DE102017107800A1 - Multi-strand photovoltaic system, method for operating such and strand shutdown device for such - Google Patents
Multi-strand photovoltaic system, method for operating such and strand shutdown device for such Download PDFInfo
- Publication number
- DE102017107800A1 DE102017107800A1 DE102017107800.2A DE102017107800A DE102017107800A1 DE 102017107800 A1 DE102017107800 A1 DE 102017107800A1 DE 102017107800 A DE102017107800 A DE 102017107800A DE 102017107800 A1 DE102017107800 A1 DE 102017107800A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- photovoltaic
- strand
- string
- collection point
- photovoltaic string
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 28
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 23
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 20
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 21
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 7
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000013475 authorization Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/381—Dispersed generators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
- H02J3/466—Scheduling the operation of the generators, e.g. connecting or disconnecting generators to meet a given demand
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/30—Electrical components
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
- H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
- H02J2300/22—The renewable source being solar energy
- H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Multistrang-Photovoltaik-Anlage mit einer Strangabschaltvorrichtung, ein Verfahren zum Abschalten und Wiederanschalten eines einzelnen oder einzelner Photovoltaik-Stränge (10, 10') von bzw. an eine Parallelschaltung mit weiteren Photovoltaik-Strängen, insbesondere an einem gemeinsamen Wechselrichter sowie eine Strangabschaltvorrichtung hierfür. Die Multistrang-Photovoltaik-Anlage (1) umfasst:zwei oder mehr Photovoltaik-Stränge (10, 10'), welche jeweils durch seriell geschaltete Photovoltaik-Module (12, 12') gebildet werden,einen zentralen Sammelpunkt (22a, 22b), an welchem die Photovoltaik-Stränge (10, 10') mittels Strangleitungen parallel zusammengeschaltet sind, um eine stromführende Verbindung zwischen den Photovoltaik-Strängen und dem zentralen Sammelpunkt herzustellen,wobei zumindest einer der Photovoltaik-Stränge (10, 10') in der zugehörigen Strangleitung zwischen den Photovoltaik-Modulen dieses Photovoltaik-Strangs und dem zentralen Sammelpunkt eine Strangabschaltvorrichtung (40) aufweist, mittels welcher die stromführende Verbindung zwischen dem zumindest einen Photovoltaik-Strang (10, 10') und dem zentralen Sammelpunkt (22a, 22b) benutzergesteuert trennbar ist, um den zumindest einen Photovoltaik-Strang gezielt einzeln von der Parallelschaltung abzuschalten, wobei zumindest einer der Photovoltaik-Stränge in Betrieb bleibt.The invention relates to a multi-strand photovoltaic system with a Strandabschaltvorrichtung, a method for switching off and on again a single or individual photovoltaic strands (10, 10 ') from or to a parallel connection with other photovoltaic strings, in particular on a common inverter and a Strandabschaltvorrichtung this. The multi-strand photovoltaic system (1) comprises: two or more photovoltaic strands (10, 10 ') which are each formed by series-connected photovoltaic modules (12, 12'), a central collection point (22a, 22b), on which the photovoltaic strings (10, 10 ') are connected in parallel by means of stranded conductors to produce a current-carrying connection between the photovoltaic strings and the central collection point, wherein at least one of the photovoltaic strings (10, 10') in the associated branch line between the photovoltaic modules of this photovoltaic string and the central collection point a Strangabschaltvorrichtung (40), by means of which the current-carrying connection between the at least one photovoltaic string (10, 10 ') and the central collection point (22a, 22b) is user-controlled separable to selectively shut off the at least one photovoltaic string individually from the parallel circuit, wherein at least one of the photovoltaic strings in B operation remains.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft eine Multistrang-Photovoltaik-Anlage mit einer Strangabschaltvorrichtung, ein Verfahren zum Abschalten und Wiederanschalten eines einzelnen oder mehrerer einzelner Photovoltaik-Stränge von bzw. an eine Parallelschaltung aus den Photovoltaik-Strängen, insbesondere an einem gemeinsamen Wechselrichter sowie eine Strangabschaltvorrichtung hierfür.The invention relates to a multi-strand photovoltaic system with a Strandabschaltvorrichtung, a method for switching off and on again a single or multiple individual photovoltaic strings from or to a parallel circuit of the photovoltaic strings, in particular on a common inverter and a strand shutdown device for this purpose.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Eine Photovoltaik-Anlage umfasst typischerweise eine Vielzahl von Photovoltaik-Modulen, welche zu Strängen, manchmal auch als „Strings“ bezeichnet, in Serie geschaltet sind, um eine nominelle Photovoltaik-Generatorgleichspannung von typischerweise derzeit bis zu 1000 Volt oder sogar 1500 Volt zu erreichen. Ferner werden je nach Anzahl der zusammen geschalteten Photovoltaik-Module und deren Einzelspannung wiederum ggf. mehrere der Photovoltaik-Stränge parallel geschaltet, von denen jeder Photovoltaik-Strang beispielsweise einen nominellen Strom von 10 A erzeugen kann. Wenn mehrere Stränge parallel geschaltet werden, wird dies auch als Multistrang- oder Multistringverschaltung bezeichnet.A photovoltaic system typically includes a plurality of photovoltaic modules connected in series, sometimes called "strings", in series to achieve a nominal photovoltaic generator DC voltage of typically currently up to 1000 volts or even 1500 volts. Further, depending on the number of interconnected photovoltaic modules and their individual voltage in turn, if necessary, several of the photovoltaic strings connected in parallel, of which each photovoltaic string can produce, for example, a nominal current of 10A. When multiple strings are connected in parallel, this is also referred to as multistream or multi-string interconnection.
Aufgrund der hohen Spannung und der hohen Ströme im Gleichspannungsteil der Photovoltaik-Anlage, besteht bei Wartung oder bei Störfällen, wie z.B. bei einem Brand, die Gefahr, dass Personen lebensgefährlichen Spannungen ausgesetzt sein könnten.Due to the high voltage and the high currents in the DC part of the photovoltaic system, there is maintenance or incidents such. in the event of a fire, the risk of people being exposed to life-threatening tensions.
Zwar weist eine Photovoltaik-Anlage typischerweise im sogenannten Generatoranschlusskasten einen Haupttrennschalter auf, allerdings lässt sich hiermit, z.B. bei Schäden durch Feuer, Wasser, Hagel etc. an den Solarpaneelen oder an den Anschlussleitungen nicht der Bereich vor dem Generatoranschlusskasten freischalten. Ferner ist hiermit eine selektive Freischaltung einzelner Photovoltaik-Module ebenfalls nicht möglich.Although a photovoltaic system typically has a main circuit breaker in the so-called generator junction box, it can be used, e.g. in the case of damage caused by fire, water, hail etc. on the solar panels or on the connection lines, do not disconnect the area in front of the generator junction box. Furthermore, a selective activation of individual photovoltaic modules is also not possible hereby.
Daher wurden Photovoltaik-Modul-Schutzschaltungen entwickelt, mit welchen die Photovoltaik-Module einzeln abgeschaltet werden können (vgl.
Sogenannte Optimizer und Micro-Inverter können nur in Einzel-Strang-Verschaltung einen Photovoltaik-Strang abschalten, indem die strangseitige Impedanz so weit gesenkt wird, dass ein Kurzschluss und somit keine Spannung mehr am Strang ansteht. Dieser Kurzschluss ermöglicht bei einer Multistrangverschaltung einen Stromfluss der parallel verschalteten Strangs in den kurzgeschlossenen Strang. Mit dieser Technik lassen sich jedoch nicht einzelne Stränge in einer Multistrangverschaltung schalten.So-called optimizers and micro-inverters can only switch off a photovoltaic string in single-strand interconnection by reducing the line-side impedance to such an extent that a short-circuit and therefore no voltage is applied to the string. This short-circuit allows a current flow of the parallel-connected string in the short-circuited strand in a multi-strand interconnection. However, this technique can not be switched individual strands in a multi-strand interconnection.
In der
Allgemeine Beschreibung der ErfindungGeneral description of the invention
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Multistrang-Photovoltaik-Anlage bereit zu stellen, die hohe Sicherheitsanforderungen und einen hohen Ertrag miteinander in Einklang bringen kann. Eine weiterer Aspekt der Erfindung ist es, eine Multistrang-Photovoltaik-Anlage bereit zu stellen, die wartungs- und reparaturfreundlich ist und es dem Benutzer ermöglicht, nach eigenem Wunsch, gezielt einzelne Photovoltaik-Stränge der Multistrang-Photovoltaik-Anlage abzuschalten, insbesondere ohne die Multistrang-Photovoltaik-Anlage als Ganzes abschalten zu müssen.The present invention has the object to provide a multi-strand photovoltaic system that can bring high safety requirements and a high yield with each other. Another aspect of the invention is to provide a multi-strand photovoltaic system that is maintenance and repair friendly and allows the user to selectively switch off individual photovoltaic strands of the multi-strand photovoltaic system, in particular without the To switch off the multi-strand photovoltaic system as a whole.
Ein weiterer Aspekt der Aufgabe der Erfindung ist es, eine Strangabschaltvorrichtung für eine Multistrang-Photovoltaik-Anlage bereit zu stellen, welche zuverlässig, sicher und langlebig ist, sowie eine geringe Verlustleitung und Wärmeentwicklung aufweist, insbesondere um in übliche, ggf. sogar vorhandene Boxen in einer Photovoltaik-Anlage eingebaut werden zu können.Another aspect of the object of the invention is to provide a Strandabschaltvorrichtung for a multi-strand photovoltaic system, which is reliable, safe and durable, and has a low power loss and heat generation, in particular in usual, possibly even existing boxes in a photovoltaic system can be installed.
Ein weiterer Aspekt der Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb einer Multistrang-Photovoltaik-Anlage bereit zu stellen, das eine hohe Sicherheit und Flexibilität im Betrieb, bei der Wartung und bei Störfällen bietet.A further aspect of the object of the invention is to provide a method for operating a multi-line photovoltaic system, which offers high safety and flexibility in operation, in maintenance and in accidents.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.The object of the invention is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous developments of the invention are defined in the subclaims.
