專利名稱：用于監(jiān)視包括多個光伏模塊的設備中各個光伏模塊的方法及執(zhí)行該方法的設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)視包括多個光伏模塊的設備中各個光伏模塊的方法、光伏模塊以及用于生成電流的設備。
背景技術：
DE10136147B4中已經公開了一種這樣的方法。該方法包括作為每個太陽能模塊的組成部件的模塊轉換器(Modulkonverter)，該模塊轉換器具有多個相互分離的傳感器， 用于測量太陽能模塊的特定特性，例如直流電壓、直流電流、溫度或振動(ErschUtterimg)。 所測得的值作為模擬信號被饋送給微處理器，微處理器將模擬信號轉換為數字信號并且以實際值的形式饋送給與母線連接的功率調節(jié)器。這個已知方法具有以下缺點其對于需要的安裝而言是復雜而昂貴的。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供這種類型的方法和相應的設備，其使得能夠以電路技術簡單的方式和降低的開銷來監(jiān)視光伏模塊。對于請求保護的方法，這個技術問題是通過根據權利要求1的方法來解決的，對于請求保護的光伏模塊，這個技術問題是通過根據權利要求23的光伏模塊來解決的，而對于請求保護的設備，這個技術問題是通過根據權利要求27的設備來解決的。從屬權利要求涉及本發(fā)明的有利實施方式。數據塊的獨立傳輸意味著一光伏模塊經由電傳導裝置傳輸數據塊并不考慮是否同時沒有另一光伏模塊或多個其他光伏模塊傳輸其數據塊。有意地不從分析單元的方向對各個光伏模塊進行尋址。微控制器沒有從分析單元側獲得尋址，相反其是自主的(autark)。 因此，本發(fā)明允許在投資費用相對低的情況下執(zhí)行對包括多個光伏模塊的設備中各個光伏模塊的有效功率進行高效的檢查。因為該設備不需要附加的布線或纜線鋪設或分配給光伏模塊的各自的能量源，因此存在以下可能性即使已有設備也可以以很小的投資花費進行相應地補裝。由此可以以簡單的補裝措施顯著地提高光伏設備的效率。故意以單向數據傳輸方法的一開始就預料到的缺點(諸如傳輸期間數據塊的沖突、從中央分析位置出發(fā)沒有各個光伏模塊的尋址)，因為要實現(xiàn)的優(yōu)點遠遠超過這些缺點ο


以下借助于附圖更詳細地介紹解本發(fā)明的有利實施方式。在附圖中圖1示出了根據本發(fā)明一實施方式的光伏設備的示意性的總圖示；圖2示出了根據本發(fā)明一實施方式的光伏模塊的非常簡化的示意性原理電路圖；圖3示出了用于傳輸到分析單元的數據塊的一種非常簡化的示意性表示；
圖4示出了用于確保防盜監(jiān)視的一非常簡化的原理電路圖。
具體實施例方式圖1示出了用于由太陽能生成電能的光伏設備20。光伏設備具有多個光伏模塊1、 2，它們彼此經由傳統(tǒng)的電氣傳導裝置3或4以串聯(lián)(串聯(lián)電路)的形式連接。從根據圖1 的圖示所展示的結構總共具有光伏模塊的兩個串聯(lián)電路，其中光伏模塊1、2經由電氣傳導裝置3而相互連接，圖1中示出的其他光伏模塊經由電氣傳導裝置4相互連接。在圖1中表明了 也能考慮還有光伏模塊的其他串聯(lián)電路。電氣傳導裝置3和4用于將由相應光伏模塊(例如1或2)的多個光電池9所生成的電流傳送給(未示出的)負載、存儲器等。為每個光伏模塊(例如1或2、分配一個檢驗裝置12或13。這些檢驗裝置12、13 優(yōu)選位于所謂的接線盒14、15中，接線盒將光伏模塊與電氣傳導裝置3或4連接。中央分析單元10經由相應的電氣傳導裝置(例如3或4)與光伏設備20的相應光伏模塊(例如1或幻連接。分析單元10被設置為接收、分析各個光伏模塊(例如1和/ 或2)的狀態(tài)(例如電壓、溫度和/或電流強度等)信息，并且在必要的情況下還采取適當的措施(更換光電池或光伏模塊、裁剪進行遮蔽的遮板(Bepflanzimg)、清潔表面、消除線路上風暴產生的損害等)。分析單元具有不同的接口 16、17、18、19，用于將分析單元10與所期望的數據輸出裝置或數據傳輸裝置(例如Com端口 21、光學接口 22、因特網接頭23和/或GSM接頭連接。為了運行分析單元10，設置有能量源25。借助于開關裝置沈可以將分析單元10 接通到光伏模塊(例如1和/或幻的相應串聯(lián)電路上。分析單元10具有輸入端電壓輸入端27、數據輸入端觀以及電流信號輸入端四。 這些輸入端27至四與電氣傳導裝置3連接。根據本發(fā)明，用于運行檢驗裝置12、13的能量直接以電能的形式從光伏模塊1、2 提供。