逆变器和用于设定逆变器的功率等级的方法与流程

逆变器和用于设定逆变器的功率等级的方法
1.本发明涉及逆变器和用于设定逆变器的功率等级的方法。
2.逆变器是用于将直流电转换为交流电(反之亦然)的电力电子设备。特定类型的逆变器通常有不同的功率等级。不同功率等级的逆变器针对不同的功率进行设计。这简化了对具有适于特定应用的功率的逆变器的选择。
3.例如，逆变器可以将来自太阳能电池组件的直流电压转换为交流电压，以馈入到供电网。因此，逆变器(也称为pv逆变器)是光伏系统(pv系统)的一部分。在此，pv系统可以具有多个pv发电机。通过提供不同的功率等级，可以满足客户对具有适于不同pv系统和/或pv发电机的功率的逆变器的需求。
4.然而，对于简单的生产和部件采购组织来说，可能希望特定类型逆变器的尽可能少的不同变型。因此，客户对尽可能多的功率等级选择的需求和有效的设备生产可能是矛盾的。例如，这个问题可以通过在生产中尽可能晚地指定设备功率来解决，或必要时在安装或调试过程中稍晚指定来解决。从技术角度来看，一种类型的逆变器可以大致相同或完全相同，但在功率设定(例如，通过软件)和与所设定的功率相对应的型号铭牌上有所不同。可以在生产结束时设定功率和安装型号铭牌，以便所有功率等级的大多数生产步骤可以以相同的方式进行。
5.为了制造商、批发商和/或安装人员的库存管理，设备可以继续以不同的功率等级存在。因此，由功率等级在技术上平等所带来的优势主要用于生产中。其原因是设备功率是在生产结束时指定的。将功率设定推迟到安装时，将进一步简化批发商、安装人员和制造商的物流。
6.在pv逆变器的安全标准中，要求型号铭牌标明功率和相关变量，如最大电网电流。设备的功率对于系统中线路和保险装置的设计至关重要，而且也是电网运营商的电网供电许可的基础。因此，必须确保，即使在安装时指定了功率，型号铭牌上的功率指示也与设备的实际功率一致。在此，也需要防止滥用。
7.在文献de 10 2015 101 684 a1中，提出使用rfid标签作为可变型号铭牌的一部分。功率被编码在rfid标签中，并与印记相对应。该标签是在安装过程中附接上的。逆变器包含rfid阅读设备，该rfid阅读设备在每次操作开始时读出rfid标签的数据，并设定所读出的功率。通过这种方式，确保了在型号铭牌上指示的功率与设备的实际功率相符。
8.这种方法的劣势在于集成在逆变器中的rfid阅读设备的技术成本。此外，使用该技术限制了对外壳材料的选择。rfid基于无线电，外壳不能屏蔽rfid通信频率。
9.在文件ep 3 438 009 a1中公开了一种方法，其中已经被封装的逆变器可以通过在封装件中封装的型号铭牌以及用于在安装后配置逆变器的设备来被调试运行(kommissionieren)。
10.此外，文件de 10 2014 226 620 a1给出了一种电动液压驱动装置，其中通过智能手机读出附接的型号标识，并将唯一分配给该型号标识的参数集传输到驱动装置以进行操作。其目的是防止参数的错误传送和由此造成的损害。
11.本发明的任务在于有效地处理逆变器的功率等级的设定。
12.该任务通过具有权利要求1的特征的方法以及具有权利要求14的特征的逆变器来解决。优选的实施方式在从属权利要求中给出。
13.逆变器具有设备型号铭牌该设备型号铭牌包含逆变器的设备特定的信息，该信息与所选的功率等级无关。此外，逆变器还具有从多个功率等级特定的等级铭牌(klassenschild)中选择的等级铭牌，该多个功率等级特定的等级铭牌分别被分配给多个功率等级中的一个功率等级。等级铭牌包含关于分配给逆变器的功率等级的信息。在此，所分配的功率等级是逆变器应设定的功率等级。
