alternative heating device according to the invention for connection to a plurality of photovoltaic systems.
  • FIG. 1 shows a system 1 1 with a heating device 10 and a first one
  • the heating device 10 is provided for heating and drying of a fluid formed as a bulk material and has a first heating resistor 12 and a supply electronics 20, which is provided to supply the first heating resistor 12 provided by the first photovoltaic system 16 current.
  • the supply electronics 20 is provided to operate the first heating resistor 12 clocked in different operating modes.
  • the supply electronics 20 has a first heating resistor 12 associated buffer capacity 22, which is intended to temporarily store energy of the photovoltaic system 16.
  • the supply electronics 20 has a first
  • the buffer capacity 22 is intended to be connected directly to the photovoltaic system 16.
  • the buffer capacity 22 is directly with the
  • the heating resistor 12 is connected directly to the buffer capacity 22 of the supply electronics 20.
  • the supply electronics 20 further comprises an insulation measuring unit 25, which is provided to determine whether the photovoltaic system 16 is operated in earthed or floating configuration.
  • the isolation unit 25 is between the poles of
  • the insulation measuring unit 25 has a
  • Voltage divider which operates in a first state by voltage bisecting and asymmetrically dividing in a second state, wherein a voltage at the center tap of the voltage divider is measured via a high resistance to ground potential. If too low bleeder resistances are detected by measurement in both states, a warning message is output.
  • the supply electronics 20 has a control unit 40 which controls and regulates an operation of the heating resistor 12.
  • the supply electronics 20 has a first, as - -
  • Semiconductor switching element trained, switching element 42 which is arranged in series with the heating resistor 12 and the buffer capacitor 22 and the photovoltaic system 16.
  • the power electronics 20 has a freewheeling diode 32, which is provided to occur when disconnecting the connection to the photovoltaic system 16, by possibly.
  • Supply electronics 20 has a voltage sensor 26, which measures a voltage U P across the buffer capacitor 22.
  • the supply electronics 20 has a control unit 45, which is provided to monitor at least one functioning of the control unit 40.
  • Control unit 45 has a first temperature sensor 49.
  • the temperature sensor 49 is provided to detect a temperature of the fluid in a vicinity of the
  • the control unit 45 is provided at
  • the control unit 45 has a second one
  • the second switching element 46 is arranged in series with the heating resistor 12 and the buffer capacitor 22 or the photovoltaic system 16. Provides the
  • Control unit 45 a functionality of the control unit 40 and by means of the first temperature sensor 49 determines a temperature below the threshold temperature, the control unit 45 causes a switching of the second switching element 46, so that this does not preclude a connection of the heating resistor 12 with the photovoltaic system 16.
  • the second switching element 46 is designed as a relay, but could alternatively be designed as a semiconductor switching element. Furthermore, it is alternatively conceivable that the second switching element is provided to interrupt a control signal U s of the first switching element.
  • the control unit 40 has a second temperature sensor 41. Furthermore, the heating device 10, a fluid transport unit 50, which is intended to pass a fluid to be heated to the heating resistor 12 and by the
  • Supply electronics 20 is controlled and supplied. A delivery rate of - -
  • Fluid transport unit 50 is controlled by the control unit 40 such that one of the second temperature sensor 41, seen in the transport direction behind the
  • Heating resistor 12 is arranged, measured temperature constant on a
  • the fluid transport unit 50 has a drive unit 52 designed as a screw conveyor for transporting the fluid.
  • Supply electronics 20 has a voltage converter 54, which is provided to supply the drive unit 52 of the photovoltaic system 16.
  • Control electronics so the control unit 40, the control unit 45, the
  • the drive unit is designed as a conveyor belt and the heating resistor as, for example, arranged above the conveyor belt radiant heater. But also embodiments as a water heater for liquids, especially water, are conceivable. If the control unit 40 determines that the control unit 45 is functional, the control unit 40 generates a control signal U s for driving the first switching element 42. A duty cycle t / T of the control signal U s is determined iteratively.
  • the supply electronics 20 determines from the voltage U P measured during a connection phase t of an overall interval T by the voltage sensor 26 via the buffer capacitor 22 a mean voltage U M (FIG. 2).
  • Heating resistor 12 dropping power P is then calculated by the control unit 40 after
  • Supply electronics 20 is provided for setting an over the
  • Heating resistor 12 dropping power P to adjust a duty ratio t / T of the clocked operation of the first heating resistor 12.
  • the duty ratio t / T of the clocked operation is hereby indirectly by varying a target voltage of a voltage regulator, which is provided to one of the buffer capacitor 22 and / or the
  • Power interface 36 to regulate applied voltage to a desired voltage varies to maximize the decaying power P. Should an available power be the - -
  • the supply electronics 20 are provided to operate the heating resistor 12 in an operating mode in which a power obtainable from the photovoltaic system 16 is at least 10% of a rated power of the heating resistor 12, with a frequency varying between 30 kHz and 50 kHz. In operating modes where the available power falls below 10% of rated power, the
  • Supply electronics 20 provided to operate the heating resistor 12 clocked with a frequency varying between 15 kHz and 25 kHz frequency.
  • the supply electronics 20 is provided to operate the heating resistor 12 continuously.
  • the voltage sensor 26 is used by the power electronics 20 to a
  • Frequency of the photovoltaic system 16 taken to investigate current is adjusted by filtering the current frequency of the clocked operation. If dominant frequencies in the range between 10 kHz and 30 kHz are still to be found, a photovoltaic system 16 characteristic of the arc is closed and an operation of the heating resistor 12 is interrupted for a few seconds.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of the invention.
  • the following descriptions and the drawings are essentially limited to the differences between the exemplary embodiments, wherein, with regard to identically named components, in particular with regard to components having the same reference numerals, in principle also to the drawings and / or the description of the other embodiments, in particular FIGS to 2, can be referenced.
  • FIG. 3 shows a system 11a having a heating device 10a and a first, a second and a third photovoltaic system 16a, 17a, 18a.
  • the heater 10 a is as - -
  • Hot water boiler formed and has to heat water a first
  • Heating resistor 12a a second heating resistor 13a and a third heating resistor 14a.
  • the heating device 10a has a supply electronics 20a, which is provided to supply the heating resistors 12a, 13a, 14a respectively with supplied current and voltage of exactly one of the photovoltaic systems 16a, 17a, 18a.
  • the supply electronics 20a is intended to operate the heating resistors 12a, 13a, 14a clocked in several operating modes.
  • the supply electronics 20a For each of the heating resistors 12a, 13a, 14a, the supply electronics 20a has a separate buffer capacity 22a, 23a, 24a to which it is directly connected. Furthermore, the supply electronics 20a three power interfaces 36a, 37a, 38a, which are each intended to be connected to one of the photovoltaic systems 16a, 17a, 18a and each directly with an associated the
  • Buffer capacitors 22a, 23a, 24a are connected, so that the buffer capacitances 22a, 23a, 24a energy of each associated photovoltaic system 16a, 17a, 18a
  • the power interfaces 36a, 37a, 38a have a common contact.
  • the supply electronics 20a has voltage sensors 26a, 27a, 28a assigned to the respective buffer capacities 22a, 23a, 24a.
  • the heating resistors 12a, 13a, 14a are operated at the same frequency.
  • duty cycles of the clocked operations of the heating resistors 12a, 13a, 14a are varied separately in order to achieve a maximization of the falling over the respective heating resistors 12a, 13a, 14a performances.
  • the heating resistors 12a, 13a, 14a serve to heat fluid or solid in a single container.
  • the supply electronics 20a has a control unit 45a, which is provided to monitor at least one functioning of a control unit 40a, which controls the timed operation of the heating resistors 12a, 13a, 14a.
  • the control unit 40a has a first temperature sensor 41a.
  • Temperature sensor 41 a is used to monitor a temperature of the fluid and / or the solid in the container.
  • the control unit 40a is provided at
  • the control unit 45a has a second temperature sensor 49a.
  • the second temperature sensor 49a also serves to monitor a temperature of the fluid and / or the solid in the container.
  • the control unit 45a is provided to set an operation of the heating resistors 12a, 13a, 14a by the second temperature sensor 49a when a second threshold temperature slightly higher than the first threshold temperature is exceeded.
  • the supply electronics 20a has a first, a third and a fifth switching element 42a, 43a, 44a, each with exactly one of the heating resistors 12a, 13a, 14a and exactly one of the buffer capacitors 22a, 23a, 24a or exactly one of
  • Photovoltaic systems 16a, 17a, 18a are arranged in series.
  • the first, third and fifth switching elements 42a, 43a, 44a are each formed as a MOSFET or IGBT.
  • the first, third and fifth switching elements 42a, 43a, 44a are driven by the control unit 40a with clocked control signals with frequencies between 15 kHz and 50 kHz to operate the heating resistors 12a, 13a, 14a clocked.
  • Each of the heating resistors 12a, 13a, 14a is connected in parallel with a freewheeling diode 32a, 33a, 34a.
  • the control unit 45a further comprises three switching elements 46a, 47a, 48a, each of which is provided to prevent operation of the heating resistors 12a, 13a, 14a upon overheating, detected by the second temperature sensor 49a or detection of malfunction of the control unit 40a.
  • the second, fourth and sixth switching elements 46a, 47a, 48a each of which is provided to prevent operation of the heating resistors 12a, 13a, 14a upon overheating, detected by the second temperature sensor 49a or detection of malfunction of the control unit 40a.
  • Switching elements 46a, 47a, 48a are respectively arranged in series with exactly one of the heating resistors 12a, 13a, 14a and exactly one of the buffer capacitors 22a, 23a, 24a or precisely one of the photovoltaic systems 16a, 17a, 18a.
  • control unit has only a single switching element, which is arranged in series with all the heating resistors and each of the first, third and fifth switching elements.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Resistance Heating (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

The invention relates to a heating device, in particular for heating at least one fluid, comprising at least one first heating resistor (12; 12a, 13a, 14a) and at least one supply electronics unit (20; 20a) that is provided in order to supply a current, which is provided by at least one first photovoltaic system (16; 16a, 17a, 18a), to at least the first heating resistor (12; 12a, 13a, 14a). The supply electronics unit (20; 20a) is provided in order to operate at least the first heating resistor (12; 12a, 13a, 14a) in a clocked manner at least in an operating mode. (Fig. 1)

