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DE102014103993A1 - Method and device for detecting and signaling a contact fault within a photovoltaic module - Google Patents

Method and device for detecting and signaling a contact fault within a photovoltaic module Download PDF

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Publication number
DE102014103993A1
DE102014103993A1 DE102014103993.9A DE102014103993A DE102014103993A1 DE 102014103993 A1 DE102014103993 A1 DE 102014103993A1 DE 102014103993 A DE102014103993 A DE 102014103993A DE 102014103993 A1 DE102014103993 A1 DE 102014103993A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
generator
operating point
impedance
impedance value
module
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
DE102014103993.9A
Other languages
German (de)
Inventor
Felix Eger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMA Solar Technology AG
Original Assignee
SMA Solar Technology AG
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 SMA Solar Technology AG filed Critical SMA Solar Technology AG
Priority to DE102014103993.9A priority Critical patent/DE102014103993A1/en
Priority to PCT/EP2015/054214 priority patent/WO2015144390A1/en
Publication of DE102014103993A1 publication Critical patent/DE102014103993A1/en
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S50/00Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
    • H02S50/10Testing of PV devices, e.g. of PV modules or single PV cells
    • 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

Landscapes

  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren und Signalisieren eines Kontaktfehlers innerhalb eines PV-Moduls (11) eines PV-Generators (10), wobei das PV-Modul (11) mindestens zwei in Reihe geschalte Submodule (12) aufweist, zu denen jeweils eine Bypass-Diode (13) parallel geschaltet ist, auf die ein durch das PV-Modul (11) fließender Strom kommutieren kann. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: – Durchführen einer Impedanzmessung an dem PV-Generator (10) in einem ersten Arbeitspunkt des PV-Generators (10), der innerhalb eines unkommutierten Arbeitspunktsbereichs (I) liegt, zur Ermittlung mindestens eines Impedanzwertes (|Z|) des PV-Generators (10); – Vergleichen des mindestens eines ermittelten Impedanzwertes (|Z|) mit einem Referenz-Impedanzwert (|ZR|) des PV-Generators (10); und – Detektieren und Signalisieren eines Kontaktfehlers innerhalb des PV-Moduls (11) des PV-Generators (10) abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs des gemessenen Impedanzwertes (|Z|) im ersten Arbeitspunkt mit dem Referenz-Impedanzwert (|ZR|). Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Detektieren und Signalisieren eines Kontaktfehlers innerhalb eines PV-Moduls (11) eines PV-Generators (10) mit einer Impedanzmessungsvorrichtung (40) und einer Einstelleinheit für den Arbeitspunkt des PV-Generators (10).The invention relates to a method for detecting and signaling a contact fault within a PV module (11) of a PV generator (10), wherein the PV module (11) has at least two submodules (12) connected in series, to each of which Bypass diode (13) is connected in parallel, to which a current through the PV module (11) can commute current. The method comprises the following steps: - performing an impedance measurement on the PV generator (10) at a first operating point of the PV generator (10), which lies within an uncommutated operating point range (I), to determine at least one impedance value (| Z |) of the PV generator (10); - comparing the at least one determined impedance value (| Z |) with a reference impedance value (| ZR |) of the PV generator (10); and - detecting and signaling a contact fault within the PV module (11) of the PV generator (10) as a function of a result of the comparison of the measured impedance value (| Z |) at the first operating point with the reference impedance value (| ZR |). The invention further relates to a device for detecting and signaling a contact fault within a PV module (11) of a PV generator (10) with an impedance measuring device (40) and an adjustment unit for the operating point of the PV generator (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren und Signalisieren eines Kontaktfehlers innerhalb eines Photovoltaikmoduls eines Photovoltaikgenerators, wobei das Photovoltaikmodul mindestens zwei in Reihe geschaltete Submodule aufweist, zu denen jeweils eine Bypass-Diode parallel geschaltet ist, auf die ein durch das Photovoltaikmodul fließender Strom kommutieren kann. The invention relates to a method for detecting and signaling a contact fault within a photovoltaic module of a photovoltaic generator, wherein the photovoltaic module has at least two submodules connected in series, to each of which a bypass diode is connected in parallel, to which a current flowing through the photovoltaic module can commute.

Schadhafte elektrische Kontakte in Photovoltaikgeneratoren, nachfolgend abgekürzt als PV-Generatoren bezeichnet, können sich im Betrieb eines PV-Generators aufgrund der am schadhaften Kontakt entstehenden Verlustleistung erhitzen und Ursache von Bränden darstellen. Zudem wird durch schadhafte Kontakte die Ausbeute an gewonnener elektrischer Energie verringert, so dass die Photovoltaikanlage (PV-Anlage) weniger effektiv betrieben wird. Defective electrical contacts in photovoltaic generators, hereinafter referred to as PV generators for short, can heat up during operation of a PV generator due to the power loss resulting from the defective contact and cause fires. In addition, the yield of recovered electrical energy is reduced by defective contacts, so that the photovoltaic system (PV system) is operated less effectively.

Um schadhafte Kontakte möglichst im Betrieb der PV-Anlage detektieren zu können, ist aus der Druckschrift DE 10 2006 052 295 B3 ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Überwachung eines PV-Generators mittels einer Impedanzmessung bekannt. Bei diesem Verfahren wird bevorzugt in den Nachtstunden ein Impedanzspektrum, also eine Abhängigkeit einer Impedanz des Photovoltaikgenerators von einer Frequenz gemessen und von Veränderungen des Impedanzspektrums auf mögliche Kontaktfehler geschlossen. To be able to detect defective contacts as possible during operation of the PV system is from the document DE 10 2006 052 295 B3 a method and a circuit arrangement for monitoring a PV generator by means of an impedance measurement known. In this method, an impedance spectrum, that is to say a dependence of an impedance of the photovoltaic generator on a frequency, is preferably measured during the night hours, and conclusions about possible contact errors are made of changes in the impedance spectrum.

Ein ähnliches Verfahren ist aus der Druckschrift WO 2011/0144649 A1 bekannt, bei dem eine gemessene Impedanz eines PV-Generators mit einem berechneten Impedanzverlauf eines modulierten PV-Generators verglichen wird. Aus einer Anpassung des modulierten an den gemessenen Impedanzverlauf können elektrische Parameter des PV-Generators, insbesondere ein Kontaktwiderstand, ermittelt werden. Ein erhöhter Kontaktwiderstand zeigt Kontaktfehler an. A similar process is from the document WO 2011/0144649 A1 in which a measured impedance of a PV generator is compared with a calculated impedance curve of a modulated PV generator. From an adaptation of the modulated to the measured impedance curve, electrical parameters of the PV generator, in particular a contact resistance, can be determined. An increased contact resistance indicates contact failure.

Bei einem weiteren Verfahren wird ein Arbeitspunkt des PV-Generators auf eine plötzliche, beispielsweise sprunghafte Änderung überwacht. Eine solche sprunghafte Änderung des Arbeitspunkts, z.B. detektiert in einer Änderung der Photovoltaikspannung und/oder des Photovoltaikstroms, lässt ebenfalls auf Kontaktprobleme schließen. In another method, an operating point of the PV generator is monitored for a sudden, such as sudden change. Such a sudden change of the operating point, e.g. detected in a change of the photovoltaic voltage and / or the photovoltaic current, also suggests contact problems.

PV-Generatoren sind üblicherweise durch ein oder mehrere Photovoltaikmodule (PV-Module) gebildet. Ein PV-Generator umfasst häufig eine Serienverschaltung mehrerer PV-Module, einen sogenannten String. Um die im Falle einer Verschattung eines Teils der Module oder eines Teils eines Moduls entstehenden hohen negativen Spannungen und damit hohen Verlustleistungen an den betroffenen Modulteilen zu verhindern, sind die PV-Module üblicherweise mit sogenannten Bypass-Dioden versehen. Diese werden leitend, sobald eine der durch den photovoltaischen Effekt enstehenden Spannung (PV-Spannung) entgegengesetzt wirkende Spannung am Modul bzw. Modulteil anliegt. Häufig sind die Module intern aus einer Serienverschaltung mehrerer, mindestens zweier, üblicherweise dreier, Submodule aufgebaut, wobei jedem der Submodule eine eigene Bypass-Diode parallel geschaltet ist. Bei einer Teilverschattung werden von einem PV-Modul somit nur die von der Verschattung betroffenen Submodule durch die leitende Bypassdiode überbrückt. Der Stromfluss durch den PV-Generator führt bei den betroffenen Submodulen durch die jeweils zugeordnete Bypass-Diode. Ansonsten tragen alle nicht von der Verschattung betroffenen PV-Module bzw. Submodule nach wie vor zur Stromerzeugung bei. Die genannten Bypass-Dioden werden nicht nur im Verschattungsfall aktiv, sondern auch dann, wenn ein Kontaktfehler innerhalb eines PV-Moduls auftritt und durch diesen Kontaktfehler innerhalb eines PV-Moduls eine höhere und der PV-Spannung entgegengesetzte Spannung abfällt, als das jeweilige vom Kontaktfehler betroffene Submodul als PV-Spannung bereitstellt (unter Vernachlässigung der Durchlassspannung der Bypass-Diode). PV generators are usually formed by one or more photovoltaic modules (PV modules). A PV generator often includes series connection of several PV modules, a so-called string. In order to prevent the case of shading of a portion of the modules or a part of a module resulting high negative voltages and thus high power losses on the affected module parts, the PV modules are usually provided with so-called bypass diodes. These become conductive as soon as one of the voltages resulting from the photovoltaic effect (PV voltage) is applied to the opposite voltage on the module or module part. Frequently, the modules are internally composed of a series connection of several, at least two, usually three, submodules, each of the submodules having its own bypass diode connected in parallel. In the case of partial shading, only the submodules affected by the shading are bridged by the conductive bypass diode of a PV module. The current flow through the PV generator leads through the respectively assigned bypass diode for the affected submodules. Otherwise, all PV modules or submodules not affected by the shading still contribute to power generation. The bypass diodes mentioned are not only active in the event of shading, but also when a contact error occurs within a PV module and this contact error within a PV module causes a higher voltage, which is opposite to the PV voltage, than the respective one from the contact error provides affected submodule as PV voltage (neglecting the forward voltage of the bypass diode).