Die erfindungsgemäße Multistrang-Photovoltaik-Anlage umfasst zwei oder mehr Photovoltaik-Stränge. Die Photovoltaik-Stränge werden jeweils von seriell geschalteten Photovoltaik-Modulen gebildet, wobei die Photovoltaik-Module mittels einer zweipoligen Strangleitung (Pluspol und Minuspol) in Serie geschaltet sind.The multi-strand photovoltaic system according to the invention comprises two or more photovoltaic strings. The photovoltaic strings are each formed by serially connected photovoltaic modules, wherein the photovoltaic modules are connected in series by means of a two-pole string line (positive pole and negative pole).
Die Multistrang-Photovoltaik-Anlage weist ferner einen zentralen Sammelpunkt auf, an welchem die Photovoltaik-Stränge parallel zusammengeschaltet sind, um eine stromführende Verbindung zwischen den Photovoltaik-Strängen und dem zentralen Sammelpunkt herzustellen. Mit anderen Worten bildet der zentrale Sammelpunkt einen Parallelschaltpunkt der Photovoltaik-Stränge.The multi-strand photovoltaic system further includes a central collection point at which the photovoltaic strings are connected in parallel to provide a current-carrying connection between the photovoltaic strings and the central collection point. In other words, the central collection point forms a parallel switching point of the photovoltaic strings.
Die Multistrang-Photovoltaik-Anlage umfasst ferner vorzugsweise einen gemeinsamen Wechselrichter, manchmal auch als Solar-Inverter bezeichnet, für die zwei oder mehr Photovoltaik-Stränge, welcher die von den Photovoltaik-Modulen erzeugte Gleichspannung in Wechselspannung umwandelt. Der Wechselrichter ist demnach stromabwärts des zentralen Sammelpunktes angeschlossen. Die Multistrang-Photovoltaik-Anlage kann aber auch ohne Wechselrichter, z.B. an eine Ladeeinheit angeschlossen sein.The multi-strand photovoltaic system further preferably includes a common inverter, sometimes referred to as a solar inverter, for the two or more photovoltaic strings which converts the DC voltage generated by the photovoltaic modules into AC voltage. The inverter is therefore connected downstream of the central collection point. The multi-strand photovoltaic system can also be used without an inverter, e.g. be connected to a charging unit.
Der Wechselrichter umfasst einen Gleichstromeingang, an welchen die Photovoltaik-Stränge angeschlossen und im Produktionsbetrieb elektrisch angeschaltet sind. Bei der Multistrang-Photovoltaik-Anlage sind also mehrere Photovoltaik-Stränge parallel an denselben Gleichstromeingang des Wechselrichters angeschlossen. Hierzu sind also die mehreren Photovoltaik-Stränge über den zentralen Sammelpunkt, welcher stromaufwärts des Gleichstromeingangs des Wechselrichters liegt, parallel zusammengeschaltet und anschließend an denselben Gleichstromeingang des Wechselrichters angeschlossen. Vorzugsweise werden die mehreren parallelen Photovoltaik-Stränge von demselben Leistungsoptimierer, typischerweise einem Maximum-Power-Point-Tracker (MPPT), gesteuert, um deren Leistung abhängig von der Bestrahlungssituation zu optimieren.The inverter includes a DC input to which the photovoltaic strings are connected and electrically connected during production. In the multi-strand photovoltaic system, therefore, several photovoltaic strings are connected in parallel to the same DC input of the inverter. For this purpose, therefore, the plurality of photovoltaic strings via the central collection point, which is upstream of the DC input of the inverter, connected in parallel and then connected to the same DC input of the inverter. Preferably, the multiple parallel photovoltaic strings are controlled by the same power optimizer, typically a Maximum Power Point Tracker (MPPT), to optimize their performance depending on the irradiation situation.
Zumindest einer der parallelen Photovoltaik-Stränge, vorzugsweise alle der parallelen Photovoltaik-Stränge, an dem zentralen Sammelpunkt bzw. an dem Wechselrichter weisen nun in ihrer jeweils zugehörigen Strangleitung, insbesondere zwischen den Photovoltaik-Modulen dieses jeweiligen Photovoltaik-Strangs und dem zentralen Sammelpunkt eine Strangabschaltvorrichtung auf, mittels welcher die stromführende Verbindung zwischen diesem zugehörigen Photovoltaik-Strang und dem zentralen Sammelpunkt benutzergesteuert, also auf Anforderung des Benutzers selektiv trennbar ist, um den zumindest einen Photovoltaik-Strang, bzw. um einen beliebigen gewünschten Photovoltaik-Strang, gezielt und einzeln von der Parallelschaltung abzuschalten. Mit anderen Worten ist jeweils eine eigene Strangabschaltvorrichtung je Photovoltaik-Strang vorgesehen. D.h. es kann ein einzelner oder es können mehrere einzelne Photovoltaik-Stränge gezielt abgeschaltet werden und die anderen Photovoltaik-Stränge der Parallelschaltung bleiben weiter in Betrieb und können weiter photovoltaisch erzeugten Strom über den zentralen Sammelpunkt, insbesondere in den Wechselrichter, einspeisen. Es handelt sich demnach um eine Strangabschaltvorrichtung zur benutzergesteuerten Einzelstrangabschaltung innerhalb der Parallelschaltung aus den Photovoltaik-Strängen.At least one of the parallel photovoltaic strings, preferably all of the parallel photovoltaic strings, at the central collection point or at the inverter now have in their respective associated strand line, in particular between the photovoltaic modules of this particular photovoltaic string and the central collection point a strand shutdown device on, by means of which the current-carrying connection between this associated photovoltaic strand and the central collection point is user-controlled, ie selectively separable on request of the user, to the at least one photovoltaic string, or any desired photovoltaic strand, specifically and individually from to disable the parallel connection. In other words, each own strand shutdown device per photovoltaic string is provided. That It may be a single or multiple individual photovoltaic strands can be selectively switched off and the other photovoltaic strings of the parallel circuit remain in operation and can continue to feed photovoltaically generated electricity through the central collection point, in particular in the inverter. It is therefore a Strandabschaltvorrichtung for user-controlled single-strand shutdown within the parallel circuit of the photovoltaic strings.
In vorteilhafter Weise kann der Benutzer somit, z.B. zu Wartungszwecken, Reparatur oder bei örtlich begrenzten Fehlfunktionen gezielt einen oder mehrere der Photovoltaik-Stränge einzeln abschalten bzw. die stromführende Verbindung des oder der vom Benutzer gewünschten Photovoltaikstränge zu dem zentralen Sammelpunkt trennen, so dass diese keinen Strom mehr über den zentralen Sammelpunkt einspeisen. Es werden demnach ganze Photovoltaik-Stränge abgeschaltet (und nicht nur lediglich einzelne Photovoltaik-Module) bzw. die stromführende Verbindung eines oder mehrerer ganzer Photovoltaik-Stränge zu dem zentralen Sammelpunkt getrennt. Ein Vorteil liegt darin begründet, dass zwar einer oder mehrere Photovoltaik-Stränge einzeln kontrolliert abgeschaltet und gewartet werden können, die anderen Photovoltaik-Stränge aber weiter produktiv bleiben, d.h. dass die Multistrang-Photovoltaik-Anlage, zwar mit reduzierter Leistung, aber grundsätzlich weiterhin produktiv bleibt. Dadurch können einerseits Sicherheitsanforderungen erfüllt und andererseits trotzdem der Ertrag der Multistrang-Photovoltaik-Anlage soweit wie möglich aufrechterhalten werden.Advantageously, the user can thus, e.g. for maintenance purposes, repair or localized malfunction selectively switch off one or more of the photovoltaic strings individually or separate the current-carrying connection of the user or the desired photovoltaic strands to the central collection point, so that they no longer feed electricity through the central collection point. Accordingly, entire photovoltaic strings are disconnected (and not just individual photovoltaic modules) or the current-carrying connection of one or more entire photovoltaic strings is disconnected to the central collection point. One advantage is that while one or more photovoltaic strings can be individually shut down and maintained in a controlled manner, the other photovoltaic strings remain productive, i. E. that the multi-strand photovoltaic system, although with reduced power, but in principle remains productive. As a result, on the one hand, safety requirements can be fulfilled and, on the other hand, the yield of the multi-strand photovoltaic system can nevertheless be maintained as far as possible.
Vorzugsweise umfasst die Strangabschaltvorrichtung zwischen den Photovoltaik-Modulen des zugehörigen Photovoltaik-Strangs und dem zentralen Sammelpunkt eine Schaltereinrichtung in zumindest einem Ast der Strangleitung (Pluspol oder Minuspol) des zugehörigen Photovoltaik-Strangs und eine Steuereinrichtung zum Steuern der Schaltereinrichtung, welche zum Steuern der Schaltereinrichtung mit dieser funktionell gekoppelt ist.Preferably, the Strandabschaltvorrichtung between the photovoltaic modules of the associated photovoltaic string and the central collection point comprises a switch means in at least one branch of the strand line (positive pole or negative pole) of the associated photovoltaic string and a control device for controlling the switch means, which for controlling the switch means with this is functionally coupled.
Die Schaltereinrichtung definiert einen geschlossenen und einen geöffneten Zustand, und leitet in dem geschlossenen Zustand den photovoltaisch erzeugten Strom aus dem zugehörigen Photovoltaik-Strang verlustarm zu dem zentralen Sammelpunkt durch. In dem geöffneten Zustand unterbricht die Schaltereinrichtung die Durchleitung des photovoltaisch erzeugten Stroms aus dem zugehörigen Photovoltaik-Strang zu dem zentralen Sammelpunkt. Mit anderen Worten trennt die Schaltereinrichtung die Verbindung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs mit dem zentralen Sammelpunkt und zwar in Stromflussrichtung des von dem zugehörigen Photovoltaik-Strang photovoltaisch erzeugten Stroms.The switch means defines a closed state and an open state, and in the closed state conducts the photovoltaically generated current from the associated photovoltaic strand to the central collection point with low loss. In the opened state, the switch device interrupts the passage of the photovoltaic generated electricity from the associated photovoltaic strand to the central collection point. In other words, the switching device disconnects the connection of the associated photovoltaic string with the central collection point, specifically in the current flow direction of the photovoltaic current generated by the associated photovoltaic string.