Description

Heizvorrichtung  heater
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Es ist bereits vorgeschlagen worden, Photovoltaikanlagen zur Heizung zu verwenden. The invention relates to a heating device according to the preamble of claim 1. It has already been proposed to use photovoltaic systems for heating.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer hohen Effizienz und/oder geringen Kosten bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können. The object of the invention is in particular to provide a generic device with improved properties in terms of high efficiency and / or low cost. The object is achieved by the features of claim 1, while advantageous embodiments and modifications of the invention can be taken from the dependent claims.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Die Erfindung geht aus von einer Heizvorrichtung, insbesondere zur Erhitzung von zumindest einem Fluid, mit zumindest einem ersten Heizwiderstand und zumindest einer Versorgungselektronik, die dazu vorgesehen ist, zumindest den ersten Heizwiderstand mit von zumindest einer ersten Photovoltaikanlage bereitgestellten Strom zu versorgen. The invention is based on a heating device, in particular for heating at least one fluid, with at least one first heating resistor and at least one supply electronics, which is provided to supply at least the first heating resistor with electricity provided by at least one first photovoltaic system.
Es wird vorgeschlagen, dass die Versorgungselektronik dazu vorgesehen ist, zumindest den ersten Heizwiderstand zumindest in einem Betriebsmodus getaktet zu betreiben. Unter einem„Fluid" soll insbesondere eine Flüssigkeit, ein Gas und/oder ein, It is proposed that the supply electronics be provided to operate at least the first heating resistor clocked at least in one operating mode. A "fluid" is intended in particular to mean a liquid, a gas and / or a
vorzugsweise zumindest rieselfähiges, Schüttgut, insbesondere mit Partikelgrößen von maximal 5 cm, insbesondere maximal 3 cm, vorteilhaft maximal 1 cm, vorzugsweise maximal 0,5 cm, verstanden werden. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass zumindest der erste Heizwiderstand dazu vorgesehen ist, ein preferably at least free-flowing, bulk material, in particular with particle sizes of not more than 5 cm, in particular not more than 3 cm, advantageously not more than 1 cm, preferably not more than 0.5 cm. Alternatively or additionally, it is conceivable that at least the first heating resistor is provided to a
Latenzwärmespeichermaterial, das insbesondere in zumindest einem Betriebszustand flüssig ist, zu beheizen. Weiterhin ist es denkbar, dass der Heizwiderstand zu einer Erhitzung von zumindest einem Festkörper, insbesondere in Form zumindest eines . - Latency heat storage material, which is liquid, in particular in at least one operating condition, to heat. Furthermore, it is conceivable that the heating resistor to a heating of at least one solid, in particular in the form of at least one , -
Gesteins- und/oder Mineralblocks, insbesondere zur Wärmespeicherung vorgesehen ist. Unter einem„Heizwiderstand" soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, elektrische Energie zu mindestens 70 %, insbesondere zu mindestens 90 %, vorteilhaft zu mindestens 95 %, vorzugsweise zu mindestens 99 %, in Wärme umzuwandeln. Insbesondere ist der Heizwiderstand von zumindest einem elektrischen Bauteil, insbesondere von einer Gruppe von, vorzugsweise permanent, parallel und/oder in Reihe geschalteter elektrischer Bauteile, gebildet. Insbesondere ist zumindest eins der elektrischen Bauteile als, vorzugsweise metallischer, ohmscher Widerstand ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass das zumindest eine der elektrischen Bauteile als Halbleiterkomponente, mit insbesondere steuerbarem Widerstand, ausgebildet ist. Insbesondere ist die zumindest eine elektrische Komponente des Rock and / or mineral blocks, in particular for heat storage is provided. A "heating resistor" is to be understood in particular as meaning a unit which is intended to convert electrical energy into at least 70%, in particular at least 90%, advantageously at least 95%, preferably at least 99%, heat at least one electrical component, in particular a group of, preferably permanently, parallel and / or series-connected electrical components, in particular at least one of the electrical components is designed as, preferably a metallic, ohmic resistor, Alternatively or additionally it is conceivable in that the at least one of the electrical components is designed as a semiconductor component, in particular with a controllable resistor
Heizwiderstands von einer, insbesondere metallischen, vorzugsweise röhrenförmigen, Hüllkörper umgeben, der vorteilhaft dazu vorgesehen ist, einen thermischen Kontakt, insbesondere mittels Wärmeleitung und/oder Wärmestrahlung, zwischen dem Heating resistor surrounded by a, in particular metallic, preferably tubular, enveloping body, which is advantageously provided to a thermal contact, in particular by means of heat conduction and / or thermal radiation, between the
Heizwiderstand und dem zu heizenden Medium, insbesondere dem Fluid, herzustellen. Insbesondere bildet der Heizwiderstand einen Schlangenheizkörper aus. Insbesondere ist zwischen der elektrischen Komponente und dem Hüllkörper zumindest ein elektrisch isolierendes, vorteilhaft gut wärmeleitendendes, vorzugsweise keramisches, Material angeordnet. Insbesondere ist zumindest eine der elektrischen Komponenten um einen Keramikträger gewickelt, der in einen, gegen das zu heizende Medium abgrenzenden, als Hohlkörper ausgebildeten Hüllkörper eingeschoben ist, wobei zwischen der elektrischen Komponente und dem Hüllkörper ein Luftspalt beibehalten ist, sodass Wärmeübertragung im Wesentlichen mittels Wärmestrahlung stattfindet. Insbesondere weist die Heating resistor and the medium to be heated, in particular the fluid to produce. In particular, the heating resistor forms a snake heater. In particular, at least one electrically insulating, advantageously good heat-conducting, preferably ceramic, material is arranged between the electrical component and the enveloping body. In particular, at least one of the electrical components is wound around a ceramic carrier, which is inserted into an enveloping body delimiting the medium to be heated, wherein an air gap is maintained between the electrical component and the enveloping body, so that heat transfer essentially takes place by means of heat radiation , In particular, the
Heizvorrichtung einen Fluidbehälter und/oder ein Fluidleitelement auf, in das der Heating device to a fluid container and / or a Fluidleitelement, in which the
Heizwiderstand hineinragt bzw. der von dem Heizwiderstand durchsetzt ist. Alternativ ist es denkbar, dass der Heizwiderstand eine Wandung des Fluidbehälters und/oder - leitelements bildet. Insbesondere weist die Versorgungselektronik zumindest eine Heating resistor protrudes or is penetrated by the heating resistor. Alternatively, it is conceivable that the heating resistor forms a wall of the fluid container and / or - leitelements. In particular, the supply electronics has at least one
Leistungsschnittstelle auf, die dazu vorgesehen ist, mit der Photovoltaikanlage verbunden zu werden. Vorzugsweise weist die Versorgungselektronik zumindest eine Steuereinheit auf, die zumindest dazu vorgesehen ist, einen Betrieb des Heizwiderstands zu steuern und/oder zu regeln. Unter einer„Photovoltaikanlage" soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, Licht, insbesondere Sonnenlicht, direkt in elektrische Energie umzuwandeln. Insbesondere ist eine Photovoltaikanlage lediglich von Photovoltaikzellen, Schutzmänteln, Trägerelementen und/oder Verbindungskabeln - - Power interface, which is intended to be connected to the photovoltaic system. The supply electronics preferably have at least one control unit which is at least provided to control and / or regulate an operation of the heating resistor. A "photovoltaic system" is to be understood in particular as meaning a unit which is intended to convert light, in particular sunlight, directly into electrical energy, in particular a photovoltaic system only of photovoltaic cells, protective sheaths, carrier elements and / or connecting cables - -
gebildet. Unter einem„getakteten Betrieb" soll insbesondere ein Betriebsmodus verstanden werden, in dem der Heizwiderstand wiederholt, insbesondere mit einer Frequenz von mehr als 100 Hz, insbesondere mehr als 1 kHz, vorteilhaft mehr als 10 kHz, vorzugsweise mehr als 20 kHz, und/oder einer Frequenz von maximal 100 kHz, insbesondere maximal 60 kHz, vorteilhaft maximal 40 kHz, insbesondere periodisch, mit der Photovoltaikanlage verbunden wird. Insbesondere weist die Versorgungselektronik zumindest ein Schaltelement auf, das in einem Reihenschaltkreis mit der educated. A "timed operation" is to be understood in particular as an operating mode in which the heating resistor repeats, in particular with a frequency of more than 100 Hz, in particular more than 1 kHz, advantageously more than 10 kHz, preferably more than 20 kHz, and / or A maximum frequency of 100 kHz, in particular a maximum of 60 kHz, advantageously a maximum of 40 kHz, in particular periodically, is connected to the photovoltaic system
Photovoltaikanlage und dem Heizwiderstand angeordnet ist, und vorteilhaft zur Photovoltaic system and the heating resistor is arranged, and advantageous to
Erzeugung des getakteten Betriebs durch die Steuereinheit angesteuert wird und das insbesondere als Halbleiterschaltelement, vorzugsweise als Leistungs-MOSFET und/oder Leistungs-IGBT, alternativ als elektromechanisches Schaltelement, insbesondere als Relais, ausgebildet ist. Vorzugsweise weist die Versorgungselektronik zusätzlich zumindest einen Betriebsmodus auf, in dem der Heizwiderstand kontinuierlich mit der Photovoltaikanlage verbunden ist. Unter„vorgesehen" soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungsund/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Es können insbesondere eine hohe Effizienz und/oder geringe Kosten, insbesondere aufgrund von Bauteilersparnis, erreicht werden. Generation of the clocked operation is controlled by the control unit and in particular as a semiconductor switching element, preferably as a power MOSFET and / or power IGBT, alternatively as an electromechanical switching element, in particular as a relay is formed. Preferably, the supply electronics additionally has at least one operating mode in which the heating resistor is continuously connected to the photovoltaic system. In particular, the term "provided" should be understood to mean specially programmed, designed and / or equipped.Assuming that an object is intended for a specific function should in particular mean that the object fulfills this specific function in at least one application and / or operating state and / or In particular, high efficiency and / or low costs, in particular due to component savings, can be achieved.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Versorgungselektronik dazu vorgesehen ist, zumindest den ersten Heizwiderstand in zumindest einem Betriebsmodus mit einer Frequenz zwischen 1 kHz und 100 kHz, insbesondere mit einer Frequenz zwischen 10 kHz und 70 kHz, vorteilhaft mit einer Frequenz zwischen 20 kHz und 50 kHz, vorzugsweise mit einer Frequenz zwischen 30 kHz und 40 kHz, zu betreiben. Es kann insbesondere eine hohe Effizienz erreicht werden. Insbesondere können geringe Furthermore, it is proposed that the supply electronics be provided to at least the first heating resistor in at least one operating mode with a frequency between 1 kHz and 100 kHz, in particular with a frequency between 10 kHz and 70 kHz, advantageously with a frequency between 20 kHz and 50 kHz , preferably with a frequency between 30 kHz and 40 kHz to operate. In particular, high efficiency can be achieved. In particular, low