14.设定逆变器的功率等级的方法包括以下步骤：
15.以图像方式检测设备型号铭牌和等级铭牌，并且从以图像方式检测到的数据中(即，从一个或更多个检测到的图像中)读出设备特定的信息和关于所分配的功率等级的信息；
16.向逆变器传输设定序列，其中设定序列具有关于所分配的功率等级的信息；
17.在认证所读出的信息后，基于设定序列来设定逆变器的功率等级。
18.优选地，以图像方式共同检测设备型号铭牌和等级铭牌，即用一个光学记录来检测。例如，可以通过移动设备(例如，智能手机)的相机执行图像方式的检测。
19.在一个实施方式中，逆变器具有控制电力电子开关的控制器，通过该开关，输入侧直流电压可转换为交流电压，或反之亦然。优选地，控制器被设置成在接收到设定序列后，例如通过可在控制器的计算装置上执行的程序代码的软件配置来设定逆变器的功率等级。
20.可以通过声学、机械、光学、直接电气或其他的方式，特别是以无线的方式，向逆变器传输设定序列。可能的传输路径的示例为：rfid、逆变器内的相机、逆变器内的条形码扫描仪、麦克风、振动传感器、光电二极管、蓝牙、wlan、以太网、rs485、usb盘、存储卡等。优选地，在检查设备特定的信息和关于所分配的功率等级的信息的组合是否是允许的组合之后，向逆变器传输设定序列。
21.本发明使得在安装过程中能够设定，特别是永久地设定逆变器的功率等级(该功率等级选自逆变器可操作的多个功率等级)，从而确保了所设定的功率等级以符合标准的方式与附接在逆变器上的铭牌的明确规格相对应。这是通过使用逆变器的两部分铭牌来完成的。该两部分铭牌包括作为一部分的设备型号铭牌和作为另一部分的等级铭牌。优选地，设备型号铭牌在生产过程中被永久附接上。设备类型铭牌包含关于逆变器的所有非功率可变的信息，该信息优选也是人类可读的形式，例如纯文本形式。此外，设备型号铭牌包含视觉上可读出的代码，优选是视觉上可通过计算机读出的代码，例如识别设备的qr代码或条形码。例如，设备的标识可以包括序列号和/或型号名称。
22.等级铭牌包括逆变器的功率可变的信息，并且优选地以多种变型与逆变器一起封装起来。等级铭牌的信息是可以图像方式读出的，例如以qr代码的形式读出，并包括关于逆变器的功率等级的信息。在此优选地，等级铭牌的功率可变的信息还附加地以人类可读的方式提供，例如以纯文本方式提供。
23.优选地，等级铭牌在安装中附接在逆变器上。在一个实施方式中，在以图像方式读出之前，可以从多个等级铭牌中选择一等级铭牌，并将该等级铭牌附接到逆变器上，特别是永久地附接到逆变器上。例如，这些选择和附接步骤可以在逆变器的安装过程中和安装人员将逆变器投入运行之前进行。例如，可以通过粘贴等级铭牌来附接等级铭牌。永久的附接
是指铭牌在不受损的情况下不能被再次移除。
24.通过该方法，可以确保具有标牌(该标牌具有指示特定功率的等级铭牌)的逆变器实际上符合该功率。提出的解决方案比通过安装人员来设定更安全，因为该方案更好地确保型号铭牌上的功率与实际功率相符。避免了安装人员贴错标签，从而无意中产生了不符合规范要求的设备的情况。此外，必要时还确保了逆变器所属的pv系统与电网运营商所登记的规格相符。
25.根据本发明，在设定逆变器的功率等级之前，对以图像方式读出的信息进行认证。在这种情况下，认证是指对内容的正确来源和/或正确性进行核查。例如，认证可以通过密码学方法(例如，通过app)进行检查，其方式是核查以图像方式读出的信息的签名。例如，只有在认证之后才能生成设定序列。可选地，认证可以包括通过远程数据连接来查询数据库，其中以图像方式检测的信息例如可以借助数据库查询进行核查。特别地，数据库可以具有设备特定的信息和关于所分配的功率等级的信息的允许组合的列表，从而可以确保型号铭牌和等级铭牌的不允许组合被识别到，在这种情况下不产生设定序列。