Bei den bekannten Verfahren zur Detektion eines Kontaktfehlers eines PV-Generators können die Bypass-Dioden dazu führen, dass der Bereich, in dem der Kontaktfehler auftritt, aufgrund eines auf die Bypass-Diode kommutierten Stroms nicht im Leistungspfad des PV-Generators liegt und damit den vorgenommenen Messungen zur Detektion des Kontaktfehlers nicht zugänglich ist. In the known methods for detecting a contact fault of a PV generator, the bypass diodes can cause the region in which the contact fault occurs, due to a commutated to the bypass diode current is not in the power path of the PV generator and thus the Measurements made for the detection of contact error is not accessible.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Dektektieren und Signaliseren eines Kontaktfehlers zu schaffen, das auch einen innerhalb eines PV-Moduls auftretenden Kontaktfehler sicher detektiert. It is therefore an object of the present invention to provide a method and apparatus for detecting and signaling a contact fault that also reliably detects a contact fault occurring within a PV module.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den jeweiligen Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This object is achieved by a method and a device having the respective features of the independent claims. Advantageous embodiments and further developments are the subject of the dependent claims.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren der eingangs genannten Art umfasst die folgenden Schritte: Es wird eine Impedanzmessung an dem PV-Generator in einem ersten Arbeitspunkt des PV-Generators durchgeführt, wobei der erste Arbeitspunkt innerhalb eines unkommutierten Arbeitspunktsbereichs liegt. Durch die Impedanzmessung wird mindestens ein Impedanzwert des PV-Generators ermittelt. Der mindestens eine ermittelte Impedanzwertes wird mit einem Referenz-Impedanzwert des PV-Generators verglichen und es wird ein Kontaktfehlers innerhalb des PV-Moduls des PV-Generators abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs des gemessenen Impedanzwertes im ersten Arbeitspunkt mit dem Referenz-Impedanzwert erkannt und signalisiert. An inventive method of the aforementioned type comprises the following steps: An impedance measurement is performed on the PV generator in a first operating point of the PV generator, wherein the first operating point is within an uncommutated operating point range. The impedance measurement determines at least one impedance value of the PV generator. The at least one determined impedance value is compared with a reference impedance value of the PV generator and a contact error within the PV module of the PV generator is detected and signaled depending on a result of the comparison of the measured impedance value in the first operating point with the reference impedance value.

Erfindungsgemäß wird durch die Wahl des Arbeitspunktes sichergestellt, dass ein durch den PV-Generator fließender PV-Strom tatsächlich durch die mögliche Kontaktfehlerstelle fließt und nicht auf eine zugeordnete Bypass-Diode kommutiert ist. Ein auf eine Bypass-Diode kommutierter PV-Strom würde den Kontaktfehler maskieren und einer sicheren Erkennung des Kontaktfehlers entgegenstehen. Ein innerhalb eines PV-Moduls lokalisierter Kontaktfehler kann so sicher erkannt werden. According to the invention, the choice of the operating point ensures that a PV current flowing through the PV generator actually flows through the possible contact fault location and is not commutated to an associated bypass diode. A commutated to a bypass diode PV current would mask the contact error and preclude a reliable detection of the contact error. A localized within a PV module contact error can be detected so sure.

Im Rahmen der Anmeldung ist als unkommutierter Arbeitspunktsbereich ein Bereich des Arbeitspunktes des PV-Generators zu verstehen, in dem alle Submodule eines PV-Moduls und somit keine der parallel zu einem eventuellen Kontaktfehler angeordneten Bypass-Dioden bestromt ist. Umgekehrt ist unter einem kommutierten Arbeitspunktsbereich ein Bereich des Arbeitspunktes des PV-Generators zu verstehen, in dem der PV-Strom zumindest für eines der Submodule auf die parallel zu einem eventuellen Kontaktfehler angeordnete Bypass-Diode kommutiert ist. In the context of the application is to be understood as a non-commutated operating point range, a range of the operating point of the PV generator in which all submodules of a PV module and thus none of parallel to a possible contact error arranged bypass diodes is energized. Conversely, a commutated operating point range is to be understood as meaning a region of the operating point of the PV generator in which the PV current is commutated, at least for one of the submodules, to the bypass diode arranged parallel to a possible contact error.

Der Arbeitspunkt des PV-Generators kann dabei gezielt als Teil des unkommutierten Arbeitspunktbereches dadurch angefahren werden, dass eine PV-Spannung gewählt wird, die um einen Betrag unterhalb der Leerlaufspannung des PV-Generators liegt, der kleiner als die Leerlaufspannung eines der Submodule des PV-Generators ist. Alternativ kann ein PV-Strom eingestellt werden, der kleiner als ein bestimmter Grenzstrom ist. Als dritte Möglichkeit ist die Wahl einer Spannung des PV-Generators oberhalb eines Impedanzsprunges beim Übergang zwischen dem unkommutierten und dem kommutierten Arbeitspunktsbereiches gegeben. Umgekehrt kann analog auch ein Arbeitspunkt im kommutierten Arbeitspunktsbereich gezielt angefahren werden, indem eine Spannung gewählt wird, die um einen Betrag unterhalb der Leerlaufspannung des PV-Generators liegt, der größer als die Leerlaufspannung eines der Submodul ist, oder indem ein PV-Strom eingestellt wird, der größer als der genannte Grenzstrom. Als dritte Möglichkeit ist die Wahl einer Spannung des PV-Generators unterhalb des Impedanzsprunges beim Übergang zwischen dem unkommutierten und dem kommutierten Arbeitspunktsbereiches gegeben. The operating point of the PV generator can be approached specifically as part of the uncommutated operating point computation by selecting a PV voltage that lies below the open circuit voltage of the PV generator by an amount that is less than the open circuit voltage of one of the submodules of the PV array. Generator is. Alternatively, a PV current smaller than a certain limit current can be set. As a third possibility, the choice of a voltage of the PV generator is given above an impedance jump in the transition between the commutated and the commutated operating point range. Conversely, analogously, an operating point in the commutated operating point range can also be approached in a targeted manner by selecting a voltage which lies below the open-circuit voltage of the PV generator by an amount which is greater than the open-circuit voltage of one of the submodules or by setting a PV current that is larger than the said limit current. As a third possibility, the choice of a voltage of the PV generator below the impedance jump in the transition between the uncommutated and the commutated operating point range is given.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird eine Referenz-Impedanzmessung an dem PV-Generator oder einem baugleichen PV-Generator zur Bestimmung des mindestens eines Referenz-Impedanzwertes des PV-Generators in einem Referenz-Arbeitspunkt des PV-Generators oder des baugleichen PV-Generators durchgeführt. Wird die Referenz-Impedanzmessung an dem PV-Generator selbst durchgeführt, kann sie in einer Ausgestaltung innerhalb des unkommutierten Arbeitspunktsbereichs durchgeführt werden, wenn dieses zu einem früheren Zeitpunkt erfolgt, zu dem kein Kontaktfehler vorliegt. Alternativ kann sie bevorzugt in einem leerlauffernen, insbesondere in einem kommutierten Arbeitspunktsbereich liegenden Arbeitspunkt des PV-Generators im Betrieb des PV-Generators durchgeführt werden. Es wird dabei ausgenutzt, dass je nach Wahl des Arbeitspunkts die Kontaktfehlerstelle bestromt ist oder nicht. Es kann so der Referenz-Impedanzwert auch an dem fehlerbehafteten PV-Generator ermittelt werden. In an advantageous embodiment of the method, a reference impedance measurement is performed on the PV generator or an identical PV generator for determining the at least one reference impedance value of the PV generator in a reference operating point of the PV generator or the identical PV generator , If the reference impedance measurement is performed on the PV generator itself, it may, in one embodiment, be performed within the uncommutated operating point range, if this occurs earlier, when there is no contact fault. Alternatively, it may preferably be carried out in an operating point of the PV generator which is remote from the idling distance, in particular in a commutated operating point range, during operation of the PV generator. It is exploited that, depending on the choice of the operating point, the contact fault point is energized or not. Thus, the reference impedance value can also be determined on the faulty PV generator.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden die Referenz-Impedanzmessung und die Impedanzmessung jeweils bei mindestens zwei unterschiedlichen Frequenzen durchgeführt, wobei der Referenz-Impedanzwert und der Impedanzwert jeweils aus einer Kombination einzelner Messwerte bei den unterschiedlichen Frequenzen gebildet wird. Bevorzugt ist die Kombination eine mit Wichtungsfaktoren gewichtete Summe. Ebenfalls bevorzugt kann der Referenz-Impedanzwert und/oder der Impedanzwert als integrale Kenngröße durch eine Integration von Impedanzwerten über einen Frequenzbereich bestimmt werden. Die Einbeziehung mehrerer Messwerte bei der Ermittlung des Referenz-Impedanzwert und/oder des Impedanzwerts erhöht die Genauigkeit, mit der der jeweilige Impedanzwert bestimmt werden kann. Störungen, die bei einer singulären Messfrequenz ein Ergebnis verfälschen könnten, werden durch die Berücksichtigung von Ergebnissen bei anderen Frequenzen weniger relevant. In a further advantageous refinement of the method, the reference impedance measurement and the impedance measurement are each performed at at least two different frequencies, wherein the reference impedance value and the impedance value are each formed from a combination of individual measured values at the different frequencies. The combination is preferably a sum weighted by weighting factors. Also preferably, the reference impedance value and / or the impedance value can be determined as an integral parameter by integrating impedance values over a frequency range. The inclusion of multiple measurements in determining the reference impedance value and / or the impedance value increases the accuracy with which the respective impedance value can be determined. Disturbances that could distort a result at a single measurement frequency become less relevant by taking into account results at other frequencies.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird ein Kontaktfehler erkannt und signalisiert, wenn der gemessene Impedanzwert größer als der Referenz-Impedanzwert ist. Kontaktfehler gehen mit einem vergrößerten Gleichstrom-Widerstand einher, der sich auch in der Impedanz widerspiegelt. Allgemein wird der Kontaktfehler bevorzugt dann erkannt und signalisiert, wenn eine Differenz der Impedanz des PV-Generators im ersten Arbeitspunkt gegenüber dem Referenz-Betriebszustand größer ist als ein erster Grenzwert. Ein Verbinderabriss als Sonderfall eines Kontaktfehlers kann dann erkannt und signalisiert werden, wenn die Differenz der Impedanz des PV-Generators im ersten Arbeitspunkt gegenüber dem Referenz-Betriebszustand größer ist als ein zweiter Grenzwert, der wiederum größer ist als der erste Grenzwert. Das Verfahren erlaubt in dieser Ausgestaltung zusätzlich eine Unterscheidung der Fehlerursache. In a further advantageous embodiment of the method, a contact error is detected and signaled when the measured impedance value is greater than the reference impedance value. Contact errors are associated with increased DC resistance, which is also reflected in the impedance. Generally, the contact error is preferably detected and signaled when a difference in the impedance of the PV generator in the first operating point compared to the reference operating state is greater than a first limit value. A connector break as a special case of a contact fault can then be detected and signaled when the difference of the impedance of the PV generator in the first operating point compared to the reference operating state is greater than a second limit, which in turn is greater than the first limit. The method additionally allows a distinction of the cause of the error in this embodiment.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens sind die folgenden zusätzlichen Schritte vorgesehen. Es wird eine weitere Impedanzmessung an dem PV-Generatoren in einem zweiten, insbesondere im kommutierten Arbeitspunktbereich liegenden Arbeitspunkt des PV-Generators im Betrieb des PV-Generators zur Bestimmung mindestens eines weiteren Impedanzwertes des PV-Generators durchgeführt. Es wird dann ermittelt, ob ein Vergleich des weiteren Impedanzwertes mit dem Referenz-Impedanzwert einen Anstieg der Impedanz des PV-Generators im zweiten Arbeitspunkt gegenüber dem Referenz-Betriebszustand anzeigt. Wenn der Vergleich einen solchen Anstieg anzeigt, wird ein Kontaktfehler innerhalb einer externen Verkabelung des PV-Generators erkannt und ggf. signalisiert. Diese Schritte bieten eine zusätzliche Überprüfung, ob ein Fehler tatsächlich innerhalb eines der PV-Module des PV-Generators vorliegt. Wenn diese Überprüfung fehlschlägt, also der Referenz-Impedanzwert gegenüber dem Impedanzwert auch im zweiten Arbeitspunkt über einem definierten Grenzwert liegt, wird gefolgert, dass die Erhöhung des Impedanzwertes ihre Ursache nicht innerhalb des PV-Moduls, sondern extern beispielsweise in der externen Verkabelung hat. In a further advantageous embodiment of the method, the following additional steps are provided. A further impedance measurement is carried out on the PV generators in a second, in particular in the commutated operating point range, operating point of the PV generator during operation of the PV generator for determining at least one further impedance value of the PV generator. It is then determined whether a comparison of the further impedance value with the reference impedance value indicates an increase in the impedance of the PV generator at the second operating point compared to the reference operating state. If the comparison indicates such a rise, a contact error within an external wiring of the PV generator is detected and possibly signaled. These steps provide an additional check as to whether an error is actually within one of the PV modules of the PV generator. If this check fails, ie if the reference impedance value is above a defined limit value in relation to the impedance value even in the second operating point, it is concluded that the increase in the impedance value does not originate within the PV module but externally, for example, in the external cabling.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Impedanzmessung bzw. die Referenz-Impedanzmessung jeweils an zueinander parallel geschalteten PV-Teilgeneratoren des PV-Generators durchgeführt. Impedanzwerte können so getrennt für die PV-Teilgeneratoren ermittelt werden. Eine Kontaktfehlererkennung und -signalisierung ist damit auf Ebene der einzelnen PV-Teilgeneratoren möglich, wodurch ein Kontaktfehler auf der Ebene der PV-Teilgeneratoren lokalisiert werden kann. In a further advantageous refinement of the method, the impedance measurement or the reference impedance measurement is respectively performed on PV subgenerators of the PV generator connected in parallel to one another. Impedance values can thus be determined separately for the PV subgenerators. A contact error detection and signaling is thus possible at the level of each PV sub-generators, whereby a contact error can be located at the level of the PV sub-generators.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Detektieren und Signalisieren eines Kontaktfehlers innerhalb eines PV-Moduls eines PV-Generators weist eine Impedanzmessungsvorrichtung und eine Einstelleinheit für den Arbeitspunkt des PV-Generators auf, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, eines der zuvort genannten Verfahren durchzuführen. A device according to the invention for detecting and signaling a contact fault within a PV module of a PV generator has an impedance measuring device and an adjustment unit for the operating point of the PV generator, wherein the device is configured to perform one of the aforementioned methods.

