DE102009044695A1 - Solar module, modular switch, solar cable, busbar, multi-contact connector - Google Patents

Solar module, modular switch, solar cable, busbar, multi-contact connector Download PDF

Info

Publication number
DE102009044695A1
DE102009044695A1 DE102009044695A DE102009044695A DE102009044695A1 DE 102009044695 A1 DE102009044695 A1 DE 102009044695A1 DE 102009044695 A DE102009044695 A DE 102009044695A DE 102009044695 A DE102009044695 A DE 102009044695A DE 102009044695 A1 DE102009044695 A1 DE 102009044695A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
module
solar
string
switch
series
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Withdrawn
Application number
DE102009044695A
Other languages
German (de)
Inventor
Ingo Mueller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE102009044695A priority Critical patent/DE102009044695A1/en
Priority to PCT/DE2010/050085 priority patent/WO2011063803A2/en
Priority to DE112010004570T priority patent/DE112010004570A5/en
Publication of DE102009044695A1 publication Critical patent/DE102009044695A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/02016Circuit arrangements of general character for the devices
    • H01L31/02019Circuit arrangements of general character for the devices for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02021Circuit arrangements of general character for the devices for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381Dispersed generators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Diese Erfindung betrifft Solarmodule (24, 64, 74, 84, 94) mit mindestens zwei Solarzellenstrings (25, 65, 75), wobei jeder String gegenüber den anderen Strings galvanisch isoliert ist. Ferner betrifft die Erfindung Solarmodule, wie eine Seriendiode (26), beispielsweise eine Schottky-Diode, umfassen, die in Serie zu den Solarzellen des Strings geschaltet ist, so dass die von den Solarzellen gelieferte Spannung die Seriendiode in Flussrichtung polt. Darüber hinaus betrifft die Erfindung Modulschalter. Ein Modulschalter umfasst einen Steuereingang (111) und einen Schaltausgang (116) zum Kurzschließen eines Solarmodulstrings. Wenn am Steuereingang (111) ein elektrisches Signal oberhalb des Schwellenwerts anliegt, sind die beiden elektrischen Anschlüsse des Schaltausgangs (116) niederohmig miteinander verbunden, sonst hochohmig. Außerdem betrifft die Erfindung Solarkabel mit mehreren, gegeneinander isolierten, elektrischen Leitern. Ferner betrifft die Erfindung Sammelschienen (8, 9) für Solaranlagen, die Steckverbinder für Solarkabel (33, 34, 35) mit mehreren elektrischen Leitern aufweisen. Schließlich betrifft die Erfindung Mehrfachkontakt-Steckverbinder für Solarkabel.This invention relates to solar modules (24, 64, 74, 84, 94) with at least two solar cell strings (25, 65, 75), each string being galvanically isolated from the other strings. The invention further relates to solar modules, such as a series diode (26), for example a Schottky diode, which is connected in series with the solar cells of the string, so that the voltage supplied by the solar cells poles the series diode in the direction of flow. In addition, the invention relates to module switches. A module switch comprises a control input (111) and a switching output (116) for short-circuiting a solar module ring. If an electrical signal is present at the control input (111) above the threshold value, the two electrical connections of the switching output (116) are connected to each other with low resistance, otherwise with high resistance. The invention also relates to solar cables with a plurality of electrical conductors which are insulated from one another. The invention further relates to busbars (8, 9) for solar systems which have connectors for solar cables (33, 34, 35) with a plurality of electrical conductors. Finally, the invention relates to multi-contact connectors for solar cables.

Description

Das Gebiet der Erfindung sind Photovoltaikanlagen und insbesondere Solarmodule.The field of the invention is photovoltaic systems and in particular solar modules.

Photovoltaik wird seit mehr als 50 Jahren erfolgreich eingesetzt, zuerst als Stromversorgung bei Raumfahrttechnik, dann in Versuchsanlagen und bedingt durch staatliche Fördermaßnahmen in immer größerer Anzahl und mit steigender Leistung von Einzelpersonen. Nennwerte von Strom und Spannung sind inzwischen erheblich gestiegen und damit auch die Auswirkungen eines Störlichtbogens.Photovoltaic has been used successfully for more than 50 years, first as a power supply in space technology, then in experimental facilities and due to government incentives in ever greater numbers and with increasing performance of individuals. Nominal values of current and voltage have meanwhile increased considerably and with it the effects of an arc fault.