Die Steuereinrichtung ist dazu ausgebildet, in Ansprechen auf eine Benutzereingabe die Schaltereinrichtung benutzergesteuert gezielt zu öffnen, um den zugehörigen Strang abzuschalten bzw. von dem zentralen Sammelpunkt derart zu trennen, dass der Fluss des photovoltaisch von dem zugehörigen Photovoltaikstrang erzeugten Stroms unterbrochen wird. Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise auch dazu ausgebildet, die zugehörige Schaltereinrichtung nach Benutzereingabe wieder gezielt zu schließen, wobei das Schließen der zugehörigen Schaltereinrichtung noch von der Erfüllung von Prüfbedingungen abhängig sein kann, um in Ansprechen auf die Benutzereingabe und ggf. die Erfüllung der Prüfbedingungen den zugehörigen Photovoltaik-Strang wieder mit dem zentralen Sammelpunkt zu verbinden, wenn als beide Kriterien erfüllt sind.The control device is designed to selectively open the switch device in a user-controlled manner in response to a user input in order to switch off the associated strand or disconnect it from the central collection point in such a way that the flow of the current photovoltaically generated by the associated photovoltaic line is interrupted. The control device is preferably also configured to selectively close the associated switch device again after user input, wherein the closing of the associated switch device may still be dependent on the fulfillment of test conditions in order to respond to the user input and possibly the fulfillment of the test conditions the associated photovoltaic -Trend to reconnect to the central collection point if both criteria are met.
So kann die Strangabschaltvorrichtung z.B. in einem Gehäuse einer dem jeweiligen Photovoltaik-Strang zugehörigen Startbox oder sonstigen dem jeweiligen Photovoltaik-Strang zugehörigen bzw. in den jeweiligen Strang geschalteten Strangbox, welche zwischen den seriell geschalteten Photovoltaik-Modulen des zugehörigen Photovoltaik-Strangs und den zentralen Sammelpunkt geschaltet ist, eingebaut sein. Der Benutzer kann dann an einem externen Schalter an der Photovoltaik-Modul-überbergreifenden Box den zugehörigen Strang abschalten oder der Benutzer sendet von einer zentralen Steuerung der Multistrang-Photovoltaik-Anlage selektiv an einen oder einzelne Strangboxen ein Abschalt-Triggersignal, wobei in Ansprechen hierauf die zugehörige Strangabschaltvorrichtung bzw. die zugehörige Strangabschaltvorrichtungen den bzw. die zugehörigen Photovoltaik-Stränge abschaltet bzw. abschalten.Thus, the strand shut-off device may e.g. in a housing of the respective photovoltaic strand associated starter box or other the respective photovoltaic string associated or connected to the respective strand strand box, which is connected between the series-connected photovoltaic modules of the associated photovoltaic string and the central collection point, be installed , The user can then turn off the associated string at an external switch on the photovoltaic module cross-over box, or the user selectively sends a turn-off trigger signal from a central controller of the multi-strand photovoltaic system to one or more string boxes, in response thereto associated Strangabschaltvorrichtung or the associated Strangabschaltvorrichtungen the or the associated photovoltaic strings off or switch off.
Insoweit kann der Benutzer in vorteilhafter Weise lokal am zugehörigen Photovoltaik-Strang oder zentral Anlagenseitig, insbesondere aber Photovoltaik-Modul-überbergreifend gesteuert, gezielt den oder die gewünschten Photovoltaik-Stränge abschalten bzw. die stromführende Verbindung zu dem zentralen Sammelpunkt trennen.In that regard, the user can advantageously locally locally on the associated photovoltaic strand or centrally plant side, but especially photovoltaic module cross-over controlled, selectively turn off or the desired photovoltaic strands or separate the current-carrying connection to the central collection point.
Insbesondere ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, ein externes benutzergeneriertes Strangabschalt-Triggersignal zu empfangen und in Ansprechen auf das Strangabschalt-Triggersignal den zugehörigen Photovoltaik-Strang von der Parallelschaltung abzuschalten, indem die Steuereinrichtung die Schaltereinrichtung öffnet und damit die stromführende Verbindung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs, zumindest in der Flussrichtung des von diesem Photovoltaik-Strang photovoltaisch erzeugten Stroms, mit dem zentralen Sammelpunkt trennt. Die Strangabschaltvorrichtung ist demnach insbesondere eine aktiv schaltbare und/oder elektronisch gesteuerte Strangabschaltvorrichtung.In particular, the controller is configured to receive an external user generated stall disable trigger signal and, in response to the stall disable trigger signal, disable the associated photovoltaic string from the parallel circuit by the controller opening the switch means and thereby energizing the associated photovoltaic string, at least in the flow direction of the photovoltaic power generated by this photovoltaic string, with the central collection point separates. The strand shut-off device is accordingly in particular an actively switchable and / or electronically controlled strand shut-off device.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Strangabschaltvorrichtung zusätzlich eine Rückstromschutzschaltung und/oder einen mit der Steuereinrichtung verbundenen Sensor zum Messen einer elektrischen Kenngröße an dem zugehörigen Photovoltaik-Strang umfassen, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, in Ansprechen auf die mit dem Sensor gemessene elektrische Kenngröße die Verbindung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs mit dem zentralen Sammelpunkt in Rückstromrichtung automatisch zu unterbrechen. Mit anderen Worten ist die Strangabschaltvorrichtung vorzugsweise mit der Rückstromschutzschaltung gemäß
Somit können die Vorteile der Rückstromverhinderung gemäß der in der
Vorzugsweise ist die Schaltereinrichtung nämlich dazu ausgebildet, in dem geöffneten Zustand den Stromfluss in beiden Richtungen zu unterbrechen, also den Fluss des von dem zugehörigen Photovoltaik-Strang photovoltaisch erzeugten Stroms als auch Quer- oder Rückströme aus den anderen parallel geschalteten Photovoltaik-Strängen in den zugehörigen Photovoltaik-Strang zu unterbrechen.In fact, the switch device is preferably designed to interrupt the current flow in both directions in the opened state, that is to say the flow of the photovoltaically generated current from the associated photovoltaic string and also transverse or reverse currents from the other photovoltaic strings connected in parallel to the associated photovoltaic strings Photovoltaic strand to interrupt.
Damit kann die Schaltereinrichtung in vorteilhafter Weise eine synergistische Doppelfunktion erfüllen.Thus, the switch means can advantageously fulfill a synergistic dual function.
Vorzugsweise umfasst die Strangabschaltvorrichtung bzw. die Schaltereinrichtung eine Back-to-Back-Schaltung aus zwei Halbleiterschaltern, z.B. zwei Transistoren, insbesondere eine Back-to-Back-Schaltung aus zwei Feldeffekt-Transistoren, insbesondere eine Back-to-Back-Schaltung aus zwei MOSFETs welche seriell in die Strangleitung geschaltet ist. Eine Back-to-Back-Schaltung aus zwei Halbleiterschaltern hat den Vorteil, dass wenn beide Halbleiterschalter geöffnet sind, die stromführende Verbindung in beiden Richtungen getrennt bzw. der Stromfluss in beiden Richtung unterbrochen ist.The strand shut-off device or the switch device preferably comprises a back-to-back circuit comprising two semiconductor switches, for example two transistors, in particular a back-to-back circuit comprising two field-effect transistors, in particular a back-to-back circuit comprising two MOSFETs which is connected in series in the string line. A back-to-back circuit of two semiconductor switches has the advantage that when both semiconductor switches are open, the current-carrying connection is disconnected in both directions or the current flow is interrupted in both directions.
Weiter vorzugsweise umfasst die Strangabschaltvorrichtung bzw. die Schaltereinrichtung ein Relais, welches seriell in die Strangleitung geschaltet ist.Further preferably, the Strangabschaltvorrichtung or the switch means comprises a relay which is connected in series in the strand line.
Besonders bevorzugt umfasst die Strangabschaltvorrichtung bzw. die Schaltereinrichtung eine Parallelschaltung aus dem Relais und der Back-to-Back-Schaltung aus zwei Halbleiterschaltern, insbesondere eine Parallelschaltung aus dem Relais und der Back-to-Back-Schaltung aus zwei (MOSFET-)Transistoren, wobei diese Parallelschaltung seriell in die Strangleitung geschaltet ist. Ein Vorteil dieser Parallelschaltung ist, dass kein Hochstromrelais verwendet werden muss, sondern ein einfaches kleines Standard-Relais verwendet werden kann.Particularly preferably, the Strangabschaltvorrichtung or the switch means comprises a parallel circuit of the relay and the back-to-back circuit of two semiconductor switches, in particular a parallel circuit of the relay and the back-to-back circuit of two (MOSFET) transistors, wherein this parallel circuit is connected in series in the string line. An advantage of this parallel connection is that no high current relay needs to be used, but a simple small standard relay can be used.
Beim Abschalten wird vorzugsweise zunächst das Relais geöffnet und erst nach einer zeitlichen Verzögerung nach dem Öffnen des Relais wird der parallele Halbleiterschalter geöffnet. Beim (Wieder-)Anschalten wird zunächst der Halbleiterschalter geschlossen und erst nach einer zeitlichen Verzögerung wird das parallele Relais geschlossen.When switching off the relay is preferably first opened and only after a time delay after opening the relay of the parallel semiconductor switch is opened. When (re) switching on the semiconductor switch is first closed and only after a time delay, the parallel relay is closed.
Dadurch braucht das Relais lediglich eine geringe Spannung im Bereich von einem Volt zu schalten, wodurch Funkenbildung am Relais vermieden werden kann. Dies trägt zur Langlebigkeit der Schaltung bei.As a result, the relay only needs to switch a low voltage in the range of one volt, whereby sparking on the relay can be avoided. This contributes to the longevity of the circuit.
