AT526560A1

AT526560A1 - Emergency power device for a power generation system

Info

Publication number: AT526560A1
Application number: ATA50745/2022A
Authority: AT
Original assignee: Dm Elektrotechnik Gmbh
Priority date: 2022-09-28
Filing date: 2022-09-28
Publication date: 2024-04-15

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft unter anderem eine Notstromvorrichtung (2) für ein Energieerzeugungssystem (1), aufweisend einen Generator (21), der eine System-Schnittstelle (6) zu dem Energieerzeugungssystem (1), insbesondere zu einem Wechselrichter (5) des Energieerzeugungssystems (1), aufweist, eine Steuereinrich- tung (25), die über eine Signalleitung (26) mit dem Generator (21) verbunden ist, und eine dem Generator (21) zugeordnete Messvorrichtung (23), die eine Schnittstelle zu der Steuereinrichtung (23) aufweist. Um eine Notstromvorrichtung (2) bereitzustellen, bei der die Performance des Generators (21) unmittelbar an sich ändernde Gegebenheiten angepasst werden kann, ist vorgesehen, dass die Messvorrichtung (23) zur Erzeugung von Messwerten betreffend den Betriebspunkt des Generators (21) ausgebildet ist, beispielsweise zur Messung der elektrischen Span- nung und/oder des elektrischen Stroms und/oder des Verhältnisses elektrische Spannung zu elektrischem Strom, und dass die Steuereinrichtung (25) derart bereit- gestellt ist, dass sie in der Lage ist, den Betriebspunkt des Generators (21) basierend auf den erzeugten Messwerten zu regeln.The present invention relates, inter alia, to an emergency power device (2) for an energy generation system (1), comprising a generator (21) which has a system interface (6) to the energy generation system (1), in particular to an inverter (5) of the energy generation system (1), a control device (25) which is connected to the generator (21) via a signal line (26), and a measuring device (23) assigned to the generator (21) which has an interface to the control device (23). In order to provide an emergency power device (2) in which the performance of the generator (21) can be adapted directly to changing conditions, it is provided that the measuring device (23) is designed to generate measured values relating to the operating point of the generator (21), for example to measure the electrical voltage and/or the electrical current and/or the ratio of electrical voltage to electrical current, and that the control device (25) is provided in such a way that it is able to regulate the operating point of the generator (21) based on the measured values generated.

Description

Notstromvorrichtung für ein Energieerzeugungssystem Emergency power device for a power generation system

Die Erfindung betrifft zunächst eine Notstromvorrichtung für ein Energieerzeugungssystem, sowie ein Energieerzeugungssystem. Weiterhin betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Regeln des Betriebspunkts eines Generators einer Notstromvorrichtung für ein Energieerzeugungssystem, sowie ein Verfahren zum Regeln eines The invention relates firstly to an emergency power device for an energy generation system, as well as to an energy generation system. Furthermore, the invention also relates to a method for controlling the operating point of a generator of an emergency power device for an energy generation system, as well as to a method for controlling a

Energieerzeugungssystems. energy generation system.

Energieerzeugungssysteme an sich sind auf verschiedenste Weise aus dem Stand der Technik bekannt. In einer Ausgestaltungsweise dient das Energieerzeugungssystem zur Erzeugung und Bereitstellung von elektrischer Energie, beispielsweise für ein elektrisches Netz eines Hauses. Ein solches Energieerzeugungssystem kann beispielsweise als einzige Energiequelle für das elektrische Netz dienen, oder aber Energy generation systems themselves are known in various ways from the state of the art. In one embodiment, the energy generation system serves to generate and provide electrical energy, for example for an electrical network of a house. Such an energy generation system can, for example, serve as the sole energy source for the electrical network, or

als eine Ergänzung zu einem elektrischen Versorgungsnetz. as a supplement to an electrical supply network.

Ein derartiges Energieerzeugungssystem weist beispielsweise eine Einrichtung zum Erzeugen elektrischer Energie auf, bei der es sich etwa um eine Photovoltaik-Einrichtung oder eine Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie auf Basis von Windkraft handeln kann. Weiterhin umfasst das Energieerzeugungssystem eine Einrichtung zum Speichern der erzeugten elektrischen Energie, etwa eine Batterieeinrichtung. Schließlich kann das Energieerzeugungssystem auch über einen Wechselrichter verfügen, der über eine Leitung mit dem elektrischen Netz, insbesondere ei-Such an energy generation system has, for example, a device for generating electrical energy, which can be a photovoltaic device or a device for generating electrical energy based on wind power. Furthermore, the energy generation system comprises a device for storing the generated electrical energy, such as a battery device. Finally, the energy generation system can also have an inverter, which is connected to the electrical network, in particular a

nem Hausnetz, verbunden ist. Im Normalbetrieb des Energieerzeugungssystems wird elektrische Energie mittels a domestic network. In normal operation of the energy generation system, electrical energy is generated by

der Einrichtung zum Erzeugen der elektrischen Energie erzeugt und anschließend in das elektrische Netz eingespeist und/oder in der Einrichtung zum Speichern der the device for generating electrical energy and then fed into the electrical network and/or in the device for storing the

Energie dann bei Bedarf dem elektrischen Netz zur Verfügung gestellt werden. Energy can then be made available to the electrical grid when needed.

Es ist bekannt, derartige Energieerzeugungssysteme zusätzlich mit einer Notstromvorrichtung auszustatten. Diese wird beispielsweise benötigt, wenn die Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie ausfällt, oder wenn, beispielsweise in Spitzenzeiten oder bei Aktivierung energieintensiver Verbraucher im elektrischen Netz, mehr elektrische Energie benötigt wird, als von der Einrichtung zum Speichern der elektrischen Energie bereitgestellt werden kann. It is known to additionally equip such energy generation systems with an emergency power device. This is required, for example, if the device for generating electrical energy fails or if, for example, during peak times or when energy-intensive consumers in the electrical network are activated, more electrical energy is required than can be provided by the device for storing the electrical energy.

Dies soll anhand eines konkreten Anwendungsfalls verdeutlicht werden. Wenn das Energieerzeugungssystem die elektrische Energie in ein elektrisches Netz, beispielsweise ein Hausnetz, einspeist, das ebenfalls auch mit einem elektrischen Versorgungsnetz verbunden ist, kann es aus unterschiedlichsten Gründen vorkommen, dass der Strom ausfällt, beispielsweise durch ein Gewitter, einen heftigen Sturm, 0der dergleichen. Der Strom kann beispielsweise für mehrere Stunden, Tage oder Wochen ausfallen. This will be illustrated using a specific application. If the energy generation system feeds the electrical energy into an electrical network, for example a house network, which is also connected to an electrical supply network, the power may fail for a variety of reasons, for example due to a thunderstorm, a violent storm, or the like. The power may fail for several hours, days or weeks, for example.

Wenn die Einrichtung zum Erzeugen elektrischer Energie eine Photovoltaik-Einrichtung ist, kann im Falle einer fehlenden Sonnenstrahlung die Speichereinrichtung nicht mehr aufgeladen werden. Im schlechtesten Fall hat die Speichereinrichtung für die elektrische Energie, beispielsweise die Batterieeinrichtung, während eines Stromausfalls zudem nur noch einen geringen Speicherstand. Wenn es beispielsweise über einen längeren Zeitraum zu keiner Sonnenstrahlung kommt, oder wenn die Photovoltaik-Einrichtung verschneit, oder beschädigt, oder stark verschmutzt ist, das heißt die Speichereinrichtung nicht aufgeladen werden kann, kommt die Notstromvorrichtung zum Einsatz. Sie wird direkt an das elektrische Netz angeschlossen, beispielsweise über einen Wechselrichter, und lädt die Speichereinrichtung in kürzester Zeit wieder auf. Wenn die Speichereinrichtung aufgeladen ist, kann sich die Notstromvorrichtung wieder abschalten. Somit ist zu jeder Zeit eine vollständige Autonomie des Energieerzeugungssystems gegeben. If the device for generating electrical energy is a photovoltaic device, the storage device can no longer be charged if there is no solar radiation. In the worst case scenario, the storage device for the electrical energy, for example the battery device, will only have a low storage level during a power failure. If, for example, there is no solar radiation for a long period of time, or if the photovoltaic device is covered in snow, damaged or very dirty, i.e. the storage device cannot be charged, the emergency power device is used. It is connected directly to the electrical grid, for example via an inverter, and recharges the storage device in the shortest possible time. Once the storage device is charged, the emergency power device can switch itself off again. This means that the energy generation system is completely autonomous at all times.