因此在光伏模塊工作中不需要附加的能量源或附加的供應纜線鋪設。而是可以使用已經存在的標準布線或標準纜線鋪設。當然，如果沒有陽光，則也沒有功率供檢驗裝置12、13使用。但是這是能接受的， 因為在有陽光時對相應光伏模塊的狀態(tài)參數進行確定已經足夠了。圖2示出了用于確定光伏模塊(例如圖2中所示的光伏模塊1)的至少一個狀態(tài)參數的簡化的原理電路圖。為了簡明，在圖2中只示出了一個光電池9，而實際上為圖2中所示的電路分配有多個光電池9。如從圖2中可以看到的那樣，在光子30射入光電池9內的情況下產生電流I，該電流I被饋入到電導線3中。檢驗裝置12或13還具有微控制器5，該微控制器具有自己的(未示出的)發(fā)生器以及自己的可以執(zhí)行必要操作的控制軟件。微控制器5具有狀態(tài)參數確定裝置，例如用于檢測電壓的裝置。檢驗裝置12或13包含用于生成電流脈沖的裝置，該電流脈沖能夠作為數據在電氣傳導裝置3的末端處讀出。為此，檢驗裝置12具有旁路電路(aumt-khaltung)， 該旁路電路具有電阻33和晶體管32，晶體管由微控制器5控制。利用該電路在電氣傳導裝置3中產生電流降脈沖。
在微控制器5中，二元碼結構借助于適當的模式(Muster)被轉換為相應電流降脈沖的特殊序列。對旁路(Sumt)的使用使得能夠通過電流調制來生成數據信號。借助于微控制器 5結合旁路生成電流脈沖作為數據元，并且將其饋入到電氣傳導裝置3中以傳輸數據。附加地利用要傳輸的狀態(tài)數據還以該方式編碼光伏模塊1和/或2各自的序列號以及置信度數據，并且將其饋入到電氣傳導裝置中。微控制器5根據圖2中所示的電路可能方案由二進制的比特序列生成被饋入到電氣傳導裝置3中的電流脈沖。如從圖3可以看出的那樣，數據塊(例如數據塊7)包括標識相應光伏模塊(例如1)的數據元11、關于相應光伏模塊的狀態(tài)數據(例如電壓等)的數據元31以及包含置信度數據的數據元6。這些數據的生成及傳輸以時間窗(幀)中脈沖的形式進行。一個這樣的時間窗以及/或者數據元11或31中脈沖序列或比特序列以偽隨機的方式生成，以便實現(xiàn)更小的電磁感應(EMI)并且由此限制噪聲。這例如通過以下方式來實現(xiàn)用微控制器要生成的比特序列(即多個位)代替“通常的”位，其中這個序列可以被分析單元又讀取。這個比特序列的位的序列例如可以以偽隨機的方式來生成。偽隨機數的序列是可以通過任意指定的數學方法計算并且可以用于讀出的數的序列。涉及單向數據傳輸。光伏設備20的光伏模塊相互獨立地傳輸其數據塊(例如7)， 從而將各個光伏模塊(例如1或2、相互連接的電氣傳導裝置3或4內數據塊沖突的可能性大于0。上面所提到的數據塊7、8的獨立傳輸是指經由電氣傳導裝置3或4對一光伏模塊的數據組進行的傳輸并不考慮是否同時并沒有另一或多個其他光伏模塊傳輸其數據塊。 不進行從分析單元10的方向對各個光伏模塊的尋址。微控制器5不從分析單元側獲得尋址，相反其是自主的。每個微控制器5在數據塊7、8被饋入到電氣傳導裝置3之前等待一延遲時間 Tw，該延遲時間尤其是隨機生成的(參見圖3)。平均隨機延遲時間ATw滿足以下條件 Δ TW>N· Td/Δ Ck，其中N是串聯(lián)的光伏模塊的數量，Td是傳輸一數據塊所需的時間，ACk 是由于數據塊沖突而導致的平均差錯率。平均差錯率ACk優(yōu)選在KT1到10_6的范圍中，尤其是在10_2到10_5的范圍中。在值例如為10_3的情況下，對于1000個數據塊存在一個沖突。數據塊11或12的傳輸持續(xù)時間例如為大約ans。如果考慮在串聯(lián)8個光伏模塊的情況下數據塊的平均傳輸率為15秒，則一千個數據塊中只有一個數據塊由于沖突而丟失。借助于置信度數據就存在以下可能性分析單元10在其中數據塊被改變的數據塊7、8沖突的情況下選擇性地剔除被改變的(即有錯誤的)數據塊。可以使用具有定時器功能的傳統(tǒng)的8位微控制器(例如S0IC20，8位/8通道ADC) 作為微控制器5。經由電氣傳導裝置傳輸的數據塊在分析單元10中被讀入，更確切地是涉及對具體光伏模塊的標識的數據元11以及涉及相應光伏模塊的狀態(tài)參數(例如所測得的電流) 的數據元31。在分析單元10中例如通過使用僅僅分階段地(phasenweise)被接通的旁路電阻來讀出這些數據。圖4示出了串聯(lián)多個光伏模塊的結構，其中由光伏模塊序列生成的電壓被測量。由各個檢驗裝置11、12讀出的所有電壓之和應對應于由分析單元10實際測得的電壓。這使得能夠以直接的方式確定裝置的能量。此外，如果檢驗裝置11、12由于太陽活動不充足而不工作，則可以實現(xiàn)防盜。