Mit anderen Worten ist die Strangabschaltvorrichtung dazu ausgebildet, beim Verbinden des zugehörigen Photovoltaik-Strangs mit dem zentralen Sammelpunkt zunächst die Halbleiterschalter, insbesondere die MOSFET-Transistoren, zu schließen und erst nach einer zeitlichen Verzögerung danach das Relais zu schließen. Dadurch kann in vorteilhafter Weise insbesondere beim Anschalten eine Vielzahl der Schaltvorgänge zunächst durch die Halbleiterschalter, z.B. die Back-to-Back-MOSFET-Schaltung durchgeführt werden. Einerseits kann so die Anzahl der Schaltvorgänge des Relais niedrig gehalten werden und andererseits wird das Relais beim Schaltvorgang durch den parallelen Halbleiterschalter entlastet. Im Produktionsbetrieb entlastet das Relais hingegen die Halbleiterschalter. Trotzdem kann bei geöffneter Schaltereinrichtung, also wenn sowohl die Halbleiterschalter als auch das Relais geöffnet sind, eine bidirektionale Trennung der elektrischen Verbindung erreicht werden, d.h. der Stromfluss in beiden Richtungen unterbrochen werden. Dadurch können die Vorzüge der individuellen Strangabschaltung und der Rückstromverhinderung in einfacher Weise miteinander kombiniert werden. Ferner kann das Relais geschont werden, was der Langlebigkeit der Strangabschaltvorrichtung dienlich ist und wodurch Sicherheit, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit gewährleistet werden können.In other words, the strand shutdown device is designed to first close the semiconductor switches, in particular the MOSFET transistors, when connecting the associated photovoltaic string to the central collection point, and to close the relay only after a time delay thereafter. As a result, in particular, when switching on, a large number of the switching operations can be carried out first by the semiconductor switches, e.g. the back-to-back MOSFET circuit is performed. On the one hand so the number of switching operations of the relay can be kept low and on the other hand, the relay is relieved during the switching process by the parallel semiconductor switch. In production, however, the relay relieves the burden on the semiconductor switches. Nevertheless, with the switch means open, that is, when both the semiconductor switches and the relay are open, bidirectional isolation of the electrical connection can be achieved, i. the current flow is interrupted in both directions. As a result, the benefits of individual strand shutdown and backflow prevention can be easily combined. Furthermore, the relay can be conserved, which is useful for the longevity of Strandabschaltvorrichtung and whereby safety, reliability and longevity can be ensured.
Ferner bevorzugt kann die Strangabschaltvorrichtung dazu ausgebildet sein, vor dem Wiederanschalten des zugehörigen Photovoltaik-Strangs in einer Prüfroutine elektrische Kenngrößen des zugehörigen Photovoltaik-Strangs zu prüfen und bei Einhalten vordefinierter Schwellenwerte für die elektrischen Kenngrößen und nach Benutzerfreigabe die Schaltereinrichtung zu schließen. D.h. das Schließen der Schaltereinrichtung erfolgt erst dann wenn beides vorliegt, d.h. wenn sowohl die Prüfbedingungen für die elektrischen Kenngrößen erfüllt sind, als auch die Benutzerfreigabe für das (Wieder-)Anschalten vorliegt. Erst dann wird der zugehörige Photovoltaik-Strang wieder an den zentralen Sammelpunkt angeschaltet. Insbesondere können die Halbleiterschalter zunächst testweise geschlossen und bei noch offenem Relais elektrische Kenngrößen, insbesondere der Strangstrom gemessen werden. Dieser Vorgang kann mehrmals wiederholt werden, bevor auch das Relais geschlossen wird, wodurch das Relais geschont werden kann.Further preferably, the Strandabschaltvorrichtung can be configured to check before switching on the associated photovoltaic string in a test routine electrical characteristics of the associated photovoltaic string and close adhering to predefined thresholds for the electrical characteristics and after user release the switch device. That the closure of the switch means occurs only when both are present, i. if both the test conditions for the electrical characteristics are met, as well as the user release for the (re-) to power up. Only then is the associated photovoltaic string switched back to the central collection point. In particular, the semiconductor switches can first be closed in a test manner and electrical parameters, in particular the phase current, can be measured while the relay is still open. This process can be repeated several times before the relay is also closed, whereby the relay can be spared.
Insbesondere umfasst die Strangabschaltvorrichtung einen Stromsensor, welcher den photovoltaisch erzeugten Stromfluss durch die zugehörige Strangleitung misst. Die Strangabschaltvorrichtung schließt das Relais vorzugsweise nur dann, wenn der durch die Strangleitung fließende photovoltaisch erzeugte Strom einen vordefinierten Schwellenwert überschreitet. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der zugehörige Photovoltaik-Strang erst in Betrieb genommen wird, wenn er vollständig betriebsbereit ist.In particular, the strand shut-off device comprises a current sensor which measures the photovoltaically generated current flow through the associated stranded line. The strand shut-off device preferably closes the relay only when the photovoltaic current flowing through the string exceeds a predefined threshold. This can ensure that the associated photovoltaic string is only put into operation when it is fully operational.
Bevorzugt weist die Strangabschaltvorrichtung bzw. die Schaltereinrichtung eine Verlustleistung im Produktionsbetrieb des zugehörigen Photovoltaik-Strangs von kleiner als 1 W, beispielsweise bei 1000 Volt und 10 Ampere pro Photovoltaik-Strang auf.Preferably, the Strangabschaltvorrichtung or the switch means on a power loss in the production operation of the associated photovoltaic string of less than 1 W, for example, at 1000 volts and 10 amps per photovoltaic strand on.
Die Strangabschaltvorrichtung bzw. die Schaltereinrichtung kann demnach auch Halbleiterschalter umfassen, vorzugsweise weist die Strangabschaltvorrichtung bzw. die Schaltereinrichtung aber nicht ausschließlich Halbleiterbauelemente, sondern zumindest einen nicht-Halbleiter-basierten Schalter, insbesondere das Relais auf. Vorzugsweise fließt also zumindest zeitweise, insbesondere im dauerhaften Produktionsbetrieb des Photovoltaik-Strangs der photovoltaisch erzeugte Strom in dem Teil des Photovoltaik-Strangs, in dem die volle nominelle Spannung der mehreren seriellen Photovoltaik-Module oder des gesamten Photovoltaik-Strangs (typ. >500 Volt) anliegt, vorzugsweise ausschließlich, durch metallische Leiter, z.B. Metallkabel, Metallsteckverbinder und/oder Relais und zumindest nicht dauerhaft durch Halbleiterbauelemente. Dadurch kann in vorteilhafter Weise die Verlustleistung gering gehalten werden, so dass die Strangabschaltvorrichtung ggf. in vorhandene Gehäuse eingebaut werden kann, ohne dass diese überhitzen.Accordingly, the strand shut-off device or the switch device may also comprise semiconductor switches, but preferably the strand shut-off device or the switch device does not comprise exclusively semiconductor components, but at least one non-semiconductor-based switch, in particular the relay. Preferably, therefore, at least at times, in particular in the permanent production operation of the photovoltaic string, the photovoltaically generated current flows in that part of the photovoltaic string in which the full nominal voltage of the several series photovoltaic modules or the entire photovoltaic string (typ.> 500 volts) ) is applied, preferably exclusively, by metallic conductors, such as metal cables, metal connectors and / or relays and at least not permanently through Semiconductor devices. As a result, the power loss can be kept low in an advantageous manner, so that the Strandabschaltvorrichtung can optionally be installed in existing housing, without these overheat.
Vorzugsweise weist jeder parallele Photovoltaik-Strang vor dem zentralen Sammelpunkt eine solche Strangabschaltvorrichtung auf. Die Strangabschaltvorrichtungen sind Photovoltaik-Modul-übergreifend, d.h. sind jeweils für den gesamten Photovoltaik-Strang mit mehreren seriell verschalteten Photovoltaik-Modulen zuständig.Preferably, each parallel photovoltaic string in front of the central collection point on such Strandabschaltvorrichtung. The strand shutdown devices are photovoltaic module-spanning, i. are each responsible for the entire photovoltaic string with several serially interconnected photovoltaic modules.
Die Strangabschaltvorrichtungen weisen eingangsseitig (also strang- oder Photovoltaik-Modul-seitig) einen Pluspoleingang und einen Minuspoleingang zum Anschließen des Pluspols bzw. Minuspols der Strangleitung sowie ausgangsseitig (also sammelpunktseitig) einen Pluspolausgang und einen Minuspolausgang zum Anschließen des Pluspols bzw. Minuspols einer Fortsetzung der Strangleitung bis zu dem zentralen Sammelpunkt der Photovoltaik-Stränge bzw. bis zum Gleichstromeingang des Wechselrichters auf. Es liegt demnach insbesondere die gesamte Strangspannung an der Strangabschaltvorrichtung an und/oder der gesamte Strangstrom fließt durch die Strangabschaltvorrichtung hindurch, um stromabwärts in Richtung des Wechselrichters an dem zentralen Sammelpunkt mit den Strömen der anderen parallelen Photovoltaik-Stränge parallel vereinigt zu werden. Somit sind die Pluspolausgänge und der Minuspolausgänge der parallelen Photovoltaik-Stränge mit dem Pluspol bzw. Minuspol des zentralen Sammelpunkts bzw. über den zentralen Sammelpunkt mit dem Pluspol bzw. dem Minuspol des Gleichstromeingangs des Wechselrichters verbunden. Die Strangabschaltvorrichtung bewirkt nun eine individuelle Abschaltmöglichkeit des jeweils zugehörigen Photovoltaik-Strangs.The Strangabschaltvorrichtungen have the input side (ie strand or photovoltaic module side) a positive terminal and a negative terminal for connecting the positive pole or negative pole of the strand line and the output side (ie collection point side) a positive pole and a negative pole output for connecting the positive pole or negative pole of a continuation of Catenary up to the central collection point of the photovoltaic strings or up to the DC input of the inverter. In particular, all the strand voltage is applied to the strand shutoff device and / or the entire strand current flows through the strand shutoff device to be parallelized downstream in the direction of the inverter at the central collection point with the streams of the other parallel photovoltaic strings. Thus, the plus pole outputs and the minus pole outputs of the parallel photovoltaic strings are connected to the positive pole or negative pole of the central collection point or via the central collection point to the positive pole or the negative pole of the DC input of the inverter. The Strandabschaltvorrichtung now causes an individual shutdown of each associated photovoltaic string.