Schaltverluste bei einer im Wesentlichen gleichbleibenden Belastung für die Switching losses at a substantially constant load for the
Photovoltaikanlage erreicht werden. Insbesondere kann eine preiswerte und/oder einfache Ausgestaltung mit geringer Bauteilzahl erreicht werden. Ferner wird vorgeschlagen, dass die Versorgungselektronik dazu vorgesehen ist, zur Einstellung einer über den Heizwiderstand abfallenden Leistung ein Tastverhältnis des getakteten Betriebs zumindest des ersten Heizwiderstands anzupassen. Unter einem . . Photovoltaic system can be achieved. In particular, a low-cost and / or simple design with a low number of components can be achieved. Furthermore, it is proposed that the supply electronics be provided to adjust a duty cycle of the pulsed operation of at least the first heating resistor to set a drop across the heating resistor performance. Under a , ,
„Tastverhältnis des getakteten Betriebs" soll insbesondere ein Tastverhältnis eines Steuersignals, insbesondere einer Steuerspannung, verstanden werden, mit der die Steuereinheit das Schaltelement zur Verbindung des Heizwiderstands mit der "Duty cycle of the clocked operation" should be understood in particular a duty cycle of a control signal, in particular a control voltage, with which the control unit, the switching element for connecting the heating resistor with the
Photovoltaikanlage ansteuert. Es kann insbesondere eine einfache Steuerung erreicht werden. Photovoltaic system controls. In particular, a simple control can be achieved.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Versorgungselektronik dazu vorgesehen ist, ein Tastverhältnis des getakteten Betriebs zumindest des ersten Heizwiderstands zu einer Optimierung der über dem ersten Heizwiderstand abfallenden Leistung zu variieren. Furthermore, it is proposed that the supply electronics be provided to vary a duty cycle of the clocked operation of at least the first heating resistor to optimize the falling across the first heating resistor performance.
Insbesondere weist die Versorgungselektronik zumindest einen Spannungsregelkreis auf, wobei der Spannungsregelkreis vorteilhaft dazu vorgesehen ist, eine Spannungsdifferenz zwischen einer vorgegebenen Sollspannung und einer gemessenen Istspannung in ein Tastverhältnis des getakteten Betriebs umzusetzen. Insbesondere ist die In particular, the supply electronics has at least one voltage control loop, wherein the voltage control circuit is advantageously provided to implement a voltage difference between a predetermined setpoint voltage and a measured actual voltage in a duty cycle of the clocked operation. In particular, the
Versorgungselektronik dazu vorgesehen, die Sollspannung und/oder das Tastverhältnis des getakteten Betriebs in regelmäßigen und/oder unregelmäßigen Abständen in einem Variationsschritt um einen bestimmten Betrag zu verändern und eine resultierendeSupply electronics provided to change the target voltage and / or the duty cycle of the clocked operation at regular and / or irregular intervals in a variation step by a certain amount and a resulting
Leistungsabgabe über den Heizwiderstand mit einem vor der Veränderung gemessenen Wert zu vergleichen, wobei die Sollspannung und/oder das Tastverhältnis beibehalten wird, das zu einer höheren Leistungsabgabe führt. Insbesondere wird in einem Comparing the output via the heating resistor with a value measured before the change, wherein the target voltage and / or the duty cycle is maintained, resulting in a higher power output. In particular, in one
Variationsschritt die Sollspannung vergrößert und/oder das Tastverhältnis verringert, wenn im vorherigen Variationsschritt durch Erhöhung der Sollspannung und/oder Variation step increases the target voltage and / or reduces the duty cycle, if in the previous variation step by increasing the target voltage and / or
Verringerung des Tastverhältnisses eine Leistungssteigerung erreicht werden konnte oder durch eine Verringerung der Sollspannung und/oder eine Erhöhung des Tastverhältnisses keine Leistungssteigerung erreicht werden konnte. Insbesondere wird in einem  Reduction of the duty cycle could be achieved an increase in performance or by increasing the duty cycle and / or increasing the duty cycle no performance increase could be achieved. In particular, in one
Variationsschritt die Sollspannung verringert und/oder das Tastverhältnis vergrößert, wenn im vorherigen Variationsschritt durch Verringerung der Sollspannung und/oder Erhöhung des Tastverhältnisses eine Leistungssteigerung erreicht werden konnte oder durch eine Vergrößerung der Sollspannung und/oder Verringerung des Tastverhältnisses keine Leistungssteigerung erreicht werden konnte. Vorteilhaft ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, eine Variation der Sollspannung und/oder des Tastverhältnisses Variation step reduces the target voltage and / or increases the duty cycle, if in the previous variation step by increasing the duty cycle and / or increasing the duty cycle performance could be achieved or by increasing the target voltage and / or reducing the duty cycle no performance improvement could be achieved. Advantageously, the control unit is provided to a variation of the desired voltage and / or the duty cycle
einzustellen, wenn die Leistungsabgabe eine Nennleistung des Heizwiderstands erreicht, bis die Leistungsabgabe wieder unter die Nennleistung fällt. Es kann insbesondere eine einfache Steuerung erreicht werden. Alternativ sind Ausgestaltungen denkbar, in denen eine ideale Sollspannung und/oder ein ideales Tastverhältnis zumindest anhand von . . when the power output reaches a rated power of the heating resistor until the power output falls below the rated power again. In particular, a simple control can be achieved. Alternatively, embodiments are conceivable in which an ideal setpoint voltage and / or an ideal duty cycle at least based on , ,
gemessenen Spannungs- und Strommessgrößen des Stroms der Photovoltaikanlage und/oder anderen, einem Fachmann als geeignet erscheinenden Messgrößen berechnet wird oder in denen ein alternatives, einem Fachmann als geeignet erscheinendes Variationsverfahren eingesetzt wird. Ferner wird vorgeschlagen, dass die Versorgungselektronik zumindest eine dem ersten Heizwiderstand zugeordnete Pufferkapazität aufweist, die dazu vorgesehen ist, Energie der Photovoltaikanlage zumindest zwischenzuspeichern. Insbesondere ist die measured voltage and current measured variables of the current of the photovoltaic system and / or other, a person skilled in the appearing suitable measured variables is calculated or in which an alternative, the expert appears to be suitable variation method is used. It is also proposed that the supply electronics have at least one buffering capacity allocated to the first heating resistor, which is provided to at least temporarily store energy of the photovoltaic system. In particular, the
Pufferkapazität von zumindest einem Kondensator gebildet. Es kann insbesondere eine hohe Effizienz erreicht werden, da in Zuständen, in denen der Heizwiderstand kurzfristig nicht mit der Photvoltaikanlage verbunden ist, von der Photovoltaikanlage bereitgestellte Energie genutzt werden kann. Insbesondere kann eine hohe Energieausbeute erreicht werden. Buffer capacity of at least one capacitor formed. In particular, a high efficiency can be achieved because in states in which the heating resistor is not connected to the photovoltaic system in the short term, energy supplied by the photovoltaic system can be used. In particular, a high energy yield can be achieved.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Versorgungselektronik dazu vorgesehen ist, zu einer Bestimmung einer über den Heizwiderstand abgegebenen Leistung, insbesondere lediglich, eine Spannung über der Pufferkapazität zu messen. Insbesondere weist die Versorgungselektronik zumindest einen Spannungssensor auf, der eine über der Pufferkapazität abfallende Spannung misst. Insbesondere ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von zumindest einem Spannungsmesswert, insbesondere einem Spannungsverlauf über der Pufferkapazität, insbesondere lediglich während der Heizwiderstand mit der Photovoltaikanlage verbunden ist, dem bekannten Tastverhältnis des getakteten Betriebs und einer zumindest im Wesentlichen bekannten Größe des ohmschen Widerstands des Heizwiderstands, eine in dem Heizwiderstand abgegebene Leistung zu berechnen. Es kann insbesondere eine Bauteilersparnis, ein geringer Messaufwand und/oder eine hohe Effizienz erreicht werden. Alternativ ist es denkbar, dass die Versorgungselektronik dazu vorgesehen ist, insbesondere lediglich, einen Strom durch den Heizwiderstand zu messen. Furthermore, it is proposed that the supply electronics be provided to measure, in particular only, a voltage above the buffer capacity for determining a power output via the heating resistor. In particular, the supply electronics has at least one voltage sensor which measures a voltage drop across the buffer capacity. In particular, the control unit is provided, depending on at least one voltage measurement, in particular a voltage curve over the buffer capacity, in particular only while the heating resistor is connected to the photovoltaic system, the known duty cycle of the clocked operation and an at least substantially known size of the ohmic resistance of the heating resistor to calculate a power output in the heating resistor. In particular, it is possible to achieve a saving in terms of component, a low measuring outlay and / or a high level of efficiency. Alternatively, it is conceivable that the supply electronics is provided, in particular only, to measure a current through the heating resistor.
Vorteilhaft ist die Versorgungselektronik dazu vorgesehen, das Tastverhältnis des getakteten Betriebs zumindest in Abhängigkeit von einer mittleren über der Advantageously, the supply electronics is provided to the duty cycle of the clocked operation, at least in response to a mean above the
Pufferkapazität anliegenden Spannung, insbesondere in Abhängigkeit einer über diese berechnete Leistungsabgabe des Heizwiderstands, auszuwählen. Unter einer„mittleren Spannung" soll insbesondere eine über einen Zeitraum, in dem der Heizwiderstand mit der Photovoltaikanlage verbunden ist, gemittelte, insbesondere quadratisch gemittelte, . . Buffer capacity applied voltage, in particular as a function of a calculated over this power output of the heating resistor to select. A "medium voltage" is intended in particular to mean, in particular averaged, averaged over a period in which the heating resistor is connected to the photovoltaic system, , ,
Spannung verstanden werden. Es kann insbesondere eine verbesserte Messgenauigkeit erreicht werden. Insbesondere kann eine Bauteilersparnis, insbesondere zumindest eine Ersparnis eines Stromsensors zur Messung eines Stroms durch den Heizwiderstand, erreicht werden. Vorteilhaft ist der Heizwiderstand unmittelbar an eine Pufferkapazität der Tension to be understood. In particular, improved measurement accuracy can be achieved. In particular, a component savings, in particular at least a saving of a current sensor for measuring a current through the heating resistor, can be achieved. Advantageously, the heating resistor is connected directly to a buffer capacity of
Versorgungselektronik angeschlossen. Darunter, dass der Heizwiderstand„unmittelbar" an die Pufferkapazität angeschossen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass der Heizwiderstand zumindest in einem Zustand, in dem er mit der Photovoltaikanlage verbunden ist, lediglich über zumindest im Wesentlichen rein ohmsche Elemente, insbesondere lediglich elektrische Verbindungsleitungen und/oder Schaltelemente, in Supply electronics connected. The fact that the heating resistor is "directly" connected to the buffer capacitor, should be understood in particular that the heating resistor, at least in a state in which it is connected to the photovoltaic system, only about at least substantially pure resistive elements, in particular only electrical connecting lines and / or switching elements, in
Reihe zu der Pufferkapazität geschaltet ist. Es kann insbesondere eine hohe Effizienz und oder eine hohe Bauteilersparnis erreicht werden, da insbesondere auf zusätzliche Wandlerstufen verzichtet wird. Row is connected to the buffer capacity. In particular, high efficiency and / or high component savings can be achieved since, in particular, additional converter stages are dispensed with.
Vorteilhaft ist die Pufferkapazität dazu vorgesehen, unmittelbar an die Photovoltaikanlage angeschlossen zu werden. Insbesondere sind zwischen der Leistungsschnittstelle zum Anschluss der Photovoltaikanlage und der Pufferkapazität lediglich zumindest im Advantageously, the buffer capacity is intended to be connected directly to the photovoltaic system. In particular, between the power interface for connection of the photovoltaic system and the buffer capacity only at least in
Wesentlichen rein ohmsche Elemente, insbesondere lediglich elektrische Essentially pure resistive elements, in particular only electrical
Verbindungsleitungen und/oder Schaltelemente, in Reihe zu der Pufferkapazität geschaltet. Es kann insbesondere eine hohe Effizienz und/oder eine hohe Connecting lines and / or switching elements, connected in series to the buffer capacity. It can be particularly high efficiency and / or high
Bauteilersparnis erreicht werden, da insbesondere auf zusätzliche Wandlerstufen verzichtet wird. Component savings can be achieved, since in particular is dispensed with additional converter stages.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Versorgungselektronik dazu vorgesehen ist, eine Frequenz des getakteten Betriebs in zumindest einem Betriebsmodus zu variieren. Furthermore, it is proposed that the supply electronics be provided to vary a frequency of the clocked operation in at least one operating mode.
Insbesondere ist die Versorgungselektronik dazu vorgesehen, die Frequenz des getakteten Betriebs in Abhängigkeit von einer von der Photovoltaikanlage beziehbaren Leistung zu variieren. Insbesondere ist die Versorgungselektronik dazu vorgesehen, in einem Betriebszustand, in dem eine über den Heizwiderstand abgegebene Leistung maximal 50 %, insbesondere maximal 30 %, vorteilhaft maximal 20 %, vorzugsweise maximal 10 % einer Nennleistung des Heizwiderstands entspricht, eine für Leistungen über 50 % der Nennleistung übliche Frequenz des getakteten Betriebs zu verringern, insbesondere, vorteilhaft gestaffelt, zu halbieren, zu dritteln und/oder zu vierteln. Es kann insbesondere eine hohe Effizienz erreicht werden, da insbesondere Schaltverluste . . In particular, the supply electronics are provided to vary the frequency of the clocked operation as a function of a power obtainable from the photovoltaic system. In particular, the supply electronics is provided, in an operating state in which a power output via the heating resistor corresponds to a maximum of 50%, in particular a maximum of 30%, advantageously not more than 20%, preferably not more than 10% of a rated power of the heating resistor, for outputs above 50% of Rated power usual frequency of clocked operation to reduce, in particular, advantageously staggered, halve, third and / or quarter. In particular, high efficiency can be achieved, since in particular switching losses , ,
verringert werden können. Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Versorgungselektronik dazu vorgesehen ist, eine Frequenz des getakteten Betriebs in einem Bereich mit einer Breite von zumindest 1 kHz, insbesondere zumindest 3 kHz, vorteilhaft zumindest 8 kHz, und/oder in einem Bereich mit einer Breite von maximal 20 kHz, vorteilhaft maximal 13 kHz, insbesondere periodisch und/oder linear, alternativ sprunghaft und/oder zufällig, zu verändern, um ein, insbesondere abgestrahltes und/oder in die Photovoltaikanlage rückübertragenes, Oberwellenspektrum zu verringern. can be reduced. Furthermore, it is proposed that the supply electronics be provided for a frequency of the clocked operation in a range having a width of at least 1 kHz, in particular at least 3 kHz, advantageously at least 8 kHz, and / or in a range with a width of at most 20 kHz , Advantageously, a maximum of 13 kHz, in particular periodically and / or linearly, alternatively by leaps and bounds, to change, in order to reduce a, in particular radiated and / or retransmitted into the photovoltaic system, harmonic spectrum.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Versorgungselektronik zumindest eine Sensoreinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, eine Frequenz eines der Photovoltaikanlage entnommenen Stroms zu untersuchen, um auf lichtbogentypisches Verhalten zu schließen. Insbesondere ist die Sensoreinheit von dem zur Leistungsermittlung vorgesehenen Spannungssensor gebildet, wobei die Steuerelektronik insbesondere dazu vorgesehen ist, eine aktuelle Frequenz des getakteten Betriebs aus dem gemessenen Signal des Spannungssensors herauszufiltern. Alternativ ist es denkbar, dass die Furthermore, it is proposed that the supply electronics have at least one sensor unit which is provided to examine a frequency of a current taken from the photovoltaic system in order to conclude arcing typical behavior. In particular, the sensor unit is formed by the voltage sensor provided for determining the power, wherein the control electronics are in particular provided to filter out a current frequency of the clocked operation from the measured signal of the voltage sensor. Alternatively, it is conceivable that the
Versorgungselektronik einen zusätzlichen Sensor, insbesondere einen Stromsensor zur Messung eines Stroms über die Leistungsschnittselle, aufweist, um eine verbesserte Messgenauigkeit zu erreichen. Insbesondere weist eine Frequenz zwischen 10 kHz und 30 kHz, die von einer Frequenz des getakteten Betriebs abweicht, auf ein Supply electronics, an additional sensor, in particular a current sensor for measuring a current across the Leistungsschnittselle has, in order to achieve improved measurement accuracy. In particular, a frequency between 10 kHz and 30 kHz, which differs from a frequency of the clocked operation, a on
lichtbogentypischen Verhalten hin, bei dem an, insbesondere als Steckverbindern ausgebildeten, Verbindungskontakten der Photovoltaikanlage, insbesondere der arc typical behavior out, in which, in particular designed as connectors, connection contacts of the photovoltaic system, in particular the
Photovoltaikzellen, Lichtbögen auftreten. Insbesondere ist die Versorgungselektronik dazu vorgesehen, bei Detektion lichtbogentypischen Verhaltens zumindest kurzfristig, einen Betrieb des Heizwiderstands zu unterbrechen, um den Lichtbogen zu löschen und/oder zumindest eine Warnmeldung auszugeben. Insbesondere ist die Versorgungselektronik dazu vorgesehen, zumindest bei wiederholtem Auftreten lichtbogentypischen Verhaltens einen Betrieb bis Abschluss von Wartungsmaßnamen einzustellen. Es kann insbesondere eine hohe Sicherheit und/oder eine hohe Lebensdauer der angeschlossenen  Photovoltaic cells, arcs occur. In particular, the supply electronics are provided, upon detection of arc-type behavior, at least in the short term, to interrupt operation of the heating resistor in order to extinguish the arc and / or to output at least a warning message. In particular, the supply electronics are provided to set an operation until completion of maintenance measures, at least in the case of repeated occurrence of arc-type behavior. In particular, it can be a high security and / or a long life of the connected
Photovoltaikanlage erreicht werden. Photovoltaic system can be achieved.
Vorteilhaft wird vorgeschlagen, dass die Versorgungselektronik zumindest einen It is advantageously proposed that the supply electronics at least one
Temperatursensor aufweist. Vorzugsweise ist der Temperatursensor zumindest in Nähe des zu erhitzenden Mediums, vorteilhaft von diesem umschlossen, angeordnet. Temperature sensor has. Preferably, the temperature sensor is at least in the vicinity of the medium to be heated, advantageously enclosed by this, arranged.
Insbesondere ist der Temperatursensor in eine Hülle des Heizwiderstands integriert. - - In particular, the temperature sensor is integrated in an envelope of the heating resistor. - -
Alternativ oder zusätzlich ist eine separate Anordnung des Temperatursensors denkbar. Es kann insbesondere eine verbesserte Sicherheit erreicht werden. Insbesondere ist die Versorgungselektronik dazu vorgesehen, bei Überschreiten einer Grenztemperatur durch den Temperatursensor einen Betrieb zumindest des ersten Heizwiderstands zumindest zu reduzieren und/oder einzustellen. Es kann insbesondere eine verbesserte Sicherheit erreicht werden. Insbesondere kann ein hoher Komfort erreicht werden. Alternatively or additionally, a separate arrangement of the temperature sensor is conceivable. In particular, improved safety can be achieved. In particular, the supply electronics are provided to at least reduce and / or adjust an operation of at least the first heating resistor when a limit temperature is exceeded by the temperature sensor. In particular, improved safety can be achieved. In particular, a high level of comfort can be achieved.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Heizvorrichtung zumindest eine Furthermore, it is proposed that the heater at least one
Fluidtransporteinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, ein zu erhitzendes Fluid an dem Heizwiderstand vorbeizuführen und die durch die Versorgungselektronik, insbesondere in Abhängigkeit von dem Temperatursensor, gesteuert und/oder versorgt ist. Insbesondere ist die Fluidtransporteinheit dazu vorgesehen, ein Fluid dem Heizwiderstand zuzuführen. Insbesondere ist die Fluidtransporteinheit dazu vorgesehen, eine Bewegung eines Fluids zu erzwingen. Insbesondere weist die Fluidtransporteinheit zumindest eine Pumpe, einen Ventilator und/oder eine Förderschnecke auf. Insbesondere ist die Versorgungselektronik dazu vorgesehen, eine Fördermenge der Fluidtransporteinheit derart zu regeln, dass eine von dem Temperatursensor gemessene Temperatur zumindest im Wesentlichen konstant gehalten wird und/oder einem, insbesondere von einem Bediener vorgegebenen, Wert entspricht. Insbesondere weist die Versorgungselektronik zumindest einen Fluid transport unit, which is intended to pass a fluid to be heated to the heating resistor and which is controlled and / or powered by the supply electronics, in particular in dependence on the temperature sensor. In particular, the fluid transport unit is provided to supply a fluid to the heating resistor. In particular, the fluid transport unit is intended to force a movement of a fluid. In particular, the fluid transport unit has at least one pump, a fan and / or a screw conveyor. In particular, the supply electronics are provided to regulate a delivery rate of the fluid transport unit such that a temperature measured by the temperature sensor is at least substantially kept constant and / or corresponds to a predetermined value, in particular by an operator. In particular, the supply electronics has at least one