26.优选地，设定序列具有附加的安全特征，这些安全特征不能或不能直接从设备型号铭牌和等级铭牌中推断出来。优选地，逆变器可以核查这些安全特征。例如，安全特征可以用于认证，并且例如包括加密和/或签名。这进一步提高了安全性。
27.在成功认证的情况下，可将设定序列与认证部分、逆变器识别部分和功率等级部分一起传送到逆变器，其中，在设定(特别是永久设定)包含在功率等级部分中的功率等级之前，逆变器检查认证部分和逆变器识别部分。在此，认证部分可以特别地包含由逆变器检查的签名。
28.在一个实施方式中，在设定序列传输到逆变器之前，根据设备特定的信息和关于所分配的功率等级的信息生成设定序列。例如，可以在以图像方式检测设备型号铭牌和等级铭牌的同一个设备上生成。可替代地或者附加地，设定序列的生成可以在控制中心进行，该控制中心通过远程数据连接(例如，通过互联网和/或移动无线电)与以图像方式检测的设备具有通信关系。例如，控制中心可以是由逆变器的制造商操作的计算中心，并且优选地具有数据库，并且例如布置在云中。在另一扩展方案中，移动设备(例如，智能手机)可以传输数据，并且在控制中心中，例如基于对非公开秘密的了解生成经加密和/或签名的设备特定的设定序列。优选地，只有在事先确定了身份并授权的情况下才能访问控制中心的装置。可替代地或者附加地，在移动设备上直接生成经加密和/或签名的设定序列。
29.在一个实施方式中，逆变器具有用于防止对所附接的等级铭牌进行篡改的结构。例如，可以通过将等级铭牌机械地附接在逆变器上，使得其移除会导致明显的损坏。这样使得篡改是可识别的。例如，这种机械附接可以使用不可拆卸的锁钩来完成。也可以通过以下方式进行：设备型号铭牌上已经有了关于所有功率等级的规格，而不适用的功率等级则通过例如在预设断裂点处将其断开来移除。也可以通过以下方式进行：设备型号铭牌上已经有了关于所有功率等级的规格，而不适用的功率等级例如通过具有不可拆卸的锁钩的覆盖板被覆盖住。
30.有利地，图像方式的检测是在配备有加密功能的移动设备上进行的。例如，这可以通过使用带有app和加密功能的智能手机来实现。由此，可以防止滥用，例如，在一些国家，对逆变器的要求和电网接入的费用随着逆变器功率的增加而增加。还可以防止未经授权而
提高功率。特别地，应防止在电网运营商接受系统后未经授权而提高功率。
31.在一个实施方式中，在安装完逆变器并附接上等级铭牌之后，安装人员使用其智能手机的相机利用app例如扫描设备型号铭牌和等级铭牌的代码。该app核查铭牌的两个部分是否存在，以及这两个部分是否处于相对彼此正确的位置。在一个实施方式中，app然后根据设备型号铭牌上的逆变器型号的信息和等级铭牌上的功率等级的信息，可以生成加密的、安全的设定序列，该设定序列可由逆变器检查有效性以用于为逆变器接通电源，并将该设定序列发送到逆变器。逆变器检查该设定序列，并且如果检查成功，则设定相应的功率。优选地，永久地设定功率，这意味着只能由制造商改变，而不能由用户或系统操作者改变。通过这种方式，可以保证铭牌上的功率与逆变器的实际功率一致。
32.在优选实施方式中，逆变器将功率的成功设定反馈给设定序列的发送方。同样，也可以反馈功率没有被成功设定，其中如有必要，可以另外告知失败的原因。
33.在本发明的优选实施方式中，使用同一设备，特别是移动设备，优选是智能手机，以图像方式检测和传输设定序列。由此，确保了易操作性。