Während des Betriebs überwacht die Steuereinrichtung über eine Messvorrichtung in Form eines Gassensors und eines Temperatursensors die Umgebung des Gene-During operation, the control device monitors the environment of the generator via a measuring device in the form of a gas sensor and a temperature sensor.

rators, um eine Beschädigung des Generators zu vermeiden. rators to avoid damaging the generator.

Nachteilig bei dieser bekannten Lösung ist, dass de facto erst bei Eintreten oder kurz vor dem Eintreten einer Beschädigung des Generators geeignete Schutzmaßnahmen ergriffen werden, beispielsweise durch Abschalten des Generators. The disadvantage of this known solution is that, in fact, appropriate protective measures are only taken when damage to the generator occurs or shortly before it occurs, for example by switching off the generator.

Ausgehend vom geschilderten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Notstromvorrichtung so zu verbessern, dass die vorgenannten Nachteile vermieden werden können. Insbesondere soll eine Notstromvorrichtung bereitgestellt werden, bei der die Performance des Generators unmittelbar an sich ändernde Gegebenheiten angepasst wird. Based on the described prior art, the present invention is based on the object of improving an emergency power device so that the aforementioned disadvantages can be avoided. In particular, an emergency power device is to be provided in which the performance of the generator is immediately adapted to changing circumstances.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch die Notstromvorrichtung mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Anspruch 1, welche den ersten Aspekt der Erfindung darstellt, durch das Energieerzeugungssystem mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 12, welches den zweiten Aspekt der Erfindung The invention solves the problem by the emergency power device with the features according to independent claim 1, which represents the first aspect of the invention, by the energy generation system with the features according to independent claim 12, which represents the second aspect of the invention

darstellt. represents.

Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit einem Erfindungsaspekt beschrieben sind, vollinhaltlich auch im Zusammenhang mit den anderen Erfindungsaspekten, und jeweils umgekehrt, so dass hinsichtlich der Offenbarung eines der Erfindungsaspekte vollinhaltlich auch auf die Offenbarung der anderen Erfindungsaspekte Bezug genommen Further features and details of the invention emerge from the subclaims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with one aspect of the invention also apply in full in connection with the other aspects of the invention, and vice versa, so that with regard to the disclosure of one of the aspects of the invention, reference is also made in full to the disclosure of the other aspects of the invention.

und verwiesen wird. and is referred to.

Die einzelnen Aspekte der Erfindung basieren auf dem gemeinsamen erfinderischen Grundkonzept, dass der Generator einer Notstromvorrichtung über einen geeigneten Regelkreis so geregelt wird, dass sich dieser stets in einem adäquaten Betriebspunkt befindet. Der Betriebspunkt ist im Sinne der vorliegenden Erfindung dabei insbesondere ein bestimmter Punkt im Kennfeld oder auf der Kennlinie des Generators, der aufgrund der Systemeigenschaften und der einwirkenden äußeren The individual aspects of the invention are based on the common inventive basic concept that the generator of an emergency power device is controlled via a suitable control circuit so that it is always at an adequate operating point. In the sense of the present invention, the operating point is in particular a certain point in the characteristic field or on the characteristic curve of the generator, which is determined based on the system properties and the external influences.

Einflüsse und Parameter eingenommen wird. influences and parameters are taken into account.

Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Notstromvorrichtung bereitgestellt, welche die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 aufweist. According to the first aspect of the invention, an emergency power device is provided which has the features of independent claim 1.

Die Notstromvorrichtung ist für ein Energieerzeugungssystem vorgesehen. Das heißt, die Notstromvorrichtung kann das Energieerzeugungssystem bei Bedarf mit elektrischer Energie versorgen. Diesbezüglich wird an dieser Stelle zur Vermeidung von Wiederholungen auch auf die Ausführungen zum erfindungsgemäßen Energie-The emergency power device is intended for an energy generation system. This means that the emergency power device can supply the energy generation system with electrical energy when required. In this regard, in order to avoid repetition, reference is also made to the explanations regarding the energy generation system according to the invention.

erzeugungssystem weiter unten vollinhaltlich Bezug genommen und verwiesen. generation system is fully referred to and referenced below.

Erfindungsaspekt weiter unten im Detail verdeutlicht wird. Invention aspect is explained in detail below.

Dazu weist der Generator eine System-Schnittstelle zu dem Energieerzeugungssystem auf. Beispielsweise kann der Generator, wie weiter unten näher beschrieben wird, über die System-Schnittstelle mit einem MPP-Laderegler, gegebenenfalls auch For this purpose, the generator has a system interface to the energy generation system. For example, as described in more detail below, the generator can be connected to an MPP charge controller via the system interface, or if necessary,

mit einem Wechselrichter, des Energieerzeugungssystem verbunden werden/sein. be connected to an inverter of the energy generation system.

Je nach Ausgestaltung kann der Generator über die System-Schnittstelle direkt mit dem Energieerzeugungssystem verbunden sein. Oder aber, es können noch weitere Komponenten zwischen dem Generator und dem Energieerzeugungssystem zwischengeschaltet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Notstromvorrichtung einen Gleichrichter auf, der eingangsseitig über eine Leitung mit dem Generator verbunden ist, und der ausgangsseitig über die System-Schnittstelle mit Depending on the design, the generator can be connected directly to the energy generation system via the system interface. Alternatively, other components can be connected between the generator and the energy generation system. In a preferred embodiment, the emergency power device has a rectifier, which is connected to the generator on the input side via a line and which is connected to the generator on the output side via the system interface.

dem Energieerzeugungssystem verbunden ist. connected to the energy generation system.

Des Weiteren weist die Notstromvorrichtung eine Steuereinrichtung auf, die über eine Signalleitung mit dem Generator verbunden ist. In der Steuereinrichtung werden, wie im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Verfahren weiter unten beschrieben wird, so dass an dieser Stelle zur Vermeidung von Wiederholungen auch auf diese Ausführungen vollinhaltlich Bezug genommen und verwiesen wird, Steuersignale erzeugt, mittels derer der Generator, insbesondere dessen Perfor-Furthermore, the emergency power device has a control device which is connected to the generator via a signal line. In the control device, as described below in connection with the method according to the invention, so that at this point reference is also made to these explanations in full in order to avoid repetition, control signals are generated by means of which the generator, in particular its performance

mance, geregelt wird. mance, is regulated.

Zu diesem Zweck ist dem Generator eine Messvorrichtung zugeordnet, die eine Schnittstelle zu der Steuereinrichtung aufweist. Über diese Messvorrichtung werden Messignale erzeugt, auf deren Basis in der Steuereirichtung anschließend die Steu-For this purpose, a measuring device is assigned to the generator, which has an interface to the control device. This measuring device generates measuring signals, on the basis of which the control device then carries out the control

ersignale generiert werden. „Erzeugen“ kann einerseits bedeuten, dass die signals are generated. “Generating” can mean, on the one hand, that the

ordnet sein. be in order.

Die Messvorrichtung ist nun in einer besonderen Weise ausgestaltet. Erfindungsgemäß ist die Messvorrichtung zur Erzeugung von Messwerten betreffend den Betriebspunkt des Generators ausgebildet. Unter Berücksichtigung der allgemeinen Definition zum Betriebspunkt weiter oben ist die Messvorrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform zur Messung der elektrischen Spannung und/oder des elektrischen Stroms und/oder des Verhältnisses elektrische Spannung zu elektrischem Strom, ausgebildet. The measuring device is now designed in a special way. According to the invention, the measuring device is designed to generate measured values relating to the operating point of the generator. Taking into account the general definition of the operating point above, the measuring device is designed in a preferred embodiment to measure the electrical voltage and/or the electrical current and/or the ratio of electrical voltage to electrical current.

Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung derart bereitgestellt, dass sie in der Lage ist, den Betriebspunkt des Generators basierend auf den erzeugten Messwerten zu regeln. Die von der Messvorrichtung erzeugten Messwerter werden zu der Steuereinrichtung übertragen und dort weiterverarbeitet. Insbesondere werden auf Basis der Messwerte Steuersignale erzeugt, die von der Steuereinrichtung anschließend dem Generator bereitgestellt werden. Beispielsweise kann, wie weiter unten noch in größerem Detail beschrieben wird, dem Generator eine AVR-Regeleinrichtung (Automatic Voltage Regulation) zugeordnet sein. Die von der Steuereinrichtung erzeugten Steuersignale werden dann von der Steuereinrichtung zu der AVR-Regeleinrichtung übertragen. Anhand der Steuersignale wird der Generator, das heißt dessen Betriebspunkt, anschließend geregelt. According to the invention, the control device is provided in such a way that it is able to regulate the operating point of the generator based on the measured values generated. The measured values generated by the measuring device are transmitted to the control device and further processed there. In particular, control signals are generated on the basis of the measured values, which are then provided to the generator by the control device. For example, as will be described in more detail below, an AVR (Automatic Voltage Regulation) control device can be assigned to the generator. The control signals generated by the control device are then transmitted from the control device to the AVR control device. The generator, i.e. its operating point, is then regulated using the control signals.

Wie dies realisiert werden kann, wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben. How this can be realized is described below using preferred embodiments.

sein. be.

Vorgesehen sein kann beispielsweise eine Speichereinrichtung, in der Referenzwerte in Bezug auf die erfassten Messwerte, gegebenenfalls auch die von der Messvorrichtung erzeugten Messwert, zumindest temporär abgespeichert sind. Die Speichereinrichtung kann eine Schnittstelle zu einer externen Eingabeeinrichtung beziehungsweise zum Empfangen von externen Daten aufweisen. Auf diese Weise wird es möglich, Referenzwerte nachträglich einzuspielen und/oder zu verändern. Beispielsweise sind die Referenzwerte auf einen bestimmten Wechselrichter abgestimmt. Nunmehr besteht somit die Möglichkeit, die in einem Energieerzeugungssystem befindlichen Wechselrichter auszutauschen. Die erforderlichen Referenzwerte betreffend den ausgetauschten Wechselrichter können dann in der Speichereinrichtung abgespeichert werden. Die Speichereinrichtung ist der Steuereinrichtung zugeordnet. Beispielsweise kann die Speichereinrichtung Bestandteil der Steuereinrichtung sein. Oder, die Speichereinrichtung ist eine eigenständige Komponente, die über eine Schnittstelle mit der Steuereinrichtung verbunden ist. For example, a storage device can be provided in which reference values in relation to the recorded measured values, possibly also the measured values generated by the measuring device, are stored at least temporarily. The storage device can have an interface to an external input device or for receiving external data. In this way, it is possible to subsequently import and/or change reference values. For example, the reference values are coordinated with a specific inverter. It is now possible to replace the inverters in an energy generation system. The required reference values relating to the replaced inverter can then be stored in the storage device. The storage device is assigned to the control device. For example, the storage device can be a component of the control device. Or, the storage device is an independent component that is connected to the control device via an interface.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Referenzwerte in Form wenigstens einer vorgegebenen Kennlinie, insbesondere in Form wenigstens einer Kennlinie einer Einrichtung zum Erzeugen elektrischer Energie der Energieerzeugungseinrichtung, optional einer Photovoltaik-Einrichtung oder einer Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie auf Basis von Windkraft, in der Speichereinrichtung abgespeichert. Dies wird im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Energieerzeugungssystem sowie mit den erfindungsgemäßen Verfahren weiter unten in größerem Detail beschrieben, so dass an dieser Stelle zur Vermeidung von Wiederholungen auch auf diese Ausführungen weiter unten vollinhaltlich Bezug genommen und In a preferred embodiment, the reference values are stored in the storage device in the form of at least one predetermined characteristic curve, in particular in the form of at least one characteristic curve of a device for generating electrical energy of the energy generation device, optionally a photovoltaic device or a device for generating electrical energy based on wind power. This is described in greater detail below in connection with the energy generation system according to the invention and with the method according to the invention, so that at this point, in order to avoid repetition, reference is also made in full to these statements below and

verwiesen wird. is referred to.

untern Bezug genommen und verwiesen wird. referred to and referenced below.

Weiterhin vorgesehen sein kann in einer bevorzugten Ausführungsform eine dem Generator zugeordnete AVR-Regeleinrichtung (Automatic Voltage Regulation), wobei die Steuereinrichtung über eine Signalleitung mit der AVR-Regeleinrichtung verbunden ist. Die AVR-Regeleinrichtung ist dem Generator zugeordnet. Furthermore, in a preferred embodiment, an AVR (Automatic Voltage Regulation) control device associated with the generator can be provided, wherein the control device is connected to the AVR control device via a signal line. The AVR control device is associated with the generator.

Üblicherweise ist es die Aufgabe einer AVR-Regeleinrichtung, die ausgegebene Spannung des Generators konstant zu halten und Spannungsänderungen auszu-Typically, the task of an AVR control system is to keep the generator's output voltage constant and to compensate for voltage changes.

gleichen. Damit sollen Schäden am Generator vermieden werden. This is to avoid damage to the generator.

Im vorliegenden Fall übernimmt die AVR-Regeleinrichtung bevorzugt jedoch eine andere Aufgabe. Hier löst die AVR-Regeleinrichtung eine Veränderung, insbesondere eine Veränderung der Erregerspannung, aus. Die AVR-Regeleinrichtung wirkt mit dem Generator zusammen und kann dessen Erregerspannung bei Erreichen eines Maximalwerts drosseln. Über das in der Steuereinrichtung erzeugte Steuersignal kann eine Veränderung der Erregerspannung des Generators durch die AVRRegeleinrichtung ausgelöst werden, wie auch im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Verfahren weiter unten näher beschrieben wird, so dass an dieser Stelle auch auf die entsprechenden Ausführungen weiter unten vollinhaltlich Bezug In the present case, however, the AVR control device preferably takes on a different task. Here, the AVR control device triggers a change, in particular a change in the excitation voltage. The AVR control device interacts with the generator and can throttle its excitation voltage when a maximum value is reached. A change in the excitation voltage of the generator can be triggered by the AVR control device via the control signal generated in the control device, as is also described in more detail below in connection with the method according to the invention, so that at this point full reference is also made to the corresponding explanations below.

genommen und verwiesen wird. taken and referred to.

Vorteile realisieren: Realize benefits:

Vollkommene Autonomie auch bei Schlechtwetter Complete autonomy even in bad weather

Direktes Laden des Batteriespeichers DC-seitig Kontinuierlicher Stromfluss auch bei Spitzenlasten Direct charging of the battery storage on the DC side Continuous current flow even at peak loads

Keine Installation notwendig „plug and play“ No installation necessary “plug and play”

Zuverlässig dank Dieselantrieb mit 11 Verbrauch in der Stunde Komfortabler Elektrostarter Reliable thanks to diesel engine with 11 consumption per hour Comfortable electric starter

Für Einfamilienhäuser und Kleinbetriebe geeignet Suitable for single-family homes and small businesses

Keine Beschädigungen durch Spannungs- oder Frequenzfehler (DC-seitige Einspeisung in den PV Wechselrichter) No damage due to voltage or frequency errors (DC-side feed into the PV inverter)

Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Energieerzeugungssystem be-According to the second aspect of the invention, a power generation system is provided

reitgestellt, welches die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 12 aufweist. which has the features of independent claim 12.

Das Energieerzeugungssystem, das vorzugsweise ein Haussystem ist, weist eine Einrichtung zum Erzeugen elektrischer Energie auf, die insbesondere eine Photovoltaik-Einrichtung oder eine Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie auf Basis von Windkraft ist. Weiterhin weist das Energieerzeugungssystem eine Einrichtung zum Speichern der erzeugten elektrischen Energie, insbesondere eine Batterieeinrichtung, auf. Schließlich weist das Energieerzeugungssystem auch einen Wechselrichter, insbesondere einen Hybridwechselrichter, auf, der über eine Leitung mit einem elektrischen Netz, insbesondere einem Hausnetz, verbunden ist. Hinsichtlich dieses Energieerzeugungssystems wird zur Vermeidung von Wiederholungen auch auf die Ausführungen weiter oben, einschließlich der Beschreibungsei-The energy generation system, which is preferably a home system, has a device for generating electrical energy, which is in particular a photovoltaic device or a device for generating electrical energy based on wind power. Furthermore, the energy generation system has a device for storing the generated electrical energy, in particular a battery device. Finally, the energy generation system also has an inverter, in particular a hybrid inverter, which is connected to an electrical network, in particular a home network, via a line. With regard to this energy generation system, in order to avoid repetition, reference is also made to the statements above, including the description page.

leitung, Bezug genommen und verwiesen. management, reference is made and referred to.

und verwiesen. and referred to.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Energieerzeugungssystem einen MPP-Laderegler auf, der mit der Einrichtung zum Erzeugen elektrischer Energie, der Einrichtung zum Speichern der erzeugten elektrischen Energie, der Notstromvorrichtung und dem Wechselrichter verbunden ist. Alternativ kann der MPP-Laderegler auch ein Bestandteil des Wechselrichters sein. Derartige MPP-Laderegler sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt. Der MPP-Laderegler passt seine Eingangsspannung der Einrichtung zum Erzeugen elektrischer Energie, beispielsweise einer Photovoltaik-Einrichtung, an, damit diese die maximale Leistung liefern kann. In a preferred embodiment, the energy generation system has an MPP charge controller that is connected to the device for generating electrical energy, the device for storing the generated electrical energy, the emergency power device and the inverter. Alternatively, the MPP charge controller can also be a component of the inverter. Such MPP charge controllers are generally known to those skilled in the art. The MPP charge controller adapts its input voltage to the device for generating electrical energy, for example a photovoltaic device, so that it can deliver maximum power.

Bei Photovoltaik-Einrichtungen ist der optimale Betriebspunkt mit maximaler Leistungsabgabe nicht konstant, sondern hängt von externen Faktoren wie der momentanen Bestrahlungsstärke und der Temperatur des Moduls ab. Daher wird der Lastwiderstand der Photovoltaik-Einrichtung durch eine elektronisch gesteuerte Schaltung so beeinflusst, dass der Lastwiderstand laufend so eingestellt und nachgeführt wird, dass er fast exakt gleich dem momentanen Innenwiderstand der PhotovoltaikEinrichtung ist und damit die Leistungsabgabe der Photovoltaik-Einrichtung unter verschiedenen Betriebsbedingungen immer maximal ist. In der Praxis erfolgen die Einstellung des optimalen Betriebspunktes und dessen laufende Nachführung durch den MPP-Laderegler. In photovoltaic systems, the optimal operating point with maximum power output is not constant, but depends on external factors such as the current irradiance and the temperature of the module. Therefore, the load resistance of the photovoltaic system is influenced by an electronically controlled circuit so that the load resistance is continuously adjusted and tracked so that it is almost exactly the same as the current internal resistance of the photovoltaic system and thus the power output of the photovoltaic system is always maximum under different operating conditions. In practice, the optimal operating point is set and continuously tracked by the MPP charge controller.

Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Regeln des Betriebspunkts eines Generators einer Notstromvorrichtung für ein Energieerzeugungssystem bereitgestellt, welches die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 14 aufweist. Insbesondere wird ein Verfahren zum Regeln des Betriebspunkts eines Generators einer Notstromvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der According to the third aspect of the invention, a method for controlling the operating point of a generator of an emergency power device for a power generation system is provided, which has the features of independent claim 14. In particular, a method for controlling the operating point of a generator of an emergency power device according to the first aspect of the

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wie zur allgemeinen Beschreibung Bezug genommen und verwiesen. as referred to and referenced in the general description.

Das Verfahren ist erfindungsgemäß durch folgende Schritte gekennzeichnet: According to the invention, the method is characterized by the following steps:

a) Über eine dem Generator zugeordnete Messvorrichtung werden, insbesondere kontinuierlich, Messwerte betreffend den Betriebspunkt des Generators erzeugt. Beispielsweise wird/werden mit der Messvorrichtung die elektrische Spannung und/oder der elektrische Strom und/oder das Verhältnis elektrische Spannung zu elektrischem Strom, gemessen. a) A measuring device assigned to the generator is used to generate, in particular continuously, measured values relating to the operating point of the generator. For example, the measuring device measures the electrical voltage and/or the electrical current and/or the ratio of electrical voltage to electrical current.

b) Die erzeugten Messwerte werden über eine Schnittstelle zu einer dem Generator b) The generated measured values are transmitted via an interface to a generator

zugeordneten Steuereinrichtung übertragen. assigned control device.

c) In der Steuereinrichtung wird, basierend auf den erzeugten Messwerten, ein Steuersignal zum Regeln des Betriebspunkt des Generators erzeugt und dem Generator bereitgestellt, beispielsweise an eine dem Generator zugeordnete AVR-Regeleinrichtung übertragen. Dies kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Beispielsweise kann das Steuersignal zum Regeln des Betriebspunkt des Generators erzeugt werden, indem in einer Komparatoreinrichtung die von der Messvorrichtung erzeugten Messwerte mit Referenzwerten verglichen werden. Insbesondere kann das Steuersignal zum Regeln des Betriebspunkt des Generators erzeugt werden, indem in der Komparatoreinrichtung die von der Messvorrichtung erzeugten Messwerte mit einer vorgegebenen Kenmnlinie, insbesondere in Form wenigstens einer Kennlinie einer Einrichtung zum Erzeugen elektrischer Energie der Energieerzeugungseinrichtung, optional einer Photovoltaik-Einrichtung oder einer Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie auf Basis von Windkraft, verglichen werden. c) In the control device, based on the measured values generated, a control signal for regulating the operating point of the generator is generated and made available to the generator, for example transmitted to an AVR control device assigned to the generator. This can be done in different ways. For example, the control signal for regulating the operating point of the generator can be generated by comparing the measured values generated by the measuring device with reference values in a comparator device. In particular, the control signal for regulating the operating point of the generator can be generated by comparing the measured values generated by the measuring device with a predetermined characteristic curve, in particular in the form of at least one characteristic curve of a device for generating electrical energy of the energy generation device, optionally a photovoltaic device or a device for generating electrical energy based on wind power.

d) Der Betriebspunkt des Generators wird anschließend entsprechend dem bereit-d) The operating point of the generator is then adjusted according to the available

gestellten Steuersignal geregelt. Beispielsweise kann mittels des in der For example, the control signal in the

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triebspunkt oder entsprechend einer vorgegebenen Kennlinie geregelt werden. operating point or according to a specified characteristic curve.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann dem Generator eine AVR-Regeleinrichtung (Automatic Voltage Regulation) zugeordnet sein, wobei die in der Steuereinrichtung erzeugten Steuersignale eine Veränderung der Erregerspannung des Generators durch die AVR-Regeleinrichtung auslösen. In a preferred embodiment, the generator can be assigned an AVR (Automatic Voltage Regulation) control device, wherein the control signals generated in the control device trigger a change in the excitation voltage of the generator by the AVR control device.

Gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Regeln eines Energieerzeugungssystems bereitgestellt, welches die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 19 aufweist. Insbesondere wird ein Verfahren zum Regeln eines Energieerzeugungssystems gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung bereitgestellt. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird an dieser Stelle deshalb vollinhaltlich auch auf die Ausführungen zum dritten Erfindungsaspekt sowie zur allgemeinen Be-According to the fourth aspect of the invention, a method for controlling an energy generation system is provided, which has the features of independent claim 19. In particular, a method for controlling an energy generation system is provided according to the third aspect of the invention. To avoid repetition, reference is therefore made here in full to the statements on the third aspect of the invention and to the general description.

schreibung Bezug genommen und verwiesen. description and cross-referenced.