Spannungswandler und/oder Frequenzwandler auf, der dazu vorgesehen ist, von der Photovoltaikanlage bereitgestellte Energie in eine von der Fluidtransporteinheit benötigte Form zu wandeln. Alternativ ist es denkbar, dass die Fluidtransporteinheit über einen separaten Netzanschluss versorgt wird wobei die Fluidtransporteinheit vorzugsweise zumindest eine Regelschnittstelle aufweist, über die die Steuereinheit der Voltage converter and / or frequency converter, which is intended to convert the energy provided by the photovoltaic system in a form required by the fluid transport unit. Alternatively, it is conceivable that the fluid transport unit is supplied via a separate mains connection, wherein the fluid transport unit preferably has at least one control interface via which the control unit of the
Versorgungselektronik eine Fördermenge und/oder -geschwindigkeit festlegen kann. Es kann insbesondere eine hohe Qualität erreicht werden. Supply electronics can set a delivery rate and / or speed. In particular, a high quality can be achieved.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Versorgungselektronik eine Kontrolleinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, zumindest eine Funktionstüchtigkeit einer Steuereinheit, die den getakteten Betrieb zumindest des einen Heizwiderstands steuert, zu überwachen. It is also proposed that the supply electronics has a control unit which is provided to monitor at least one functional unit of a control unit which controls the clocked operation of at least one heating resistor.
Insbesondere weist die Kontrolleinheit zumindest einen separaten Temperatursensor auf und ist dazu vorgesehen, eine Verbindung zwischen dem Heizwiderstand und derIn particular, the control unit has at least one separate temperature sensor and is intended to provide a connection between the heating resistor and the
Photovoltaikanlage bei Überschreitung einer Grenztemperatur, vorzugsweise redundant, zu unterbrechen. Eine Überhitzung kann insbesondere durch eine Fehlfunktion der - - Photovoltaic system when exceeding a threshold temperature, preferably redundant to interrupt. Overheating can be caused in particular by a malfunction of the - -
Steuereinheit, einer Fehlfunktion eines ersten Sensors und/oder einer Fehlfunktion eines Schaltelements verursacht werden. Insbesondere weist die Kontrolleinheit ein separates Schaltelement auf, das in Reihe zwischen dem Heizwiderstand und der Control unit, a malfunction of a first sensor and / or a malfunction of a switching element caused. In particular, the control unit has a separate switching element connected in series between the heating resistor and the
Leistungsschnittstelle geschaltet ist. Insbesondere weisen die Kontrolleinheit und die Steuereinheit jeweils zumindest einen Kommunikationseingang auf, um zumindest eine Kontrolle einer Funktionstüchtigkeit der Steuereinheit durchzuführen. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, über die Kommunikationseingänge eine Power interface is switched. In particular, the control unit and the control unit each have at least one communication input in order to carry out at least one check of a functioning of the control unit. Preferably, the control unit is provided via the communication inputs a
Funktionstüchtigkeit der Kontrolleinheit durchzuführen. Insbesondere sind Steuereinheit und Kontrolleinheit gemeinsam dazu vorgesehen, lediglich dann einen Stromfluss durch den Heizwiderstand zuzulassen, wenn eine Funktionstüchtigkeit beider Einheiten sichergestellt wurde. Es kann insbesondere eine hohe Sicherheit, insbesondere gegenüber einer Überhitzung und/oder Folgeschäden, erreicht werden. Operational efficiency of the control unit. In particular, the control unit and control unit are jointly provided to allow a flow of current through the heating resistor only if a functionality of both units has been ensured. In particular, a high degree of safety can be achieved, in particular with regard to overheating and / or consequential damage.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass eine Steuerelektronik der Versorgungselektronik dazu vorgesehen ist, von der Photovoltaikanlage versorgt zu werden. Insbesondere weist die Versorgungselektronik zumindest einen Spannungs- und/oder Frequenzwandler auf, der dazu vorgesehen ist, von der Photovoltaikanlage bereitgestellte Energie in eine von der Steuerelektronik, insbesondere zumindest der Steuereinheit, der Kontrolleinheit, und/oder des zumindest einen Sensors, benötigte Form zu wandeln. Insbesondere kann ein hoher Grad an Autarkie erreicht werden. Insbesondere kann eine hohe Effizienz erreicht werden, da die Steuerelektronik insbesondere lediglich dann aktiv ist, wenn auch genügend Energie bereitsteht. Furthermore, it is proposed that control electronics of the supply electronics be provided to be supplied by the photovoltaic system. In particular, the supply electronics have at least one voltage and / or frequency converter, which is provided to convert energy provided by the photovoltaic system into a form required by the control electronics, in particular at least the control unit, the control unit, and / or the at least one sensor , In particular, a high degree of self-sufficiency can be achieved. In particular, a high level of efficiency can be achieved since the control electronics are only active, in particular, when sufficient energy is available.
Zeichnungen drawings
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawings, two embodiments of the invention are shown. The drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung zur Erzeugung eines Fig. 1 shows a heating device according to the invention for generating a
Fluidstroms konstanter Temperatur, - - Fluid flow of constant temperature, - -
Fig. 2 einen beispielhaften Ablauf eines getakteten Betriebs und Fig. 2 shows an exemplary sequence of a clocked operation and
Fig. 3 eine alternative erfindungsgemäße Heizvorrichtung zum Anschluss an mehrere Photovoltaikanlagen.  Fig. 3 shows an alternative heating device according to the invention for connection to a plurality of photovoltaic systems.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Figur 1 zeigt ein System 1 1 mit einer Heizvorrichtung 10 und einer ersten DESCRIPTION OF THE EXEMPLARY EMBODIMENTS FIG. 1 shows a system 1 1 with a heating device 10 and a first one
Photovoltaikanlage 16. Die Heizvorrichtung 10 ist zur Erhitzung und Trocknung eines als Schüttgut ausgebildeten Fluids vorgesehen und weist einen ersten Heizwiderstand 12 und eine Versorgungselektronik 20 auf, die dazu vorgesehen ist, den ersten Heizwiderstand 12 mit von der ersten Photovoltaikanlage 16 bereitgestelltem Strom zu versorgen. Die Versorgungselektronik 20 ist dazu vorgesehen, den ersten Heizwiderstand 12 in unterschiedlichen Betriebsmodi getaktet zu betreiben.  Photovoltaic system 16. The heating device 10 is provided for heating and drying of a fluid formed as a bulk material and has a first heating resistor 12 and a supply electronics 20, which is provided to supply the first heating resistor 12 provided by the first photovoltaic system 16 current. The supply electronics 20 is provided to operate the first heating resistor 12 clocked in different operating modes.
Die Versorgungselektronik 20 weist eine dem ersten Heizwiderstand 12 zugeordnete Pufferkapazität 22 auf, die dazu vorgesehen ist, Energie der Photovoltaikanlage 16 zwischenzuspeichern. Die Versorgungselektronik 20 weist eine erste The supply electronics 20 has a first heating resistor 12 associated buffer capacity 22, which is intended to temporarily store energy of the photovoltaic system 16. The supply electronics 20 has a first
Leistungsschnittstelle 36 auf, die mit der Photovoltaikanlage 16 verbunden ist. Die Pufferkapazität 22 ist dazu vorgesehen, unmittelbar an die Photovoltaikanlage 16 angeschlossen zu werden. Die Pufferkapazität 22 ist unmittelbar mit der Power interface 36 which is connected to the photovoltaic system 16. The buffer capacity 22 is intended to be connected directly to the photovoltaic system 16. The buffer capacity 22 is directly with the
Leistungsschnittstelle 36 verbunden. Der Heizwiderstand 12 ist unmittelbar an die Pufferkapazität 22 der Versorgungselektronik 20 angeschlossen. Die Versorgungselektronik 20 weist weiterhin eine Isolationsmesseinheit 25 auf, die dazu vorgesehen ist, zu bestimmen, ob die Photovoltaikanlage 16 in geerdeter oder erdfreier Konfiguration betrieben wird. Die Isolationseinheit 25 ist zwischen die Pole der Power interface 36 connected. The heating resistor 12 is connected directly to the buffer capacity 22 of the supply electronics 20. The supply electronics 20 further comprises an insulation measuring unit 25, which is provided to determine whether the photovoltaic system 16 is operated in earthed or floating configuration. The isolation unit 25 is between the poles of
Leistungsschnittstelle 36 geschaltet. Die Isolationsmesseinheit 25 weist einen Power interface 36 switched. The insulation measuring unit 25 has a
Spannungsteiler auf, der in einem ersten Zustand spannungshalbierend und in einem zweiten Zustand asymmetrisch teilend arbeitet, wobei eine Spannung am Mittelabgriff des Spannungsteilers über einen hochohmigen Widerstand gegen Erdpotential gemessen wird. Werden durch Messung in beiden Zuständen zu geringe Ableitwiderstände erkannt wird eine Warnmeldung ausgegeben. Voltage divider, which operates in a first state by voltage bisecting and asymmetrically dividing in a second state, wherein a voltage at the center tap of the voltage divider is measured via a high resistance to ground potential. If too low bleeder resistances are detected by measurement in both states, a warning message is output.
Die Versorgungselektronik 20 weist eine Steuereinheit 40 auf, die einen Betrieb des Heizwiderstands 12 steuert und regelt. Die Versorgungselektronik 20 weist ein erstes, als - - The supply electronics 20 has a control unit 40 which controls and regulates an operation of the heating resistor 12. The supply electronics 20 has a first, as - -
Halbleiterschaltelement ausgebildetes, Schaltelement 42 auf, das in Reihe mit dem Heizwiderstand 12 und der Pufferkapazität 22 bzw. der Photovoltaikanlage 16 angeordnet ist. Die Versorgungselektronik 20 weist eine Freilaufdiode 32 auf, die dazu vorgesehen ist, bei Trennung der Verbindung mit der Photovoltaikanlage 16 auftretende, durch evtl. Semiconductor switching element trained, switching element 42 which is arranged in series with the heating resistor 12 and the buffer capacitor 22 and the photovoltaic system 16. The power electronics 20 has a freewheeling diode 32, which is provided to occur when disconnecting the connection to the photovoltaic system 16, by possibly.
vorhandene Eigeninduktivitäten des Heizwiderstands 12 bzw. dessen existing self-inductances of the heating resistor 12 and its
Verbindungsleitungen generierte, Spannungen und Ströme abzuleiten. Die  Connecting lines generated to derive voltages and currents. The
Versorgungselektronik 20 weist einen Spannungssensor 26 auf, der eine Spannung UP über der Pufferkapazität 22 misst. Supply electronics 20 has a voltage sensor 26, which measures a voltage U P across the buffer capacitor 22.
Die Versorgungselektronik 20 weist eine Kontrolleinheit 45 auf, die dazu vorgesehen ist, zumindest eine Funktionstüchtigkeit der Steuereinheit 40 zu überwachen. Die The supply electronics 20 has a control unit 45, which is provided to monitor at least one functioning of the control unit 40. The
Kontrolleinheit 45 weist einen ersten Temperatursensor 49 auf. Der Temperatursensor 49 ist dazu vorgesehen, eine Temperatur des Fluids in einem Nahbereich des  Control unit 45 has a first temperature sensor 49. The temperature sensor 49 is provided to detect a temperature of the fluid in a vicinity of the
Heizwiderstands 12 zu messen. Die Kontrolleinheit 45 ist dazu vorgesehen, bei Heating resistor 12 to measure. The control unit 45 is provided at
Überschreiten einer Grenztemperatur durch den ersten Temperatursensor 49, der in einem Nahbereich des ersten Heizwiderstands 12 angeordnet ist, einen Betrieb des ersten Heizwiderstands 12 einzustellen. Die Kontrolleinheit 45 weist ein zweites Exceeding a limit temperature by the first temperature sensor 49, which is arranged in a vicinity of the first heating resistor 12, to set an operation of the first heating resistor 12. The control unit 45 has a second one
Schaltelement 46 auf, das dazu vorgesehen ist, eine Verbindung zwischen dem Switching element 46, which is intended to provide a connection between the
Heizwiderstand 12 und der Photovoltaikanlage 16 bzw. der Pufferkapazität 22 zu unterbrechen. Das zweite Schaltelement 46 ist in Reihe mit dem Heizwiderstand 12 und der Pufferkapazität 22 bzw. der Photovoltaikanlage 16 angeordnet. Stellt die Heating resistor 12 and the photovoltaic system 16 and the buffer capacity 22 to interrupt. The second switching element 46 is arranged in series with the heating resistor 12 and the buffer capacitor 22 or the photovoltaic system 16. Provides the
Kontrolleinheit 45 eine Funktionstüchtigkeit der Steuereinheit 40 und mittels des ersten Temperatursensors 49 eine Temperatur unterhalb der Grenztemperatur fest, verursacht die Kontrolleinheit 45 ein Schalten des zweiten Schaltelements 46, so dass dieses einer Verbindung des Heizwiderstands 12 mit der Photovoltaikanlage 16 nicht entgegensteht. Das zweite Schaltelement 46 ist als Relais ausgebildet, könnte alternativ jedoch auch als Halbleiterschaltelement ausgebildet sein. Weiterhin ist es alternativ denkbar, dass das zweite Schaltelement dazu vorgesehen ist, ein Steuersignal Us des ersten Schaltelements zu unterbrechen. Control unit 45 a functionality of the control unit 40 and by means of the first temperature sensor 49 determines a temperature below the threshold temperature, the control unit 45 causes a switching of the second switching element 46, so that this does not preclude a connection of the heating resistor 12 with the photovoltaic system 16. The second switching element 46 is designed as a relay, but could alternatively be designed as a semiconductor switching element. Furthermore, it is alternatively conceivable that the second switching element is provided to interrupt a control signal U s of the first switching element.
Die Steuereinheit 40 weist einen zweiten Temperatursensor 41 auf. Weiterhin weist die Heizvorrichtung 10 eine Fluidtransporteinheit 50 auf, die dazu vorgesehen ist, ein zu erhitzendes Fluid an dem Heizwiderstand 12 vorbeizuführen und die durch die The control unit 40 has a second temperature sensor 41. Furthermore, the heating device 10, a fluid transport unit 50, which is intended to pass a fluid to be heated to the heating resistor 12 and by the
Versorgungselektronik 20 gesteuert und versorgt ist. Eine Fördermenge der - - Supply electronics 20 is controlled and supplied. A delivery rate of - -
Fluidtransporteinheit 50 wird von der Steuereinheit 40 derart geregelt, dass eine von dem zweiten Temperatursensor 41 , der in Transportrichtung gesehen hinter dem Fluid transport unit 50 is controlled by the control unit 40 such that one of the second temperature sensor 41, seen in the transport direction behind the
Heizwiderstand 12 angeordnet ist, gemessene Temperatur konstant auf einem Heating resistor 12 is arranged, measured temperature constant on a
vorgegebenen Wert bleibt. Die Fluidtransporteinheit 50 weist ein als Förderschnecke ausgebildetes Antriebsaggregat 52 zum Transport des Fluids auf. Die predetermined value remains. The fluid transport unit 50 has a drive unit 52 designed as a screw conveyor for transporting the fluid. The
Versorgungselektronik 20 weist einen Spannungswandler 54 auf, der zu einer Versorgung des Antriebsaggregats 52 von der Photovoltaikanlage 16 vorgesehen ist. Die  Supply electronics 20 has a voltage converter 54, which is provided to supply the drive unit 52 of the photovoltaic system 16. The
Steuerelektronik, also die Steuereinheit 40, die Kontrolleinheit 45, die Control electronics, so the control unit 40, the control unit 45, the
Temperatursensoren 41 , 49 und der Spannungssensor 26, wird über einen Temperature sensors 41, 49 and the voltage sensor 26, via a
Spannungswandler 21 der Versorgungselektronik 20 von der Photovoltaikanlage 16 versorgt. In einer alternativen Ausgestaltung ist es denkbar, dass das Antriebsaggregat als Förderband und der Heizwiderstand als beispielsweise über dem Förderband angeordneter Strahlungsheizkörper ausgebildet ist. Aber auch Ausgestaltungen als Durchlauferhitzer für Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, sind denkbar. Stellt die Steuereinheit 40 eine Funktionstüchtigkeit der Kontrolleinheit 45 fest, generiert die Steuereinheit 40 ein Steuersignal Us zur Ansteuerung des ersten Schaltelements 42. Ein Tastverhältnis t / T des Steuersignals Us wird hierbei iterativ ermittelt. Voltage converter 21 of the supply electronics 20 powered by the photovoltaic system 16. In an alternative embodiment, it is conceivable that the drive unit is designed as a conveyor belt and the heating resistor as, for example, arranged above the conveyor belt radiant heater. But also embodiments as a water heater for liquids, especially water, are conceivable. If the control unit 40 determines that the control unit 45 is functional, the control unit 40 generates a control signal U s for driving the first switching element 42. A duty cycle t / T of the control signal U s is determined iteratively.
Die Versorgungselektronik 20 bestimmt aus den während einer Verbindungsphase t eines Gesamtintervalls T durch den Spannungssensor 26 über der Pufferkapazität 22 gemessenen Spannung UP eine mittlere Spannung UM (Figur 2). Eine über dem The supply electronics 20 determines from the voltage U P measured during a connection phase t of an overall interval T by the voltage sensor 26 via the buffer capacitor 22 a mean voltage U M (FIG. 2). One above the
Heizwiderstand 12 abfallende Leistung P wird durch die Steuereinheit 40 dann berechnet nach  Heating resistor 12 dropping power P is then calculated by the control unit 40 after
P = (UM 2 / R) * (t / T) wobei R dem ohmschen Widerstand des Heizwiderstands 12 entspricht. Die P = (U M 2 / R) * (t / T) where R corresponds to the ohmic resistance of the heating resistor 12. The
Versorgungselektronik 20 ist dazu vorgesehen, zur Einstellung einer über den Supply electronics 20 is provided for setting an over the
Heizwiderstand 12 abfallenden Leistung P ein Tastverhältnis t / T des getakteten Betriebs des ersten Heizwiderstands 12 anzupassen. Das Tastverhältnis t / T des getakteten Betriebs wird hierbei indirekt durch Variation einer Sollspannung eines Spannungsreglers, der dazu vorgesehen ist, eine an der Pufferkapazität 22 und/oder der  Heating resistor 12 dropping power P to adjust a duty ratio t / T of the clocked operation of the first heating resistor 12. The duty ratio t / T of the clocked operation is hereby indirectly by varying a target voltage of a voltage regulator, which is provided to one of the buffer capacitor 22 and / or the
Leistungsschnittstelle 36 anliegende Spannung auf eine Sollspannung zu regeln, variiert, um die abfallende Leistung P zu maximieren. Sollte eine verfügbare Leistung die - - Power interface 36 to regulate applied voltage to a desired voltage varies to maximize the decaying power P. Should an available power be the - -
Nennleistung übersteigen, wird das Tastverhältnis t / T soweit reduziert, so dass bei maximal möglichem Tastverhältnis die Nennleistung erreicht wird. Das Tastverhältnis t / T wird somit in Abhängigkeit von einer mittleren über der Pufferkapazität 22 anliegenden Spannung UM ausgewählt. Die Versorgungselektronik 20 ist dazu vorgesehen, den Heizwiderstand 12 in einem Betriebsmodus, in dem eine von der Photovoltaikanlage 16 beziehbare Leistung zumindest 10 % einer Nennleistung des Heizwiderstands 12 beträgt, mit einer zwischen 30 kHz und 50 kHz variierenden Frequenz getaktet zu betreiben. In Betriebsmodi, in denen die beziehbare Leistung unter 10 % der Nennleistung fällt, ist die Exceed rated power, the duty cycle t / T is reduced so far, so that at maximum possible duty cycle, the rated power is reached. The duty cycle t / T is thus selected as a function of a mean voltage U M applied across the buffer capacitor 22. The supply electronics 20 are provided to operate the heating resistor 12 in an operating mode in which a power obtainable from the photovoltaic system 16 is at least 10% of a rated power of the heating resistor 12, with a frequency varying between 30 kHz and 50 kHz. In operating modes where the available power falls below 10% of rated power, the
Versorgungselektronik 20 dazu vorgesehen, den Heizwiderstand 12 mit einer zwischen 15 kHz und 25 kHz variierenden Frequenz getaktet zu betreiben. In einem Supply electronics 20 provided to operate the heating resistor 12 clocked with a frequency varying between 15 kHz and 25 kHz frequency. In one
Betriebsmodus, in dem eine beziehbare Leistung ca. 100 % der Nennleistung beträgt, ist die Versorgungselektronik 20 dazu vorgesehen, den Heizwiderstand 12 kontinuierlich zu betreiben. Der Spannungssensor 26 wird durch die Versorgungselektronik 20 genutzt, um eineOperating mode in which a consumable power is about 100% of the rated power, the supply electronics 20 is provided to operate the heating resistor 12 continuously. The voltage sensor 26 is used by the power electronics 20 to a
Frequenz des der Photovoltaikanlage 16 entnommenen Stroms zu untersuchen. Hierbei wird das Signal des Spannungssensors 26 durch Filtern der aktuellen Frequenz des getakteten Betriebs bereinigt. Sollten nun noch dominante Frequenzen im Bereich zwischen 10 kHz und 30 kHz zu finden sein, wird auf ein lichtbogentypisches Verhalten der Photovoltaikanlage 16 geschlossen und ein Betrieb des Heizwiderstands 12 für einige Sekunden unterbrochen. Frequency of the photovoltaic system 16 taken to investigate current. Here, the signal of the voltage sensor 26 is adjusted by filtering the current frequency of the clocked operation. If dominant frequencies in the range between 10 kHz and 30 kHz are still to be found, a photovoltaic system 16 characteristic of the arc is closed and an operation of the heating resistor 12 is interrupted for a few seconds.
In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnung beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der Figuren 1 bis 2, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a an die Bezugszeichen des Ausführungsbeispiel in Figur 3 angefügt. Figur 3 zeigt ein System 1 1 a mit einer Heizvorrichtung 10a und einer ersten, einer zweiten und einer dritten Photovoltaikanlage 16a, 17a, 18a. Die Heizvorrichtung 10a ist als - - FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of the invention. The following descriptions and the drawings are essentially limited to the differences between the exemplary embodiments, wherein, with regard to identically named components, in particular with regard to components having the same reference numerals, in principle also to the drawings and / or the description of the other embodiments, in particular FIGS to 2, can be referenced. To distinguish the embodiments of the letter a is added to the reference numerals of the embodiment in Figure 3. FIG. 3 shows a system 11a having a heating device 10a and a first, a second and a third photovoltaic system 16a, 17a, 18a. The heater 10 a is as - -