34.一个实施方式可以包括在所检测的图像中检查用于防止进行篡改的结构的状态。例如，可以在移动设备上识别用于防止对逆变器上附接的等级铭牌进行篡改的结构。例如，app可以被设计成识别未正确附接的等级铭牌，该等级铭牌例如通过上述逆变器上的机械措施被保护起来不被篡改。例如，如果在所检测的图像中对结构的状态的检查表明已经发生了篡改，则可以不生成设定序列。
35.在一个实施方式中，认证可以包括检测和检查关于执行以图像方式检测的人员的信息。例如，可以检测关于执行人员的信息，并核查该人员是否获得授权。例如，关于执行人员的信息可以是该人员的以图像方式的检测或授权卡的读取。例如，设定序列的生成可以与此联系起来，并且仅在该人员被确认为授权人员时才进行。
36.在一个实施方式中，认证可以包括检查是否存在设定逆变器的功率等级的前提条件。有利地，只有在验证了合同关系之后才会产生设定序列。这种验证可以通过在远程数据库中进行查询来完成，并且例如包括：已经支付、存在有效的框架合同、授权激活等。为了验证，这些信息可以与关于请求者的信息(例如，pv系统的身份)、请求者的角色和/或请求者的身份或类似信息联系起来。特别地，还可以核查要设定的功率等级是否与订购并因此支付的功率等级相符。在具有数据库的控制中心生成设定序列时，可以对所设定的功率的支付进行检查。如果逆变器的价格取决于功率和所设定的功率的支付，则可以在其授权使用之前和设定代码生成之前对其进行检查。为此，可以使用另外的代码，该代码由控制中心例如通过远程数据传输被传输到逆变器。所有这些都可以作为设备特定的信息和关于所分配的功率等级的信息的组合的允许性检查的一部分来进行检查。在该方法的一个变型中，在生成设定序列时也可以自动触发支付过程，其中价格对应于设定序列中包含的功率等级。
37.利用这种方法，就可以在生产后和逆变器安装过程中进行低成本且安全的功率设定。物流可以通过这种方式得到简化。
38.在一个扩展方案中，为了进一步提高安全性，可以规定逆变器在没有设定功率等级的情况下不输出电力。
39.在另一个实施方式中，有利地，一旦设定了功率等级就不能被安装人员随后改变，而是例如只能由逆变器制造商改变。
40.在一个实施方式中，设定序列可以通过独立于用于以图像方式检测的设备的传输路径来传输，例如从控制中心通过远程数据通信传输到逆变器。
41.在优选实施方式中，设定序列在传输到逆变器之前被加密以确保保密性，和/或被签名以确保可靠性。因此，逆变器对传输的设定序列进行认证。由此，实现了设定序列仅被预定的逆变器接受来设定功率等级。
42.具有可设定的功率等级的逆变器，其具有设备型号铭牌，该设备型号铭牌包含逆变器的设备特定的信息，该信息与功率等级无关。逆变器还具有等级铭牌，该等级铭牌是从多个功率等级特定的等级铭牌中选择的，该多个功率等级特定的等级铭牌分别被分配给多个功率等级中的一个功率等级，并且等级铭牌包含关于所分配的功率等级的信息。优选地，设备型号铭牌和等级铭牌被布置在逆变器上，使得设备型号铭牌和等级铭牌可共同以图像方式读出。该逆变器还具有接收器，该接收器被设置成接收具有关于所分配的功率等级的信息的经加密和/或签名的设定序列。逆变器的控制器被设置成对经加密的设定序列进行解密和/或对经签名的设定序列进行认证，并基于设定序列来设定逆变器的功率等级。
43.下面基于附图中所示的实施例进一步阐述和描述本发明。
44.图1示意性地示出了用于设定逆变器的功率等级的方法；
45.图2示意性地示出了带有移动设备的逆变器；以及
46.图3示意性地示出了一个设备型号铭牌和多个等级铭牌。
47.图1示意性地示出了用于设定逆变器的功率等级的方法的步骤。
48.在步骤s1中，从多个等级铭牌14.1、14.2、14.3、14.4(图2)中选择一等级铭牌14(图2)并将其附接在逆变器10(图2)上。
