專(zhuān)利名稱(chēng)：用于診斷光伏系統(tǒng)及裝置的接觸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于診斷，尤其是監(jiān)控光伏系統(tǒng)的接觸的方法和裝置。
背景技術(shù)：
光伏系統(tǒng)使用光伏設(shè)備來(lái)提供電能。特別地，本發(fā)明涉及用于監(jiān)控光伏系統(tǒng)的接觸的方法，該光伏系統(tǒng)具有一個(gè)或多個(gè)光伏模塊，以便識(shí)別不利地影響光伏系統(tǒng)的校正操作的事件的發(fā)生。在光伏系統(tǒng)的操作期間，能夠出現(xiàn)高電流，該高電流在某些情況下，以及結(jié)合光伏系統(tǒng)中的有缺陷的和/或損壞的構(gòu)件，能夠?qū)е孪喈?dāng)大的功率損耗。這特別地涉及模塊間
的接合點(diǎn)的觸頭的接觸電阻，并且涉及電線(xiàn)連接。除了別的因素外，通過(guò)提高相關(guān)電連接的接觸電阻，接觸故障變得明顯。DE 102006052295B3描述了用于監(jiān)控光伏發(fā)電機(jī)的方法和電路布局，指出了以PV發(fā)電機(jī)(=光伏發(fā)電機(jī))與逆變器之間的信號(hào)注入和測(cè)量進(jìn)行發(fā)電機(jī)診斷的基本原理。該方法受限于沒(méi)有太陽(yáng)輻射的夜晚時(shí)間，在夜間，逆變器沒(méi)有給電網(wǎng)系統(tǒng)饋入功率，并因此在PV發(fā)電機(jī)的直流線(xiàn)路中沒(méi)有電流流過(guò)。迄今為止，還沒(méi)有用于監(jiān)控光伏系統(tǒng)的接觸的滿(mǎn)意的方法和裝置。在此背景下，本發(fā)明的目的是解決該問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過(guò)對(duì)應(yīng)于權(quán)利要求I的方法以及通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置來(lái)完成該目的。在這種情況下，光伏系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)阻抗獨(dú)立于光伏系統(tǒng)的工作狀態(tài)，優(yōu)選地通過(guò)注入光伏系統(tǒng)的具有不同頻率的測(cè)試信號(hào)來(lái)確定，并且與接觸有關(guān)的結(jié)論根據(jù)由測(cè)試信號(hào)確定的發(fā)電機(jī)阻抗，通過(guò)模擬光伏系統(tǒng)的交變電流響應(yīng)來(lái)取得。為了該目的，本發(fā)明提出了一種方法，包括以下方法步驟-將包括多個(gè)頻率的測(cè)試信號(hào)注入光伏系統(tǒng)內(nèi)，-借助于與測(cè)試信號(hào)相關(guān)的響應(yīng)信號(hào)的評(píng)價(jià)來(lái)確定光伏系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)阻抗；以及-根據(jù)所確定的發(fā)電機(jī)阻抗，通過(guò)光伏系統(tǒng)的交流電響應(yīng)的模擬來(lái)獨(dú)立于光伏系統(tǒng)的操作狀態(tài)地監(jiān)控光伏系統(tǒng)的接觸，其中該模擬是特定于光伏系統(tǒng)的至少兩個(gè)不同操作狀態(tài)的。通過(guò)在模擬的過(guò)程中考慮至少兩個(gè)不同的操作狀態(tài)，有可能獨(dú)立于光伏系統(tǒng)的操作狀態(tài)在任何時(shí)候監(jiān)控光伏系統(tǒng)。在這種情況下，操作狀態(tài)除了別的以外還可以包括晝間的太陽(yáng)輻射、低太陽(yáng)輻射(例如，在曙暮光下)、在夜間的無(wú)太陽(yáng)輻射、低遮蔽和大量遮蔽。滿(mǎn)負(fù)載、部分負(fù)載和無(wú)負(fù)載狀態(tài)，開(kāi)啟狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)等。在這種情況下，特定的優(yōu)點(diǎn)是，故障能夠被識(shí)別，只要它們出現(xiàn)，并且不僅是在不再有任何太陽(yáng)輻射的夜間。
在一種實(shí)施例中，模擬基于與所確定的發(fā)電機(jī)阻抗相關(guān)的量值和相位信息。與所確定的發(fā)電機(jī)阻抗相關(guān)的相位信息能夠根據(jù)發(fā)電阻抗的實(shí)部和發(fā)電機(jī)阻抗的虛部來(lái)確定。光伏系統(tǒng)的交流電響應(yīng)可以使用等效電路來(lái)模擬。分析設(shè)計(jì)的等效電路在這種情況下指定了用于近似地或幾乎相同地描述交流電響應(yīng)的電路。等效電路是能夠與測(cè)量值匹配的頻率相關(guān)的發(fā)電機(jī)阻抗的函數(shù)關(guān)系的代表。而且，有可能通過(guò)使用等效電路的個(gè)體構(gòu)件的特征變量(電阻、電感和電容值)的計(jì)算來(lái)確定光伏發(fā)電機(jī)的交流電響應(yīng)。光伏系統(tǒng)能夠根據(jù)以這種方式確定的特征變量(或者這些特征變量 的子集)來(lái)監(jiān)控，例如相對(duì)于接觸電阻的水平。如果等效電路被技巧地選擇，則在這種情況下有可能使等效電路的至少一個(gè)特征變量具有基本上獨(dú)立于光伏系統(tǒng)的操作狀態(tài)的值。當(dāng)使用像這樣的特征變量時(shí)，監(jiān)控能夠可靠地且獨(dú)立于光伏系統(tǒng)的操作狀態(tài)地執(zhí)行。如果供電線(xiàn)是很長(zhǎng)的，則這能夠通過(guò)給等效電路添加另一個(gè)供電線(xiàn)電感、另一個(gè)供電線(xiàn)電阻并且也可能添加布置于供電線(xiàn)之間的供電線(xiàn)電容而對(duì)高頻率進(jìn)行模擬。在該背景下，應(yīng)當(dāng)明確指出，供電線(xiàn)電感的、供電線(xiàn)電阻的和供電線(xiàn)電容的值不一定僅與供電線(xiàn)自身關(guān)聯(lián)，但是發(fā)電機(jī)，尤其是發(fā)電機(jī)內(nèi)的電連接，同樣能夠?qū)λ鼈兊闹底鞒?br> -Tj. 士 [>貝獻(xiàn)。借助于等效電路進(jìn)行的光伏發(fā)電機(jī)的交流電響應(yīng)的模擬能夠由包括多個(gè)部分等效電路的組合的等效電路來(lái)進(jìn)一步提高，每個(gè)部分等效電路模擬光伏系統(tǒng)的一部分。例如，第一部分等效電路能夠模擬處于第一操作狀態(tài)的光伏系統(tǒng)的一部分，而第二部分等效電路能夠模擬處于第二操作狀態(tài)的光伏系統(tǒng)的第二部分。舉例來(lái)說(shuō)，溫度影響能夠通過(guò)包括相應(yīng)的溫度相關(guān)的構(gòu)件的至少一個(gè)部分等效電路來(lái)予以考慮。舉例來(lái)說(shuō)，溫度能夠另外通過(guò)測(cè)量來(lái)確定。作為選擇，溫度還能夠根據(jù)交流電響應(yīng)，例如，根據(jù)由所述響應(yīng)的模擬產(chǎn)生的特征變量推斷出。而且，在監(jiān)控光伏系統(tǒng)的接觸時(shí)，評(píng)價(jià)能夠根據(jù)專(zhuān)家知識(shí)來(lái)進(jìn)行，在這種情形中大量的已知的事件及其特征能夠有助于故障狀態(tài)的快速識(shí)別。