Wie vorstehend bereits ausgeführt wurde, entfaltet die vorliegende Erfindung besondere Vorteile in Kombination mit dem Rückstromschutz gemäß der
Wenn also die Strangabschaltvorrichtung auch als Rückstromschutzvorrichtung wirkt, verhindert diese auch, dass ein Querstrom so groß wird, dass sich die Richtung des Stromflusses in dem zugehörigen Photovoltaik-Strang umkehrt, d.h. ein negativer Strom zurück in den zugehörigen Photovoltaik-Strang fließt. In vorteilhafter Weise können also unerwünschte Rückströme verhindert werden, welche ansonsten entstehen könnten, wenn der zugehörige Photovoltaik-Strang niederimpedanter sein sollte als der Wechselrichter oder entsprechende Stromabnehmer stromabwärts des zentralen Sammelpunkts. Dies kann einen positiven Einfluss auf die Lebensdauer der zugehörigen Photovoltaik-Module haben. Je nach Sicherheitsausrüstung der Photovoltaik-Anlage kann die Rückstromschutzfunktion auch die Sicherheit der Anlage erhöhen, insbesondere beim Abschalten einzelner Photovoltaik-Stränge oder der Photovoltaik-Anlage, z.B. aufgrund nicht mehr hinreichender Bestrahlung, Wartungsarbeiten oder bei einer Gefahrenabschaltung, insbesondere in dem die Rückstromschutzfunktion verhindert, dass die Abschaltung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs aufgrund eines Rückstroms verhindert wird.Thus, if the strand shutdown device also acts as a backflow protection device, it also prevents a cross current from becoming so large as to reverse the direction of current flow in the associated photovoltaic string, i. a negative current flows back into the associated photovoltaic string. Advantageously, therefore, unwanted return currents can be prevented, which could otherwise arise if the associated photovoltaic string should be low-impedance than the inverter or corresponding current collector downstream of the central Sammelppunkt. This can have a positive influence on the lifetime of the associated photovoltaic modules. Depending on the safety equipment of the photovoltaic system, the reverse current protection function can also increase the safety of the system, in particular when switching off individual photovoltaic strings or the photovoltaic system, e.g. due to inadequate irradiation, maintenance work or in the event of a danger switch-off, in particular in which the backflow protection function prevents the disconnection of the associated photovoltaic string due to a return current is prevented.
Vorzugsweise ist die Strangabschaltvorrichtung in ein elektrisch isolierendes Gehäuse eingebaut, welches am strangseitigen Eingang einen Pluspol-Anschluss für den Pluspol der Strangleitung und einen Minuspol-Anschluss für den Minuspol der Strangleitung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs aufweist. Ferner vorzugsweise weist die Strangabschaltvorrichtung am sammelpunktseitigen Ausgang einen Pluspol-Anschluss für den Pluspol und einen Minuspol-Anschluss für den Minuspol der Verlängerung der Strangleitung, die zu dem zentralen Sammelpunkt führt, auf. Die Anschlüsse an dem Gehäuse sind vorzugsweise als Photovoltaik-Steckverbinder, z.B. gemäß dem SUNCUX®-System der Anmelderin/lnhaberin ausgebildet. Das Gehäuse mit der Strangabschaltvorrichtung, welches mit den Steckverbindern in die beiden Leitungen der Strangleitung des zugehörigen Photovoltaik-Moduls eingefügt werden können, kann demnach eine separat steckbare Einheit in Form einer Strangabschaltbox bilden, die auch als Nachrüstlösung noch in vorhandene Strangleitungen zwischen die Photovoltaik-Module jeweils eines Photovoltaik-Strangs und den zentralen Sammelpunkt bzw. den gemeinsamen Wechselrichter eingefügt werden kann, um eine vorhandene Multistrang-Photovoltaik-Anlage nachzurüsten.Preferably, the Strangabschaltvorrichtung is installed in an electrically insulating housing, which has a positive pole terminal for the positive pole of the string line and a negative pole terminal for the negative terminal of the string line of the associated photovoltaic string at the string-side input. Further preferably, the strand shut-off device at the collection point side output has a plus pole terminal for the plus pole and a minus pole terminal for the minus pole of the extension of the strand line leading to the central collection point. The terminals on the housing are preferably as photovoltaic connectors, e.g. trained according to the Applicant's SUNCUX® system. The housing with the Strangabschaltvorrichtung, which can be inserted with the connectors in the two lines of the string line of the associated photovoltaic module, can therefore form a separate plug-in unit in the form of a Strangabschaltbox, as retrofit even in existing strand lines between the photovoltaic modules each of a photovoltaic string and the central collection point or the common inverter can be inserted to retrofit an existing multi-strand photovoltaic system.
Vorzugsweise enthält die Strangabschaltvorrichtung einen mit der Steuereinrichtung verbundenen Sensor zum Messen einer elektrischen Kenngröße an dem zugehörigen Photovoltaik-Strang. In Ansprechen auf die mit dem Sensor gemessene elektrische Kenngröße kann die Steuereinrichtung die Schaltereinrichtung schalten, ggf. aber nur dann wenn auch eine Benutzerfreigabe vorliegt. Insbesondere verhindert die Steuereinrichtung in Ansprechen auf die mit dem Sensor gemessene elektrische Kenngröße das Schließen der Schaltereinrichtung und/oder zumindest des Relais, z.B. wenn die gemessene elektrische Kenngröße außerhalb einer für das Wieder-Anschalten maßgeblichen Sicherheitsbedingung für die erste elektrische Kenngröße liegt.The strand shut-off device preferably contains a sensor connected to the control device for measuring an electrical parameter at the associated photovoltaic strand. In response to the electrical characteristic measured with the sensor, the control device can switch the switching device, if necessary, but only if there is also a user release. In particular, in response to the electrical characteristic measured with the sensor, the controller prevents the closing of the switch means and / or at least the relay, e.g. If the measured electrical characteristic is outside a decisive for the restarting safety condition for the first electrical characteristic.
Der Sensor ist vorzugsweise ein Stromsensor oder ein Spannungssensor, welcher zumindest eine der folgenden elektrischen Kenngrößen misst:
- - Eingangsspannung am strangseitigen Eingang der Strangabschaltvorrichtung,
- - Ausgangsspannung am sammelpunktseitigen bzw. wechselrichterseitigen Ausgang der Strangabschaltvorrichtung,
- - Strangstrom des zugehörigen Photovoltaik-Strangs bzw. durch die Strangabschaltvorrichtung oder Strangbox,
- - negativer Stromfluss.
- - Input voltage at the string-side input of the strand shut-off device,
- Output voltage at the collector-side or inverter-side output of the strand shut-off device,
- Strand current of the associated photovoltaic string or through the strand shut-off device or strand box,
- - negative current flow.
Ein negativer Stromfluss bedeutet, dass der Strom in dem Photovoltaik-Strang entgegen der Flussrichtung des im Betrieb photovoltaisch erzeugten Stroms durch die Strangabschaltvorrichtung fließt. D.h. der Stromsensor ist insbesondere dazu ausgebildet, auch einen negativen Stromfluss messen zu können.A negative current flow means that the current in the photovoltaic string flows through the strand shut-off device counter to the direction of flow of the photovoltaically generated current during operation. That the current sensor is in particular designed to be able to measure a negative current flow.
Wenn zusätzlich zu der benutzergesteuerten Strangabschaltung auch eine Rückstromstromschutzfunktion gewünscht ist, öffnet die kombinierte Strangabschalt- und Rückstromschutzvorrichtung in Ansprechen auf eine oder mehrere dieser mit dem oder den Sensoren gemessenen elektrischen Kenngrößen die Schaltereinrichtung und unterbricht die Verbindung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs zu der Parallelschaltung mit den anderen Photovoltaik-Strängen und damit zu dem Gleichstromeingang des Wechselrichters. Die Strangabschalt- und/oder Rückstromschutzvorrichtung enthält daher vorzugsweise einen Stromsensor, der auch negative Ströme messen kann und/oder einen Eingangsspannungssensor und/oder einen Ausgangsspannungssensor.When a reverse current protection function is desired in addition to the user controlled strand shutdown, the combined strand shutdown and reverse current protection device opens the switch device in response to one or more of these electrical characteristics measured with the sensor or sensors and breaks the connection of the associated photovoltaic strand to the parallel circuit other photovoltaic strings and thus to the DC input of the inverter. The Strandabschalt- and / or backflow protection device therefore preferably includes a current sensor, which can also measure negative currents and / or an input voltage sensor and / or an output voltage sensor.
In vorteilhafter Weise kann hiermit auf einfache Weise separat an jedem Photovoltaik-Strang kontinuierlich festgestellt werden, ob ein Zustand des zugehörigen Photovoltaik-Strangs vorliegt, welcher außerhalb der gewünschten Betriebs- und Sicherheitsparameter liegt.Advantageously, it can be determined hereby in a simple manner separately on each photovoltaic string continuously whether a state of the associated photovoltaic string is present, which lies outside the desired operating and safety parameters.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Sensor demnach ein Stromsensor, welcher den Stromfluss, ggf. auch einen negativen Stromfluss durch die Strangabschalt- und Rückstromschutzvorrichtung messen kann. Die Strangabschalt- und Rückstromschutzvorrichtung kann die Verbindung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs zu dem zentralen Sammelpunkt, d.h. zu der Parallelschaltung mit den anderen Photovoltaik-Strängen und zu dem Gleichstromeingang des Wechselrichters unterbrechen, zumindest wenn der Strom in dem zugehörigen Photovoltaik-Strang negativ ist und/oder einen vordefinierten Schwellenwert für den Betrag des negativen Stroms überschreitet. Ein negativer Strom ist allerdings keine notwendige Voraussetzung für das Trennen. Je nachdem welche Betriebs- und Sicherheitsparameter vorgegeben sind, kann die Strangabschalt- und Rückstromschutzvorrichtung die Unterbrechung auch bereits dann durchführen, wenn der Strom zwar noch positiv ist, aber unterhalb eines vordefinierten Sicherheits-Schwellwertes liegt. Dies kann z.B. dann vorkommen, wenn die Photovoltaik-Module des zugehörigen Photovoltaik-Strangs erheblich stärker abgeschattet sind als die Photovoltaik-Module der anderen Photovoltaik-Stränge. In diesem Fall sorgen die Querströme möglicherweise noch nicht für einen negativen Gesamt-Stromfluss in dem zugehörigen Photovoltaik-Strang, reduzieren aber den von den von den zugehörigen Photovoltaik-Strang photovoltaisch erzeugten Strom ggf. bereits so weit, dass der Produktionsbetrieb dieses zugehörigen Photovoltaik-Strangs wirtschaftlich nicht mehr sinnvoll ist, so dass es besser ist, die Verbindung dieses zugehörigen Photovoltaik-Strangs zu der Parallelschaltung mit den anderen Photovoltaik-Strängen und zu dem gemeinsamen Wechselrichter zu unterbrechen. Dies kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn der von der Strangabschalt- und Rückstromschutzvorrichtung gemessene Strom zwar noch positiv ist, aber erheblich unter dem Maximalstrom des Photovoltaik-Strangs, z.B. kleiner als 10% des Maximalstroms des Photovoltaik-Strangs ist. Mit anderen Worten ist die Steuereinrichtung vorzugsweise dazu ausgebildet, die Schaltereinrichtung automatisch zu schalten, bzw. die Verbindung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs zu der Parallelschaltung und zu dem Wechselrichter zu unterbrechen, wenn die Bedingung eintritt, dass der Strangstrom I kleiner wird als ein vordefinierter Schwellenwert I0. Der vordefinierte Schwellenwert I0 kann zwischen positiv und erheblich kleiner als der Maximalstrom des zugehörigen Photovoltaik-Strangs und einem negativen Sicherheitswert für den Stromfluss ausgewählt werden. Mathematisch ausgedrückt kann die Schaltbedingung definiert werden als I<I0, wobei I0 ausgewählt wird aus einem Intervall [I1, I2], wobei I1 ein negativer Sicherheitswert ist, bei welchem der zugehörige Photovoltaik-Strang beschädigt werden könnte und I2 ein positiver Wert ist, unterhalb dessen ein wirtschaftlicher Betrieb nicht mehr sinnvoll erscheint.According to a preferred embodiment of the invention, the sensor is therefore a current sensor, which can measure the current flow, possibly also a negative current flow through the strand shut-off and reverse current protection device. The Strandabschalt- and backflow protection device, the connection of the associated photovoltaic string to the central collection point, i. to interrupt the parallel connection with the other photovoltaic strings and to the DC input of the inverter, at least if the current in the associated photovoltaic string is negative and / or exceeds a predefined threshold value for the amount of negative current. However, a negative current is not a necessary condition for disconnection. Depending on which operating and safety parameters are specified, the Strangabschalt- and backflow protection device can already perform the interruption even if the current is still positive, but below a predefined safety threshold. This can e.g. occur when the photovoltaic modules of the associated photovoltaic string are significantly more shaded than the photovoltaic modules of the other photovoltaic strands. In this case, the cross-currents may not yet provide for a total negative current flow in the associated photovoltaic string, but may already reduce the photovoltaic-generated current from the associated photovoltaic string to such an extent that the production operation of that associated photovoltaic string does not make economic sense, so it is better to break the connection of this associated photovoltaic string to the parallel connection with the other photovoltaic strings and to the common inverter. This may be particularly useful if the current measured by the strand shutdown and reverse current protection device is still positive, but significantly below the maximum current of the photovoltaic string, e.g. is less than 10% of the maximum current of the photovoltaic string. In other words, the control device is preferably designed to switch the switch device automatically or to interrupt the connection of the associated photovoltaic line to the parallel circuit and to the inverter when the condition occurs that the phase current I becomes smaller than a predefined threshold value I0. The predefined threshold I0 can be selected between positive and significantly smaller than the maximum current of the associated photovoltaic string and a negative safety value for the current flow. Mathematically speaking, the switching condition can be defined as I <I0, where I0 is selected from an interval [I1, I2], where I1 is a negative safety value at which the associated photovoltaic string could be damaged and I2 is a positive value, below whose economic operation no longer makes sense.