Warmwasserboiler ausgebildet und weist zur Erhitzung von Wasser einen ersten Hot water boiler formed and has to heat water a first
Heizwiderstand 12a, einen zweiten Heizwiderstand 13a und einen dritten Heizwiderstand 14a auf. Die Heizvorrichtung 10a weist eine Versorgungselektronik 20a auf, die dazu vorgesehen ist, die Heizwiderstände 12a, 13a, 14a jeweils mit bereitgestelltem Strom und Spannung von genau einer der Photovoltaikanlagen 16a, 17a, 18a zu versorgen. Die Versorgungselektronik 20a ist dazu vorgesehen, die Heizwiderstände 12a, 13a, 14a in mehreren Betriebsmodi getaktet zu betreiben. Heating resistor 12a, a second heating resistor 13a and a third heating resistor 14a. The heating device 10a has a supply electronics 20a, which is provided to supply the heating resistors 12a, 13a, 14a respectively with supplied current and voltage of exactly one of the photovoltaic systems 16a, 17a, 18a. The supply electronics 20a is intended to operate the heating resistors 12a, 13a, 14a clocked in several operating modes.
Für jeden der Heizwiderstände 12a, 13a, 14a weist die Versorgungselektronik 20a eine separate Pufferkapazität 22a, 23a, 24a auf, mit der dieser unmittelbar verbunden ist. Weiterhin weist die Versorgungselektronik 20a drei Leistungsschnittstellen 36a, 37a, 38a auf, die jeweils dazu vorgesehen sind, mit einer der Photovoltaikanlagen 16a, 17a, 18a verbunden zu werden und die jeweils unmittelbar mit einer zugeordneten der For each of the heating resistors 12a, 13a, 14a, the supply electronics 20a has a separate buffer capacity 22a, 23a, 24a to which it is directly connected. Furthermore, the supply electronics 20a three power interfaces 36a, 37a, 38a, which are each intended to be connected to one of the photovoltaic systems 16a, 17a, 18a and each directly with an associated the
Pufferkapazitäten 22a, 23a, 24a verbunden sind, so dass die Pufferkapazitäten 22a, 23a, 24a Energie der jeweils zugeordneten Photovoltaikanlage 16a, 17a, 18a Buffer capacitors 22a, 23a, 24a are connected, so that the buffer capacitances 22a, 23a, 24a energy of each associated photovoltaic system 16a, 17a, 18a
Zwischenspeichern. Die Leistungsschnittstellen 36a, 37a, 38a weisen einen gemeinsamen Kontakt auf. Die Versorgungselektronik 20a weist den jeweiligen Pufferkapazitäten 22a, 23a, 24a zugeordnete Spannungssensoren 26a, 27a, 28a auf. Caching. The power interfaces 36a, 37a, 38a have a common contact. The supply electronics 20a has voltage sensors 26a, 27a, 28a assigned to the respective buffer capacities 22a, 23a, 24a.
Um Geräuschentwicklungen zu vermeiden werden die Heizwiderstände 12a, 13a, 14a mit einer gleichen Frequenz betrieben. Zur Einstellung von über den Heizwiderständen 12a, 13a, 14a abfallenden Leistungen werden Tastverhältnisse der getakteten Betriebe der Heizwiderstände 12a, 13a, 14a separat variiert, um eine Maximierung der über den jeweiligen Heizwiderständen 12a, 13a, 14a abfallenden Leistungen zu erreichen. Die Heizwiderstände 12a, 13a, 14a dienen der Erhitzung von Fluid oder Feststoff in einem einzelnen Behälter. Die Versorgungselektronik 20a weist eine Kontrolleinheit 45a auf, die dazu vorgesehen ist, zumindest eine Funktionstüchtigkeit einer Steuereinheit 40a, die den getakteten Betrieb der Heizwiderstände 12a, 13a, 14a steuert, zu überwachen. In order to avoid noise developments, the heating resistors 12a, 13a, 14a are operated at the same frequency. To set over the heating resistors 12a, 13a, 14a sloping performances duty cycles of the clocked operations of the heating resistors 12a, 13a, 14a are varied separately in order to achieve a maximization of the falling over the respective heating resistors 12a, 13a, 14a performances. The heating resistors 12a, 13a, 14a serve to heat fluid or solid in a single container. The supply electronics 20a has a control unit 45a, which is provided to monitor at least one functioning of a control unit 40a, which controls the timed operation of the heating resistors 12a, 13a, 14a.
Die Steuereinheit 40a weist einen ersten Temperatursensor 41 a auf. Der erste The control unit 40a has a first temperature sensor 41a. The first
Temperatursensor 41 a dient einer Überwachung einer Temperatur des Fluids und/oder des Feststoffs in dem Behälter. Die Steuereinheit 40a ist dazu vorgesehen, bei Temperature sensor 41 a is used to monitor a temperature of the fluid and / or the solid in the container. The control unit 40a is provided at
Überschreiten einer ersten Grenztemperatur durch den ersten Temperatursensor 41 a - - Exceeding a first limit temperature by the first temperature sensor 41 a - -
einen Betrieb der Heizwiderstände 12a, 13a, 14a einzustellen oder zumindest zu reduzieren. Die Kontrolleinheit 45a weist einen zweiten Temperatursensor 49a auf. Der zweite Temperatursensor 49a dient ebenfalls einer Überwachung einer Temperatur des Fluids und/oder des Feststoffs in dem Behälter. Die Kontrolleinheit 45a ist dazu vorgesehen, bei Überschreiten einer zweiten Grenztemperatur, die leicht höher ist als die erste Grenztemperatur, durch den zweiten Temperatursensor 49a einen Betrieb der Heizwiderstände 12a, 13a, 14a einzustellen. to discontinue or at least reduce operation of the heating resistors 12a, 13a, 14a. The control unit 45a has a second temperature sensor 49a. The second temperature sensor 49a also serves to monitor a temperature of the fluid and / or the solid in the container. The control unit 45a is provided to set an operation of the heating resistors 12a, 13a, 14a by the second temperature sensor 49a when a second threshold temperature slightly higher than the first threshold temperature is exceeded.
Die Versorgungselektronik 20a weist ein erstes, ein drittes und ein fünftes Schaltelement 42a, 43a, 44a auf, die jeweils mit genau einem der Heizwiderstände 12a, 13a, 14a und genau einer der Pufferkapazitäten 22a, 23a, 24a bzw. genau einer der The supply electronics 20a has a first, a third and a fifth switching element 42a, 43a, 44a, each with exactly one of the heating resistors 12a, 13a, 14a and exactly one of the buffer capacitors 22a, 23a, 24a or exactly one of
Photovoltaikanlagen 16a, 17a, 18a in Reihe angeordnet sind. Das erste, dritte und fünfte Schaltelement 42a, 43a, 44a ist jeweils als MOSFET oder IGBT ausgebildet. Das erste, dritte und fünfte Schaltelement 42a, 43a, 44a werden durch die Steuereinheit 40a mit getakteten Steuersignalen mit Frequenzen zwischen 15 kHz und 50 kHz angesteuert, um die Heizwiderstände 12a, 13a, 14a getaktet zu betreiben. Jedem der Heizwiderstände 12a, 13a, 14a ist eine Freilaufdiode 32a, 33a, 34a parallel geschaltet.  Photovoltaic systems 16a, 17a, 18a are arranged in series. The first, third and fifth switching elements 42a, 43a, 44a are each formed as a MOSFET or IGBT. The first, third and fifth switching elements 42a, 43a, 44a are driven by the control unit 40a with clocked control signals with frequencies between 15 kHz and 50 kHz to operate the heating resistors 12a, 13a, 14a clocked. Each of the heating resistors 12a, 13a, 14a is connected in parallel with a freewheeling diode 32a, 33a, 34a.
Die Kontrolleinheit 45a weist weiterhin drei Schaltelemente 46a, 47a, 48a auf, die jeweils dazu vorgesehen sind, bei Überhitzung, detektiert durch den zweiten Temperatursensor 49a oder Feststellung einer Fehlfunktion der Steuereinheit 40a einen Betrieb der Heizwiderstände 12a, 13a, 14a zu vermeiden. Die zweiten, vierten und sechsten The control unit 45a further comprises three switching elements 46a, 47a, 48a, each of which is provided to prevent operation of the heating resistors 12a, 13a, 14a upon overheating, detected by the second temperature sensor 49a or detection of malfunction of the control unit 40a. The second, fourth and sixth
Schaltelemente 46a, 47a, 48a sind jeweils mit genau einem der Heizwiderstände 12a, 13a, 14a und genau einer der Pufferkapazitäten 22a, 23a, 24a bzw. genau einer der Photovoltaikanlagen 16a, 17a, 18a in Reihe angeordnet.  Switching elements 46a, 47a, 48a are respectively arranged in series with exactly one of the heating resistors 12a, 13a, 14a and exactly one of the buffer capacitors 22a, 23a, 24a or precisely one of the photovoltaic systems 16a, 17a, 18a.
Alternativ sind Ausgestaltungen mit abweichenden Anzahlen an Heizwiderständen und/oder Photovoltaikanlagen denkbar. Weiterhin ist es denkbar, dass die Kontrolleinheit lediglich ein einzelnes Schaltelement aufweist, das in Reihe zu allen Heizwiderständen und jedem der ersten, dritten und fünften Schaltelemente angeordnet ist. Alternatively, embodiments with different numbers of heating resistors and / or photovoltaic systems are conceivable. Furthermore, it is conceivable that the control unit has only a single switching element, which is arranged in series with all the heating resistors and each of the first, third and fifth switching elements.
Weiterhin sind Ausgestaltungen denkbar, in denen mehrere Heizwiderstände wahlweise, angepasst an eine verfügbare Leistung miteinander in Reihe geschaltet werden können, und diese Auswahl in Reihe geschalteter Heizwiderstände an eine oder mehrere parallel - - Furthermore, embodiments are conceivable in which a plurality of heating resistors can optionally be connected in series with one another according to an available power, and this selection in series connected heating resistors to one or more in parallel - -
geschaltete Photovoltaikanlagen angeschlossen werden, wodurch, insbesondere aufgrund geringerer Schaltverluste, eine erhöhte Effizienz erreicht werden kann. switched photovoltaic systems are connected, which, in particular due to lower switching losses, increased efficiency can be achieved.
- - - -
Bezugszeichen reference numeral
10 Heizvorrichtung  10 heating device
1 1 System  1 1 system
12 Heizwiderstand  12 heating resistor
13 Heizwiderstand  13 heating resistor
14 Heizwiderstand  14 heating resistor
16 Photovoltaikanlage  16 photovoltaic system
17 Photovoltaikanlage  17 photovoltaic system
18 Photovoltaikanlage  18 photovoltaic system
20 Versorgungselektronik  20 supply electronics
21 Spannungswandler  21 voltage transformers
22 Pufferkapazität  22 buffer capacity
23 Pufferkapazität  23 buffer capacity
24 Pufferkapazität  24 buffer capacity
25 Isolationsmesseinheit  25 insulation measuring unit
26 Spannungssensor  26 voltage sensor
27 Spannungssensor  27 voltage sensor
28 Spannungssensor  28 voltage sensor
32 Freilaufdiode  32 freewheeling diode
33 Freilaufdiode  33 freewheeling diode
34 Freilaufdiode  34 freewheeling diode
36 Leistungsschnittstelle  36 Performance interface
37 Leistungsschnittstelle  37 Performance interface
38 Leistungsschnittstelle  38 Performance interface
40 Steuereinheit  40 control unit
41 Temperatursensor  41 temperature sensor
42 Schaltelement  42 switching element
43 Schaltelement  43 switching element
44 Schaltelement  44 switching element
45 Kontrolleinheit - - 45 control unit - -
46 Schaltelement 46 switching element
47 Schaltelement  47 switching element
48 Schaltelement  48 switching element
49 Temperatursensor  49 temperature sensor
50 Fluidtransporteinheit  50 fluid transport unit
52 Antriebsaggregat 52 drive unit
54 Spannungswandler 54 voltage transformers
T Gesamtintervall T total interval
UM mittlere Spannung U M mean stress
Up Spannung  Up voltage
Us Steuersignal U s control signal
t Verbindungsphase t connection phase