例如，專(zhuān)家知識(shí)的形式可以是一組規(guī)則，在這種情形中規(guī)則能夠存儲(chǔ)于例如數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)或其程序代碼中。用于監(jiān)控光伏系統(tǒng)的接觸的裝置包括用于生成具有不同頻率的數(shù)量可定的部分信號(hào)的測(cè)試信號(hào)的函數(shù)發(fā)生器；與函數(shù)發(fā)生器耦接用于將測(cè)試信號(hào)注入光伏系統(tǒng)內(nèi)的注入設(shè)備；用于根據(jù)與測(cè)試信號(hào)相關(guān)的響應(yīng)信號(hào)來(lái)確定光伏系統(tǒng)的頻率相關(guān)的發(fā)電機(jī)阻抗的設(shè)備，以及用于參數(shù)識(shí)別并且用于獨(dú)立于光伏系統(tǒng)的操作狀態(tài)，通過(guò)執(zhí)行以上所述的方法來(lái)模擬光伏系統(tǒng)的頻率相關(guān)的發(fā)電機(jī)阻抗以及與之前規(guī)定的或之前所識(shí)別的參考值的比較來(lái)監(jiān)控光伏系統(tǒng)的接觸的至少一個(gè)處理設(shè)備。該至少一個(gè)處理設(shè)備可以具有用于表征例如能夠與構(gòu)件的老化和/或光伏系統(tǒng)的接觸的劣化關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)性質(zhì)的評(píng)價(jià)設(shè)備。在一種實(shí)施例中，裝置被集成于光伏系統(tǒng)中的逆變器內(nèi)，從而形成具有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)和可靠操作的緊湊設(shè)計(jì)。因此，光伏系統(tǒng)的交流電響應(yīng)能夠近似地通過(guò)等效電路來(lái)描述。在這種情況下，該響應(yīng)通過(guò)確定等效電路的關(guān)聯(lián)的特征變量來(lái)計(jì)算或模擬。特征變量根據(jù)注入光伏系統(tǒng)內(nèi)的測(cè)試信號(hào)來(lái)確定。在這種情況下，該測(cè)試信號(hào)包括多個(gè)頻率，從而允許記錄光伏系統(tǒng)的頻率響應(yīng)及其發(fā)電機(jī)阻抗。模擬所需的信息(也包括任何必要的相位信息)能夠根據(jù)該發(fā)電機(jī)阻抗的量值、實(shí)部和虛部來(lái)確定。因此，有可能容易地獲得模擬所需的所有參數(shù)。在這種情況下，光伏系統(tǒng)能夠與處于饋送模式的電網(wǎng)系統(tǒng)耦接，或者能夠與其斷開(kāi)，能夠在部分負(fù)載或滿(mǎn)負(fù)載下，在太陽(yáng)輻射或受到遮蔽的情況下操作。特別地，該監(jiān)控還有可能獨(dú)立于光伏系統(tǒng)的操作狀態(tài)。對(duì)光伏系統(tǒng)的約束，例如，不同的電池類(lèi)型、操作狀態(tài)、線(xiàn)路長(zhǎng)度等，能夠借助于結(jié)合的局部等效電路通過(guò)簡(jiǎn)單的方式結(jié)合以形成等效電路，以便模擬光伏系統(tǒng)的交流電響應(yīng)。該知識(shí)允許將瞬時(shí)響應(yīng)與已知值比較，以診斷系統(tǒng)的操作狀態(tài)，并從而在故障促使時(shí)立即識(shí)別出它們。根據(jù)該方法的一種有利變型，還有可能在相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)產(chǎn)生和/或存儲(chǔ)并評(píng)價(jià)所確定的阻抗值或特征變量的記錄，以便例如以這種方式允許根據(jù)長(zhǎng)期行為來(lái)識(shí)別劣化和磨損或老化。 在本發(fā)明的一種有利改型中，包括信號(hào)發(fā)生器和控制設(shè)備的裝置能夠集成于逆變器的外殼內(nèi)，盡管將這些構(gòu)件全部或部分布置于逆變器的外殼之外同樣是可行的。


本發(fā)明將參照附圖在下文中更詳細(xì)地描述，在附圖中圖I示出了具有光伏系統(tǒng)的電系統(tǒng)的框圖的實(shí)例，以便解釋發(fā)電機(jī)阻抗是如何確定的；圖2以圖表的形式示出了根據(jù)頻率的發(fā)電機(jī)阻抗的測(cè)量大小和模擬大小的示例圖；圖3示出了第一等效電路的示例；圖4示出了第二等效電路的示例；圖5示出了與關(guān)聯(lián)的等效電路一起的作為在不同操作狀態(tài)中的電池/模塊的電路的實(shí)例的不意圖；圖6示出了第三等效電路的示例；圖7a_d以圖表形式示出了在不同的操作狀態(tài)下根據(jù)頻率的發(fā)電機(jī)阻抗的測(cè)量值和模擬值的示例圖；圖8示出了具有作為根據(jù)本發(fā)明的裝置的一種示例性實(shí)施例的光伏系統(tǒng)的電系統(tǒng)的框圖的示例；圖9a示出了具有作為根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一種示例性實(shí)施例的光伏系統(tǒng)的電系統(tǒng)的框圖的示例；圖9b示出了另一種等效電路的示例；圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖；圖11示出了多個(gè)頻率的示意性的電壓/時(shí)間圖；圖12示出了串聯(lián)諧振電路的阻抗根據(jù)頻率的分布的測(cè)量值和計(jì)算值的圖表；圖13示出了具有電平匹配電路的精密整流器的示例；圖14示出了用于為電阻值提供溫度補(bǔ)償?shù)纳窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的示例；圖15是電阻值的測(cè)量時(shí)間和補(bǔ)償時(shí)間分布的圖表不例；以及圖16示出了在模擬接觸故障期間測(cè)得的離散的電阻值的圖表。
具體實(shí)施例方式圖I不出了包括含有至少一個(gè)光伏模塊2的光伏系統(tǒng)I的電系統(tǒng)的框圖的不例，以便解釋發(fā)電機(jī)阻抗是如何確定的。光伏模塊經(jīng)由電線(xiàn)3、4、5、6與逆變器7鏈接。在下文中使用的術(shù)語(yǔ)光伏(PV)發(fā)電機(jī)指的是光伏系統(tǒng)I的所有光伏元件以及它們的供電線(xiàn)路，這些光伏元件將輻射轉(zhuǎn)換成電能。在圖I中，用于該用途的PV發(fā)電機(jī)具有光伏模塊2。該圖還示出了函數(shù)發(fā)生器8，該函數(shù)發(fā)生器8被設(shè)計(jì)用于產(chǎn)生測(cè)試信號(hào)并且經(jīng)由電線(xiàn)9、10與注入設(shè)備11 (例如，變壓器)連接，該注入設(shè)備11被設(shè)計(jì)用于將測(cè)試信號(hào)注入光伏系統(tǒng)I的直流電路內(nèi)。該圖還示出了代表PV發(fā)電機(jī)2的供電線(xiàn)阻抗的阻抗ZJ2。為了監(jiān)控光伏系統(tǒng)I的直流電路，具有眾多不同頻率的部分信號(hào)的測(cè)試信號(hào)由函數(shù)發(fā)生器8產(chǎn)生，并且經(jīng)由注入設(shè)備11饋入直流電路。在測(cè)量周期內(nèi)，部分信號(hào)的頻率在 例如大約IO-IOOOkHz的范圍內(nèi)階躍或連續(xù)增大，從而產(chǎn)生具有例如眾多正弦振蕩激發(fā)的測(cè)試信號(hào)，該測(cè)試信號(hào)的頻率階躍增大或減小。從最小頻率的振蕩激發(fā)開(kāi)始，出現(xiàn)于PV發(fā)電機(jī)的測(cè)量電壓13的瞬時(shí)值以及流入直流電路的測(cè)量電流14(在這種情況下，測(cè)量電壓13和測(cè)量電流14各自是來(lái)自與測(cè)試信號(hào)關(guān)聯(lián)的光伏系統(tǒng)I的響應(yīng)信號(hào)的分量)對(duì)于每個(gè)頻率級(jí)都借助于測(cè)量和評(píng)價(jià)設(shè)備15來(lái)測(cè)量和存儲(chǔ)。而且，測(cè)試信號(hào)的頻率同樣針對(duì)每個(gè)電壓和電流測(cè)量點(diǎn)都檢測(cè)和存儲(chǔ)。當(dāng)然，所涵蓋的頻率范圍與待監(jiān)控的光伏系統(tǒng)I的性質(zhì)相配。測(cè)量和評(píng)價(jià)設(shè)備15對(duì)測(cè)試信號(hào)的每個(gè)頻率(該頻率同樣被存儲(chǔ))都使用所存儲(chǔ)的電壓和電流值來(lái)計(jì)算或模擬復(fù)數(shù)值的發(fā)電機(jī)阻抗ZPV。該復(fù)數(shù)值的發(fā)電機(jī)阻抗Zpv在這種情況下使用現(xiàn)有技術(shù)已知的方法來(lái)確定。這因此產(chǎn)生與各個(gè)輸入頻率f相關(guān)的發(fā)電機(jī)阻抗Zpv的量值。關(guān)于這點(diǎn)，圖2以圖表的形式示出了發(fā)電機(jī)阻抗Zpv的測(cè)量量值和模擬量值的示例圖。在該情形中，圓圈代表測(cè)量值，而實(shí)線(xiàn)代表發(fā)電機(jī)阻抗的量值IZl的模擬分布。形式為串聯(lián)諧振電路(串聯(lián)電路包括電阻R、線(xiàn)圈L和發(fā)電機(jī)電容C)的等效電路被用來(lái)計(jì)算在發(fā)電機(jī)阻抗Zpv內(nèi)的電阻R(該電阻R形成了用于監(jiān)控直流電路的特征變量)。對(duì)于所選的等效電路的R、L和C的值現(xiàn)在能夠根據(jù)針對(duì)發(fā)電機(jī)阻抗的量值IZl的三個(gè)測(cè)量值16、17、18和關(guān)聯(lián)的頻率值來(lái)確定。為這種用途所需的約束和計(jì)算規(guī)則是本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的，并因此不再作更詳細(xì)的解釋。所描述的測(cè)試信號(hào)被連續(xù)地(也可能以特定的時(shí)間間隔)施加于光伏系統(tǒng)I。在該過(guò)程中，使用所述的過(guò)程確定的變量R的分布被觀察到。如果R增加至特定的限值之上，則可推斷出已經(jīng)出現(xiàn)了過(guò)高的接觸電阻。還應(yīng)當(dāng)指出，在圖2中的圓形的數(shù)據(jù)點(diǎn)來(lái)源于在光伏系統(tǒng)I上的測(cè)量，而在實(shí)線(xiàn)上的值來(lái)源于使用等效電路的計(jì)算，對(duì)于R、L和C，該等效電路的數(shù)據(jù)已經(jīng)如同以上所描述的那樣被確定。而且，如圖2所示，發(fā)電機(jī)阻抗的量值IZl分布是僅在曙暮光時(shí)和夜間，即在對(duì)光伏系統(tǒng)I沒(méi)有太陽(yáng)輻射的情況下獲得的。被用作評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)的光伏系統(tǒng)I的等效電路因此與眾多類(lèi)型相關(guān)的因素和/或眾多取決于操作模式的因素相匹配。光伏系統(tǒng)I的類(lèi)型相關(guān)的因素在下文中除了別的以外還意指供電線(xiàn)路長(zhǎng)度、光伏模塊2的模塊類(lèi)型、光伏模塊2的電池類(lèi)型、在光伏電模塊2內(nèi)的電池?cái)?shù)、電路類(lèi)型、每串光伏模塊的模塊數(shù)或者在PV發(fā)電機(jī)中的模塊串?dāng)?shù)。取決于操作模式的因素在下文中除了別的以外還意指到PV發(fā)電機(jī)上的或到PV發(fā)電機(jī)的部件上的太陽(yáng)輻射、PV發(fā)電機(jī)的溫度或PV發(fā)電機(jī)的部件的溫度、或者PV發(fā)電機(jī)或PV發(fā)電機(jī)的部件的操作點(diǎn)。 應(yīng)當(dāng)指出，在本文中，等效電路被用來(lái)模擬PV發(fā)電機(jī)或PV發(fā)電機(jī)的部件的交流電響應(yīng)(也就是在以交流電測(cè)試信號(hào)刺激時(shí)的響應(yīng))。一個(gè)或多個(gè)特征值然后由所選的等效電路通過(guò)適合的計(jì)算和評(píng)價(jià)方法，根據(jù)檢測(cè)到的測(cè)量值來(lái)確定，在這種情形中，等效電路的特征值意指構(gòu)件(例如，電阻器R)的值。所確定的一個(gè)或多個(gè)特征值然后被用來(lái)識(shí)別是否發(fā)·(電阻、電感、電容)。但是，作為選擇，對(duì)于在測(cè)量中所使用的頻率范圍而言足夠精確的近似公式同樣能夠通過(guò)以下方式來(lái)使用若需要，有可能僅明確地確定等效電路中的某些特征變量，例如只是與PV發(fā)電機(jī)的監(jiān)控相關(guān)的特征變量，例如，電阻值。這使得有可能大大地降低確定特征值的計(jì)算復(fù)雜度。適應(yīng)等效電路的各種實(shí)施例將在下文中解釋。圖3示出了用于模擬PV發(fā)電機(jī)或PV發(fā)電機(jī)的部件(電池、光伏模塊2)的交流電響應(yīng)的第一等效電路，假設(shè)PV發(fā)電機(jī)的所有部件都處于實(shí)際上相同的操作狀態(tài)。這意味著PV發(fā)電機(jī)所有在考慮中的部件都經(jīng)受到例如相同的溫度和/或相同的太陽(yáng)輻射。在這種情況下，等效電路包括與發(fā)電機(jī)電阻Rd 24并聯(lián)的發(fā)電機(jī)電容C 23。這些元件進(jìn)而繼之以串聯(lián)的電阻Rs 22和供電線(xiàn)電感L 21。如圖4所示，供電線(xiàn)電感L21還能夠任選地與另一個(gè)供電線(xiàn)電阻20并聯(lián)。、在圖3和圖4所示的兩個(gè)等效電路中，包括供電線(xiàn)電感L 21和供電線(xiàn)電阻20的等效電路模擬(長(zhǎng)的)供電線(xiàn)路的以及在PV模塊內(nèi)的電連接的電感響應(yīng)。串聯(lián)的電阻Rs 22模擬PV模塊的以及它們的供電線(xiàn)路的串行電阻構(gòu)件，并且包括與在PV模塊內(nèi)且用于其供電線(xiàn)路的各個(gè)電接觸點(diǎn)的接觸電阻關(guān)聯(lián)的以及用于它們的供電線(xiàn)路的構(gòu)件。包括C23和Rd24的并聯(lián)電路可以主要與PV模塊的響應(yīng)關(guān)聯(lián)。圖5示出了與關(guān)聯(lián)的等效電路一起的處于不同操作狀態(tài)的單元/模塊的電路的示例圖，并且示出了形式為串聯(lián)的5個(gè)電池30a到30e的光伏發(fā)電機(jī)30 (PV發(fā)電機(jī))。電池30a到30e是相同類(lèi)型的電池。換言之，電池30a到30e具有相同的類(lèi)型相關(guān)的因素。電池30a到30d處于相同的操作狀態(tài)(例如，這些電池受到相同的太陽(yáng)輻射或者溫度相同)，或者換言之，電池30a到30d具有取決于操作模式的相同的因素，并且形成第一電池組32。電池30e處于不同的操作狀態(tài)(例如，它受到不同的太陽(yáng)輻射或者溫度不同)，并且形成第二電池組34。為了本發(fā)明的目的的調(diào)查已經(jīng)表明，第一電池組的交流電響應(yīng)能夠由第一部分等效電路33模擬，而第二電池組的交流電響應(yīng)能夠由第二部分等效電路35模擬，這兩個(gè)部分等效電路串聯(lián)，并且各自對(duì)應(yīng)于圖3和圖4所描述的等效電路之一。這兩個(gè)部分等效電路33、35在這種情況下能夠被結(jié)合用于形成結(jié)合的等效電路36，該等效電路36在每種情況下都只含有一個(gè)串聯(lián)電阻以及只含有一個(gè)供電線(xiàn)電感。并聯(lián)的發(fā)電機(jī)電容23a、23b與發(fā)電機(jī)電阻24a、24b對(duì)的數(shù)目在這種情況下再一次對(duì)應(yīng)于在結(jié)合的等效電路36內(nèi)所包含的電池
組的數(shù)量。而且，當(dāng)?shù)谝浑姵亟M和第二電池組處于相同的操作狀態(tài)時(shí)，結(jié)合的等效電路36能夠進(jìn)一步簡(jiǎn)化成圖3或圖4所示的等效電路。在這種情況下，很明顯，當(dāng)兩個(gè)或更多個(gè)部分等效電路被結(jié)合以形成結(jié)合的等效電路時(shí)，在個(gè)體部分等效電路中的個(gè)體構(gòu)件的值必須被適應(yīng)修改。同時(shí)，在根據(jù)本發(fā)明的方法的一種應(yīng)用中，有可能根據(jù)關(guān)于兩個(gè)或更多個(gè)個(gè)體等效電路、一個(gè)結(jié)合的等效電路或者圖3或圖4所示的一個(gè)等效電路是否會(huì)產(chǎn)生對(duì)光伏系統(tǒng)I的交流電響應(yīng)足夠精確的描述的決定來(lái)診斷光伏系統(tǒng)I的狀態(tài)。例如，在光伏發(fā)電機(jī)30中的電池的遮蔽的存在和程度能夠以這種方式來(lái)識(shí)別。
在這點(diǎn)上，應(yīng)當(dāng)指出，將電池分成電池組不僅可以是操作條件的結(jié)果，而且可以取決于設(shè)計(jì)類(lèi)型。例如，如果在光伏發(fā)電機(jī)30中的PV模塊被不同于其他模塊的新的PV模塊替代，則同樣可能有必要將光伏發(fā)電機(jī)30分成具有關(guān)聯(lián)的部分等效電路的電池組，以便盡可能精確地模擬交流電響應(yīng)。在這種情況下，通常不可能結(jié)合自身處于相同的操作條件下的部分等效電路。圖6示出了使等效電路(參見(jiàn)圖3和圖4)與類(lèi)型相關(guān)的因素進(jìn)一步匹配的第三等效電路。如果供電線(xiàn)路(未示出)的供電線(xiàn)長(zhǎng)度超過(guò)了特定的值，和/或如果考慮高頻率(例如，高于350kHz)，則供電線(xiàn)路的影響可能不再是可忽略的，并且對(duì)于供電線(xiàn)路的響應(yīng)，另一個(gè)部分等效電路41被添加至PV發(fā)電機(jī)的等效電路。在這種情況下，Ll代表另一個(gè)供電線(xiàn)電感42，&代表另一個(gè)供電線(xiàn)電阻43，以及Q代表另一個(gè)供電線(xiàn)電容44。將等效電路與確定值的精度相匹配的效果被示出于圖7a到7d中，該圖7a到7d示出了在各種操作狀態(tài)下根據(jù)頻率的發(fā)電機(jī)阻抗的測(cè)量值和模擬值的示意圖。這些圖示出了阻抗量值Izl、相位φ、發(fā)電機(jī)阻抗Zpv的實(shí)部Re{z}和發(fā)電機(jī)阻抗Zpv的虛部Im{Z}隨頻率f的分布，在每種情形中都有無(wú)太陽(yáng)輻射(圖的左側(cè)一月亮符號(hào))和有太陽(yáng)輻射(圖的右側(cè)一太陽(yáng)符號(hào))兩種情況。這些圖還示出了各自根據(jù)兩個(gè)基礎(chǔ)模型的測(cè)量值(圓形測(cè)量點(diǎn))所確定的分布的比較，這將在下文中描述。在圖7中的圖示是基于PV模塊或包括相同類(lèi)型的電池的PV發(fā)電機(jī)的，在每種情形中都處于相同的操作狀態(tài)。供電線(xiàn)電阻20(見(jiàn)圖4)在本例中足夠高，以便允許它被忽略，例如因?yàn)榫€(xiàn)路長(zhǎng)度是充分短的。發(fā)電機(jī)電阻Rd 24在夜間同樣是相當(dāng)高的。如果目標(biāo)是僅模擬阻抗量值匕|、相位或發(fā)電機(jī)阻抗Zpv的虛部Im{Z}在夜間的分布，則有可能忽略發(fā)電機(jī)電阻Rd 24。這會(huì)產(chǎn)生簡(jiǎn)單的所謂RLC方法，也就是交流電響應(yīng)通過(guò)由串聯(lián)的電阻、電感和電容構(gòu)成的等效電路來(lái)模擬。RLC模型產(chǎn)生由虛線(xiàn)代表的發(fā)電機(jī)阻抗Zpv的分布。由于電阻值Rd根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)將會(huì)在晝間急劇下降，因而在晝間的真實(shí)響應(yīng)在這種情況下能夠不再由簡(jiǎn)單的RLC方法來(lái)模擬，并且不可能通過(guò)基本的等效電路的特征變量來(lái)監(jiān)控發(fā)電機(jī)。相比之下，如果發(fā)電機(jī)電阻Rd 24被認(rèn)為是在擴(kuò)展模型(由圖7中的實(shí)線(xiàn)所標(biāo)識(shí))內(nèi)的，對(duì)應(yīng)于圖3和圖4的等效電路，則交流電響應(yīng)能夠在晝間(在存在太陽(yáng)福射的情況下并且處于不同的操作狀態(tài)下)和夜間都能夠充分精確地描述。這允許可靠地監(jiān)控發(fā)電機(jī)，與操作狀態(tài)無(wú)關(guān)，甚至是在晝間。例如，這使得即使是在晝間也有可能連續(xù)地確定串聯(lián)電阻Rs 22，并且在預(yù)定的限值被超過(guò)時(shí)觸發(fā)警報(bào)信號(hào)。
為了識(shí)別被用來(lái)如同以上所描述的那樣模擬和計(jì)算的模型參數(shù)，首先必須測(cè)量復(fù)數(shù)值的發(fā)電機(jī)阻抗ZPV。DE 102006052295B3公開(kāi)了適用于這種用途的電路布局。在本文中，為了識(shí)別以上所述的等效電路的參數(shù)，圖8示出了具有作為用于監(jiān)控光伏系統(tǒng)I的接觸的根據(jù)本發(fā)明的裝置的一種示例性實(shí)施例的光伏系統(tǒng)I的電系統(tǒng)的框圖的示例。圖8的大部分都對(duì)應(yīng)于圖1，但是測(cè)量和評(píng)價(jià)設(shè)備15的一個(gè)輸出與處理設(shè)備56連接。測(cè)量和評(píng)價(jià)設(shè)備15被用來(lái)確定發(fā)電機(jī)阻抗ZPV。處理設(shè)備56確定個(gè)體參數(shù)并且能夠連接至專(zhuān)家知識(shí)55的基地，例如數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。在參數(shù)的識(shí)別之后，這些參數(shù)被傳輸?shù)竭M(jìn)一步處理和存儲(chǔ)設(shè)備57，在該設(shè)備57中它們被存儲(chǔ)和/或使用用于監(jiān)控光伏系統(tǒng)I的接觸的診斷算法來(lái)評(píng)價(jià)。適當(dāng)?shù)妮敵?，例如警?bào)信號(hào)和/或報(bào)告，然后能夠?yàn)樯霞?jí)監(jiān)控中心產(chǎn)生。其中已經(jīng)識(shí)別出故障的電池組同樣能夠被斷開(kāi)或被切斷，以便防止更多的故障或者由它們引起的可能損壞。除了發(fā)電機(jī)阻抗Zpv的量值之外還需要相位信息，以便計(jì)算出模型參數(shù)。但是，作 為選擇，還有可能測(cè)量發(fā)電機(jī)阻抗Zpv的實(shí)部Re {Z}和/或虛部Im {Z}(同樣包括相位信息)，或者所期望的任意組合。舉例來(lái)說(shuō)，為了識(shí)別接觸老化，在圖4所示的第二等效電路的實(shí)例中的模型方案能夠在頻率響應(yīng)的三個(gè)測(cè)量值上被用來(lái)只從發(fā)電機(jī)阻抗Zpv的實(shí)部Re{Z}來(lái)確定串聯(lián)電阻Rs。所提出的等效電路的所有尋得參數(shù)都能夠在質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的幫助下使用非線(xiàn)性查找方法來(lái)計(jì)算，該質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)被單獨(dú)設(shè)立并且有可能被加權(quán)。本發(fā)明并不限定于所描述的示例性實(shí)施例，并且能夠以許多方式來(lái)修改。特別地，有可能以與所述組合不同的組合來(lái)體現(xiàn)所述特征。當(dāng)然，用于等效電路的相關(guān)特征值不僅能夠像根據(jù)已知方法描述的那樣確定，而且能夠使用更多的方法來(lái)確定。例如，發(fā)電機(jī)阻抗ZpJA量值和φ的以及Re{Z}和Im{Z}的值，以及通過(guò)測(cè)量和評(píng)價(jià)設(shè)備15所確定或計(jì)算的相應(yīng)頻率值，能夠通過(guò)處理設(shè)備56進(jìn)一步使用專(zhuān)家知識(shí)55來(lái)處理，該處理設(shè)備56被設(shè)計(jì)用于處理專(zhuān)家知識(shí)55，并且考慮到等效電路，能夠被用來(lái)確定特征值。若有必要，能夠避免模糊并且參數(shù)區(qū)能夠通過(guò)專(zhuān)家知識(shí)55的技巧公式化被限制為次級(jí)條件。圖9a示出了具有作為根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一種示例性實(shí)施例的光伏系統(tǒng)的電系統(tǒng)的電路簡(jiǎn)圖。光伏系統(tǒng)101 (也稱(chēng)為DUT，被測(cè)設(shè)備Qevice Under Iest))通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法來(lái)監(jiān)控，該方法能夠由根據(jù)本發(fā)明的裝置102來(lái)執(zhí)行。光伏系統(tǒng)I具有許多光伏模塊103··· 105 (稱(chēng)為串)，在此僅示出了三個(gè)光伏模塊，并且這三個(gè)光伏模塊根據(jù)現(xiàn)有的要求來(lái)連接。光伏系統(tǒng)101具有線(xiàn)路電感Lz 106、107和線(xiàn)路電阻Rz 108、109。光伏系統(tǒng)101的負(fù)極連接端子110經(jīng)由電導(dǎo)體115與逆變器116的負(fù)極DC電壓輸入電連接。光伏系統(tǒng)101的正極連接端子111經(jīng)由電導(dǎo)體112、113和114與逆變器116的正極DC電壓輸入對(duì)應(yīng)連接。變壓器T2的次繞組117被接入正極跳線(xiàn)(jump) 111、112、113,114內(nèi)。所述繞組被設(shè)計(jì)為使得它們不會(huì)顯著地影響光伏系統(tǒng)101的操作方法，尤其是在所發(fā)生的耗損方面。變壓器Tl和T2的功能將在后面詳細(xì)地解釋。兩個(gè)變壓器T1、T2之一或二者同樣能夠連接于光伏系統(tǒng)101的負(fù)極跳線(xiàn)內(nèi)。
逆變器116通過(guò)電導(dǎo)體120、121連接至電網(wǎng)系統(tǒng)119，例如，公共電網(wǎng)系統(tǒng)，以便根據(jù)現(xiàn)有要求轉(zhuǎn)換已經(jīng)由光伏系統(tǒng)101按照DC電壓的形式生產(chǎn)出來(lái)的電能，并將其饋送入電網(wǎng)系統(tǒng)119。裝置102被用來(lái)監(jiān)控光伏系統(tǒng)101，并且具有能夠由控制設(shè)備122驅(qū)動(dòng)并經(jīng)由主繞組124將測(cè)試電壓uTEST(t)饋入直流電路(101、111、112、113、114、115、110)的信號(hào)發(fā)生器123。信號(hào)發(fā)生器123具有內(nèi)部阻抗Zi 125和可控源126，該可控源126能夠由控制設(shè)備122控制并且在本例中為電壓源。對(duì)于光伏系統(tǒng)I (DUT)對(duì)測(cè)試電壓uTEST(t)的反應(yīng)的計(jì)量檢測(cè)，電壓Uuut(t) 129經(jīng)由變壓器T2的次繞組127以及經(jīng)由與其并聯(lián)的電阻器R 128來(lái)輸出，該電壓Ui，DUT (t) 129允許對(duì)電流iDUT(t) 129a的計(jì)量檢測(cè)，如果布局T2的傳遞函數(shù)和電阻器128是已知的。電壓(t) 129被傳遞到控制設(shè)備122 (虛線(xiàn))，在該控制設(shè)備122它被進(jìn)一步處理。而且，電壓uu，DUT(t)132經(jīng)由與端子110和111并聯(lián)的測(cè)量元件(在本例中為由電阻器130和電容131組成的RC元件)輸出，如果測(cè)量元件(在本例中為由電阻器130和電容131組成的RC元 件)的傳遞函數(shù)是已知的，則該電壓uu，DUT(t)132允許對(duì)電壓uDUT(t)133的計(jì)量檢測(cè)。電壓uu，DUT(t)132同樣被傳遞到控制設(shè)備122 (虛線(xiàn))，在該控制設(shè)備122中它被進(jìn)一步處理。而且，輻射傳感器134可任選地與控制設(shè)備122連接，給控制設(shè)備122提供關(guān)于當(dāng)前是晝間還是夜間的信息。作為選擇，該信息還能夠根據(jù)時(shí)鐘時(shí)間或者根據(jù)來(lái)自光伏系統(tǒng)101的光電流來(lái)確定。在本發(fā)明的一種有利改型中，包括信號(hào)發(fā)生器123和控制設(shè)備122的裝置102可以被集成于逆變器116的外殼內(nèi)，或者同樣可行的是將這些構(gòu)件全部或部分布置于逆變器116的外殼之外。圖9b示出了在與本發(fā)明相關(guān)的研發(fā)工作的過(guò)程中限定的光伏系統(tǒng)101的簡(jiǎn)化的等效電路，尤其是光伏系統(tǒng)101的電響應(yīng)能夠通過(guò)包含電阻R 135a、電感L 315b和電容C135c的電路135來(lái)模擬。諸如以參考符號(hào)135表不的布局之類(lèi)的布局被稱(chēng)為串聯(lián)諧振電路。因此，以上所描述的串行諧振電路能夠被用作光伏系統(tǒng)101的等效電路。于是，該等效電路在某些限制下其電行為等同于由其所模擬的光伏系統(tǒng)101那樣。特別地，光伏系統(tǒng)101在天黑時(shí)(即，在光伏系統(tǒng)101沒(méi)有受到任何太陽(yáng)輻射時(shí))的電行為能夠通過(guò)串聯(lián)諧振電路135來(lái)模擬。串聯(lián)諧振電路135的總阻抗是電感電抗135b、電容電抗35c和電阻135a的復(fù)數(shù)和。在共振時(shí)，也就是在串聯(lián)諧振電路處于諧振頻率時(shí)，電容電抗和電感電抗相互抵銷(xiāo)，從而留下了電阻135a?？傊?，本發(fā)明提出串聯(lián)諧振電路135的電阻135a在諧振頻率下確定，以及與光伏系統(tǒng)101的接觸狀態(tài)相關(guān)的描述于是根據(jù)所確定的電阻135a來(lái)作出。這將在下文中參照?qǐng)D10詳細(xì)地解釋?zhuān)搱D10示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的流程示例。該流程的個(gè)體步驟可以按照例如計(jì)算機(jī)程序的形式存儲(chǔ)于微型計(jì)算機(jī)設(shè)備(未示出)內(nèi)，用于控制設(shè)備122 (參見(jiàn)圖9)。該示意圖示出了測(cè)量周期的過(guò)程。對(duì)于本發(fā)明的用途，測(cè)量周期意指將測(cè)試電壓Utest (t)施加于DUT,測(cè)試電壓Utest⑴的頻率自最小頻率fMIN起按步長(zhǎng)階躍增加，直至最大頻率fMX。
在開(kāi)始(START)步驟150中，控制設(shè)備122開(kāi)始測(cè)量周期。在另一個(gè)步驟151中，參數(shù)被限定用于本測(cè)量周期，例如，從控制設(shè)備122內(nèi)的查找表中讀出，取決于待監(jiān)控的光伏系統(tǒng)的類(lèi)型。這特別地涉及在測(cè)試電壓uTEST(t)下的測(cè)試信號(hào)的參數(shù)f 、^、Af以及幅值 。若需要，可以在該步驟中限定更多的參數(shù)?，F(xiàn)在將參照?qǐng)D11，以便解釋測(cè)試電壓Utest⑴。以舉例的方式，測(cè)試電壓uTEST(t)以各種頻率下的電壓/時(shí)間圖的形式來(lái)示出。該圖示出了多個(gè)振蕩激發(fā)170、171、172和173，在本例中其形式為正弦激發(fā)。振蕩激發(fā)的頻率從左向右增加。計(jì)數(shù)器η的值在行174中示出，而用于計(jì)算瞬時(shí)振蕩激發(fā)的瞬時(shí)頻率的計(jì)算規(guī)則在行175中示出，基于已知的參數(shù)和計(jì)數(shù)器η的相應(yīng)值。這產(chǎn)生了包括其頻率階躍增加的多個(gè)振蕩激發(fā)的測(cè)試信號(hào)。若需要，時(shí)間暫停同樣能夠被限定于振蕩激發(fā)之間，并且能夠被改變?，F(xiàn)在將再次參照?qǐng)D10。在下一步驟152中，計(jì)數(shù)器η被設(shè)置為O。在步驟153中，第一振蕩激發(fā)的頻率(參見(jiàn)圖11)根據(jù)計(jì)數(shù)器η來(lái)定義。在步驟154中，公式Zdut(η) = |uDUT(n) |/|iDUT(n) |被用來(lái)確定瞬時(shí)阻抗Zdut(η)的量值，也就是對(duì)于瞬時(shí)頻率值 f(n)的阻抗Zdut (n)。Zdut (n)、f (η)以及可能還有測(cè)得的瞬時(shí)值uDUT (t)和iDUT(t)的有效值或幅值uDUT(η)和iDUT(n)被存儲(chǔ)于例如控制設(shè)備122 (參見(jiàn)圖9)中的存儲(chǔ)設(shè)備(未示出)內(nèi)，用于后續(xù)步驟中的計(jì)算。在跳轉(zhuǎn)155中執(zhí)行檢驗(yàn)，以確定計(jì)數(shù)器η是否等于O。在這種情況下，隨后的檢驗(yàn)156被跳過(guò)，因?yàn)樵诖鎯?chǔ)器中Zdut (η)的值的數(shù)量對(duì)于兩個(gè)阻抗Zdut (η)的比較仍然是不足的。如果值η大于0，則在檢驗(yàn)156中執(zhí)行檢驗(yàn)，以確定Zdut(η)的瞬時(shí)測(cè)量值是否大于之前所測(cè)得并存儲(chǔ)的值Zdut (n-Ι)。在滿(mǎn)足該條件的情況下，假定瞬時(shí)頻率在等效電路(即，用于模擬待監(jiān)控的光伏系統(tǒng)101的電行為的串聯(lián)諧振電路135)的諧振頻率附近(精度取決于參數(shù)所選擇的值)。由于在串聯(lián)諧振電路135以頻率為其諧振頻率的信號(hào)來(lái)激發(fā)時(shí)，其阻抗Z對(duì)應(yīng)于其電阻，因而那三個(gè)最新確定的阻抗值Zdut被用來(lái)確定電感電抗135b、電容電抗135c和電阻135a。待監(jiān)控的光伏系統(tǒng)101的直流電路的電阻現(xiàn)在是可用的，也就是當(dāng)在跳轉(zhuǎn)156中發(fā)生到A157的跳轉(zhuǎn)時(shí)，并且該電阻能夠在步驟157A中進(jìn)一步處理和計(jì)算。這會(huì)在下文中詳細(xì)地描述?，F(xiàn)在將參照?qǐng)D12，以便解釋以上陳述。舉例來(lái)說(shuō)，該圖以圖表的形式示出了串聯(lián)諧振電路135的阻抗Z根據(jù)頻率的分布的測(cè)量值和計(jì)算值的圖表。這清楚地示出了阻抗Z的已知分布，該阻抗Z是在諧振頻率的區(qū)域內(nèi)(B卩，在Z(f2)的區(qū)域內(nèi))的最小值，并且向左和向右(即，在諧振頻率之下和之上)都上升。如果Z(f2)在步驟156中與Z(f3)比較(參見(jiàn)圖2)，則將會(huì)發(fā)現(xiàn)最新測(cè)得的阻抗Z (f3)大于之前測(cè)得的阻抗Z (f2)。這會(huì)得出最小阻抗剛好被超過(guò)的推斷，并因此有可能精確地確定電感電抗135b、電容電抗135c和電阻135a。如果在圖10的跳轉(zhuǎn)156中的比較得出阻抗Zdut (η)的瞬時(shí)測(cè)量值小于之前測(cè)得的值ZDUT(n-l)的結(jié)論，則瞬時(shí)頻率尚未處于諧振的區(qū)域內(nèi)，因此需要進(jìn)一步的運(yùn)行。在下一步驟中，計(jì)數(shù)器η加1，并且在下一步驟159中執(zhí)行驗(yàn)以確定在新的計(jì)數(shù)下是否已經(jīng)超過(guò)了測(cè)試信號(hào)的最大頻率fMX。如果已經(jīng)超過(guò)，則跳轉(zhuǎn)到瞬時(shí)測(cè)量周期的結(jié)束160，還可能有故障信息和/或更多的步驟。如果尚未超過(guò)，則跳轉(zhuǎn)到步驟153之上的新運(yùn)行，在該新運(yùn)行中，如上所述，測(cè)試信號(hào)的瞬時(shí)頻率增加步長(zhǎng)Af?，F(xiàn)在參照?qǐng)D13，該圖13舉例示出了用于預(yù)處理測(cè)量電壓uu，DUT(t)132和/或ui；DUT(t)129 (均參見(jiàn)圖9)的電路。例如，該電路可以布置于控制設(shè)備122 (圖9)內(nèi)。電壓uu；DUT(t) 132或Uuma) 129 (均參見(jiàn)圖9)現(xiàn)在被施加于電路的輸入ue，電路的輸出Ua與例如控制設(shè)備122的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(未示出)連接。組件190具有運(yùn)算放大器OPl以及關(guān)聯(lián)電路Rl和R2。組件190代表用于輸入信號(hào)Ue的電平匹配的非反相放大器，并且該組件的輸出信號(hào)的AC電壓分量經(jīng)由電容器Cl與下游組件191耦合。具有運(yùn)算放大器0P2及其電路R3、R4、R5、R6、V1和V2的組件191與組件192及其電路R7 —起代表著整流器。