由于該技術，內部電容Cpv比接線盒14或15中保護二極管的電容Cp高幾個等級。串聯(lián)的N個光伏模塊的電容為Cs = NX (Cpv+Cp)。如果一個或多個光伏模塊被去耦合，則值Cs明顯小于Cp，從而由此提供關于盜竊或相應情形的信息。分析單元10設置為以不同的方式方法提供數據，如在開頭已經介紹過的那樣。要強調指出的是，所介紹的實施方式的特征的部分組合也作為發(fā)明方案而被請求保護。附圖標記1光伏模塊2光伏模塊3 電氣傳導裝置4 電氣傳導裝置5微控制器6 數據元7數據塊8數據塊9 光電池10 分析單元11 數據元12檢驗裝置13檢驗裝置14接線盒15接線盒16 接口17 接口18 接口19 接口20光伏設備21 COM 端口22 光學接口23 因特網接頭24 GSM 接頭25 能量源26開關裝置27 電壓輸入端28數據輸入端29 電流信號輸入端30 光子
31 數據元32 二極管33 電阻
權利要求
1.一種用于監(jiān)視在由多個光伏模塊構成的設備中使用的光伏模塊(1，2)的方法，所述多個光伏模塊尤其是經由電氣傳導裝置C3)而串聯(lián)連接，其中為各個光伏模塊(1，幻分配一個各自的微控制器(5)，由微控制器( 執(zhí)行對相應光伏模塊(1，2)的至少一個狀態(tài)參數的確定，該確定尤其是持續(xù)的確定，涉及狀態(tài)參數的數據被傳輸到分析單元(10)，用于傳輸到分析單元(10)的數據以數據塊(7，8)的形式來實現(xiàn)，使用已有的用于連接各個光伏模塊(1)的電氣傳導裝置( 來傳輸數據塊(7，8)，數據塊(7，8)相互獨立地被傳輸，從而數據塊(7，8)相互沖突的可能性大于0。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，一個光伏模塊(例如1)的微控制器( 與其他光伏模塊(例如幻的微控制器無關地生成數據塊(7或8)，并且將該數據塊饋入到電氣傳導裝置(3)中。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，每個微控制器( 在數據塊(7，8)被饋入到電氣傳導裝置(3)中之前等待一延遲時間Tw，該延遲時間尤其是隨機生成的。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，平均隨機延遲時間ATw滿足以下條件 Δ TW>N· Td/Δ Ck，其中N是串聯(lián)的光伏模塊的數量，Td是傳輸一數據塊所需的時間，ACk 是由于數據塊沖突而導致的平均差錯率。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，平均差錯率ACk在KT1到10_6的范圍中， 尤其是在10_2到10_5的范圍中。
6.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，為了形成數據塊(7，8)的數據，改變位于電氣傳導裝置(例如3)中的電流，尤其是對位于電氣傳導裝置(例如3)中的電流進行調制。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，根據微控制器( 中的比特序列生成電氣傳導裝置(例如3)中調制脈沖的序列。
8.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，從光伏模塊(1，幻獲得用于傳輸數據塊(7，8)的能量。
9.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，數據塊(7，8)由各個數據元(11，31，6)構成。
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，數據塊(7，8)包括用于標識相應光伏模塊(1,2)的數據元(11)。
11.根據權利要求9或10所述的方法，其特征在于，數據塊(7，8)包括關于相應光伏模塊(1，2)的狀態(tài)參數的數據元(31)。
12.根據權利要求11所述的方法，其特征在于，確定電壓作為狀態(tài)參數。
13.根據權利要求9至12之一所述的方法，其特征在于，數據塊(7，8)包括用于置信度檢驗的數據元(6)。
14.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，以偽隨機原則生成數據塊(7，8) 內的字符串或位串。