Insbesondere schaltet die Steuereinrichtung der Strangabschalt- und Rückstromschutzvorrichtung den zugehörigen Photovoltaik-Strang auch wieder elektrisch an die Parallelschaltung mit den anderen Photovoltaik-Strängen und an den gemeinsamen Wechselrichter elektrisch an, wenn die Betriebs- und Sicherheitsparameter dies erlauben und die Benutzerfreigabe, z.B. in Form eines Triggersignals, z.B. durch einen geschlossenen Schalter vorliegt. Hierzu ist die Steuereinrichtung mit einer Sensoreinrichtung zum Messen zumindest einer elektrischen Kenngröße verbunden.In particular, the controller of the strand shutdown and reverse current protection device also electrically connects the associated photovoltaic string to the parallel circuit with the other photovoltaic strings and to the common inverter if the operating and safety parameters permit and the user enable, e.g. in the form of a trigger signal, e.g. is present through a closed switch. For this purpose, the control device is connected to a sensor device for measuring at least one electrical parameter.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Sensoreinrichtung einen Eingangsspannungssensor, welcher die strangseitige Eingangsspannung an der Strangabschaltvorrichtung misst und/oder einen Ausgangsspannungssensor, welcher die sammelpunktseitige bzw. wechselrichterseitige Ausgangsspannung an der Strangabschaltvorrichtung misst. In Ansprechen auf die gemessene strangseitige Eingangsspannung und/oder auf die gemessene sammelpunktseitige bzw. wechselrichterseitige Ausgangsspannung schaltet die Steuereinrichtung den zugehörigen Photovoltaik-Strang, dessen Verbindung zu dem zentralen Sammelpunkt unterbrochen ist, wieder an den zentralen Sammelpunkt mit den anderen parallelen Photovoltaik-Strängen und damit an den Gleichstromeingang des Wechselrichters elektrisch an, wenn die Benutzerfreigabe vorliegt.According to a preferred embodiment, the sensor device comprises an input voltage sensor, which the strand-side Input voltage to the Strandabschaltvorrichtung measures and / or an output voltage sensor, which measures the collector-side or inverter-side output voltage to the Strandabschaltvorrichtung. In response to the measured line-side input voltage and / or the measured collector-side or inverter-side output voltage, the controller switches the associated photovoltaic string whose connection is interrupted to the central collection point back to the central collection point with the other parallel photovoltaic strings and thus to the DC input of the inverter electrically when the user release is present.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Eingangsspannung mit der Ausgangsspannung verglichen und die Steuereinrichtung schaltet in Ansprechen auf den Vergleich der gemessenen strangseitigen Eingangsspannung und der gemessenen sammelpunktseitigen bzw. wechselrichterseitigen Ausgangsspannung Schaltereinrichtung, insbesondere dahingehend, dass der zugehörige Photovoltaik-Strang, dessen Verbindung zu dem zentralen Sammelpunkt unterbrochen ist, wieder an die anderen parallelen Photovoltaik-Stränge und an den Gleichstromeingang des Wechselrichters angeschaltet wird, wenn die Benutzerfreigabe vorliegt. Durch den Spannungsvergleich kann gewährleistet werden, dass nach dem elektrischen Wiederanschalten des zugehörigen Photovoltaik-Strangs die erwünschten Betriebs- und Sicherheitsparameter erfüllt sind, z.B. dass kein negativer Strom zurück in den zugehörigen Photovoltaik-Strang fließt bzw. der positive Produktionsstrom einen Mindestwert übersteigt, indem der zugehörige Photovoltaik-Strang nur dann elektrisch wieder angeschaltet wird, wenn die Differenz aus Ausgangsspannung U2 minus Eingangsspannung U1 kleiner ist, als ein vordefinierter Schwellenwert U0. Wenn U0=0 gilt, bedeutet das, dass die Ausgangsspannung U2 kleiner ist als die Eingangsspannung U1. Hierbei kann eine gewisse Toleranz vorhanden sein, insbesondere kann der Effekt ausgenutzt werden, dass die Eingangsspannung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs, dessen Verbindung zu dem zentralen Sammelpunkt unterbrochen ist, die Leerlaufspannung ist, wohingegen die Ausgangsspannung, welche die von den anderen parallelen Photovoltaik-Modulen erzeugte Spannung darstellt, bereits eine Lastspannung darstellt, welche typischerweise um etwa 20% niedriger ist als die Leerlaufspannung, weil der Wechselrichter bereits arbeitet. Demnach kann die Steuereinrichtung in Ansprechen auf den Vergleich der Leerlaufspannung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs mit der Lastspannung der anderen Photovoltaik-Stränge den zugehörigen Photovoltaik-Strang, dessen Verbindung zu dem zentralen Sammelpunkt unterbrochen ist, wieder an den zentralen Sammelpunkt mit den anderen parallelen Photovoltaik-Strängen und damit an den Gleichstromeingang des Wechselrichters anschalten, wenn die Benutzerfreigabe vorliegt. Zusätzlich zu dem Spannungsvergleich kann noch geprüft werden, ob die Spannung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs einen vordefinierten Schwellenwert U_min übersteigt, z.B. um zu gewährleisten, dass der zugehörige Photovoltaik-Strang zu diesem Zeitpunkt eine hinreichende Leistung erzeugen kann.According to a further preferred embodiment of the invention, the input voltage is compared with the output voltage and the controller switches in response to the comparison of the measured line side input voltage and the measured collector side or inverter side output voltage switch means, in particular, that the associated photovoltaic string whose connection to is interrupted to the central collection point, is switched back to the other parallel photovoltaic strings and to the DC input of the inverter when the user release is present. The voltage comparison can ensure that after the electrical restart of the associated photovoltaic string the desired operating and safety parameters are fulfilled, e.g. that no negative current flows back into the associated photovoltaic string or the positive production current exceeds a minimum value by the associated photovoltaic string is only electrically switched on again when the difference between output voltage U2 minus input voltage U1 is smaller than a predefined threshold U0. If U0 = 0, this means that the output voltage U2 is smaller than the input voltage U1. In this case, a certain tolerance can be present, in particular, the effect can be exploited that the input voltage of the associated photovoltaic string whose connection to the central collection point is interrupted, the open circuit voltage, whereas the output voltage, which is different from that of the other parallel photovoltaic modules generated voltage already represents a load voltage, which is typically about 20% lower than the open circuit voltage, because the inverter is already working. Thus, in response to comparing the open circuit voltage of the associated photovoltaic string with the load voltage of the other photovoltaic strings, the controller may return the associated photovoltaic string whose connection to the central collection point is interrupted to the central collection point with the other parallel photovoltaic cells. Strings and thus to the DC input of the inverter turn on when the user release is present. In addition to the voltage comparison, it is still possible to check whether the voltage of the associated photovoltaic string exceeds a predefined threshold value U_min, e.g. to ensure that the associated photovoltaic string can generate sufficient power at this time.
Die kombinierte Strangabschalt- und Rückstromschutzvorrichtung umfasst demnach vorzugsweise eine Schaltereinrichtung, welche im geschlossenen Zustand den zugehörigen Photovoltaik-Strang parallel mit den anderen Photovoltaik-Strängen elektrisch verbindet und im offenen Zustand die stromführende Verbindung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs zu dem zentralen Sammelpunkt bzw. zu dem Wechselrichter innerhalb der Strangleitung bidirektional unterbricht.The combined strand shut-off and reverse current protection device therefore preferably comprises a switch device which in the closed state connects the associated photovoltaic string in parallel with the other photovoltaic strands and in the open state, the current-carrying connection of the associated photovoltaic strand to the central collection point or to the Inverter within the line breaks bidirectionally.
