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„Wir machen keine Solarpanels, wir entwickeln elektronische Lösungen, damit diese besser funktionieren“, bringt Michael Polacek, Senior Vice President Key Market Segments & Business Development das Engagement von National Semiconductor im Photovoltaik-Bereich (PV) auf den Punkt.

Bei der auf der Intersolar vorgestellten Neuentwicklung handelt es sich um einen Chipsatz, der in der Lage ist, gefährliche Gleichstrom-Lichtbögen in Photovoltaik-Anlagen zu erkennen. Problematik: In PV-Anlagen können Wackelkontakte oder Isolationsfehler auftreten, die dazu führen, dass in Gleichstromkreisen Lichtbögen von beträchtlicher Energie entstehen. Diese können Temperaturen von mehr als +3.000 °C erreichen und somit ein Sicherheitsrisiko für Mensch und umgebende Infrastruktur darstellen. Nat Semis Lichtbogenerkennungs-Referenzdesign setzt sich aus Analog-Front-End-ICs und MBDF-Firmware zusammen, die den Lichtbogen erkennen und einen Alarm auslösen. Daraufhin kann das System abgeschaltet werden, um den Lichtbogen erlöschen zu lassen.

Stellen eine wertvolle Hilfe dar, um Lichtbögen in PV-Anlagen zu erkennen: SolarMagic Referenzdesign und Firmware.

Stellen eine wertvolle Hilfe dar, um Lichtbögen in PV-Anlagen zu erkennen: SolarMagic Referenzdesign und Firmware.National Semiconductor

Ins Detail gehen: Technische Eigenschaften des Chipsatzes

Der SolarMagic-Chipsatz ist ein Analog Front End bestehend aus drei hochintegrierten ICs. Der SM73201MM, ein 16-Bit-Micropower-ADC mit Abtastraten von 50 bis 250 KSPS und differenziellem Eingang, digitalisiert das Lichtbogensignal nach der Verstärkung und Filterung im AFE und sendet das daraus erzeugte digitale Signal an den Mikrocontroller. Der SM73308MG ist ein rauscharmer Operationsverstärker mit niedrigem Offset und Rail-to-Rail-Ausgang, der den Mittelpunkt der Referenzspannung V(ref) für das Lichtbogenerkennungs-AFE festlegt. Der SM73307MM, ein präziser, rauscharmer 17-MHz-Doppelverstärker mit CMOS-Eingang, dient zur Verstärkung und Filterung des Lichtbogen-Signatursignals. Eine Reihe zusätzlicher unterstützender Funktionen ist mit weiteren Power-Management-Bausteinen des Herstellers implementiert.

Die Lichtbogenerkennungs-Firmware betrachten

Lichtbögen in PV-Anlagen sind nicht einfach festzustellen. Sie hinterlassen keine eindeutig identifizierbare elektronische Signatur. Dazu kommt, dass die stromführenden Leitungen in einer PV-Anlage überaus effektive Antennen für ein breites Spektrum elektromagnetischer Interferenzen im Umfeld des Modulfelds sind. Außerdem erzeugen auch die Wechselrichter Störungen, die in die stromführenden Leitungen induziert werden. Somit ist ein ausgeklügeltes Signalverarbeitungs-Konzept notwendig, um nicht nur sämtliche Lichtbogen-Ereignisse zuverlässig zu erkennen, sondern auch Fehlalarme während des ordnungsgemäßen Betriebs der PV-Anlage zu vermeiden. National Semiconductor hat nach eigenen Aussagen ein solches Signalverarbeitungs-Konzept entwickelt und zum Patent angemeldet. Die MBDF-Firmware nutzt dabei ein abstrahiertes Mustererkennungs-Verfahren, das nicht darauf angewiesen ist, dass die Lichtbogen-Signatur exakt einer vorgegebenen Form entspricht.

National Semi stellt seinen SolarMagic Lichtbogenerkennungs-Chipsatz in verschiedenen Industriestandard-Gehäusen zur Verfügung. Er kostet 7,90 US-Dollar (ab 1.000 Stück) einschließlich einer Lizenz für die MBDF-Firmware.  

(eck)

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