Das Energieerzeugungssystem weist die folgenden Komponenten auf: eine Einrichtung zum Erzeugen elektrischer Energie, insbesondere eine Photovoltaik-Einrichtung oder eine Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie auf Basis von Windkraft; eine Einrichtung zum Speichern der erzeugten elektrischen Energie, insbesondere eine Batterieeinrichtung; einen Wechselrichter, der über eine Leitung mit einem elektrischen Netz, insbesondere einem Hausnetz, verbunden ist, sowie weiterhin eine Notstromvorrichtung, mit einem Generator, der eine System-Schnittstelle zu dem Energieerzeugungssystem, insbesondere zu einem MPP-Laderegler, aufweist, eine Steuereinrichtung, die über eine Signalleitung mit dem Generator verbunden ist, und eine dem Generator zugeordnete Messvorrichtung, die eine Schnittstelle zu der Steuereinrichtung aufweist. Insbesondere ist die Notstromvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird an dieser Stelle deshalb vollinhaltlich auch auf die Ausführungen zum ersten Erfindungsaspekt sowie zur allgemeinen Beschreibung Bezug genommen und ver-The energy generation system has the following components: a device for generating electrical energy, in particular a photovoltaic device or a device for generating electrical energy based on wind power; a device for storing the generated electrical energy, in particular a battery device; an inverter which is connected to an electrical network, in particular a house network, via a line, and also an emergency power device with a generator which has a system interface to the energy generation system, in particular to an MPP charge controller, a control device which is connected to the generator via a signal line, and a measuring device assigned to the generator which has an interface to the control device. In particular, the emergency power device is designed according to the first aspect of the invention. To avoid repetition, reference is therefore made in full at this point to the statements on the first aspect of the invention and to the general description and

wiesen. grasslands.

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a) Im Betrieb der Einrichtung zum Erzeugen elektrischer Energie wird die erzeugte elektrische Energie in der Einrichtung zum Speichern der elektrischen Energie abgespeichert und/oder der Wechselrichter wird mit elektrischer Energie entsprechend a) During operation of the device for generating electrical energy, the generated electrical energy is stored in the device for storing electrical energy and/or the inverter is supplied with electrical energy in accordance with

der Kennlinie der Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie beschickt; the characteristic curve of the device for generating electrical energy;

b) Im Betrieb des Generators, insbesondere wenn der Generator der Notstromvorrichtung die Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie ersetzt oder ergänzt, wird die vom Generator erzeugte elektrische Energie in der Einrichtung zum Speichern der elektrischen Energie abgespeichert und/oder der Wechselrichter wird mit vom Generator erzeugter elektrischer Energie beschickt. (b) During operation of the generator, in particular when the generator of the emergency power device replaces or supplements the device for generating electrical energy, the electrical energy generated by the generator is stored in the device for storing electrical energy and/or the inverter is supplied with electrical energy generated by the generator.

Beim Aufschalten der Notstromvorrichtung, insbesondere von deren Generator, insbesondere auf einen MPP-Laderegler, erfolgt eine Trennung der Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie vom Wechselrichter. When the emergency power device, in particular its generator, is connected, in particular to an MPP charge controller, the device for generating electrical energy is separated from the inverter.

Wenn während des Generatorbetriebs über eine dem Generator zugeordnete Messvorrichtung Messwerte betreffend den Betriebspunkt des Generators, insbesondere kontinuierlich, erzeugt werden, werden die erzeugten Messwerte vorzugsweise über eine Schnittstelle zu einer dem Generator zugeordneten Steuereinrichtung übertragen. In der Steuereinrichtung wird, basierend auf den erzeugten Messwerten, ein Steuersignal zum Regeln des Betriebspunkt des Generators erzeugt und dem Generator bereitgestellt, beispielsweise an eine dem Generator zugeordnete AVR-Regeleinrichtung übertragen. Der Betriebspunkt des Generators wird anschließend If, during generator operation, measured values relating to the operating point of the generator are generated, in particular continuously, via a measuring device assigned to the generator, the measured values generated are preferably transmitted via an interface to a control device assigned to the generator. In the control device, based on the measured values generated, a control signal for regulating the operating point of the generator is generated and made available to the generator, for example transmitted to an AVR control device assigned to the generator. The operating point of the generator is then

entsprechend dem empfangenen Steuersignal geregelt. controlled according to the received control signal.

Vorzugsweise wird während der Generatorbetriebs mittels der Steuereinrichtung der Notstromvorrichtung der Betriebspunkt des Generators derart geregelt, dass er gegenüber dem Wechselrichter die Kennlinie der Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie, beispielsweise einer Photovoltaik-Einrichtung, simuliert. Diese Kenn-Preferably, during generator operation, the operating point of the generator is controlled by means of the control device of the emergency power device in such a way that it simulates the characteristic curve of the device for generating electrical energy, for example a photovoltaic device, in relation to the inverter. This characteristic

linie ist vorzugsweise in der Steuereinrichtung der Notstromvorrichtung hinterlegt. line is preferably stored in the control device of the emergency power device.

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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verfahren derart ausgebildet, dass während des Generatorbetriebs über die Messvorrichtung Messwerte betreffend den Betriebspunkt des Generators erzeugt werden, insbesondere Stromwerte gemessen werden, dass die erzeugten Messwerte mit Referenzwerten verglichen werden, und dass, wenn die erzeugten Messwerte die Referenzwerte erreichen, der Betriebspunkt des Generators, insbesondere die Erregung des Generators, angepasst wird. Dies kann beispielsweise mittels einer dem Generator zugeordneten AVR-Regeleinrichtung erfolgen. In a preferred embodiment, the method is designed such that during generator operation, measured values relating to the operating point of the generator are generated via the measuring device, in particular current values are measured, that the measured values generated are compared with reference values, and that when the measured values generated reach the reference values, the operating point of the generator, in particular the excitation of the generator, is adjusted. This can be done, for example, by means of an AVR control device assigned to the generator.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Wechselrichter, wenn er mit vom Generator erzeugter elektrischer Energie beschickt wird, seine Regelrichtung an die vom Generator empfangene elektrische Energie anpassen. In a preferred embodiment, when the inverter is supplied with electrical energy generated by the generator, it can adapt its control direction to the electrical energy received from the generator.

In den Figuren ist der Erfindungsgegenstand beispielhaft anhand eines Ausführungsbeispiels näher dargestellt. Es zeigen The figures show the subject matter of the invention in more detail using an exemplary embodiment.

Figur 1 in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes Energieerzeugungssystem; Figure 1 shows a schematic representation of an energy generation system according to the invention;

Figur 2 in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Notstromvorrichtung; Figure 2 shows a schematic representation of an emergency power device according to the invention;

Figur 3 eine Kurvenverlauf, der zeigt, wie das MPP-Tracking eines Wechsel-Figure 3 is a curve showing how the MPP tracking of an inverter

richters schematisch funktioniert; und Figur 4 den Kurvenverlauf einer Leistungsregelung des Generators mittels der Steuereinrichtung der Notstromvorrichtung. inverter functions schematically; and Figure 4 shows the curve of a power control of the generator by means of the control device of the emergency power device.

In Figur 1 ist ein Energieerzeugungssystem 1 dargestellt, welches zur Bereitstellung elektrischer Energie für ein Hausnetz 10 bereitgestellt ist. Das Energieerzeugungssystem 1 verfügt zunächst über eine Einrichtung 3 zur Erzeugung elektrischer Figure 1 shows an energy generation system 1 which is designed to provide electrical energy for a home network 10. The energy generation system 1 initially has a device 3 for generating electrical

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Über eine Leitung 8 ist der MPP-Laderegler 9 darüber hinaus mit einem Wechselrichter 5, insbesondere einem Hybrid-Wechselrichter, verbunden. Ausgangsseitig ist der Wechselrichter 5 mit dem Hausnetz 10 verbunden, welches zusätzlich auch The MPP charge controller 9 is also connected to an inverter 5, in particular a hybrid inverter, via a line 8. On the output side, the inverter 5 is connected to the house network 10, which also

noch an ein Versorgungsnetz 11 angeschlossen sein kann. can still be connected to a supply network 11.

Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, ist ein wesentlicher Bestandteil der Notstromvorrichtung 2 ein Generator 21, der über eine Aktuatoreinrichtung 20, beispielsweise einen Dieselmotor, angetrieben wird. Der Generator 21 ist über die System-Schnittstelle 6 mit dem MPP-Laderegler 9 des Energieerzeugungssystems 1 verbunden. Zwischengeschaltet ist noch ein Gleichrichter 30, der über eine Leitung 22 mit dem Generator 21 verbunden ist. In der Leitung 22 zwischen Generator 21 und Gleichrichter 30 befindet sich eine Messvorrichtung 23, die zur Messung des elektrischen Stroms und/oder der elektrischen Spannung und/oder des Verhältnisses elektrische Spannung zu elektrischem Strom, jeweils des Generators 21, ausgebildet ist. Die Messvorrichtung 23 ist über eine Signalleitung 24 mit einer Steuereinrichtung 25 verbunden, die wiederum über eine Signalleitung 26 mit einer dem Generator 21 zugeordneten AVR-Regeleinrichtung 27 verbunden ist. In der der Steuereinrichtung 25 werden auf Basis der empfangenen Messwerte von der Messvorrichtung 23 Steuersignale erzeugt und an die AVR-Regeleinrichtung 27 übertragen, wodurch eine Verän-As can be seen from Figure 2, an essential component of the emergency power device 2 is a generator 21, which is driven by an actuator device 20, for example a diesel engine. The generator 21 is connected to the MPP charge controller 9 of the energy generation system 1 via the system interface 6. A rectifier 30 is also connected in between, which is connected to the generator 21 via a line 22. In the line 22 between the generator 21 and the rectifier 30 there is a measuring device 23, which is designed to measure the electrical current and/or the electrical voltage and/or the ratio of electrical voltage to electrical current, in each case of the generator 21. The measuring device 23 is connected via a signal line 24 to a control device 25, which in turn is connected via a signal line 26 to an AVR control device 27 assigned to the generator 21. In the control device 25, control signals are generated on the basis of the received measured values from the measuring device 23 and transmitted to the AVR control device 27, whereby a change

derung der Erregerspannung des Generators 21 ausgelöst wird. change in the excitation voltage of the generator 21.

15 15

wenn diese verschneit ist oder aufgrund von Dunkelheit keine Energie hefert. when it is snowy or does not produce any energy due to darkness.

Die Grundkompoanenten der Notstromvorrichtung sind die Aktuatoreinrichtung 20 in Form eines Verbrennungsmotors, der Generator 21 und der Gleichrichter 30. Der Motor bezieht aus einem Tank, der dauerhaft zur Verfügung steht, Kraftstoff und wandelt somit chemische Energie in kinetische um. Diese Bewegungsenergie treibt wiederum den Generator 21 an, welcher eine Wechselspannung produziert. Im The basic components of the emergency power device are the actuator device 20 in the form of a combustion engine, the generator 21 and the rectifier 30. The engine draws fuel from a tank that is permanently available and thus converts chemical energy into kinetic energy. This kinetic energy in turn drives the generator 21, which produces an alternating voltage. In the

Gleichrichter 30 wird diese Wechselspannung gleichgerichtet und geglättet. In rectifier 30 this alternating voltage is rectified and smoothed.

Wenn beispielsweise mit Gleichspannung im Bereich zwischen 400 und 800 Volt gearbeitet wird, wird der Generator 21 über den Gleichrichter 30 und die SystemSchnittstelle 6 direkt an den MPP-Laderegler 9 vom Wechselrichter 5 angeschlassen, Nach etwa einer Minute geht der Generator 21 in den Vollleistungsbetrieb und speist somit in den Wechselrichter 5 mit der maximalen Leistung. If, for example, direct current is used in the range between 400 and 800 volts, the generator 21 is connected directly to the MPP charge controller 9 of the inverter 5 via the rectifier 30 and the system interface 6. After about one minute, the generator 21 goes into full power operation and thus feeds the inverter 5 with the maximum power.

Dieser lefert dann die Leistung entweder direkt in die Speichereinrichtung 4 oder nach dem Umformen in das angeschlossene Hausnetz 10.Wenn die Speichereinrichtung 4 wieder zu 100% gefüllt ist und etwaige großen Verbraucher des Hauses, wie zum Beispiel: Wärmepumpe, E-Herd oder andere starke Verbraucher abgeschaltet worden sind kann die Notstromvorrichtung 2 wieder abgeschaltet werden denn dann versorgt sich das Hausnetz 10 wieder direkt aus der Speichereinrichtung 4. Daher ist die Notstromvorrichtung 2 die vorteilhafte Erweiterung für jede Inselan-This then supplies the power either directly to the storage device 4 or, after conversion, to the connected house network 10. When the storage device 4 is again 100% full and any large consumers in the house, such as heat pumps, electric stoves or other heavy consumers, have been switched off, the emergency power device 2 can be switched off again because then the house network 10 is again supplied directly from the storage device 4. Therefore, the emergency power device 2 is the advantageous extension for any island system.

lage, location,

Der Wechselrichter 5 wird zu jeder Zeit mit Strom/Spannung entsprechend der Kennlinie der Einrichtung 3 zur Erzeugung elektrischer Energie, hier der Photovoltaik-Einrichtung beschickt. Wird anstelle der Einrichtung 3 die Notstromvorrichtung 2 The inverter 5 is always supplied with current/voltage according to the characteristic curve of the device 3 for generating electrical energy, here the photovoltaic device. If the emergency power device 2 is used instead of the device 3

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Im Betrieb wird beispielsweise mit einer Spannung von 500 V begonnen. Der Wechselrichter 5 erhöht die Spannung in inkrementellen Schritten, wobei laufend der Strom über die Messvorrichtung 23 abgenommen wird, bis dieser einen unteren Grenzwert erreicht. Dadurch wird eine Änderung (Verringerung) der Erregerspannung im Generator 21 ausgelöst. In operation, for example, a voltage of 500 V is used. The inverter 5 increases the voltage in incremental steps, with the current being continuously measured via the measuring device 23 until it reaches a lower limit. This triggers a change (reduction) in the excitation voltage in the generator 21.

Der Messwert (Strom) wird in der Steuereinrichtung 25 mittels einer Komparatoreinrichtung mit der hinterlegten Kennlinie verglichen und gibt ein Steuersignal zwischen 0 bis 5 V an die AVR-Regeleinrichtung 27. Diese löst die oben genannte Veränderung der Erregerspannung für den Generator 21 entsprechend dem Steuersignal The measured value (current) is compared in the control device 25 with the stored characteristic curve by means of a comparator device and gives a control signal between 0 and 5 V to the AVR control device 27. This triggers the above-mentioned change in the excitation voltage for the generator 21 according to the control signal

aus. out of.

Weiterhin kann die Kennlinie in der Steuereinrichtung 25 jederzeit umprogrammiert werden. Dadurch ist der Einsatz beliebiger Wechselrichter 5, ohne mechanischen Umbau am Rest des Energieerzeugungssystems 1, möglich. Furthermore, the characteristic curve in the control device 25 can be reprogrammed at any time. This makes it possible to use any inverter 5 without mechanical modifications to the rest of the energy generation system 1.

In der in Figur 3 dargestellten Kurve ist gezeigt, wie das MPP-Tracking des Wechselrichters 5 schematisch funktioniert. Die dargestellte Kurve ist die Leistungskennlinie einer Photovoltaik-Einrichtung. The curve shown in Figure 3 shows how the MPP tracking of the inverter 5 works schematically. The curve shown is the power characteristic of a photovoltaic device.

Die Leistungsregelung des Generators 21 über die Steuereinrichtung 25 simuliert genau diese Kurve. In der frei programmierbaren Steuereinrichtung 25 kann somit The power control of the generator 21 via the control device 25 simulates exactly this curve. In the freely programmable control device 25,

die Kurve auch für andere Leistungen (Aggregate) angepasst werden. the curve can also be adapted for other power units.