15.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，以確定的時間間隔進行各個數據塊(7，8)的傳輸，該時間間隔尤其保持為是相同的。
16.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，在分析單元(10)側借助于數據元(6)通過置信度檢驗來執(zhí)行關于是否存在其中發(fā)生了有害的損害的數據塊(7，8)的檢驗，所述有害的損害尤其是沖突。
17.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，每個光伏模塊(1)的序列號被用于初始化數據塊內字符序列的形成。
18.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，在一個公共的分析單元(10)中執(zhí)行直流電流測量。
19.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，在公共的分析單元(10)中執(zhí)行電容測量。
20.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，執(zhí)行電壓測量。
21.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，執(zhí)行電容測量。
22.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，確定電壓、溫度和/或電流強度作為狀態(tài)參數。
23.一種光伏模塊，尤其是用于執(zhí)行根據前述權利要求之一所述的方法的光伏模塊，具有至少一個相互連接的光伏電池(9)，優(yōu)選是多個相互連接的光伏電池， 接線盒(14，15)，用于將光伏電池(9)與電氣傳導裝置(3，4)連接， 其特征在于，設置有檢驗裝置(12)，所述檢驗裝置確定相應光伏模塊(1)的狀態(tài)參數， 并且與其他光伏模塊O)的檢驗裝置(1 對數據塊(8)的饋入無關地將該狀態(tài)參數以數據塊(7)的形式饋入到電氣傳導裝置(3，4)中。
24.根據權利要求23所述的光伏模塊，其特征在于，檢驗裝置(12，1 具有微控制器 (5)，所述微控制器借助于對在電氣傳導裝置(3，4)中提供的電流進行調制來進行數據塊 (7,8)的傳輸。
25.根據權利要求23或M所述的光伏模塊，其特征在于，微控制器(5)具有用于電壓測量、溫度測量和/或電流強度測量的裝置。
26.根據權利要求M或25所述的光伏模塊，其特征在于，檢驗裝置(12，1 具有旁路電路，用于電流調制。
27.一種用于由太陽能生成電流的設備，包括 多個光伏模塊(1，2)，連接裝置(3，4)，用于串聯(lián)連接各個光伏模塊(1，2)，其中為每個光伏模塊(1, 分配有一個檢驗裝置(12，13)，用于檢測相應光伏模塊的狀態(tài)參數，分析單元(10)，用于接收和進一步處理檢驗裝置(12，1 的信號， 其特征在于，每個檢驗裝置(12或13)的信號被生成為數據塊(7或8)，各個檢驗裝置(例如12)的信號與其他檢驗裝置(例如13)的數據塊(例如8)的饋入無關地被饋入到電氣傳導裝置(3)中，從而不同光伏模塊(1或2、的數據塊(7或8)沖突的可能性大于0。
28.根據權利要求27所述的設備，其特征在于，在分析單元(10)中對數據塊(7，8)進行置信度檢驗。
29.根據權利要求觀所述的設備，其特征在于，分析單元(10)具有組合信號處理器，該組合信號處理器接收數據塊并且借助于對電流脈沖的檢測來進行分析。
全文摘要
本發(fā)明涉及監(jiān)視在由多個尤其是經電氣傳導裝置(3)串聯(lián)連接的光伏模塊構成的設備中使用的光伏模塊(1，2)的方法，其中為各個光伏模塊(1，2)分配一個各自的微控制器(5)，由微控制器(5)執(zhí)行對相應光伏模塊(1，2)的至少一個狀態(tài)參數的尤其是持續(xù)的確定，涉及狀態(tài)參數的數據被傳輸到分析單元(10)，用于傳輸到分析單元(10)的數據以數據塊(7，8)的形式來實現(xiàn)，使用已有的用于連接各個光伏模塊(1)的電氣傳導裝置(3)來傳輸數據塊(7，8)，數據塊(7，8)相互獨立地被傳輸，從而數據塊(7，8)相互沖突的可能性大于0。
文檔編號H01L31/042GK102473764SQ201080029168
公開日2012年5月23日 申請日期2010年6月28日 優(yōu)先權日2009年7月3日
發(fā)明者英馬爾·克魯澤, 阿西莫夫·魯斯塔姆 申請人:英馬爾·克魯澤