Claims

Ansprüche claims
Heizvorrichtung, insbesondere zur Erhitzung von zumindest einem Fluid, mit zumindest einem ersten Heizwiderstand (12; 12a, 13a, 14a) und zumindest einer Versorgungselektronik (20; 20a), die dazu vorgesehen ist, zumindest den ersten Heizwiderstand (12; 12a, 13a, 14a) mit von zumindest einer ersten Heating device, in particular for heating at least one fluid, with at least one first heating resistor (12; 12a, 13a, 14a) and at least one supply electronics (20; 20a), which is provided to at least the first heating resistor (12; 12a, 13a, 14a) with at least a first one
Photovoltaikanlage (16; 16a, 17a, 18a) bereitgestelltem Strom zu versorgen, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungselektronik (20; 20a) dazu vorgesehen ist, zumindest den ersten Heizwiderstand (12; 12a, 13a, 14a) zumindest in einem Betriebsmodus getaktet zu betreiben. 16a, 17a, 18a), characterized in that the supply electronics (20; 20a) is provided to operate at least the first heating resistor (12; 12a, 13a, 14a) at least in an operating mode in a clocked manner ,
Heizvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Heating device according to claim 1, characterized in that the
Versorgungselektronik (20; 20a) dazu vorgesehen ist, zumindest den ersten Heizwiderstand (12; 12a, 13a, 14a) in zumindest einem Betriebsmodus mit einer Frequenz zwischen 1 kHz und 100 kHz zu betreiben.  Supply electronics (20; 20a) is provided to operate at least the first heating resistor (12; 12a, 13a, 14a) in at least one operating mode with a frequency between 1 kHz and 100 kHz.
Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungselektronik (20; 20a) dazu vorgesehen ist, zur Einstellung einer über den Heizwiderstand (12; 12a, 13a, 14a) abfallenden Leistung ein Tastverhältnis des getakteten Betriebs zumindest des ersten Heizwiderstands (12; 12a, 13a, 14a) anzupassen. Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the supply electronics (20; 20a) are provided for setting a power drop across the heating resistor (12; 12a, 13a, 14a) to a duty ratio of the clocked operation of at least the first heating resistor (12 ; 12a, 13a, 14a).
Heizvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Heating device according to claim 3, characterized in that the
Versorgungselektronik (20; 20a) dazu vorgesehen ist, ein Tastverhältnis des getakteten Betriebs zumindest des ersten Heizwiderstands (12; 12a, 13a, 14a) zu einer Optimierung der über dem ersten Heizwiderstand (12; 12a, 13a, 14a) abfallenden Leistung zu variieren. Supply electronics (20; 20a) is provided to vary a duty cycle of the pulsed operation of at least the first heating resistor (12; 12a, 13a, 14a) to optimize the power dropped across the first heating resistor (12; 12a, 13a, 14a).
5. Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungselektronik (20; 20a) zumindest eine dem ersten Heizwiderstand (12; 12a, 13a, 14a) zugeordnete Pufferkapazität (22; 22a, 23a, 24a) aufweist, die dazu vorgesehen ist, Energie der Photovoltaikanlage (16; 16a, 17a, 18a) zumindest zwischenzuspeichern. 5. Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the supply electronics (20; 20a) at least one of the first heating resistor (12; 12a, 13a, 14a) associated buffer capacity (22; 22a, 23a, 24a), provided for this purpose is, at least temporarily store energy of the photovoltaic system (16; 16a, 17a, 18a).
6. Heizvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die 6. Heating device according to claim 5, characterized in that the
Versorgungselektronik (20; 20a) dazu vorgesehen ist, zu einer Bestimmung einer über dem Heizwiderstand (12; 12a, 13a, 14a) abfallenden Leistung eine  Supply electronics (20; 20a) are provided for determining a power drop across the heating resistor (12; 12a, 13a, 14a)
Spannung über der Pufferkapazität (22; 22a, 23a, 24a) zu messen.  Measure voltage across the buffering capacitance (22; 22a, 23a, 24a).
7. Heizvorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungselektronik (20; 20a) dazu vorgesehen ist, das Tastverhältnis des getakteten Betriebs zumindest in Abhängigkeit von einer mittleren über der Pufferkapazität (22; 22a, 23a, 24a) anliegenden Spannung auszuwählen. 7. Heating device according to claims 4 and 6, characterized in that the supply electronics (20; 20a) is provided to the duty ratio of the clocked operation, at least in response to a mean over the buffer capacity (22; 22a, 23a, 24a) voltage applied select.
8. Heizvorrichtung zumindest nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizwiderstand (12; 12a, 13a, 14a) unmittelbar an eine Pufferkapazität (22; 22a, 23a, 24a) der Versorgungselektronik (20; 20a) angeschlossen ist. 8. Heating device at least according to claim 5, characterized in that the heating resistor (12; 12a, 13a, 14a) is connected directly to a buffer capacitance (22; 22a, 23a, 24a) of the supply electronics (20; 20a).
9. Heizvorrichtung zumindest nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferkapazität (22; 22a, 23a, 24a) dazu vorgesehen ist, unmittelbar an die Photovoltaikanlage (16; 16a, 17a, 18a) angeschlossen zu werden. 9. Heating device at least according to claim 5, characterized in that the buffer capacity (22; 22a, 23a, 24a) is intended to be connected directly to the photovoltaic system (16; 16a, 17a, 18a).
10. Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 10. Heating device according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die Versorgungselektronik (20; 20a) dazu vorgesehen ist, eine Frequenz des getakteten Betriebs zu variieren.  characterized in that the supply electronics (20; 20a) is provided to vary a frequency of the pulsed operation.
1 1 . Heizvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die 1 1. Heating device according to claim 10, characterized in that the
Versorgungselektronik (20; 20a) dazu vorgesehen ist, die Frequenz des getakteten Betriebs in Abhängigkeit von einer von der Photovoltaikanlage (16; 16a, 17a, 18a) beziehbaren Leistung zu variieren. Supply electronics (20; 20a) is provided to vary the frequency of the clocked operation as a function of a power available from the photovoltaic system (16; 16a, 17a, 18a).
12. Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungselektronik (20; 20a) zumindest eine Sensoreinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, eine Frequenz eines der Photovoltaikanlage (16; 16a, 17a, 18a) entnommenen Stroms zu untersuchen, um auf lichtbogentypisches Verhalten zu schließen. 12. Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the supply electronics (20; 20a) has at least one sensor unit which is provided to examine a frequency of the photovoltaic system (16; 16a, 17a, 18a) taken current close to arc typical behavior.
13. Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 13. Heating device according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die Versorgungselektronik (20; 20a) zumindest einen Temperatursensor (41 , 49; 41 a, 49a) aufweist.  characterized in that the supply electronics (20; 20a) has at least one temperature sensor (41, 49; 41a, 49a).
14. Heizvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die 14. Heating device according to claim 13, characterized in that the
Versorgungselektronik (20; 20a) dazu vorgesehen ist, bei Überschreiten einer Grenztemperatur durch den Temperatursensor (49; 41 a; 49a) einen Betrieb zumindest des ersten Heizwiderstands (12; 12a, 13a, 14a) zumindest zu reduzieren.  Supply electronics (20; 20a) is provided to at least reduce the operation of at least the first heating resistor (12; 12a, 13a, 14a) when a limit temperature is exceeded by the temperature sensor (49; 41a; 49a).
15. Heizvorrichtung zumindest nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Fluidtransporteinheit (50), die dazu vorgesehen ist, ein zu erhitzendes Fluid an dem Heizwiderstand (12) vorbeizuführen und die durch die 15. A heating device at least according to claim 13, characterized by a fluid transport unit (50) which is intended to pass a fluid to be heated to the heating resistor (12) and by the
Versorgungselektronik (20) gesteuert und/oder versorgt ist.  Supply electronics (20) controlled and / or powered.
16. Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 16. Heating device according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die Versorgungselektronik (20; 20a) eine Kontrolleinheit (45; 45a) aufweist, die dazu vorgesehen ist, zumindest eine Funktionstüchtigkeit einer Steuereinheit (40; 40a), die den getakteten Betrieb zumindest des einen Heizwiderstands (12; 12a, 13a, 14a) steuert, zu überwachen.  characterized in that the supply electronics (20; 20a) has a control unit (45; 45a) which is provided for at least one functional unit of a control unit (40; 40a) which monitors the clocked operation of at least one heating resistor (12; 12a, 13a). 14a) controls, monitor.
17. Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 17. Heating device according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass eine Steuerelektronik der Versorgungselektronik (20; 20a) dazu vorgesehen ist, von der Photovoltaikanlage (16; 16a, 17a, 18a) versorgt zu werden. Verfahren zum Betrieb einer Heizvorrichtung (10; 10a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. characterized in that control electronics of the supply electronics (20; 20a) are provided to be supplied by the photovoltaic system (16; 16a, 17a, 18a). Method for operating a heating device (10; 10a) according to one of the preceding claims.
System mit einer Photovoltaikanlage (16; 16a, 17a, 18a) und einer Heizvorrichtung (10; 10a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. System comprising a photovoltaic system (16; 16a, 17a, 18a) and a heating device (10; 10a) according to one of the preceding claims.
PCT/EP2013/074869 2013-03-12 2013-11-27 Heating device WO2014139601A1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/774,850 US20160033169A1 (en) 2013-03-12 2013-11-27 Heating device
JP2015561959A JP2016516264A (en) 2013-03-12 2013-11-27 Heating device
EP13801507.8A EP2973931A1 (en) 2013-03-12 2013-11-27 Heating device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013102465.3A DE102013102465A1 (en) 2013-03-12 2013-03-12 heater
DE102013102465.3 2013-03-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014139601A1 true WO2014139601A1 (en) 2014-09-18

Family

ID=49724556

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/074869 WO2014139601A1 (en) 2013-03-12 2013-11-27 Heating device

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20160033169A1 (en)
EP (1) EP2973931A1 (en)
JP (1) JP2016516264A (en)
DE (1) DE102013102465A1 (en)
WO (1) WO2014139601A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11457513B2 (en) 2017-04-13 2022-09-27 Bradford White Corporation Ceramic heating element
FR3097983A1 (en) * 2019-06-28 2021-01-01 Valeo Systemes Thermiques Control device for a fluid heating system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5293447A (en) * 1992-06-02 1994-03-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce Photovoltaic solar water heating system
US20090084771A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-02 Casio Computer Co., Ltd. Temperature control apparatus, processing apparatus, and temperature control method
US20090214195A1 (en) * 2008-02-25 2009-08-27 Thomasson Samuel L PV water heating system
DE102009049478B3 (en) * 2009-10-15 2011-05-19 Kanow, Willi, Dipl.-Ing. Current-heat-direct energy converter for photovoltaic system, comprises adjusted load resistance and regulating circuit which is connected with outlet of solar module, where load resistance is semiconductor photosensitive device

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE9410285U1 (en) * 1994-06-24 1994-10-06 Kratochwill Josef Solar water heating system
US5925278A (en) * 1996-08-23 1999-07-20 Hewlett-Packard Company Universal power supply for multiple loads
US6355915B1 (en) * 2000-01-18 2002-03-12 Augustine Medical, Inc. Heat/blower unit with load control
JP2003068424A (en) * 2001-08-24 2003-03-07 Mitsubishi Electric Corp Heater control equipment
DE10327342B4 (en) * 2003-06-16 2009-10-29 Heinrich Schürmann Use of a switching power supply as a power source for electrical wall and / or floor heating
JP2006202538A (en) * 2005-01-18 2006-08-03 Mitsubishi Electric Corp Heater control device and refrigerator having same
DE202007018050U1 (en) * 2007-12-27 2008-03-20 V - Zug Ag Domestic appliance, in particular dishwasher, with clocked continuous heater
US20090188486A1 (en) * 2008-01-24 2009-07-30 Thomasson Samuel L PV water heater with adaptive control
DE102008050543A1 (en) * 2008-10-06 2010-04-15 Siemens Aktiengesellschaft Protection circuit for a DC link of an inverter, in particular a solar inverter, against overvoltages
AT509824B1 (en) * 2010-04-29 2014-02-15 Werner Atzenhofer DEVICE FOR GENERATING THERMAL ENERGY
DE102011101894A1 (en) * 2011-05-18 2012-11-22 Adensis Gmbh Voltage-dependent operating release
DE102011056135B4 (en) * 2011-12-07 2015-05-13 Refusol Gmbh Power generation plant with an energy storage system and associated operating method
DE202012102677U1 (en) * 2012-07-18 2012-08-21 Ilja Ruhland Device for self-consumption control in energy production by means of photovoltaic systems

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5293447A (en) * 1992-06-02 1994-03-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce Photovoltaic solar water heating system
US20090084771A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-02 Casio Computer Co., Ltd. Temperature control apparatus, processing apparatus, and temperature control method
US20090214195A1 (en) * 2008-02-25 2009-08-27 Thomasson Samuel L PV water heating system
DE102009049478B3 (en) * 2009-10-15 2011-05-19 Kanow, Willi, Dipl.-Ing. Current-heat-direct energy converter for photovoltaic system, comprises adjusted load resistance and regulating circuit which is connected with outlet of solar module, where load resistance is semiconductor photosensitive device

Also Published As

Publication number Publication date
DE102013102465A1 (en) 2014-09-18
EP2973931A1 (en) 2016-01-20
JP2016516264A (en) 2016-06-02
US20160033169A1 (en) 2016-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2962380B1 (en) Circuit arrangement for inline voltage supply, use of such a circuit arrangement and device having such a circuit arrangement
EP2759033B1 (en) Provision of control power with a photovoltaic arrangement
EP2668818A1 (en) Electrical heater, vehicle having an electrical heater and method for controlling an electrical heater
DE102016109039A1 (en) Electric device, in particular heater, and device and method for controlling an electrical device
DE102014200946B4 (en) Overload monitoring device and method for overload monitoring
EP2523333A1 (en) Frequency inverter with a control device for a regulated pre-charge and method for operating the same
DE112013006090T5 (en) Power transmission system
WO2014124545A1 (en) Method for heating a paver screed
WO2014139601A1 (en) Heating device
EP3440771B1 (en) Drive comprising a converter and an electric motor powered by the converter, and method of operating the drive
WO2016071803A1 (en) Cooking appliance
DE3508049C2 (en)
WO2019158466A1 (en) Temperature control device for controlling the temperature of a battery cell module of an electrical energy supply device
DE102014202717B3 (en) System for determining the capacitance of a DC link capacitor and method for driving an inverter
EP2506673B1 (en) Induction cooktop
DE102018110291A1 (en) Method for determining the aging and for switching off or function restriction of a bipolar transistor and device with a bipolar transistor
DE102014000536A1 (en) Method and device for detecting an electrical conductivity in a water heater
DE102009033385B4 (en) Power supply circuit arrangement and method for operating a power supply circuit arrangement
EP3602727B1 (en) Domestic appliance device and method for operating a domestic appliance device
WO2015068077A1 (en) Induction hob device
DE102014012028A1 (en) Device and a method for charging or discharging an electrical energy storage device with any operating voltages
EP3811455A1 (en) Device for energy distribution and/or energy conversion in a hybrid- or electric vehicle
DE19945824B4 (en) Control device for an electrically operated blower
WO2018091374A1 (en) Electrical heating device for motor vehicles
WO2016045796A1 (en) Device and method for controlling a heating and/or cooling system

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13801507

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2015561959

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14774850

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2013801507

Country of ref document: EP