Beispielsweise wird permanent der Strom gemessen- Kommt man an einen in der Steuereinrichtung 25 eingestellten, vorzugsweise verstellbaren, Referenzwert, beispielsweise Strom, wird die Erregung des Generators 21 zurückgenommen und somit sinkt die ausgegebene Spannung. Der Wechselrichter 5 erkennt, dass das For example, the current is measured continuously. If a reference value, for example current, is reached that is set in the control device 25 and is preferably adjustable, the excitation of the generator 21 is reduced and the output voltage thus drops. The inverter 5 recognizes that the

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18 18

10 11 12 10 11 12

20 21 22 23 24 25 26 27 28 20 21 22 23 24 25 26 27 28

30 30

Energieerzeugungssystem Notstromvorrichtung Power generation system emergency power device

Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie Einrichtung zur Speicherung der erzeugten elektrischen Energie Wechselrichter Device for generating electrical energy Device for storing the generated electrical energy Inverter

System-Schnittstelle System interface

Zuleitung Supply line

Leitung Line

MPP-Laderegler MPP charge controller

Hausnetz Home network

Versorgungsnetz Supply network

Leitung Line

Aktuatoreinrichtung Actuator device

Generator Generator

Leitung zu Gleichrichter Line to rectifier

Messvorrichtung Measuring device

Messleitung Measurement line

Steuereinrichtung Control device

Signalleitung Signal line

AVR-Regeleinrichtung (Automatic Voltage Control) Linienabschnitt AVR (Automatic Voltage Control) Line section

Gleichrichter Rectifier

19 19

Claims

1. Notstromvorrichtung (2) für ein Energieerzeugungssystem (1), aufweisend einen Generator (21), der eine System-Schnittstelle (6) zu dem Energieerzeugungssystem (1), insbesondere zu einem Wechselrichter (5) des EnergieerzeugungssySstems (1), aufweist, 1. Emergency power device (2) for an energy generation system (1), comprising a generator (21) which has a system interface (6) to the energy generation system (1), in particular to an inverter (5) of the energy generation system (1),

eine Steuereinrichtung (25), die über eine Signalleitung (26) mit dem Generator (21) verbunden ist, und a control device (25) which is connected to the generator (21) via a signal line (26), and

eine dem Generator (21) zugeordnete Messvorrichtung (23), die eine Schnittstelle zu der Steuereinrichtung (23) aufweist, a measuring device (23) associated with the generator (21) which has an interface to the control device (23),

dadurch gekennzeichnet, characterized,

dass die Messvorrichtung (23) zur Erzeugung von Messwerten betreffend den Betriebspunkt des Generators (21) ausgebildet ist, und that the measuring device (23) is designed to generate measured values relating to the operating point of the generator (21), and

dass die Steuereinrichtung (25) derart bereitgestellt ist, dass sie in der Lage ist, den Betriebspunkt des Generators (21) basierend auf den erzeugten Messwerten zu re-that the control device (25) is provided such that it is able to regulate the operating point of the generator (21) based on the generated measured values.

geln. geln.

2. Notstromvorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend eine Komparatoreinrichtung zum Vergleichen der von der Messvorrichtung (23) erzeugten Messwerte mit Referenzwerten, und dass die Komparatoreinrichtung optional in der Steu-2. Emergency power device according to claim 1, further comprising a comparator device for comparing the measured values generated by the measuring device (23) with reference values, and that the comparator device is optionally in the control

ereinrichtung (25) oder in der Messvorrichtung (23) implementiert ist. device (25) or in the measuring device (23).

3. Notstromvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin aufweisend eine Speichereinrichtung, in der Referenzwerte in Bezug auf die erfassten Messwerte zumindest temporär abgespeichert sind, und dass die Speichereinrichtung der Steuereinrichtung (25) zugeordnet ist. 3. Emergency power device according to claim 1 or 2, further comprising a storage device in which reference values with respect to the detected measured values are at least temporarily stored, and that the storage device is assigned to the control device (25).

4. Notstromvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzwerte in Form wenigstens einer vorgegebenen Kennlinie, insbesondere in Form wenigstens einer Kennlinie einer Einrichtung (3) zum Erzeugen elektrischer Energie 4. Emergency power device according to claim 3, characterized in that the reference values are in the form of at least one predetermined characteristic curve, in particular in the form of at least one characteristic curve of a device (3) for generating electrical energy

der Energieerzeugungseinrichtung, optional einer Photovoltaik-Einrichtung oder the energy generation facility, optionally a photovoltaic facility or

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Speichereinrichtung abgespeichert sind. storage device.

5. Notstromvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (25) derart bereitgestellt ist, dass sie in der Lage ist, den Generator (21) an seinen optimalen Betriebspunkt oder entsprechend einer vor-5. Emergency power device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the control device (25) is provided in such a way that it is able to control the generator (21) to its optimum operating point or according to a predetermined

gegebenen Kennlinie zu regeln. to regulate the given characteristic curve.

6. Notstromvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (23) Bestandteil der Steuereinrichtung (25) ist, oder 6. Emergency power device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the measuring device (23) is part of the control device (25), or

dass die Messvorrichtung (23) über eine Messleitung (24) mit der Steuereinrichtung (25) verbunden ist. that the measuring device (23) is connected to the control device (25) via a measuring line (24).

7. Notstromvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (23) zur Messung der elektrischen Spannung und/oder des elektrischen Stroms und/oder des Verhältnisses elektrische Spannung zu elektrischem Strom, ausgebildet ist. 7. Emergency power device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the measuring device (23) is designed to measure the electrical voltage and/or the electrical current and/or the ratio of electrical voltage to electrical current.

8. Notstromvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiterhin aufweisend eine dem Generator (21) zugeordnete AVR-Regeleinrichtung (Automatic Voltage Regulation) (27), und dass die Steuereinrichtung (25) über eine Signalleitung (26) mit der AVR-Regeleinrichtung (27) verbunden ist. 8. Emergency power device according to one of claims 1 to 7, further comprising an AVR (Automatic Voltage Regulation) control device (27) assigned to the generator (21), and that the control device (25) is connected to the AVR control device (27) via a signal line (26).

9. Notstromvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiterhin aufweisend einen Gleichrichter (30), der eingangsseitig über eine Leitung (22) mit dem Generator (21) verbunden ist, und der ausgangsseitig über die System-Schnittstelle (6) mit dem Energieerzeugungssystem (1) verbunden ist. 9. Emergency power device according to one of claims 1 to 8, further comprising a rectifier (30) which is connected on the input side to the generator (21) via a line (22) and which is connected on the output side to the energy generation system (1) via the system interface (6).

10. Notstromvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (23) an/in dem Generator (21) oder in der Leitung (22) vom Generator (21) zum Gleichrichter (30) angeordnet ist. 10. Emergency power device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the measuring device (23) is arranged on/in the generator (21) or in the line (22) from the generator (21) to the rectifier (30).

21 eine Aktuatoreinrichtung (20) für den Generator (21). 21 an actuator device (20) for the generator (21).

12. Energieerzeugungssystem (1), aufweisend 12. Energy generation system (1), comprising

eine Einrichtung (3) zum Erzeugen elektrischer Energie, insbesondere eine Photovoltaik-Einrichtung oder eine Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie auf Basis von Windkraft, a device (3) for generating electrical energy, in particular a photovoltaic device or a device for generating electrical energy based on wind power,

eine Einrichtung (4) zum Speichern der erzeugten elektrischen Energie, insbesondere eine Batterieeinrichtung; a device (4) for storing the generated electrical energy, in particular a battery device;

einen Wechselrichter (5), der über eine Leitung mit einem elektrischen Netz, insbesondere einem Hausnetz (10), verbunden ist, an inverter (5) which is connected via a line to an electrical network, in particular a house network (10),

sowie weiterhin aufweisend eine Notstromvorrichtung (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11. and further comprising an emergency power device (2) according to one of claims 1 to 11.

13. Energieerzeugungssystem nach Anspruch 12, weiterhin aufweisend einen MPP-Laderegler (9), der mit der Einrichtung (3) zum Erzeugen elektrischer Energie, der Einrichtung (4) zum Speichern der erzeugten elektrischen Energie, der Notstromvorrichtung (2) und dem Wechselrichter (5) verbunden ist, oder der Bestandteil des Wechselrichters (5) ist. 13. Energy generation system according to claim 12, further comprising an MPP charge controller (9) which is connected to the device (3) for generating electrical energy, the device (4) for storing the generated electrical energy, the emergency power device (2) and the inverter (5), or which is a component of the inverter (5).

14. Verfahren zum Regeln des Betriebspunkts eines Generators (21) einer Notstromvorrichtung (2) für ein Energieerzeugungssystem (1), insbesondere eines Generators (21) einer Notstromvorrichtung (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch folgende Schritte: 14. Method for controlling the operating point of a generator (21) of an emergency power device (2) for an energy generation system (1), in particular a generator (21) of an emergency power device (2) according to one of claims 1 to 11, characterized by the following steps:

a) Über eine dem Generator (21) zugeordnete Messvorrichtung (23) werden, insbesondere kontinuierlich, Messwerte betreffend den Betriebspunkt des Generators (21) erzeugt; a) via a measuring device (23) associated with the generator (21), measured values relating to the operating point of the generator (21) are generated, in particular continuously;

b) Die erzeugten Messwerte werden über eine Schnittstelle zu einer dem Generator (21) zugeordneten Steuereinrichtung (25) übertragen; b) The measured values generated are transmitted via an interface to a control device (25) associated with the generator (21);

c) In der Steuereinrichtung (25) wird, basierend auf den erzeugten Messwerten, ein Steuersignal zum Regeln des Betriebspunkt des Generators (21) erzeugt und dem Generator (21) bereitgestellt; c) In the control device (25), based on the generated measured values, a control signal for regulating the operating point of the generator (21) is generated and provided to the generator (21);

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Steuersignal geregelt. Control signal regulated.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal zum Regeln des Betriebspunkt des Generators (21) erzeugt wird, indem in einer Komparatoreinrichtung die von der Messvorrichtung (23) erzeugten Messwerte mit 15. Method according to claim 14, characterized in that the control signal for regulating the operating point of the generator (21) is generated by comparing the measured values generated by the measuring device (23) with

Referenzwerten verglichen werden. reference values.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal zum Regeln des Betriebspunkt des Generators (21) erzeugt wird, indem in der Komparatoreinrichtung die von der Messvorrichtung (23) erzeugten Messwerte mit Referenzwerten in Form einer vorgegebenen Kennlinie, insbesondere in Form wenigstens einer Kennlinie einer Einrichtung (3) zum Erzeugen elektrischer Energie der Energieerzeugungseinrichtung (1), optional einer Photovoltaik-Einrichtung oder einer Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie auf Basis von Windkraft, vergli-16. Method according to claim 15, characterized in that the control signal for regulating the operating point of the generator (21) is generated by comparing in the comparator device the measured values generated by the measuring device (23) with reference values in the form of a predetermined characteristic curve, in particular in the form of at least one characteristic curve of a device (3) for generating electrical energy of the energy generation device (1), optionally a photovoltaic device or a device for generating electrical energy based on wind power.

chen werden. will be.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Messvorrichtung (23) die elektrische Spannung und/oder der elektrische Strom und/oder das Verhältnis elektrische Spannung zu elektrischem Strom, ge-17. Method according to one of claims 14 to 16, characterized in that the measuring device (23) measures the electrical voltage and/or the electrical current and/or the ratio of electrical voltage to electrical current,

messen wird. will measure.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass dem Generator (21) eine AVR-Regeleinrichtung (Automatic Voltage Regulation) (27) zugeordnet ist, und dass das in der Steuereinrichtung (25) erzeugte Steuersignal eine Veränderung der Erregerspannung des Generators (21) durch die AVR-Regeleinrichtung (27) auslöst. 18. Method according to one of claims 14 to 17, characterized in that an AVR (Automatic Voltage Regulation) control device (27) is assigned to the generator (21), and that the control signal generated in the control device (25) triggers a change in the excitation voltage of the generator (21) by the AVR control device (27).

19. Verfahren zum Regeln eines Energieerzeugungssystems (1), insbesondere eines Energieerzeugungssystems (1) gemäß einem der Ansprüche 12 oder 13, aufweisend eine Einrichtung (3) zum Erzeugen elektrischer Energie, insbesondere eine Photovoltaik-Einrichtung oder eine Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie 19. Method for controlling an energy generation system (1), in particular an energy generation system (1) according to one of claims 12 or 13, comprising a device (3) for generating electrical energy, in particular a photovoltaic device or a device for generating electrical energy

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gekennzeichnet durch folgende Schritte: characterized by the following steps:

a) Im Betrieb der Einrichtung (3) zum Erzeugen elektrischer Energie wird die erzeugte elektrische Energie in der Einrichtung (4) zum Speichern der elektrischen Energie abgespeichert und/oder der Wechselrichter (5) wird mit elektrischer Energie entsprechend der Kennlinie der Einrichtung (3) zur Erzeugung elektrischer Energie beschickt; a) During operation of the device (3) for generating electrical energy, the generated electrical energy is stored in the device (4) for storing the electrical energy and/or the inverter (5) is supplied with electrical energy according to the characteristic curve of the device (3) for generating electrical energy;

b) Im Betrieb des Generators (21), insbesondere wenn der Generator (21) der Notstromvorrichtung (2) die Einrichtung (3) zur Erzeugung elektrischer Energie ersetzt, wird die vom Generator (21) erzeugte elektrische Energie in der Einrichtung (4) zum Speichern der elektrischen Energie abgespeichert und/oder der Wechselrichter (5) wird mit vom Generator (21) erzeugter elektrischer Energie beschickt. b) During operation of the generator (21), in particular when the generator (21) of the emergency power device (2) replaces the device (3) for generating electrical energy, the electrical energy generated by the generator (21) is stored in the device (4) for storing the electrical energy and/or the inverter (5) is supplied with electrical energy generated by the generator (21).

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass während der Generatorbetriebs über eine dem Generator (21) zugeordnete Messvorrichtung (23) Messwerte betreffend den Betriebspunkt des Generators (21), insbesondere kontinuierlich erzeugt werden; dass die erzeugten Messwerte über eine Schnittstelle zu einer dem Generator (21) zugeordneten Steuereinrichtung (25) übertragen werden; dass in der Steuereinrichtung (25), basierend auf den erzeugten Messwerten, ein Steuersignal zum Regeln des Betriebspunkt des Generators (21) erzeugt und dem Generator (21), insbesondere über eine dem Generator (21) zugeordnete AVR-Regeleinrichtung /Automatic Voltage Regulation) (27) bereitgestellt wird; und dass der 20. Method according to claim 19, characterized in that during generator operation, measured values relating to the operating point of the generator (21) are generated, in particular continuously, via a measuring device (23) assigned to the generator (21); that the generated measured values are transmitted via an interface to a control device (25) assigned to the generator (21); that in the control device (25), based on the generated measured values, a control signal for regulating the operating point of the generator (21) is generated and provided to the generator (21), in particular via an AVR control device (Automatic Voltage Regulation) (27) assigned to the generator (21); and that the

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geregelt wird. is regulated.

21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass während der Generatorbetriebs mittels der Steuereinrichtung (25) der Notstromvorrichtung (2) der Betriebspunkt des Generators (21) derart geregelt wird, dass er gegenüber dem Wechselrichter (5) die Kennlinie der Einrichtung (3) zur Erzeugung elektrischer 21. Method according to claim 19 or 20, characterized in that during generator operation, the operating point of the generator (21) is regulated by means of the control device (25) of the emergency power device (2) in such a way that it follows the characteristic curve of the device (3) for generating electrical energy with respect to the inverter (5).

Energie simuliert. Energy simulated.

22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass während des Generatorbetriebs über die Messvorrichtung (23) Messwerte betreffend den Betriebspunkt des Generators (21) erzeugt werden, insbesondere Stromwerte gemessen werden, dass die erzeugten Messwerte mit Referenzwerten verglichen werden, und dass, wenn die erzeugten Messwerte die Referenzwerte erreichen, der Betriebspunkt des Generators (21), insbesondere die Erregung des Generators, angepasst wird. 22. Method according to claim 20 or 21, characterized in that during generator operation, measured values relating to the operating point of the generator (21) are generated via the measuring device (23), in particular current values are measured, that the measured values generated are compared with reference values, and that when the measured values generated reach the reference values, the operating point of the generator (21), in particular the excitation of the generator, is adjusted.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (5), wenn er mit vom Generator (21) erzeugter elektrischer Energie beschickt wird, seine Regelrichtung an die vom Generator (21) empfangene elektrische Ener-23. Method according to claim 22, characterized in that the inverter (5), when it is supplied with electrical energy generated by the generator (21), adapts its control direction to the electrical energy received from the generator (21).

gie anpasst. gy adapts.

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