然后通過(guò)低通濾波器R8和C2來(lái)執(zhí)行平均(averaging)以便使信號(hào)變平滑。輸出信號(hào)Ua的電平通過(guò)具有運(yùn)算放大器0P4及其電路R9和RlO的組件193與下游的設(shè)備再次匹配，例如，如上所述，該電平與模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(未示出)匹配。圖14示出了用于通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)提供溫度補(bǔ)償?shù)倪x項(xiàng)，該選項(xiàng)對(duì)于已經(jīng)確定的電阻值可能是必要的。該圖示出了具有輸入R、L和C的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。這些值被使用以便在沒(méi)有實(shí)際的溫度測(cè)量下作出關(guān)于對(duì)所確定的電阻值的校正(該校正可能是必要的)的陳述。從而，所確定的電阻值在必要時(shí)能夠使用通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)確定的校正值來(lái)校正。舉例來(lái)說(shuō)，圖15示出了測(cè)得的電阻值的分布(下分布)以及已經(jīng)通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)匹配 的電阻值的分布(上分布)。當(dāng)測(cè)得的電阻值(*)在19. 820hm和20. 020hm之間變動(dòng)時(shí)，校正值(實(shí)線(xiàn))處于19. 970hm和20. 080hm之間的狹窄范圍內(nèi)。圖16示出了通過(guò)本發(fā)明確定的離散的電阻值的示意圖。分別為00hm、20hm和40hm的附加電阻在每種情況下被短時(shí)間地連接到待監(jiān)控的光伏系統(tǒng)的直流電路內(nèi)，在5個(gè)小時(shí)的時(shí)長(zhǎng)內(nèi)，以便模擬接觸故障。所示出的測(cè)量電阻的分布清楚地示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的識(shí)別精度。在光伏系統(tǒng)101 (DUT，參見(jiàn)圖9)的諧振區(qū)域內(nèi)的阻抗Z的所確定的電阻值允許得出除此之外還與光伏系統(tǒng)101的電路的，特別是接觸電阻的以及還有連接線(xiàn)的狀態(tài)相關(guān)的結(jié)論。如果光伏系統(tǒng)101 (DUT)的電阻R (電阻135a)增大，則這能夠被用來(lái)推斷出接觸電阻已經(jīng)增加，并且能夠輸出警告，能夠執(zhí)行斷開(kāi)和/或能夠檢驗(yàn)光伏系統(tǒng)I及其電路(準(zhǔn)確講是線(xiàn)路和連接)。以上所述的實(shí)施例僅作為舉例，并不限制本發(fā)明。在權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)，它能夠以許多方式來(lái)修改。例如，測(cè)試信號(hào)可以具有不同的振蕩形式，例如，方波、三角波等。同樣可行的是能夠通過(guò)單個(gè)變壓器來(lái)輸入和輸出測(cè)試信號(hào)?？刂圃O(shè)備122還可以具有能夠使用所確定的值在相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)段內(nèi)表征光伏系統(tǒng)101更多的特征(例如，構(gòu)件的老化)的評(píng)價(jià)設(shè)備。對(duì)于以上關(guān)于優(yōu)選的示例性實(shí)施例的描述，應(yīng)當(dāng)指出，雖然在上下文中同樣詳細(xì)地描述了眾多的優(yōu)選改型，但是本發(fā)明并不限定于這些改型，而是在權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)能夠根據(jù)需要以不同的形式來(lái)配置。特別地，諸如“頂部”、“底部”、“前面”或“后面”之類(lèi)的術(shù)語(yǔ)不應(yīng)被理解為限制性的，而是僅涉及各自描述的布局。而且，在說(shuō)明個(gè)體的構(gòu)件時(shí)，這些術(shù)語(yǔ)原則上同樣能夠以許多方式來(lái)配置，除非另有說(shuō)明。而且，保護(hù)范圍還包括所描述的布局和方法的專(zhuān)家修改，以及等效的改型。參考符號(hào)I光伏系統(tǒng)2光伏模塊
3…6電線(xiàn)路7逆變器8函數(shù)發(fā)生器9…10電線(xiàn)路11注入設(shè)備12供電線(xiàn)阻抗Zl13測(cè)量電壓14測(cè)量電流 15測(cè)量和評(píng)價(jià)設(shè)備16…18發(fā)電機(jī)阻抗Zpv20供電線(xiàn)電阻Rl21供電線(xiàn)電感L22串聯(lián)電阻Rs23，23a, 23b 發(fā)電機(jī)電容 C24, 24a, 24b 發(fā)電機(jī)電阻 Rd30光伏發(fā)電機(jī)30a…e電池32第一電池組33第一部分等效電路34第二電池組35第二部分等效電路36結(jié)合的等效電路40等效電路PV發(fā)電機(jī)41部分等效電路的供電線(xiàn)42供電線(xiàn)電感U43供電線(xiàn)電阻Rl44供電線(xiàn)電容Q55專(zhuān)家知識(shí)56處理設(shè)備57進(jìn)一步處理和存儲(chǔ)設(shè)備101光伏系統(tǒng)102裝置103…105 光伏模塊6,7電感 Lz8,9電阻 Rz112··· 115電導(dǎo)體116逆變器117變壓器Tl的次繞組118變壓器T2的主繞組
119電網(wǎng)系統(tǒng)120,121電導(dǎo)體122控制設(shè)備123信號(hào)發(fā)生器124變壓器Tl的主繞組125內(nèi)部阻抗Zi126可控源127變壓器T2的次繞組 128電阻器129電壓 ui;DUT(t)129a電流 iDUT(t)130電阻器131電容器132電壓 uu，DUT(t)133電壓 uDUT (t)134輻射傳感器135串聯(lián)諧振電路135a電阻135b電感135c電容150…160 方法步驟170…173 振蕩激發(fā)174計(jì)數(shù)值175計(jì)算規(guī)則190匹配組件191, 192整流器193平滑和匹配組件
權(quán)利要求
1.一種用于光伏系統(tǒng)(1，101)的診斷，特別是用于光伏系統(tǒng)(1，101)的接觸的監(jiān)控的方法，包括以下方法步驟 -將包含多個(gè)頻率的測(cè)試信號(hào)注入所述光伏系統(tǒng)(1，101)， -借助于與所述測(cè)試信號(hào)相關(guān)聯(lián)的響應(yīng)信號(hào)的評(píng)價(jià)來(lái)確定所述光伏系統(tǒng)(1，101)的發(fā)電機(jī)阻抗(Zpv);以及 -基于所確定的發(fā)電機(jī)阻抗(ZPV)，通過(guò)所述光伏系統(tǒng)(1，101)的交流電響應(yīng)的模擬來(lái)獨(dú)立于所述光伏系統(tǒng)(1，101)的操作狀態(tài)地監(jiān)控所述光伏系統(tǒng)(1，101)的接觸，其中所述模擬是針對(duì)于所述光伏系統(tǒng)(1，101)的至少兩個(gè)不同操作狀態(tài)的。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述操作狀態(tài)包括下列項(xiàng)中的一個(gè)或多個(gè)到PV發(fā)電機(jī)上的或到PV發(fā)電機(jī)的部件上的太陽(yáng)輻射、PV發(fā)電機(jī)的溫度或PV發(fā)電機(jī)的部件的溫度、或者PV發(fā)電機(jī)或PV發(fā)電機(jī)的部件的操作點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于所述模擬基于與所確定的發(fā)電機(jī)阻抗(Zpv)相關(guān)的量值和相位信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求I到3中的任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述光伏系統(tǒng)(1，101)的交流電響應(yīng)基于等效電路來(lái)模擬，所述監(jiān)控通過(guò)所述等效電路的特征值來(lái)實(shí)施，所述特征值具有基本上獨(dú)立于所述光伏系統(tǒng)(1，101)的操作狀態(tài)的值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述等效電路具有串聯(lián)連接的供電線(xiàn)電感(21)、串聯(lián)電阻(22)和具有并聯(lián)的發(fā)電機(jī)電阻(24)的發(fā)電機(jī)電容(23)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述光伏系統(tǒng)(1，101)通過(guò)所述串聯(lián)電阻(22)的值來(lái)模擬。
7.根據(jù)權(quán)利要求4到6中的任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述等效電路還包括用于模擬長(zhǎng)的供電線(xiàn)的部分等效電路，所述供電線(xiàn)具有串聯(lián)連接的供電線(xiàn)電感(42)和供電線(xiàn)電阻(43)，以及與發(fā)電機(jī)電容(23)并聯(lián)的供電線(xiàn)電容(44)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5到7中的任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述等效電路具有多個(gè)串聯(lián)連接的并聯(lián)的發(fā)電機(jī)電容(23a，23b)和發(fā)電機(jī)電阻(24a，24b)對(duì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，以每對(duì)并聯(lián)的發(fā)電機(jī)電容(23a，23b)和發(fā)電機(jī)電阻(24a，24b)模擬處于相同的操作狀態(tài)下的所述光伏系統(tǒng)(1，101)的部件。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，以每對(duì)并聯(lián)的發(fā)電機(jī)電容(23a，23b)和發(fā)電機(jī)電阻(24a，24b)模擬相同類(lèi)型的所述光伏系統(tǒng)(1，101)的部件。
11.根據(jù)權(quán)利要求5到10中的任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于供電線(xiàn)電阻(20)并聯(lián)連接于所述供電線(xiàn)電感(21)的等效電路中。
12.根據(jù)權(quán)利要求4到10中的任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于至少一個(gè)部分等效電路包括考慮到溫度的構(gòu)件。
13.根據(jù)權(quán)利要求I到12中的任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述光伏系統(tǒng)(1，101)的接觸借助于專(zhuān)家知識(shí)(55)來(lái)監(jiān)控。
14.一種用于監(jiān)控光伏系統(tǒng)(1，101)的接觸的裝置，包括 -函數(shù)發(fā)生器(8)，用于生成測(cè)試信號(hào)，所述測(cè)試信號(hào)具有不同頻率的可限定數(shù)量的振蕩激發(fā)； -注入設(shè)備(11)，與所述函數(shù)發(fā)生器(8)耦接，用于將所述測(cè)試信號(hào)注入所述光伏系統(tǒng)(1,101)； -用于根據(jù)與所述測(cè)試信號(hào)相關(guān)聯(lián)的響應(yīng)信號(hào)來(lái)確定所述光伏系統(tǒng)(1，101)的頻率相關(guān)的發(fā)電機(jī)阻抗(Zpv)的設(shè)備； -至少一個(gè)處理設(shè)備(56，57)，用于識(shí)別參數(shù)并且用于通過(guò)執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求I到13中的任一權(quán)利要求所述的方法來(lái)模擬所述光伏系統(tǒng)(1，101)的頻率相關(guān)的發(fā)電機(jī)阻抗(Zpv)并且與之前限定的參考值進(jìn)行比較來(lái)監(jiān)控所述光伏系統(tǒng)(I，101)的接觸。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于所述至少一個(gè)處理設(shè)備(56，57)具有評(píng)價(jià)設(shè)備，用于表征以所述光伏系統(tǒng)(1，101)的構(gòu)件的老化為代表的至少一個(gè)性質(zhì)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的裝置，其特征在于所述裝置被集成于所述光伏系統(tǒng)(1,101)中的逆變器(7)內(nèi)。
全文摘要
一種用于監(jiān)控光伏系統(tǒng)(1，101)的接觸的方法，該方法具有以下方法步驟將包括多個(gè)頻率的測(cè)試信號(hào)注入光伏系統(tǒng)(1，101)內(nèi)；借助于與測(cè)試信號(hào)相關(guān)的響應(yīng)信號(hào)的評(píng)價(jià)來(lái)確定光伏系統(tǒng)(1，101)的發(fā)電機(jī)阻抗(ZPV)；根據(jù)所確定的發(fā)電機(jī)阻抗(ZPV)，通過(guò)光伏系統(tǒng)(1，101)的交流電響應(yīng)的模擬來(lái)獨(dú)立于光伏系統(tǒng)(1，101)的操作狀態(tài)地監(jiān)控光伏系統(tǒng)(1，101)的接觸，其中該模擬是針對(duì)于光伏系統(tǒng)(1，101)的至少兩個(gè)不同操作狀態(tài)的。另外還公開(kāi)了相應(yīng)的裝置。
文檔編號(hào)G01R31/02GK102869997SQ201180021658
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2011年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月18日
發(fā)明者L·布拉貝茲, O·哈斯, M·阿耶布, G·貝頓沃特, M·奧普夫 申請(qǐng)人:Sma太陽(yáng)能技術(shù)股份公司