49.在步骤s2中，以图像方式检测附接在逆变器10上的设备型号铭牌12(图2)和等级铭牌14(图2)，并且根据检测到的数据(即，检测到图像)，读出设备特定的信息和关于所分配的功率等级的信息。
50.在步骤s3中，对所读出的信息进行认证。在此优选地，认证包括检查是否存在设定逆变器10的功率等级的前提条件。例如检查可以包括通过远程数据传输26查询远离逆变器布置的数据库24。例如，数据库查询可以确定是否也为等级铭牌14上指定的功率等级支付了费用。
51.在步骤s4中，向逆变器10传输设定序列，其中该设定序列具有关于分配给逆变器10的、应进行设定的功率等级的信息。
52.在步骤s5中，基于设定序列来设定逆变器10的功率等级。
53.在图2中示意性地示出了具有可设定的功率等级的逆变器10。逆变器10具有设备型号铭牌12，该设备型号铭牌包含逆变器10的设备特定的信息，该信息与功率等级无关。此外，逆变器10还具有等级铭牌14，该等级铭牌14从多个功率等级特定的等级铭牌14.1、14.2、14.3、14.4(图3)中选择，这些等级铭牌14.1、14.2、14.3、14.4分别被分配给多个功率等级中的一个功率等级，并且该等级铭牌14包含关于所分配的功率等级的信息。逆变器10的设备型号铭牌12和等级铭牌14是可以以图像方式读出的。优选地，设备型号铭牌的信息以机器可读图像代码(例如，条形码或qr代码)的形式附接在铭牌12、14上。可替代地或者附加地，同样的信息可以以人类可读的形式附接在铭牌上。
54.优选地，设备型号铭牌12和等级铭牌14被布置在逆变器10上，使得设备型号铭牌
12和等级铭牌14可共同以图像方式被读出。逆变器10具有接收器16，该接收器16被设置成接收具有关于所分配的功率等级的信息的经加密和/或签名的设定序列。逆变器10具有控制器18，该控制器18被设置成对经加密的设定序列进行解密和/或对经签名的设定序列进行认证，并基于设定序列来设定逆变器10的功率等级。
55.移动设备20具有相机22，该相机22被设置成以图像方式检测设备型号铭牌12和等级铭牌14，优选地以图像方式共同检测设备型号铭牌12和等级铭牌14。为此目的，可以读出代码，例如条形码和/或qr代码。可替代地或者附加地，检测人类可读的信息，并且可以通过移动设备20的编程电路(例如，借助app)来检测人类可读的信息。关于此的一个示例是用于文本识别的ocr(optical character recognition——光学字符识别)。
56.移动设备通过远程数据连接26(例如，移动无线电和/或因特网)与数据库24连接。通过数据库例如可以对以图像方式检测的信息进行认证，从而进行验证。
57.在图3中，示意性地示出了例如可以布置在逆变器10上的设备型号铭牌12和等级铭牌14。如果设备类型铭牌12和等级铭牌14以如图所示的方式布置，则可以以图像方式共同读出设备类型铭牌12和等级铭牌14，这加快了方法，并进一步提高了方法的安全性。设备型号铭牌12包含逆变器10的设备特定的信息，该信息与功率等级无关。在方法的步骤s1(图1)中，从多个等级铭牌14.1、14.2、14.3、14.4中选择一等级铭牌14。每个等级铭牌14.1、14.2、14.3、14.4是功率等级特定的，即每个等级铭牌被分配给一个功率等级，逆变器10可以被设定到该功率等级。优选地，逆变器10对于其可被设定到的每个功率等级都具有所分配的等级铭牌14.1、14.2、14.3、14.4。优选地，多个等级铭牌14.1、14.2、14.3、14.4与逆变器一起封装，以便在安装过程中可以选择与待设定的功率等级相对应的等级铭牌，并将其附接在逆变器10上。