Dabei sollte die Schaltereinrichtung für eine Trennspannung von mindestens 500 Volt, besser mindestens 1000 Volt und/oder für einen Durchgangsstrom von mindestens 5 Ampere, besser mindestens 10 Ampere ausgelegt sein. Es soll nämlich insbesondere die Gesamtspannung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs von der Schaltereinrichtung unterbrochen bzw. geschaltet werden und/oder der gesamte Produktionsstrom des zugehörigen Photovoltaik-Strangs im Produktionsbetrieb des Photovoltaik-Strangs durch die Schaltereinrichtung, fließen.The switching device should be designed for a separation voltage of at least 500 volts, better at least 1000 volts and / or for a through current of at least 5 amps, more preferably at least 10 amps. Namely, in particular, the total voltage of the associated photovoltaic string is interrupted or switched by the switching device and / or flow the entire production of the associated photovoltaic string in the production operation of the photovoltaic string through the switch means.
Vorzugsweise sind die hierfür vorzugsweise verwendeten Halbleiterschalter und/oder das Relais als Schließer (Normal-Off) ausgebildet. Dies könnte zwar auf den ersten Blick nachteilig erscheinen, da für das Halten des On-Zustandes elektrische Leistung benötigt wird. Dies wird aber in Kauf genommen, um die damit verbundene Sicherheit zu erzielen, nämlich dass die Verbindung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs im Normalzustand der Schaltereinrichtung zu der Parallelschaltung mit den anderen Photovoltaik-Strängen und zu dem Gleichstromeingang des Wechselrichters unterbrochen ist.Preferably, the semiconductor switch used for this purpose and / or the relay are designed as normally open (normally-off). While this may seem disadvantageous at first glance, electrical power is required to hold the on-state. However, this is accepted in order to achieve the associated safety, namely that the connection of the associated photovoltaic string is interrupted in the normal state of the switch means to the parallel connection with the other photovoltaic strings and to the DC input of the inverter.
In vorteilhafter Weise können Halbleiterschalter, z.B. MOS-FETs verwendet werden, welche einen RDS-On (Resistance-Drain-Source-On, auf Deutsch auch als Einschaltwiderstand bezeichnet) von z.B. mindestens 50 mOhm, ggf. sogar mehreren 100 mOhm oder mehr aufweisen. Dies erzeugt zwar eine relativ große Verlustleitung von ggf. einem Watt, einigen Watt oder mehr, was aber insbesondere durch die Entlastung durch das parallel geschaltete Relais akzeptabel ist.Advantageously, semiconductor switches, e.g. MOS-FETs are used, which an RDS-On (Resistance-Drain-Source-On, also referred to as on-resistance) of e.g. have at least 50 mOhms, possibly even several 100 mOhms or more. Although this generates a relatively large power loss of possibly one watt, a few watts or more, but this is acceptable in particular by the discharge through the parallel relay.
Die vorliegend offenbarte Erfindung ist insbesondere vorteilhaft einzusetzen in Photovoltaik-Anlagen, bei welchen die seriell geschalteten Photovoltaik-Module in zumindest einem der Photovoltaik-Stränge, vorzugsweise in allen Photovoltaik-Strängen, jeweils Schutzschaltungen aufweisen, mittels welchen die Photovoltaik-Module einzeln von dem zugehörigen Strang abgeschaltet werden können, und wobei die Schutzschaltungen der einzelnen Photovoltaik-Module den Ausgang des jeweiligen Photovoltaik-Moduls an den Anschlusspunkten für die Strangleitung kurzschließt, um einen niederohmigen Bypass für das jeweilige Photovoltaik-Modul zu erzeugen. Solche Schutzschaltungen für die Photovoltaik-Module sind in der
Bevorzugt können eine solche Startschaltung zum Starten des zugehörigen Photovoltaik-Strangs und die Strangabschaltvorrichtung für den zugehörigen Photovoltaik-Strang in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht werden, so dass eine Strangbox mit kombinierter Start-und individueller Strangabschaltfunktion für den zugehörigen Photovoltaik-Strang entsteht. Die Strangbox wird mit Pluspol- und Minuspol-Anschlüssen am Eingang und Pluspol- und Minuspol-Anschlüssen am Ausgang der Strangbox zwischen die Serie aus Photovoltaik-Modulen des zugehörigen Photovoltaik-Strangs und den zentralen Sammelpunkt mit den anderen Photovoltaik-Strängen in den zugehörigen Photovoltaik-Strangs geschaltet, wo sie beide Funktionen - Strangabschaltung und Starten des zugehörigen Photovoltaik-Strangs und ggf. noch Rückstromschutz für denselben Photovoltaik-Strang erfüllen kann. Hierdurch können überflüssige Komponenten, insbesondere Steckverbindungen eingespart werden, was sich positiv auf Kosten, Lebensdauer und Verlustleitung der Photovoltaik-Anlage auswirken kann. Die Verlustleistung der Strangabschaltvorrichtung ist im Produktionsbetrieb, insbesondere bei geschlossenem Relais so niedrig, dass die thermische Belastung akzeptabel ist.Preferably, such a start circuit for starting the associated photovoltaic string and the Strandabschaltvorrichtung for the associated photovoltaic string can be accommodated in a common housing, so that a strand box with combined start and individual Strangabschaltfunktion for the associated photovoltaic strand is formed. The strand box is provided with positive and negative terminals at the input and positive and negative terminals at the outlet of the string box between the series of photovoltaic modules of the associated photovoltaic string and the central collection point with the other photovoltaic strings in the associated photovoltaic cells. Strangs switched, where they can fulfill both functions - strand shutdown and starting the associated photovoltaic string and possibly even reverse current protection for the same photovoltaic string. As a result, superfluous components, in particular connectors can be saved, which can have a positive effect on costs, life and loss management of the photovoltaic system. The power loss of the Strandabschaltvorrichtung is in production, especially with the relay closed so low that the thermal load is acceptable.
Vorzugsweise ist jeder Photovoltaik-Strang der Parallelschaltung an dem zentralen Sammelpunkt bzw. dem Gleichstromeingang desselben Wechselrichters mit der beschriebenen Photovoltaik-Modul-übergreifenden Strangabschaltvorrichtung bzw. Strangbox ausgerüstet.Preferably, each photovoltaic string of the parallel circuit at the central collection point or the DC input of the same inverter is equipped with the described photovoltaic module cross-strand stranding device or strand box.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum benutzergesteuerten oder benutzergetriggerten Abschalten und (Wieder-)Anschalten eines vom Benutzer selektierten einzelnen Photovoltaik-Strangs einer wie vorstehend beschriebenen Multistrang-Photovoltaik-Anlage von bzw. an den zentralen Sammelpunkt bzw. an den Gleichstromeingang des Wechselrichters. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:The invention also relates to a method for user-controlled or user-triggered disconnection and (re) connection of a user-selected individual photovoltaic string of a multi-strand photovoltaic system as described above from or to the central collection point or to the DC input of the inverter. The method comprises the following steps:
Gezieltes Triggern der Strangabschaltvorrichtung des zugehörigen Photovoltaikstrangs durch den Benutzer, um den zugehörigen Photovoltaik-Strang von dem zentralen Sammelpunkt abzuschalten bzw. die stromführende Verbindung zu dem zentralen Sammelpunkt zu trennen. Hierbei bleibt insbesondere zumindest ein anderer Photovoltaik-Strang an den zentralen Sammelpunkt angeschaltet und speist weiter Strom über den zentralen Sammelpunkt ein, so dass die Multistrang-Photovoltaik-Anlage grundsätzlich noch produktiv bleibt.Targeted triggering of the strand shutdown device of the associated photovoltaic string by the user to disconnect the associated photovoltaic string from the central collection point or disconnect the live connection to the central collection point. In particular, at least one other photovoltaic string remains connected to the central collection point and continues to supply power via the central collection point, so that the multi-strand photovoltaic system basically remains productive.
Gezieltes Triggern der Strangabschaltvorrichtung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs durch den Benutzer, um den zugehörigen Photovoltaik-Strang wieder an den zentralen Sammelpunkt anzuschalten bzw. mit dem zentralen Sammelpunkt stromführend zu verbinden, insbesondere wenn weitere Prüfbedingungen in Bezug auf elektrische Kenngrößen erfüllt sind.Targeted trigging of the Strandabschaltvorrichtung of the associated photovoltaic string by the user to turn on the associated photovoltaic string back to the central collection point or connect to the central collection point energized, especially when further test conditions are met in terms of electrical characteristics.
Gegenstand der Erfindung ist ferner die Strangabschaltvorrichtung für einen Photovoltaik-Strang einer Multistrang-Photovoltaik-Anlage zum benutzergesteuerten gezielten Abschalten des zugehörigen Photovoltaik-Strangs von anderen parallel an den zentralen Sammelpunkt angeschlossenen Photovoltaik-Strängen der Multistrang-Photovoltaik-Anlage.The invention also relates to the strand shutdown device for a photovoltaic string of a multi-strand photovoltaic system for user-controlled targeted shutdown of the associated photovoltaic string of other photovoltaic strings connected in parallel to the central collection point of the multi-strand photovoltaic system.
Die Strangabschaltvorrichtung umfasst eine Schaltereinrichtung, welche im geschlossenen Zustand den zugehörigen Photovoltaik-Strang über einen zentralen Sammelpunkt parallel mit den anderen Photovoltaik-Strängen stromführend verbindet und im offenen Zustand die stromführende Verbindung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs zu dem zentralen Sammelpunkt unterbricht.The Strangabschaltvorrichtung comprises a switch device which in the closed state, the current photovoltaic string via a central collection point connects in parallel with the other photovoltaic strands and in the open state interrupts the current-carrying connection of the associated photovoltaic string to the central collection point.
Die Strangabschaltvorrichtung umfasst ferner eine Steuereinrichtung welche dazu ausgebildet ist, in Ansprechen auf ein von einem Benutzer getriggertes Steuersignal die Schaltereinrichtung aus dem geschlossenen Zustand in den offenen Zustand zu schalten, um den zugehörigen Photovoltaik-Strang benutzergetriggert von dem zentralen Sammelpunkt zu trennen.The strand shutdown device further comprises a control device configured to switch the switch device from the closed state to the open state in response to a user-triggered control signal in order to separate the associated photovoltaic line from the central collection point in a user-triggered manner.
Die Strangabschaltvorrichtung umfasst insbesondere eine Parallelschaltung aus einer Halbleiterschalter-Back-to-Back-Schaltung und einem Relais, also einem elektromechanischen Schalter. The strand shut-off device comprises, in particular, a parallel circuit comprising a semiconductor switch back-to-back circuit and a relay, that is to say an electromechanical switch.
Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass die Erfindung zwar besonders vorteilhaft für Photovoltaik-Anlagen verwendbar, jedoch prinzipiell auch für andere DC-Generatoren einsetzbar ist, insbesondere wenn diese eine Parallelverschaltung an einem zentralen Sammelpunkt bzw. an einem gemeinsamen Wechselrichter aufweisen. Diese sollen nicht ausgeschlossen sein.It will be apparent to those skilled in the art that although the invention can be used particularly advantageously for photovoltaic systems, it can also be used in principle for other DC generators, in particular if they have a parallel connection to a central collection point or to a common inverter. These should not be excluded.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente teilweise mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können.In the following the invention will be explained in more detail by means of embodiments and with reference to the figures, wherein the same and similar elements are partially provided with the same reference numerals and the features of the various embodiments can be combined.
Figurenlistelist of figures
Es zeigen:
-
1 ein Blockschaltbild einer Photovoltaik-Anlage mit parallelen Photovoltaik-Strängen, -
2 ein Blockschaltbild einer Schutzschaltung für ein Photovoltaik-Modul, -
3 ein Blockschaltbild einer Startbox mit Strangabschaltvorrichtung und Rückstromschutzfunktion, -
4 ein detaillierteres Blockschaltbild der Schaltereinrichtung S1, und -
5 ein Ablaufdiagramm für das Starten, Prüfen und Abschalten des zugehörigen Photovoltaik-Strangs.
-
1 a block diagram of a photovoltaic system with parallel photovoltaic strings, -
2 a block diagram of a protection circuit for a photovoltaic module, -
3 a block diagram of a start box with Strandabschaltvorrichtung and reverse current protection function, -
4 a more detailed block diagram of the switch means S1, and -
5 a flow chart for starting, testing and switching off the associated photovoltaic string.
Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention
Bezug nehmend auf
Jeder Photovoltaik-Strang umfasst eine Mehrzahl von Photovoltaik-Modulen oder Photovoltaik-Paneelen
Bezug nehmend auf
Wieder Bezug nehmend auf
Die Startboxen
Bezug nehmend auf
Die Photovoltaik-Module
Die Startbox
Der Eingangsspannungssensor
Die Startbox
Um unerwünschte Rückströme von den anderen Photovoltaik-Strängen in den zugehörigen Photovoltaik-Strang
Damit alle Startboxen den jeweils zugehörigen Photovoltaik-Strang
Bezug nehmend auf
Mit einer solchen Back-to-Back-Schaltung 50 aus zwei Halbleiterschaltern kann nun auch die gewünschte Einzel-Strangabschaltung erfolgen, indem die Strangabschaltvorrichtung
Dadurch, dass der Photovoltaik-Strang
Die interne Firmware der Strangabschaltvorrichtung
Bezug nehmend auf
Zum Systemstart bei 102 ist die Schaltereinrichtung S1 im Schritt
Wenn nun durch die Startimpulse der zugehörige Photovoltaik-Strang
Sind jedoch alle diese drei Prüfbedingungen in der Abfrage
Während des Produktionsbetriebs wird dann in einem Prüfschritt
Anschließend wird ein weiterer Prüfschritt
Falls die Abfrage in dem Schritt
Der Benutzer kann also in dem Schritt
Wenn die Fehlerüberwachung im Schritt
Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, jeden mit einer solchen Strangabschaltvorrichtung
Das System ist in vorteilhafter Weise Herstellerunabhängig. Es können auch Abschalteinheiten anderer Hersteller aus dem Multistrangverbund getrennt werden. Der Abschaltvorgang wird von dem in der Strangabschaltvorrichtung
Zum Starten des Photovoltaik-Strangs
Zusammenfassend ermöglicht die vorliegende Erfindung eine Einzel-Strangabschaltung über eine übergeordnete Steuereinheit und stellt eine vorteilhafte Funktion für den Kunden dar, um nicht nur im Notfall, sondern auch z.B. zu Wartungszwecken einzelne Photovoltaik-Stränge abzuschalten.In summary, the present invention enables a single strand shutdown via a higher level control unit and provides a beneficial function to the customer, not only in an emergency but also, e.g. to shut down individual photovoltaic strings for maintenance purposes.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne den Schutzbereich der Ansprüche zu verlassen. Ferner ist ersichtlich, dass die Merkmale unabhängig davon, ob sie in der Beschreibung, den Ansprüchen, den Figuren oder anderweitig offenbart sind, auch einzeln wesentliche Bestandteile der Erfindung definieren, selbst wenn sie zusammen mit anderen Merkmalen gemeinsam beschrieben sind.It will be apparent to those skilled in the art that the above-described embodiments are to be read by way of example, and that the invention is not limited to them, but that they can be varied in many ways without departing from the scope of the claims. It is also to be understood that the features, independently as they are disclosed in the specification, claims, figures, or otherwise, also individually define essential components of the invention, even if described together with other features.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2013/026539 A1 [0005, 0056, 0070]WO 2013/026539 A1 [0005, 0056, 0070]
- WO 2014/122325 A1 [0005, 0056, 0073]WO 2014/122325 A1 [0005, 0056, 0073]
- DE 102016117049 [0007, 0024, 0025, 0040]DE 102016117049 [0007, 0024, 0025, 0040]
- WO 2013/026539 [0071]WO 2013/026539 [0071]
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102017107800.2A DE102017107800A1 (en) | 2017-04-11 | 2017-04-11 | Multi-strand photovoltaic system, method for operating such and strand shutdown device for such |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102017107800.2A DE102017107800A1 (en) | 2017-04-11 | 2017-04-11 | Multi-strand photovoltaic system, method for operating such and strand shutdown device for such |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102017107800A1 true DE102017107800A1 (en) | 2018-10-11 |
Family
ID=63588117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102017107800.2A Withdrawn DE102017107800A1 (en) | 2017-04-11 | 2017-04-11 | Multi-strand photovoltaic system, method for operating such and strand shutdown device for such |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102017107800A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113629771A (en) * | 2021-09-06 | 2021-11-09 | 阳光电源股份有限公司 | Photovoltaic system and photovoltaic turn-off method |
| CN113629771B (en) * | 2021-09-06 | 2024-05-14 | 阳光电源股份有限公司 | Photovoltaic system and photovoltaic turn-off method |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013026539A1 (en) | 2011-08-19 | 2013-02-28 | Phoenix Contact Gmbh & Co Kg | Socket for a solar panel with a protective circuit |
| WO2014122325A1 (en) | 2013-02-11 | 2014-08-14 | Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg | Safe photovoltaic system |
| DE102016117049A1 (en) | 2016-09-12 | 2018-03-15 | Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg | Multi-strand photovoltaic system, method for operating such and reverse current protection circuit for such |
-
2017
- 2017-04-11 DE DE102017107800.2A patent/DE102017107800A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013026539A1 (en) | 2011-08-19 | 2013-02-28 | Phoenix Contact Gmbh & Co Kg | Socket for a solar panel with a protective circuit |
| WO2014122325A1 (en) | 2013-02-11 | 2014-08-14 | Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg | Safe photovoltaic system |
| DE102016117049A1 (en) | 2016-09-12 | 2018-03-15 | Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg | Multi-strand photovoltaic system, method for operating such and reverse current protection circuit for such |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113629771A (en) * | 2021-09-06 | 2021-11-09 | 阳光电源股份有限公司 | Photovoltaic system and photovoltaic turn-off method |
| CN113629771B (en) * | 2021-09-06 | 2024-05-14 | 阳光电源股份有限公司 | Photovoltaic system and photovoltaic turn-off method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2018046651A1 (en) | Multi-string photovoltaic system, method for operating same and string disconnection device for same | |
| EP3345301B1 (en) | Safe photovoltaic system | |
| EP2954558B1 (en) | Safe photovoltaic system | |
| EP2242160B1 (en) | Method and device for connecting a photovoltaic assembly to an alternating current network | |
| EP2745327B1 (en) | Socket for a solar panel with a protective circuit | |
| EP2920858B1 (en) | Method and device for protecting several strings of a photovoltaic generator from return currents | |
| EP2726889B1 (en) | Photovoltaic module | |
| EP2567406A1 (en) | Method for limiting the generator voltage of a photovoltaic installation in case of danger and photovoltaic installation | |
| DE102011076553A1 (en) | CONTROL OF THE DC FLOW OF A PHOTOVOLTAIC SYSTEM | |
| DE102016117049A1 (en) | Multi-strand photovoltaic system, method for operating such and reverse current protection circuit for such | |
| EP2815434B1 (en) | Switching-off of solar modules | |
| DE102012109012A1 (en) | Circuit arrangement for a solar power plant with a DC voltage source for an offset voltage | |
| DE102010037760B4 (en) | Device and method for voltage isolation of electrical, running in a building or complex of buildings lines of a photovoltaic system, use of the device and system with the device and a photovoltaic system | |
| DE102012019556A1 (en) | Method for operating a power source and device for disconnecting a power source from a consumer | |
| DE102017107801A1 (en) | Photovoltaic system, DC hybrid switching device, use and method for turning on and off a photovoltaic string | |
| EP2500208B1 (en) | Protective circuit assembly | |
| BE1024328B1 (en) | Multi-strand photovoltaic system, method for operating such and strand shutdown device for such | |
| DE102017107800A1 (en) | Multi-strand photovoltaic system, method for operating such and strand shutdown device for such | |
| DE102017108507A1 (en) | Photovoltaic system, protection circuit and method for self-shutdown of a photovoltaic string | |
| LU93202B1 (en) | Multi-strand photovoltaic system, method for operating such and reverse current protection circuit for such | |
| EP2498300A1 (en) | Photovoltaic assembly, control device and switching device | |
| BE1024308B1 (en) | Photovoltaic system, protection circuit and method for self-shutdown of a photovoltaic string | |
| BE1024324B1 (en) | Photovoltaic system, DC hybrid switching device, use and method for switching a photovoltaic string on and off | |
| DE102011000737A1 (en) | Protective device for use in photovoltaic module of photovoltaic system, has an output which is connected to input via switching element, at low resistance, if signal supplied via output meets the predetermined criteria | |
| DE102015115284B3 (en) | Protective device for an electrical power supply device and electrical power supply device with such a protective device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R084 | Declaration of willingness to licence | ||
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |