DE9314151U1 - Solar energy control and distribution system - Google Patents

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- 2 Beschreibung - 2 Description

Solarenergieregel- und VerteilsystemSolar energy control and distribution system

Es ist bekannt, elektrische Verbraucher aus photovoltaischen Solargeneratoren zu speisen. Dazu ist es üblich, den von den Solargeneratoren erzeugten Strom über separate Laderegler in Batterien zwischenzuspeichern und dann die Verbraucher direkt oder über einen Wechselrichter mit Strom zu versorgen. Nachteilig hat sich bei den bekannten Energieregel- und Verteilsystemen der große Aufwand für die Installation und die geringe Sicherheit gegen die Folgen von Fehlschaltungen erwiesen, so daß die Installation derartiger Solaranlagen nur von einem Fachmann vorgenommen werden kann.It is known to supply electrical consumers with electricity from photovoltaic solar generators. To do this, it is usual to temporarily store the electricity generated by the solar generators in batteries using separate charge controllers and then supply the consumers with electricity directly or via an inverter. The disadvantages of the known energy control and distribution systems are the high cost of installation and the low level of security against the consequences of incorrect switching, so that the installation of such solar systems can only be carried out by a specialist.

Zur Beseitigung dieser Mängel wird in der DE-OS 36 11 544 vorgeschlagen, Akkumulator, Laderegler und Inverter in einem, jeweils einem Solarmodul räumlich zugeordneten, Regelgerät anzuordnen. Bei Verwendung mehrerer Solarmodule können die einzelnen Regelgeräte direkt aneinander gesteckt werden, wodurch der Installationsaufwand vermindert werden kann.To eliminate these deficiencies, DE-OS 36 11 544 proposes arranging the accumulator, charge controller and inverter in a control device that is spatially assigned to a solar module. When using several solar modules, the individual control devices can be plugged directly into one another, which can reduce the installation effort.

Auch bei dieser Lösung wirkt sich der Stromverbrauch der separaten Laderegler und eventueller separater Schutzschaltungen negativ auf den Wirkungsgrad der gesamten Solarenergieanlage aus.Even with this solution, the power consumption of the separate charge controllers and any separate protective circuits has a negative effect on the efficiency of the entire solar energy system.

Der im Schutzanspruch angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Energieregel- und Verteilsystem zu schaffen, das einfach zu installieren ist, dabei eine hohe Sicherheit gegen Fehler beim Verschalten der einzelnen Komponenten einer Solarenergieanlage bietet und den Wirkungsgrad der Anlage nicht negativ beeinflußt.The invention specified in the protection claim is based on the problem of creating an energy control and distribution system that is easy to install, offers a high level of security against errors when connecting the individual components of a solar energy system and does not negatively influence the efficiency of the system.

Dieses Problem wird mit den im Schutzanspruch aufgeführten Merkmalen gelöst.This problem is solved with the features listed in the protection claim.

Mit der Erfindung wird erreicht, daß der Aufwand für die Installation einer Solarenergieanlage erheblich gesenkt wird. Durch die Integration der Laderegelschaltung und der alle möglichen Fehlzustände absicherenden Schutzschaltungen in einer zentralen Steuerschaltung ist eine Beschädigung der Komponenten der Solaranlage ausgeschlossen, so daß die Installation auch von einem Nichtfachmann vorgenommen werden kann.The invention ensures that the cost of installing a solar energy system is significantly reduced. By integrating the charge control circuit and the protective circuits that protect against all possible faults in a central control circuit, damage to the components of the solar system is excluded, so that the installation can also be carried out by a non-specialist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand des in der Figur dargestellten Blockschaltbildes näher erläutert.An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the block diagram shown in the figure.

Im dargestellten Beispiel können mit separaten Ladereglern versehene Solarmodule Bl .. Bn (bis zum Erreichen des maximalen Batterieladestromes) über die Anschlußklemmen AK2 direkt mit der Batterie 10 verbunden werden. Dadurch ist es möglich, schon vorhandene Solarmodule in das erfindungsgemäße Solarenergieregel- und Verteilsystem einzubeziehen. Die ungeregelten Solarmodule Al .. An, sowie die Batterie 10 und die Anschlußklemmen AK3 für die Gleichstromverbraucher Gl .. Gn sind mit der zentralen Steuerschaltung 1 verbunden, wobei in der Zuleitung zu den Gleichstromverbrauchern ein von der zentralen Steuerschaltung 1 gesteuerter Leistungsschalter 2 angeordnet ist. Die Leistungsschalter 2 und 3 sind mit einem Temperaturfühler versehen, so daß die Verbraucher bei Überhitzung der Leistungsschalter 2 und 3 abgeschaltet werden können. Zum Anschluß von über einen Wechselrichter betriebenen Wechselstromverbrauchern Wl .. Wn ist eine separate Anschlußklemme AK4 vorgesehen.In the example shown, solar modules Bl .. Bn equipped with separate charge controllers can be connected directly to the battery 10 via the connection terminals AK2 (until the maximum battery charging current is reached). This makes it possible to include existing solar modules in the solar energy control and distribution system according to the invention. The unregulated solar modules Al .. An, as well as the battery 10 and the connection terminals AK3 for the direct current consumers Gl .. Gn are connected to the central control circuit 1, with a circuit breaker 2 controlled by the central control circuit 1 being arranged in the supply line to the direct current consumers. The circuit breakers 2 and 3 are equipped with a temperature sensor so that the consumers can be switched off if the circuit breakers 2 and 3 overheat. A separate connection terminal AK4 is provided for connecting alternating current consumers Wl .. Wn operated via an inverter.

Im Ladebetrieb fließt der Solargeneratorstrom von den ungeregelten Eingängen an den Anschlußklemmen AKl über den von der zentralen Steuerschaltung 1 gesteuerten Leistungsschalter 3 verlustarm in die Batterie 10. Vor Erreichen der Gasungsspannung wird der Ladevorgang abgeschaltet, um eine Überladung der Batterie 10 (Elektrolytverlust, Beschädigung der Elektroden) zu verhindern. Fällt die BatteriespannungDuring charging, the solar generator current flows from the unregulated inputs on the AKl terminals via the power switch 3 controlled by the central control circuit 1 into the battery 10 with low losses. Before the gassing voltage is reached, the charging process is switched off in order to prevent overcharging of the battery 10 (loss of electrolyte, damage to the electrodes). If the battery voltage drops

unter eine bestimmte Spannung, wird auf den vollen Ladebetrieb zurückgeschaltet.below a certain voltage, it switches back to full charging mode.

Unterschreitet im Entladebetrieb die Batteriespannung die Tiefentladeschwelle, so werden durch die Tiefentladeschutzschaltung der zentralen Steuerschaltung 1 und den Leistungsschalter 2 die Gleichstromverbraucher Gl .. Gn von der Batterie 10 getrennt. Die Gleichstromverbraucher werden automatisch wieder zugeschaltet, wenn eine Mindestladung vorhanden ist. Durch Zuschalten größerer Verbraucher ist es möglich, daß die Batteriespannung kurzzeitig unter die Tiefentladeschwelle absinkt, ohne daß tatsächlich Tiefentladung vorliegt. Um in solchen Fällen, ein Ansprechen der Tiefentladeschutzschaltung zu vermeiden, erfolgt die Lastabschaltung zeitverzögert. Der Status "Tiefentladung" wird durch die LED 8 im stromsparenden Blinkbetrieb angezeigt.If the battery voltage falls below the deep discharge threshold during discharge operation, the DC consumers Gl .. Gn are disconnected from the battery 10 by the deep discharge protection circuit of the central control circuit 1 and the power switch 2. The DC consumers are automatically switched back on when a minimum charge is present. By switching on larger consumers, it is possible that the battery voltage briefly drops below the deep discharge threshold without there actually being a deep discharge. In order to avoid the deep discharge protection circuit being triggered in such cases, the load is switched off with a time delay. The "deep discharge" status is displayed by the LED 8 in energy-saving flashing mode.

Bei Überschreitung eines Entladestromes von 150 A erfolgt eine sofortige Abschaltung der Verbraucher durch den Leistungsschalter 2, wobei mittels der LED 6 der Status "Kurzschluß im Verbraucherkreis" angezeigt wird.If a discharge current of 150 A is exceeded, the consumers are immediately switched off by the circuit breaker 2, with the status "short circuit in the consumer circuit" being displayed by LED 6.

Über die LED 4; 5 und 7 werden ebenfalls der Status "Solarspannung" sowie die Fehlzustände "Übertemperatur der Leistungsschalter" und "Verpolung der Batterie" angezeigt, wobei die zentrale Steuerschaltung 1 in jedem Fall über den Leistungsschalter 2 eine Abschaltung der Verbraucher vornimmt. Nach Ausschalten des Hauptschalters 9 kann der angezeigte Fehler durch die Bedienperson beseitigt werden. Da die einzelnen Schutzschaltungen schon in der Installationsphase wirksam sind, ist ein hohes Maß an Sicherheit gegen Beschädigungen des Systems gegeben.The LEDs 4, 5 and 7 also display the status "solar voltage" as well as the error states "overtemperature of the circuit breakers" and "reverse polarity of the battery", whereby the central control circuit 1 always switches off the consumers via the circuit breaker 2. After switching off the main switch 9, the displayed error can be eliminated by the operator. Since the individual protective circuits are already effective in the installation phase, a high degree of safety against damage to the system is ensured.

Claims (1)

TRONIC-TECH GmbH
Weißenseer Str. 52TRONIC-TECH GmbH
Weissenseer Str. 52 99610 Sömmerda99610 Sömmerda SchutzanspruchClaim for protection Solarenergieregel- und Verteilsystem für photovoltaische Inselanlagen mit in einem Gehäuse angeordneten Regel- und Steuereinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß in oder an dem kompakten Gehäuse Anschlußklemmen für mehrere geregelte und/oder ungeregelte Solarmodule, für mehrere Verbraucher sowie für Batterien angeordnet sind, daß die einzelnen Ein- und Ausgänge mit einer einen Leistungsschalter (2) steuernden zentralen Steuerschaltung (1) verbunden sind, welche eine Laderegelschaltung, eine Übertemperaturschutzschaltung, eine Kurzschlußschutzschaltung, eine Batterieverpolschutzschaltung und eine Tiefentladeschutzschaltung enthält, daß die einzelnen Regel- und Schutzschaltungen der zentralen Steuerschaltung (1) mit im Gehäuse angeordneten Statusanzeigeelementen (4; 5; 6; 7; 8) verbunden sind und daß in dem kompakten Gehäuse ein von außen zu betätigender Hauptschalter (9) angeordnet ist.Solar energy control and distribution system for photovoltaic island systems with control and regulation devices arranged in a housing, characterized in that connection terminals for several regulated and/or unregulated solar modules, for several consumers and for batteries are arranged in or on the compact housing, that the individual inputs and outputs are connected to a central control circuit (1) controlling a circuit breaker (2) which contains a charge control circuit, an overtemperature protection circuit, a short-circuit protection circuit, a battery polarity reversal protection circuit and a deep discharge protection circuit, that the individual control and protection circuits of the central control circuit (1) are connected to status display elements (4; 5; 6; 7; 8) arranged in the housing and that a main switch (9) which can be operated from the outside is arranged in the compact housing.