Bevorzugt umfasst die Vorrichtung mindestens ein Einkoppelmittel für ein Wechselspannungs-Testsignal in den PV-Generator, sowie mindestens ein Auskoppelmittel zum Auskoppeln eines Wechselspannungssignals aus dem PV-Generator. Weiter bevorzugt ist die Vorrichtung zum Detektieren und Signalisieren eines Kontaktfehlers innerhalb eines PV-Moduls eines PV-Generators geeignet, der zwei oder mehr parallel geschaltete PV-Teilgeneratoren aufweist, wobei die Vorrichtung Mittel zur Durchführug von Impedanzmessungen der einzelnen PV-Teilgeneratoren umfasst. Besonders bevorzugt weist die Vorrichtung dann je ein Auskoppelmittel zum Auskoppeln eines Wechselspannungssignals aus jedem der PV-Teilgeneratoren auf. Preferably, the device comprises at least one coupling means for an AC test signal in the PV generator, and at least one decoupling means for decoupling an AC signal from the PV generator. More preferably, the device is suitable for detecting and signaling a contact fault within a PV module of a PV generator having two or more PV sub-generators connected in parallel, the device comprising means for carrying out impedance measurements of the individual PV sub-generators. The device then particularly preferably has a decoupling means for decoupling an AC voltage signal from each of the PV subgenerators.

Es ergeben sich jeweils die im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen Vorteile. This results in each case the advantages described in connection with the method.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist zuzmindest die Einstelleinheit für den Arbeitspunkt des PV-Generators in einem Wechselrichter für eine PV-Anlage angeordnet. Wechselrichter weisen häufig bereits eine Einstelleinheit für den Arbeitspunkt des PV-Generators auf, die zur Auffindung und Einstellung eines optimalen Arbeitspunktes verwendet wird. Diese Einstelleinheit kann im Rahmen der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden. Der apparative Aufwand zur Realisierung der Arbeitspunkteinstellung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann so minimiert werden. In a further advantageous embodiment of the device, at least the setting unit for the operating point of the PV generator is arranged in an inverter for a PV system. Inverters often already have an adjustment unit for the operating point of the PV generator, which is used for finding and setting an optimal operating point. This adjustment unit can be used in the context of carrying out the method according to the invention. The apparatus required for the realization of the operating point setting in the method according to the invention can thus be minimized.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mithilfe von Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen: The invention will be explained in more detail by means of embodiments with reference to figures. The figures show:

1a ein Blockschaltbild einer PV-Anlage mit einer Vorrichtung zum Detektieren und Signalisieren eines Kontaktfehlers; 1a a block diagram of a PV system with a device for detecting and signaling a contact fault;

1b ein schematisches Schaltbild, das den internen Aufbau eines PV-Moduls zeigt; 1b a schematic diagram showing the internal structure of a PV module;

2 ein schematisches Ersatzschaltbild eines PV-Moduls mit einem internen Kontaktfehler; 2 a schematic equivalent circuit diagram of a PV module with an internal contact error;

3a schematische Strom-Spannungs-Kennlinien eines PV-Moduls mit und ohne internem Kontaktfehler; 3a schematic current-voltage characteristics of a PV module with and without internal contact error;

3b ein schematischer Impedanzverlauf eines PV-Moduls mit einem internen Kontaktfehler; 3b a schematic impedance curve of a PV module with an internal contact error;

4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Detektieren und Signalisieren eines Kontaktfehlers; und 4 a flowchart of a method for detecting and signaling a contact fault; and

5 ein Blockschaltbild einer weiteren PV-Anlage mit einer Vorrichtung zum Detektieren und Signalisieren eines Kontaktfehlers. 5 a block diagram of another PV system with a device for detecting and signaling a contact fault.

1a zeigt eine PV-Anlage in einem Blockschaltbild. Die PV-Anlage weist einen PV-Generator 10 auf, der über Gleichstromleitungen mit einem Wechselrichter 20 verbunden ist, der wiederum wechselstromseitig mit einem Energieversorgungsnetz 30 gekoppelt ist. Beispielhaft ist der Wechselrichter 20 zur dreiphasigen Einspeisung in das Energieversorgungsnetz 30 ausgelegt. Es versteht sich, das in alternativen Ausgestaltungen ebenfalls eine andere Anzahl von Phasen, auf denen der Wechselrichter 20 in das Energieversorgungsnetz 30 einspeist, möglich ist. In der 1a sind lediglich die im Rahmen der Anmeldung wesentlichen Elemente der PV-Anlage dargestellt. Auf der Wechselstromseite des Wechselrichters 20 können beispielsweise nicht gezeigte Schaltorgane (z.B. Trenner), Filter (z.B. Sinusfilter), Netzüberwachungseinrichtungen und/oder Transformatoren vorgesehen sein. Ebenso können gleichstromseitig in der Verbindung zwischen dem PV-Generator 10 und dem Wechselrichter 20 hier nicht dargestellte Elemente wie zum Beispiel Sicherungsorgane oder Schaltorgane, zum Beispiel Last-Trennschalter, Gleichstromschütze usw., angeordnet sein. 1a shows a PV system in a block diagram. The PV system has a PV generator 10 on that via DC lines with an inverter 20 connected, in turn, the AC side with a power grid 30 is coupled. An example is the inverter 20 for three-phase supply to the power grid 30 designed. It is understood, in alternative embodiments, also a different number of phases in which the inverter 20 into the power grid 30 fed, is possible. In the 1a only the essential elements of the PV system are shown. On the AC side of the inverter 20 For example, switching devices, not shown, (eg isolators), filters (eg, sinusoidal filters), network monitoring devices and / or transformers may be provided. Similarly, DC side in the connection between the PV generator 10 and the inverter 20 not shown here elements such as safety devices or switching devices, for example, load disconnector, DC contactors, etc., to be arranged.

Der PV-Generator 10 ist in diesem dargestellten Beispiel als ein String, also als eine Reihenschaltung einer Mehrzahl von PV-Modulen ausgebildet. Beispielhaft sind in der 1 für den PV-Generator 10 zwei PV-Module 11 in Reihenschaltung dargestellt. The PV generator 10 is formed in this illustrated example as a string, that is, as a series connection of a plurality of PV modules. Exemplary are in the 1 for the PV generator 10 two PV modules 11 shown in series.

In 1b ist der innere Aufbau eines der PV-Module 11 ebenfalls in einem schematischen Schaltbild wiedergegeben. Das PV-Modul 11 weist in diesem Beispiel drei Submodule 12 auf, die ihrerseits in Reihe verschaltet sind. Zu jedem der Submodule 12 ist eine Bypass-Diode 13 parallel geschaltet, die im Falle einer Verschattung und/oder bei Kontaktproblemen innerhalb eines Submoduls 12 leitend wird, so dass ein durch das PV-Modul 11 fließender Strom auf die entsprechende Bypass-Diode 13, die dem verschatteten und/oder kontaktfehlerbehafteten Submodul 12 zugeordnet ist, kommutiert. In 1b is the internal structure of one of the PV modules 11 also reproduced in a schematic diagram. The PV module 11 has three submodules in this example 12 on, which in turn are connected in series. To each of the submodules 12 is a bypass diode 13 connected in parallel, which in case of shading and / or contact problems within a submodule 12 becomes conductive, allowing one through the PV module 11 flowing current to the corresponding bypass diode 13 corresponding to the shadowed and / or contact-defective submodule 12 is assigned, commutated.

Weiterhin weist die PV-Anlage eine Vorrichtung 40 zur Durchführung und Auswertung von Impedanzmessungen und zur Erkennung und Signalisierung von Kontaktfehlern in dem PV-Generator 10 auf. Die Vorrichtung 40 umfasst ein Einkoppelmittel 41, über das ein Wechselspannungs-Testsignal auf eine der beiden Gleichstromleitungen zwischen dem PV-Generator 10 und dem Wechselrichter 20 aufgebracht werden kann. Im Ausführungsbeispiel der 1 ist das Einkoppelmittel 41 ein Übertrager, der mit einer Sekundärwindung in die Gleichstromleitung eingeschleift ist und mit einer Primärwicklung mit einem Signalgenerator 42 verbunden ist. Weiterhin ist dem PV-Generator 10 ein Auskoppelmittel 43 zugeordnet, das im Ausführungsbeispiel ebenfalls als ein Übertrager ausgestaltet ist. Das Auskoppelmittel 43 ist mit einer Primärwicklung jeweils mit den PV-Modulen 11 des PV-Generators 10 serienverschaltet. Eine Sekundärwicklung des Auskoppelmittels 43 ist mit einem Signalverstärker 44 verbunden. Furthermore, the PV system has a device 40 for performing and evaluating impedance measurements and detecting and signaling contact faults in the PV array 10 on. The device 40 includes a coupling agent 41 via which an AC test signal is applied to one of the two DC lines between the PV generator 10 and the inverter 20 can be applied. In the embodiment of 1 is the coupling agent 41 a transformer which is looped with a secondary winding in the DC line and a primary winding with a signal generator 42 connected is. Furthermore, the PV generator 10 a decoupling agent 43 assigned, which is also configured in the embodiment as a transformer. The decoupling agent 43 is with a primary winding each with the PV modules 11 of the PV generator 10 series-connected. A secondary winding of the decoupling agent 43 is with a signal amplifier 44 connected.

Weiterhin ist eine Steuereinrichtung 45 vorgesehen, die zum einen den Signalgenerator 42 ansteuert und zum anderen ein Ausgangssignal des Signalverstärkers 44 zur Weiterverarbeitung entgegennimmt. Die Steuereinrichtung 45 weist zudem einen Signalausgang 46 auf, an dem ein erkannter Kontaktfehler signalisiert wird. Der Signalausgang 46 kann, wie dargestellt, in einer vorteilhaften Ausgestaltung mit dem Wechselrichters 20 gekoppelt sein, um Warneinrichtungen des Wechselrichters 20 zur Signalisierung des Kontaktfehlers zu verwenden. Alternativ oder ergänzend kann der Signalausgang 46 auch mit einem externen Gerät gekoppelt sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Vorrichtung 40 auch ganz oder teilweise in den Wechselrichter 20 integriert sein. Dieses betrifft insbesondere die Steuereinrichtung 45 und den Signalgenerator 42, ggf. kann aber auch das Einkoppelmittel 41 und/oder der Signalverstärker 44 in den Wechselrichter 20 integriert sein. Furthermore, a control device 45 provided, on the one hand the signal generator 42 controls and on the other hand, an output signal of the signal amplifier 44 for further processing. The control device 45 also has a signal output 46 at which a detected contact error is signaled. The signal output 46 can, as shown, in an advantageous embodiment with the inverter 20 be coupled to warning devices of the inverter 20 to use for signaling the contact error. Alternatively or additionally, the signal output 46 also be paired with an external device. In an advantageous embodiment, the device 40 also completely or partially in the inverter 20 be integrated. This relates in particular to the control device 45 and the signal generator 42 , if necessary, but also the coupling agent 41 and / or the signal amplifier 44 into the inverter 20 be integrated.

Zur Impedanzmessung wird ein von dem Signalgenerator 42 erzeugtes Wechselspannungssignal über die Einkoppelmittel 41 in den Gleichstromkreis der PV-Anlage eingespeist. Das eingespeiste Signal überlagert einen im Gleichstromkreis gegebenenfalls fließenden Gleichstrom. Das in dem PV-Generator 10 fließende Wechselspannungssignal wird von dem Auskoppelmittel 43 ausgekoppelt, von dem Signalverstärker 44 verstärkt und zur Auswertung an die Steuereinrichtung 45 weitergeleitet. For impedance measurement, one of the signal generator 42 generated AC signal via the coupling means 41 fed into the DC circuit of the PV system. The injected signal superimposes a direct current that may be flowing in the DC circuit. That in the PV generator 10 flowing AC signal is from the decoupling means 43 disconnected from the signal amplifier 44 reinforced and for evaluation to the controller 45 forwarded.

Zur Messung eines Impedanzverlaufs, also der Abhängigkeit der Impedanz von der Frequenz eines Signals, kann beispielsweise der Signalgenerator 42 ein Signal ausgeben, dessen Frequenz mit der Zeit variiert wird. Das von dem Signalverstärker 44 ausgegebene Signal ist mit dem im Gleichstromkreis fließenden Wechselstrom korreliert und wird abhängig von der Frequenz des Signalgenerators 42 ausgewertet, beispielsweise im Hinblick auf seine Amplitudenhöhe. Zu diesem Zweck kann der Signalverstärker 44 ein gleichrichtender Verstärker sein, der unmittelbar eine Signalamplitude bzw. ein Gleichspannungsäquivalent des Signals erfasst und weitergibt. Unter der Voraussetzung, dass die Spannung des eingekoppelten Signals im Gleichstromkreis konstant ist, charakterisiert die gemessene Amplitudenhöhe den Betrag der Impedanz. Alternativ kann zur Bestimmung der Impedanz im Gleichstromkreis die Höhe von Wechselspannung und Wechselstrom bestimmt werden und aus dem Verhältnis der beiden Größen die Impdanz berechnet werden. To measure an impedance curve, ie the dependence of the impedance on the frequency of a signal, for example, the signal generator 42 output a signal whose frequency is varied over time. That of the signal amplifier 44 output signal is correlated with the alternating current flowing in the DC circuit and becomes dependent on the frequency of the signal generator 42 evaluated, for example, in terms of amplitude level. For this purpose, the signal amplifier 44 a rectifying amplifier which directly detects and propagates a signal amplitude or a DC equivalent of the signal. Assuming that the voltage of the injected signal is constant in the DC circuit, the measured amplitude level characterizes the magnitude of the impedance. Alternatively, to determine the impedance in the DC circuit, the magnitude of AC and AC current can be determined, and from the ratio of the two quantities, the impedance can be calculated.

In einer alternativen Ausgestaltung ist es möglich, dass der Signalgenerator 42 ein breitbandiges Rauschsignal abgibt, das Frequenzkomponenten einer Vielzahl von Frequenzen enthält. Zur Bestimmung der frequenzabhängigen Impedanz wird dann mittels eines in der Auswerteeinheit 45 oder in den Signalverstärker 44 vorhandenen durchstimmbaren Bandpassfilters eine Signalamplitude innerhalb der PV-Generator 10 in Abhängigkeit der Filterfrequenz erfasst, während die Filterfrequenz variiert wird. In an alternative embodiment, it is possible that the signal generator 42 emit a wideband noise signal containing frequency components of a plurality of frequencies. To determine the frequency-dependent impedance is then by means of a in the evaluation 45 or in the signal amplifier 44 existing tunable bandpass filter has a signal amplitude within the PV generator 10 detected as a function of the filter frequency while the filter frequency is varied.

In einer weiteren alternativen Ausgestaltung ist es auch möglich, dass einmalig zu Beginn einer Kontaktfehlererkennung ein Impedanzverlauf des PV-Generators 10 gemessen wird. Hieraus werden dann charakteristische Parameter des Impedanzverlaufes bestimmt, beispielsweise eine Resonanzfrequenz und ein Betrag des Impedanzminimums. Anschließend wird durch weitere kontinuierlich erfolgende Messungen analysiert, ob – und gegebenenfalls in welche Richtung – sich diese charakteristischen Parameter des Impedanzverlaufes im Laufe der Zeit verändern. Für diese kontinuierlich erfolgenden Messungen ist daher nicht mehr ein vollständiger Durchlauf eines vordefinierten Frequenzspektrums erforderlich. Vielmehr lässt sich anhand weniger Frequenz-Stützstellen in der Nähe der ursprünglich bestimmten Resonanzfrequenz schnell und auf einfache Art und Weise ermitteln, ob – und gegebenenfalls in welche Richtung – eine Veränderung dieser charakteristischen Parameter des Impedanzverlaufes stattgefunden hat. In a further alternative embodiment, it is also possible that once at the beginning of a contact fault detection, an impedance curve of the PV generator 10 is measured. From this characteristic parameters of the impedance curve are then determined, for example a resonance frequency and an amount of the impedance minimum. Subsequently, it is analyzed by further continuous measurements, whether - and possibly in which direction - these characteristic parameters of the impedance curve change over time. For these continuous measurements, therefore, a complete run of a predefined frequency spectrum is no longer required. Rather, it can be determined quickly and simply by means of fewer frequency interpolation points in the vicinity of the originally determined resonant frequency, whether - and optionally in which direction - a change of these characteristic parameters of the impedance curve has taken place.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird vom Einkoppelmittel 41 das Testsignal induktiv eingeprägt und durch das Auskoppelmittel 43 ein Wechselstrom innerhalb des PV-Generators 10 gemessen. Es versteht sich, dass alternativ das Testsignal auch kapazitiv eingekoppelt werden kann. Das Auskoppelmittel 43 kann zudem alternativ und/oder zusätzlich als spannungsmessendes Elemente ausgebildet sein. In the illustrated embodiment, the coupling means 41 the test signal inductively impressed and by the decoupling means 43 an alternating current within the PV generator 10 measured. It is understood that, alternatively, the test signal can also be capacitively coupled. The decoupling agent 43 can also be alternatively and / or additionally formed as a voltage-measuring elements.

Die dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrunde liegenden Prinzipien werden zunächst anhand der 2 bis 4 näher erläutert. 2 zeigt in ähnlicher Weise wie 1b ein Blockschaltbild eines PV-Moduls 11. Bei dem in 2 dargestellten PV-Modul liegt bei dem in der Figur unten dargestellten Submodul 12 ein Kontaktfehler vor, der über einen Widerstand R als Ersatzschaltbild symbolisiert ist. 3a zeigt schematische Strom-/Spannungskennlinien, nachfolgend auch als I/U-Kennlinien bezeichnet, des PV-Moduls 11 der 2 in einem Diagramm. Dazu ist auf der vertikalen Achse des Diagramms ein durch das PV-Modul 11 fließender Strom I in Abhängigkeit von der vom PV-Modul 11 bereitgestellten Spannung U (auch PV-Spannung U genannt) dargestellt. The principles underlying the method according to the invention are first based on the 2 to 4 explained in more detail. 2 shows in a similar way as 1b a block diagram of a PV module 11 , At the in 2 shown PV module is the submodule shown in the figure below 12 a contact error, which is symbolized via a resistor R as an equivalent circuit diagram. 3a shows schematic current / voltage characteristics, hereinafter also referred to as I / U characteristics of the PV module 11 of the 2 in a diagram. For this purpose, a through the PV module is on the vertical axis of the diagram 11 flowing current I as a function of the PV module 11 provided voltage U (also called PV voltage U) shown.

In 3a ist eine erste, gestrichelt dargestellte I/U-Kennlinie 50 eines PV-Moduls 11 ohne Kontaktfehler wiedergegeben. Im Blockschaltbild der 2 würde das einem Widerstandswert R = 0 entsprechen. Die I/U-Kennlinie 50 zeigt einen typischen Verlauf für ein nicht verschattetes PV-Modul, wobei im Grenzfall kleiner Ströme sich eine PV-Leerlaufspannung der Größe 3·U0 einstellt. Die Spannung U0 bezeichnet dabei die Leerlaufspannung eines jeden der hier drei Submodule 12. Mit abnehmender Spannung U steigt der durch das PV-Modul 11 fließende Strom I bis zu einem Kurzschlussstromwert I0. In 3a is a first I / U characteristic shown in dashed lines 50 a PV module 11 reproduced without contact error. In the block diagram of 2 that would correspond to a resistance R = 0. The I / U characteristic 50 shows a typical curve for a non-shaded PV module, wherein in the limiting case of small currents, a PV open-circuit voltage of size 3 · U 0 sets. The voltage U 0 denotes the open circuit voltage of each of the three submodules here 12 , As the voltage U decreases, it rises through the PV module 11 flowing current I up to a short-circuit current value I 0 .

Eine zweite Kennlinie 51 in 4a gibt den Kontaktfehlerfall wieder, bei dem der Wert des Widerstands R signifikant größer als 0 ist. Bei kleinen Spannungswerten verläuft die Kennlinie 51 fast Deckungsgleich zur Kennlinie 50, insbesondere wird der gleiche Kurzschlussstrom I0 erreicht. Mit wachsender PV-Spannung durchläuft die Kennlinie 51 dann einen Bereich, in dem der Strom I mit steigender PV-Spannung U zunächst langsam, dann steiler abfällt. Ähnlich wie die Kennlinie 50 dabei exponentiell auf den Strom 0 bei der Spannung 3·U0 abfällt, fällt die Kennlinie 51 exponentiell gegen einen Wert von I = 0 bei einer Spannung 2·U0 ab. Für PV-Spannungen U zwischen 2·U0 und 3·U0 fällt der Strom I linear von einem Wert nahe 0 bei der PV-Spannung 2·U0 auf 0 bei der PV-Spannung 3·U0 ab. Der Spannungsabfall bestimmt sich nach dem ohmschen Gesetz aus der Größe des Widerstandswertes des Kontaktfehlers. A second characteristic 51 in 4a indicates the contact failure case where the value of the resistance R is significantly greater than 0. For small voltage values, the characteristic curve runs 51 almost coincident to the characteristic 50 , in particular the same short-circuit current I 0 is reached. As the PV voltage increases, the characteristic traverses 51 then a range in which the current I with increasing PV voltage U first slow, then steeper drops. Similar to the characteristic 50 while falling exponentially to the current 0 at the voltage 3 · U 0 , the characteristic falls 51 exponentially against a value of I = 0 at a voltage 2 · U 0 . For PV voltages U between 2 · U 0 and 3 · U 0 , the current I linearly drops from a value near 0 at the PV voltage 2 · U 0 to 0 at the PV voltage 3 · U 0 . The voltage drop is determined by the ohmic law from the size of the resistance value of the contact error.

Der Spannungsbereich zwischen 2·U0 und 3·U0 ist in der 3a als ein erster Bereich I gekennzeichnet. Der Spannungsbereich kleiner 2·U0 ist als ein zweiter Bereich II gekennzeichnet. The voltage range between 2 · U 0 and 3 · U 0 is in the 3a as a first area I. The voltage range smaller than 2 · U 0 is characterized as a second region II.

2 zeigt anhand von Strompfaden, warum die Kennlinie 51 in dem ersten und zweiten Bereich I, II einen so unterschiedlichen Verlauf aufweist. Der mit I bezeichnete Strompfad liegt im ersten Bereich I vor, der mit II bezeichnete Strompfad im zweiten Bereich II. In dem ersten Bereich I ist der Spannungsabfall am Widerstand R kleiner als die vom Submodul 12 bereitgestellte Spannung. Entsprechend sperrt die zugehörige Bypass-Diode 13 und der Strom I fließt durch den Widerstand R und die drei Submodule 12. 2 shows by means of current paths, why the characteristic 51 in the first and second region I, II has such a different course. The current path denoted by I is present in the first region I, the current path denoted by II in the second region II. In the first region I, the voltage drop across the resistor R is smaller than that of the submodule 12 provided voltage. Accordingly, the associated bypass diode blocks 13 and the current I flows through the resistor R and the three submodules 12 ,

Fällt dagegen am Widerstand R eine Spannung ab, die größer ist, als die von dem Kontaktfehler behafteten Submodul 12 bereitgestellte Spannung, wird die zugeordnete Bypass-Diode 13 leitend und der PV-Strom im PV-Modul 11 kommutiert auf diese Bypass-Diode 13. Diese Situation liegt im zweiten Bereich II vor, wie durch den entsprechenden Strompfad II in 2 dargestellt ist. Der zweite Bereich II wird daher im Rahmen der Anmeldung auch als kommutierter Bereich bezeichnet, da der Strom auf zumindest eine der Bypass-Dioden 13 kommutiert ist und die Kontaktfehlerstelle umgangen wird. Der erste Bereich I wird auch als unkommutierter Bereich I bezeichnet, da bei einem Arbeitspunkt des PV-Moduls 11 in diesem unkommutierten Arbeitspunktbereich I der Kontaktfehler bestromt ist, also auf dem Strompfad durch das PV-Modul 11 liegt. If, on the other hand, a voltage drops across the resistor R which is greater than the submodule affected by the contact error 12 provided voltage, is the associated bypass diode 13 conductive and the PV current in the PV module 11 commutates to this bypass diode 13 , This situation is in the second area II as indicated by the corresponding current path II in 2 is shown. The second area II is therefore also referred to in the context of the application as a commutated area, since the current on at least one of the bypass diodes 13 is commuted and the contact error location is bypassed. The first region I is also referred to as the uncommutated region I, since at one operating point of the PV module 11 in this non-commutated operating point I the contact error is energized, ie on the current path through the PV module 11 lies.

Es wird darauf hingewiesen, das in der 3a der unkommutierte Bereich I und kommutierte Bereich II abhängig von der vom PV-Modul 11 bereitgestellten PV-Spannung U dargestellt sind. Ebenso kann der unkommutierte Bereich I bzw. der kommutierter Bereich II auch stromabhängig dargestellt werden. Dabei liegt der kommutierte Bereich II oberhalb eines Grenzstroms IG und der unkommutierte Bereich I unterhalb des Grenzstroms IG. Die Höhe des Grenzstroms IG ist näherungsweise durch den Quotienten U0/R gegeben. It is noted that in the 3a the uncommitted area I and commutated area II depending on the PV module 11 provided PV voltage U are shown. As well the uncommutated area I or the commutated area II can also be displayed depending on the current. In this case, the commutated region II lies above a limiting current I G and the uncommutated region I below the limiting current I G. The height of the limiting current I G is approximately given by the quotient U 0 / R.

In 3b ist ein Absolutwert eines Imdepanzwertes |Z| des PV-Moduls abhängig von der PV-Spannung U dargestellt. Die PV-Spannung U ist auf gleicher horizontaler Achse angegeben wie in der 3a. Der Impedanzwert |Z| ist beispielhaft bei einer bestimmten, hier nicht näher definierten Frequenz der Wechselspannung angegeben. Ein charakteristisches Merkmal des dargestellten Verlaufs ist ein deutlicher Sprung, hier ein Anstieg auf einen Impedanzwert |Z|G, des Betrags der Impedanz |Z| beim Übergang von dem kommutierten Bereich II zum unkommutierten Bereich I. Der Impedanzwert |Z|G ist ein Maß für den Widerstand R. In 3b is an absolute value of an ideal value | Z | of the PV module depending on the PV voltage U shown. The PV voltage U is indicated on the same horizontal axis as in the 3a , The impedance value | Z | is given by way of example at a specific, not defined frequency of the AC voltage. A characteristic feature of the illustrated curve is a significant jump, here an increase to an impedance value | Z | G , the magnitude of the impedance | Z | at the transition from the commutated area II to the uncommutated area I. The impedance value | Z | G is a measure of the resistance R.

Bei einem anmeldungsgemäßen Verfahren wird ein erster Arbeitspunkt des PV-Generators derart gewählt, das er innerhalb des unkommutierten Arbeitspunktbereichs I liegt. Bei diesem ersten Arbeitspunkt des PV-Generators wird mindestens ein Impedanzwert des PV-Generators bestimmt und mit einem Referenzimpedanzwert verglichen. Abhängig vom Ergebnis des Vergleichs wird ein Kontaktfehler erkannt und signalisiert. In a method according to the application, a first operating point of the PV generator is selected such that it lies within the uncommutated operating point range I. At this first operating point of the PV generator, at least one impedance value of the PV generator is determined and compared with a reference impedance value. Depending on the result of the comparison, a contact error is detected and signaled.

Entsprechend den oben gemachten Ausführungen kann eine Einstelleinheit für den Arbeitspunkt, die die Steuereinrichtung 45 umfassen kann und/oder auch Teil des Wechselrichters 20 sein kann, einen Arbeitspunkt des PV-Generators 10 gezielt als Teil des unkommutierten Arbeitspunktbereches I dadurch anfahren, dass eine Spannung gewählt wird, die um einen Betrag unterhalb der Leerlaufspannung des PV-Generators 10 liegt, der kleiner als die Leerlaufspannung U0 eines Submoduls 12 ist, oder indem ein Modulstrom I eingestellt wird, der kleiner als der Grenzstrom IG ist. Als dritte Möglichkeit ist die Wahl einer Spannung des PV-Generators 10 oberhalb des Impedanzsprunges beim Übergang zwischen dem unkommutierten und dem kommutierten Arbeitspunktsbereiches gegeben. Analog kann auch ein Arbeitspunkt im kommutierten Arbeitspunktsbereich II gezielt angefahren werden, indem eine Spannung gewählt wird, die um einen Betrag unterhalb der Leerlaufspannung des PV-Generators 10 liegt, der größer als die Leerlaufspannung U0 eines Submoduls 12 ist, oder indem ein Modulstrom I eingestellt wird, der größer als der Grenzstrom IG ist. Als dritte Möglichkeit ist die Wahl einer Spannung des PV-Generators 10 unterhalb des Impedanzsprunges beim Übergang zwischen dem unkommutierten und dem kommutierten Arbeitspunktsbereiches gegeben. According to the above statements, an adjustment for the operating point, the control device 45 may include and / or also part of the inverter 20 can be an operating point of the PV generator 10 targeted approach as part of the uncommutated operating point I compute by a voltage is selected, which is an amount below the open circuit voltage of the PV generator 10 which is smaller than the open circuit voltage U 0 of a submodule 12 is or by setting a module current I which is smaller than the limiting current I G. The third option is to choose a PV generator voltage 10 given above the impedance jump at the transition between the uncommutated and the commutated operating point range. Analogously, an operating point in the commutated operating point range II can be targeted by selecting a voltage that is lower by an amount below the open circuit voltage of the PV generator 10 which is greater than the open circuit voltage U 0 of a submodule 12 is or by a module current I is set, which is greater than the limiting current I G. The third option is to choose a PV generator voltage 10 given below the impedance jump at the transition between the commutated and the commutated operating point range.

Ein Ausführungsbeispiel eines anmeldungsgemäßen Verfahrens ist in 4 in einem Flussdiagramm detaillierter dargestellt. Das Verfahren kann beispielsweise mit der in 1 dargestellten PV-Anlage durchgeführt werden und wird mit Bezug auf dieses Ausführungsbeispiel und unter Benutzung der dort angegebenen Bezugszeichen nachfolgend beschrieben. An embodiment of a method according to the application is in 4 in a flowchart shown in more detail. The method can be used, for example, with the in 1 shown PV system and will be described with reference to this embodiment and using the reference numerals given there below.

In einem ersten Schritt S1 wird ein erster Arbeitspunkt des PV-Generators im unkommutierten ersten Arbeitspunktbereich I eingestellt. Zur Einstellung des Arbeitspunkts kann beispielsweise von der Steuereinrichtung 45 in 1 ein entsprechendes Signal über eine Steuerleitung, z.B. eine Kommunikationsverbindung, an den Wechselrichter 20 ausgegeben werden, der einen entsprechenden Arbeitspunkt am PV-Generator 10 einstellt. Ein solcher erster Arbeitspunkt kann beispielsweise durch Vorgabe einer hohen, PV-Spannung U eingestellt werden, die im Bereich der Leerlaufspannung des PV-Generators liegt. Ebenso kann, falls vom Wechselrichter 20 eine Steuerung des Arbeitpunkts über den PV-Strom I erfolgt, ein gegen Null gehender PV-Strom vorgegeben werden. In a first step S1, a first operating point of the PV generator is set in the uncommutated first operating point range I. To set the operating point, for example, by the controller 45 in 1 a corresponding signal via a control line, eg a communication connection, to the inverter 20 output, which has a corresponding operating point on the PV generator 10 established. Such a first operating point can be set, for example, by specifying a high, PV voltage U, which is in the range of the open circuit voltage of the PV generator. Likewise, if from the inverter 20 a control of the working point on the PV current I takes place, a going to zero PV power can be specified.

In einem nächsten Schritt S2 wird ein Impedanzwert Z des PV-Generators 10 gemessen. Eine zugrundeliegende Impedanzmessung kann bei einer oder mehreren vorgegebenen Frequenzen erfolgen oder aber durch Variation der Frequenz für einen bestimmten Frequenzbereich. Unabhängig davon, ob Impedanzwerte bei diskreten Frequenzen oder ein Impedanzverlauf in einem (quasi-)kontinuierlichen Frequenzbereich ermittelt wird, kann daraus ein gemittelter Impedanzwert bestimmt werden. Impedanzen sind üblicherweise komplexe Größen, ohne Beschränkung wird im folgenden davon ausgegangen, dass ein Betragswert |Z| des ermittelten Impedanzwerts Z der weiteren Auswertung zugrunde liegt. Eine Auswertung kann aber ebenso auf Basis des Real- und/oder Imaginärteils eines gemessenen Impedanzwerts erfolgen. In a next step S2 becomes an impedance value Z of the PV generator 10 measured. An underlying impedance measurement may be at one or more predetermined frequencies or by varying the frequency for a particular frequency range. Regardless of whether impedance values at discrete frequencies or an impedance characteristic in a (quasi) continuous frequency range is determined, an average impedance value can be determined therefrom. Impedances are usually complex quantities, without limitation, it is assumed below that an absolute value | Z | the determined impedance value Z is based on the further evaluation. However, an evaluation can also be based on the real and / or imaginary part of a measured impedance value.

In einem nächsten Schritt S3 wird eine Differenz zwischen dem gemessenen ersten Impedanzwert |Z| und einem Referenzimpedanzwert bzw. wiederum dessen Betrag |ZR| berechnet. Der Referenzimpedanzwert |ZR| kann beispielsweise einer zuvor durchgeführten Impedanzmessung entnommen sein, die zu einem Zeitpunkt durchgeführt wurde, in der der PV-Generator fehlerfrei war und kein Kontaktproblem vorlag. Der Referenzimpedanzwert kann ebenso einer Messung entnommen werden, die bei einem Arbeitspunkt des PV-Generators aus dem kommutierten Arbeitspunktbereich II vorgenommen wurde. In a next step S3, a difference between the measured first impedance value | Z | and a reference impedance value or, in turn, its magnitude | Z R | calculated. The reference impedance value | Z R | may for example be taken from a previously performed impedance measurement, which was carried out at a time in which the PV generator was faultless and had no contact problem. The reference impedance value can also be taken from a measurement made at an operating point of the PV generator from the commutated operating point range II.

In einem nächsten Schritt S4 wird die im Schritt S3 bestimmte Differenz der Impedanzwerte ∆Z mit einem ersten Grenzwert ∆Z1 verglichen. Falls die gemessene Differenz ∆Z nicht größer als der erste Grenzwert ∆Z1 ist, verzweigt das Verfahren zu einem Schritt S5, in dem eine Wartezeit abgewartet wird, bevor das Verfahren erneut mit dem Schritt S1 durchgeführt wird. Während der Wartezeit wird der PV-Generator 10 bevorzugt zur Erzeugung von elektrischer Energie in seinem optimalen Arbeitspunkt betrieben. Bei einer zu kurzen Wartezeit sinkt die Effektivität der PV-Anlage, da während des Durchführens der Diagnoseschritte S1 bis S4 der PV-Generator nicht in seinem optimalen Arbeitspunkt betrieben wird. Bei zu langer Wartezeit im Schritt S5 wird die Diagnose unter Umständen zu selten durchgeführt, um vor Folgeschäden eines nicht rechtzeitig erkannten Kontaktfehlers zu schützen. Bevorzugt wird im Schritt S5 eine Wartezeit eingestellt, die einen Kompromiss zwischen den unterschiedlichen Anforderungen darstellt. In a next step S4, the difference of the impedance values ΔZ determined in step S3 is compared with a first limit value ΔZ 1 . If the measured difference ΔZ is not greater than the first threshold ΔZ 1 , the process branches to a step S5, in which a waiting time is waited before the process is performed again with the step S1. During the waiting time the PV generator becomes 10 preferably operated to generate electrical energy at its optimum operating point. If the waiting time is too short, the efficiency of the PV system drops, because during the execution of the diagnostic steps S1 to S4, the PV generator is not operated at its optimum operating point. If the waiting time in step S5 is too long, the diagnosis may under certain circumstances be carried out too rarely in order to protect against consequential damage to a contact fault that has not been detected in good time. Preferably, a waiting time is set in step S5, which represents a compromise between the different requirements.

Wenn im Schritt S4 erkannt wurde, dass die Differenz ∆Z größer ist als der erste Grenzwert ∆Z1, verzweigt das Verfahren zu einem Schritt S6, in dem ein Kontaktfehler erkannt und signalisiert wird. In einer ersten Ausgestaltung des Verfahrens kann dieses mit dem Detektieren und Signalisieren des Kontaktfehlers im Schritt S6 beendet sein. Gegebenenfalls kann der Wechselrichter 20 angewiesen werden, in dem ersten Arbeitspunkt zu verweilen, um durch den geringen Stromfluss in diesem Arbeitspunkt eine Überhitzung des Kontaktfehlerbereichs zu vermeiden. If it has been detected in step S4 that the difference ΔZ is greater than the first limit value ΔZ 1 , the method branches to a step S6, in which a contact fault is detected and signaled. In a first embodiment of the method, this can be ended with the detection and signaling of the contact error in step S6. If necessary, the inverter can 20 be instructed to dwell in the first operating point, in order to avoid overheating of the contact fault range by the low current flow at this operating point.

Optional können die beiden in 4 gestrichelten Blöcke einzeln oder nacheinander zusätzlich durchlaufen werden. In einem ersten Block mit Schritten S7 bis S9 kann zwischen verschiedenen wahrscheinlichen Typen des Kontaktfehlers unterschieden werden. In einem zweiten Block mit den Schritten S10 bis S14 kann plausibilisiert werden, dass ein Fehler tatsächlich innerhalb eines der PV-Module des PV-Generators vorliegt und nicht extern in der Verkabelung zwischen den Modulen bzw. zwischen dem PV-Generator und dem Wechselrichter. Optionally, the two in 4 dashed blocks individually or successively in addition to be traversed. In a first block with steps S7 to S9, a distinction can be made between different probable types of contact error. In a second block with the steps S10 to S14, it can be made plausible that an error actually exists within one of the PV modules of the PV generator and not externally in the wiring between the modules or between the PV generator and the inverter.

In einem ersten Schritt S7 des ersten Blocks wird die gemessene Differenz ∆Z der Impedanzwerte mit einem zweiten Grenzwert ∆Z2 verglichen. Dieser zweite Grenzwert ∆Z2 ist größer als der erste Grenzwert ∆Z1. Falls die Differenz ∆Z größer ist als dieser zweite Grenzwert ∆Z2, verzweigt das Verfahren zu einem Schritt S8, in dem als Typ des Kontaktfehlers ein möglicher Verbinderabriss innerhalb eines PV-Moduls 11 angezeigt wird. Hintergrund ist, dass ein Kontaktfehler, der mit derartig großen Impedanzwerten einhergeht, auf eine vollständige Unterbrechung innerhalb des PV-Moduls, die mit großer Wahrscheinlichkeit auf ein Lösen eines Zellverbinders hinweist, vorliegt. In a first step S7 of the first block, the measured difference ΔZ of the impedance values is compared with a second limit value ΔZ 2 . This second limit value ΔZ 2 is greater than the first limit value ΔZ 1 . If the difference .DELTA.Z is greater than this second limit value .DELTA.Z 2, the process branches to a step S8 in which a type of contact failure, a possible connector demolition within a PV module 11 is shown. The background is that a contact error associated with such large impedance values is due to a complete interruption within the PV module, which is likely to indicate a release of a cell connector.

Falls in dem Schritt S7 festgestellt wird, dass die Differenz ∆Z nicht größer als der zweite Grenzwert ∆Z2 ist, verzweigt das Verfahren zu einem Schritt S9, in dem ein nicht näher spezifizierter hochohmiger Kontaktfehler angezeigt wird. Nach Ausführen eines der Schritte S8 oder S9 ist der erste optionale Block beendet. If it is determined in the step S7 that the difference ΔZ is not larger than the second threshold ΔZ 2 , the process branches to a step S9 in which an unspecified high-resistance contact fault is displayed. After executing either of steps S8 or S9, the first optional block is completed.

In dem zweiten optionalen Block, der ausgehend vom Schritt S6 oder nach Beendigung des ersten optionalen Blocks durchlaufen werden kann, wird in einem Schritt S10 ein zweiter Arbeitspunkt des PV-Generators 10 eingestellt, der in dem kommutierten zweiten Arbeitspunktbereich II (vgl. 3a) des PV-Generators liegt. In the second optional block, which can be run from step S6 or after completion of the first optional block, a second operating point of the PV generator is in step S10 10 set in the commutated second operating point II (see. 3a ) of the PV generator.

Wenn der im Schritt S6 erkannte Kontaktfehler tatsächlich innerhalb eines PV-Moduls 11 liegt, würde der Kontaktfehlerbereich beim Betreiben des PV-Generators im kommutierten Bereich II durch Kommutieren des PV-Stroms auf die dem Kontaktfehlerbereich zugeordnete Bypass-Diode 13 (vgl. 2) umgangen. Der Kontaktfehlerbereich wäre damit nicht mehr im Strompfad enthalten. If the contact fault detected in step S6 is actually within a PV module 11 is the contact error range when operating the PV generator in the commutated area II by commutation of the PV power to the contact error range associated bypass diode 13 (see. 2 ) bypassed. The contact error range would thus no longer be contained in the current path.

In einem nächsten Schritt S11 wird analog zum Schritt S2 der Impedanzwert |Z| ein weiteres Mal gemessen. Von diesem gemessenen Wert wird wiederum die Differenz ∆Z zum Referenzwert analog zum Schritt S3 bestimmt und in einem nachfolgenden Schritt S12 mit dem ersten Grenzwert ∆Z1 verglichen. Wenn in diesem Fall die Differenz ∆Z des gemessenen Impedanzwertes zum Referenzimpedanzwert nicht größer als der ersten Grenzwert ∆Z1 ist, zeigt dieses an, dass mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit der Kontaktfehler tatsächlich innerhalb des PV-Moduls 11 vorlag. In der Messung im Schritt S11 wurde der Kontaktfehler durch Kommutieren des PV-Stroms auf die Bypass-Diode 13 maskiert. In a next step S11, analogously to step S2, the impedance value | Z | measured again. From this measured value, in turn, the difference ΔZ to the reference value is determined analogously to step S3 and compared in a subsequent step S12 with the first limit value ΔZ 1 . If the difference .DELTA.Z the measured impedance value with the reference impedance value is not greater than the first threshold .DELTA.Z 1 in this case, this indicates that a very high probability of contact failure actually within the PV module 11 present. In the measurement in step S11, the contact error was made by commutating the PV power to the bypass diode 13 masked.

Wenn dagegen im Schritt S12 festgestellt wird, dass auch in diesem zweiten Arbeitspunkt des PV-Generators die Differenz ∆Z der Impedanzwerte größer als der erste Grenzwert ∆Z1 ist, zeigt dieses einen Fehler in der Verkabelung der PV-Module 11 untereinander oder der Verkabelung zwischen dem PV-Generator 10 und dem Wechselrichter 2 an, der nicht zu einer Kommutierung des PV-Stroms auf eine Bypass-Diode 13 führt. If, on the other hand, it is determined in step S12 that the difference ΔZ of the impedance values is greater than the first limit value ΔZ 1 in this second operating point of the PV generator as well, this indicates an error in the wiring of the PV modules 11 between each other or the wiring between the PV generator 10 and the inverter 2 which does not cause a commutation of the PV current to a bypass diode 13 leads.

5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer zur Durchführung des Verfahrens geeigneten PV-Anlage. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen in dieser Figur gleiche oder gleichwirkende Elemente wie in 1. 5 shows a further embodiment of a suitable for carrying out the method PV system. The same reference numerals in this figure denote the same or equivalent elements as in FIG 1 ,

Vom Grundaufbau her entspricht die in 5 dargestellte PV-Anlage der in 1 gezeigten, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Im Unterschied zu dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der PV-Generator der PV-Anlage der 5 eine Parallelschaltung von zwei PV-Teilgeneratoren 10a und 10b. Jeder dieser PV-Teilgeneratoren 10a, 10b ist im angegebenen Beispiel als ein String, also eine Reihenschaltung einer Mehrzahl von PV-Modulen 11a bzw. 11b ausgebildet. From the basic structure corresponds to the in 5 represented PV system of in 1 shown, to the description of which reference is hereby made. Unlike the in 1 shown Embodiment, the PV generator of the PV system includes the 5 a parallel connection of two PV subgenerators 10a and 10b , Each of these PV subgenerators 10a . 10b is in the example given as a string, that is, a series connection of a plurality of PV modules 11a respectively. 11b educated.

Jedem der Teilgeneratoren 10a, 10b ist ein Auskoppelmittel 43a bzw. 43b zugeordnet, das wiederum wie das Auskoppelmittel 43 beim Ausführungsbeispiel der 1 als Übertrager ausgestaltet ist. Die Auskoppelmittel 43a, 43b sind mit einer Primärwicklung jeweils mit den PV-Modulen 11a bzw. 11b der PV-Teilgeneratoren 10a bzw. 10b serienverschaltet. Eine jeweilige Sekundärwinklung der Auskoppelmittel 43a, 43b ist mit einem jeweiligen separaten Signalverstärker 44a, 44b verbunden. Die Ausgänge der Signalverstärker 44a, 44b werden von der Steuereinrichtung 45 entgegengenommen und weiterverarbeitet. Wie beim Ausführungsbeispiel der 1 ist ein Einkoppelmittel 41 mit zugeordnetem Signalgenerator 42 vorhanden. Each of the subgenerators 10a . 10b is a decoupling agent 43a respectively. 43b associated, in turn, as the decoupling means 43 in the embodiment of 1 is designed as a transformer. The decoupling agent 43a . 43b are with a primary winding each with the PV modules 11a respectively. 11b the PV subgenerators 10a respectively. 10b series-connected. A respective secondary angle of the decoupling means 43a . 43b is with a respective separate signal amplifier 44a . 44b connected. The outputs of the signal amplifier 44a . 44b be from the controller 45 accepted and further processed. As in the embodiment of 1 is a coupling agent 41 with assigned signal generator 42 available.

Die in 5 dargestellte Anordnung erlaubt es, Impedanzwerte innerhalb der PV-Teilgeneratoren 10a und 10b durch Auswertung der entsprechenden Signale des Signalverstärkers 44a bzw. 44b unabhängig voneinander zu ermitteln. In the 5 The arrangement shown allows impedance values within the PV subgenerators 10a and 10b by evaluation of the corresponding signals of the signal amplifier 44a respectively. 44b to determine independently of each other.

Das in 4 dargestellte Verfahren kann entsprechend in unterschiedlichen Durchläufen getrennt für den PV-Teilgenerator 10a bzw. den PV-Teilgenerator 10b durchgeführt werden. Eine Kontaktfehlererkennung und -signalisierung ist damit auf Ebene der einzelnen PV-Teilgeneratoren 10a, 10b möglich, wodurch ein Kontaktfehler auf der Ebene der PV-Teilgeneratoren 10a, 10b lokalisiert werden kann. This in 4 illustrated method can be separated according to different runs for the PV subgenerator 10a or the PV subgenerator 10b be performed. Contact error detection and signaling is thus at the level of the individual PV subgenerators 10a . 10b possible, creating a contact error at the level of PV subgenerators 10a . 10b can be located.

Die dargestellte Anzahl von zwei PV-Teilgeneratoren 10a, 10b im Ausführungsbeispiel der 5 ist rein beispielhaft und nicht einschränkend. Das in 5 dargestellte Messprinzip der Impedanzmessung innerhalb eines einzelnen PV-Teilgenerators kann auch auf eine größere Anzahl von PV-Teilgeneratoren innerhalb eines PV-Generators übertragen werden.The illustrated number of two PV subgenerators 10a . 10b in the embodiment of 5 is purely exemplary and not restrictive. This in 5 The measuring principle of the impedance measurement within a single PV subgenerator shown can also be transferred to a larger number of PV subgenerators within a PV generator.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

10 10
PV-Generator PV generator
10a, 10b 10a, 10b
PV-Teilgenerator PV Array
11, 11a, 11b 11, 11a, 11b
PV-Modul PV module
12, 12a, 12b 12, 12a, 12b
Submodul submodule
13 13
Bypass-Diode Bypass diode
20 20
Wechselrichter inverter
30 30
Energieversorgungsnetz Power grid
40 40
Vorrichtung zum Detektieren und Signalisieren eines KontaktfehlersDevice for detecting and signaling a contact fault
41 41
Einkoppelmittel coupling means
42 42
Signalgenerator signal generator
43, 43a, 43b 43, 43a, 43b
Auskoppelmittel decoupling
44, 44a, 44b 44, 44a, 44b
Signalverstärker signal amplifier
45 45
Steuereinrichtung control device
46 46
Signalausgang signal output
50, 51, 52 50, 51, 52
Kennlinie curve
I I
unkommutierter Arbeitspunktbereich uncommitted operating point range
II II
kommutierter Arbeitspunktbereich commutated operating point range
I I
PV-Strom PV electricity
U U
PV-Spannung PV voltage
U0 U 0
Leerlaufspannung eines Submoduls  Open circuit voltage of a submodule
|Z| | Z |
Impedanzwert impedance value
|ZR| | ZR |
Referenz-Impedanzwert Reference impedance value
∆Z.DELTA.Z
Differenz  difference
∆Z1 ΔZ 1
erster Grenzwert  first limit
∆Z2 ΔZ 2
zweiter Grenzwert  second limit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (17)

Verfahren zum Detektieren und Signalisieren eines Kontaktfehlers innerhalb eines PV-Moduls (11) eines PV-Generators (10), wobei das PV-Modul (11) mindestens zwei in Reihe geschalte Submodule (12) aufweist, zu denen jeweils eine Bypass-Diode (13) parallel geschaltet ist, auf die ein durch das PV-Modul (11) fließender Strom kommutieren kann, mit den folgenden Schritten: – Durchführen einer Impedanzmessung an dem PV-Generator (10) in einem ersten Arbeitspunkt des PV-Generators (10), der innerhalb eines unkommutierten Arbeitspunktsbereichs (I) liegt, zur Ermittlung mindestens eines Impedanzwertes (|Z|) des PV-Generators (10); – Vergleichen des mindestens eines ermittelten Impedanzwertes (|Z|) mit einem Referenz-Impedanzwert (|ZR|) des PV-Generators (10); und – Detektieren und Signalisieren eines Kontaktfehlers innerhalb des PV-Moduls (11) des PV-Generators (10) abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs des gemessenen Impedanzwertes (|Z|) im ersten Arbeitspunkt mit dem Referenz-Impedanzwert (|ZR|). Method for detecting and signaling a contact fault within a PV module ( 11 ) of a PV generator ( 10 ), the PV module ( 11 ) at least two submodules connected in series ( 12 ), to each of which a bypass diode ( 13 ) is connected in parallel to the one through the PV module ( 11 ) can commute current, with the following steps: - Performing an impedance measurement on the PV generator ( 10 ) in a first operating point of the PV generator ( 10 ), which lies within an uncommutated operating point range (I), for determining at least one impedance value (| Z |) of the PV generator ( 10 ); Comparing the at least one determined impedance value (| Z |) with a reference impedance value (| Z R |) of the PV generator ( 10 ); and - detecting and signaling a contact failure within the PV module ( 11 ) of the PV generator ( 10 ) depending on a result of the comparison of the measured impedance value (| Z |) in the first operating point with the reference impedance value (| Z R |). Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine Referenz-Impedanzmessung an dem PV-Generator (10) oder einem baugleichen PV-Generator zur Bestimmung des mindestens eines Referenz-Impedanzwertes (|ZR|) des PV-Generators (10) in einem Referenz-Arbeitspunkt des PV-Generators (10) oder des baugleichen PV-Generators durchgeführt wird. Method according to Claim 1, in which a reference impedance measurement on the PV generator ( 10 ) or an identical PV generator for determining the at least one reference impedance value (| Z R |) of the PV generator ( 10 ) in a reference operating point of the PV generator ( 10 ) or the identical PV generator. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Referenz-Impedanzmessung an dem PV-Generator (10) innerhalb des unkommutierten Arbeitspunktsbereichs (I) zu einem früheren Zeitpunkt durchgeführt wird, zu dem kein Kontaktfehler vorliegt. Method according to Claim 2, in which the reference impedance measurement on the PV generator ( 10 ) is performed within the uncommutated operating point range (I) at an earlier time when there is no contact error. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Referenz-Impedanzmessung an dem PV-Generator (10) in einem leerlauffernen, insbesondere in einem kommutierten Arbeitspunktsbereich (II) liegenden Arbeitspunkt des PV-Generators (10) im Betrieb des PV-Generators (10) durchgeführt wird. Method according to Claim 2, in which the reference impedance measurement on the PV generator ( 10 ) in an idle remote, in particular in a commutated operating point range (II) lying operating point of the PV generator ( 10 ) during operation of the PV generator ( 10 ) is carried out. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem die Referenz-Impedanzmessung und die Impedanzmessung jeweils bei mindestens zwei unterschiedlichen Frequenzen durchgeführt werden, wobei der Referenz-Impedanzwert (|ZR|) und der Impedanzwert (|Z|) jeweils aus einer Kombination einzelner Messwerte bei den unterschiedlichen Frequenzen gebildet wird. Method according to one of claims 2 to 4, wherein the reference impedance measurement and the impedance measurement are each performed at at least two different frequencies, wherein the reference impedance value (| Z R |) and the impedance value (| Z |) each of a combination individual measured values at the different frequencies is formed. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Kombination eine mit Wichtungsfaktoren gewichtete Summe ist.  The method of claim 5, wherein the combination is a weighted weighted sum. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Impedanzwert (|Z|) als integrale Kenngröße durch eine Integration von Impedanzwerten über einen Frequenzbereich bestimmt wird.  Method according to Claim 5, in which the impedance value (| Z |) is determined as an integral characteristic by integration of impedance values over a frequency range. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem ein Kontaktfehler erkannt und signalisiert wird, wenn der gemessene Impedanzwert (|Z|) größer als der Referenz-Impedanzwert (|ZR|) ist. Method according to one of claims 1 to 7, wherein a contact fault is detected and signaled when the measured impedance value (| Z |) is greater than the reference impedance value (| Z R |). Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Kontaktfehler erkannt und signalisiert wird, wenn eine Differenz (∆Z) der Impedanz des PV-Generators (10) im ersten Arbeitspunkt gegenüber dem Referenz-Betriebszustand größer ist als ein erster Grenzwert (∆Z1). Method according to Claim 8, in which the contact error is detected and signaled when a difference (ΔZ) in the impedance of the PV generator ( 10 ) in the first operating point compared to the reference operating state is greater than a first limit value (ΔZ 1 ). Verfahren nach Anspruch 9, bei dem ein Verbinderabriss als Sonderfall eines Kontaktfehlers erkannt und signalisiert wird, wenn die Differenz (∆Z) der Impedanz des PV-Generators (10) im ersten Arbeitspunkt gegenüber dem Referenz-Betriebszustand größer ist als ein zweiter Grenzwert (∆Z2), der wiederum größer ist als der erste Grenzwert (∆Z1). Method according to Claim 9, in which a connector break is detected as a special case of a contact fault and signaled when the difference (ΔZ) in the impedance of the PV generator ( 10 ) in the first operating point compared to the reference operating state is greater than a second limit value (.DELTA.Z 2 ), which in turn is greater than the first limit value (.DELTA.Z 1 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, welches zusätzlich die folgenden Schritte aufweist: – Durchführen einer weiteren Impedanzmessung an dem PV-Generatoren (10) in einem zweiten, insbesondere im kommutierten Arbeitspunktbereich (II) liegenden Arbeitspunkt des PV-Generators (10) im Betrieb des PV-Generators (10) zur Bestimmung mindestens eines weiteren Impedanzwertes des PV-Generators (10); – Ermitteln, ob ein Vergleich des weiteren Impedanzwertes mit dem Referenz-Impedanzwert einen Anstieg der Impedanz des PV-Generators (10) im zweiten Arbeitspunkt gegenüber dem Referenz-Betriebszustand anzeigt; und – Signalisieren eines Kontaktfehlers innerhalb einer externen Verkabelung des PV-Generators (10), wenn der Vergleich einen solchen Anstieg angezeigt. Method according to one of claims 1 to 10, which additionally comprises the following steps: - carrying out a further impedance measurement on the PV generator ( 10 ) in a second, in particular in the commutated operating point range (II) lying operating point of the PV generator ( 10 ) during operation of the PV generator ( 10 ) for determining at least one further impedance value of the PV generator ( 10 ); Determining whether a comparison of the further impedance value with the reference impedance value causes an increase in the impedance of the PV generator ( 10 ) in the second operating point relative to the reference operating state; and signaling a contact fault within an external wiring of the PV generator ( 10 ), if the comparison indicated such an increase. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Impedanzmessung bzw. die Referenz-Impedanzmessung jeweils an zueinander parallel geschalteten PV-Teilgeneratoren (10a, 10b) des PV-Generators (10) durchgeführt wird. Method according to one of claims 1 to 11, wherein the impedance measurement or the reference impedance measurement respectively at mutually parallel PV partial generators ( 10a . 10b ) of the PV generator ( 10 ) is carried out. Vorrichtung zum Detektieren und Signalisieren eines Kontaktfehlers innerhalb eines PV-Moduls (11) eines PV-Generators (10), aufweisend eine Impedanzmessungsvorrichtung (40) und eine Einstelleinheit für den Arbeitspunkt des PV-Generators (10), wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 durchzuführen. Device for detecting and signaling a contact fault within a PV module ( 11 ) of a PV generator ( 10 ), comprising an impedance measuring device ( 40 ) and an adjustment unit for the operating point of the PV generator ( 10 ), wherein the device is adapted to perform a method according to one of claims 1 to 11. Vorrichtung nach Anspruch 12, umfassend mindestens ein Einkoppelmittel (41) für ein Wechselspannungs-Testsignal in den PV-Generator (10), sowie mindestens ein Auskoppelmittel (43, 43a, 43b) zum Auskoppeln eines Wechselspannungssignals aus dem PV-Generator (10). Apparatus according to claim 12, comprising at least one coupling-in means ( 41 ) for a AC test signal into the PV generator ( 10 ), and at least one decoupling agent ( 43 . 43a . 43b ) for coupling an AC signal from the PV generator ( 10 ). Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13 zum Detektieren und Signalisieren eines Kontaktfehlers innerhalb eines PV-Moduls (11) eines PV-Generators (10), der zwei oder mehr parallel geschaltete PV-Teilgeneratoren (10a, 10b) aufweist, wobei die Vorrichtung Mittel zur Durchführung von Impedanzmessungen der einzelnen PV-Teilgeneratoren (10a, 10b) umfasst. Apparatus according to claim 12 or 13 for detecting and signaling a contact fault within a PV module ( 11 ) of a PV generator ( 10 ), two or more PV subgenerators connected in parallel ( 10a . 10b ), wherein the device comprises means for carrying out impedance measurements of the individual PV subgenerators ( 10a . 10b ). Vorrichtung nach Anspruch 15, aufweisend je ein Auskoppelmittel (43a, 43b) zum Auskoppeln eines Wechselspannungssignals aus jedem PV-Teilgenerator (10a, 10b). Device according to Claim 15, each comprising a decoupling means ( 43a . 43b ) for coupling an AC signal from each PV subgenerator ( 10a . 10b ). Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, bei der zumindest die Einstelleinheit in einem Wechselrichter (20) für eine PV-Anlage angeordnet ist. Device according to one of claims 13 to 16, wherein at least the setting unit in an inverter ( 20 ) is arranged for a PV system.
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