Ein Schaltbild einer herkömmlichen Photovoltaik-Anlage 1 ist in 29 dargestellt. Sie besteht üblicherweise aus einem Photovoltaik-Generator 2 und einem oder mehreren Wechselrichtern 3 oder Ladereglern, sofern der Verbraucher nicht direkt aus dem Photovoltaik-Generator 2 gespeist wird. In diesem Dokument steht ein Wechselrichter 3 immer beispielhaft auch für mehrere Wechselrichter, einen oder mehrere Laderegler oder einen oder mehrere andere Verbraucher und kann durch diese ersetzt werden. Der Photovoltaik-Generator 2 ist zumeist aus mehreren Solarmodulen 4 aufgebaut, die in Reihe zu einem oder mehreren Strings 5 verschaltet sind. Bei Betrieb mehrerer Strings 5 an einem gemeinsamen Wechselrichter 3 oder Laderegler können die Strings 5 parallel über zwei Sammelschienen 8 und 9 miteinander verschaltet sein. Um in diesem Fall Rückströme in einen String auszuschließen, verfügt jeder String über eine Seriendiode 6. Eine Sicherung 7 in jedem String soll bei Defekten den entsprechenden String vom Rest der Photovoltaik-Anlage 1 trennen. Bypass-Dioden in den Solarmodulen tragen im Fall der Verschattung des Moduls den Strom der unverschatteten Module des Strings.A circuit diagram of a conventional photovoltaic system 1 is in 29 shown. It usually consists of a photovoltaic generator 2 and one or more inverters 3 or charge controllers, unless the consumer is directly from the photovoltaic generator 2 is fed. This document contains an inverter 3 always exemplary for multiple inverters, one or more charge controller or one or more other consumers and can be replaced by this. The photovoltaic generator 2 is mostly made up of several solar modules 4 built in series with one or more strings 5 are interconnected. When operating multiple strings 5 at a common inverter 3 or charge controllers can use the strings 5 parallel via two busbars 8th and 9 be interconnected. In this case, to exclude reverse currents in a string, each string has a series diode 6 , A fuse 7 in each string, the corresponding string should be removed from the rest of the photovoltaic system 1 separate. Bypass diodes in the solar modules carry the current of the unshaded modules of the string in case of shading of the module.

Üblicherweise sind sämtliche Solarzellen innerhalb eines Modules in Serie geschaltet um die Zahl der äußeren Kontaktstellen gering zu halten. In 30 ist ein Solarmodul 14 mit mehreren Teilstrings 15 innerhalb des Solarmoduls 14 dargestellt, wobei die Teilstrings 15 nicht einzeln herausgeführt sind, sondern in der Anschlußdose 17 parallel geschaltet sind. In einer anderen Ausführungsform gemäß dem Stand der Technik können die Teilstrings 15 auch im Zellenarray parallel geschaltet sein. Infolgedessen weisen viele Module bei den mittlerweile eingesetzten 150 mm × 150 mm-Solarzellen Nennstromstärken > 5 A auf. Die Bypass-Diode 18 in dem Solarmodul 14 trägt im Fall der Verschattung des Moduls den Strom der unverschatteten Module des Strings.Usually all solar cells within a module are connected in series to keep the number of external contact points low. In 30 is a solar module 14 with several substrings 15 within the solar module 14 shown, where the substrings 15 are not led out individually, but in the junction box 17 are connected in parallel. In another embodiment according to the prior art, the substrings 15 also be connected in parallel in the cell array. As a result, many modules have nominal current intensities> 5 A in the 150 mm × 150 mm solar cells now used. The bypass diode 18 in the solar module 14 in case of shading of the module carries the stream of unshaded modules of the string.

31 zeigt ein Schaltzeichen eines Solarmoduls 14. 31 shows a circuit diagram of a solar module 14 ,

In den Anlagen sind meist nur unzureichende Vorkehrungen zum Lichtbogenschutz getroffen. Inzwischen gibt es verbesserte Steckverbinder und Anschlußdosen. Die Maßnahmen zielen im Wesentlichen auf eine Verringerung der Ausfallwahrscheinlichkeit an den Kontaktstellen wie z. B. optimierte Steckkontakte und die Vermeidung von Wassereintritt als auch auf eine Verringerung der Lichtbogenfolgen wie z. B. Anschlußdosen aus Aluminium ( Elektroprofi 2/2008, S. 43–45 ). Weiter gibt es spezielle UV-resistente Solarkabel und Kabelbinder. Außerdem kann die Isolierung von Solarkabeln aus einem lichtbogenhemmenden Material, z. B. aus strahlenvernetztem Polyamid 66 bestehen. Entsteht ein Lichtbogen, gast das lichtbogenhemmende Material aus und/oder verdampft teilweise. So wird dem Lichtbogenplasma Energie entzogen und der Lichtbogen verlöscht. Alle diese Maßnahmen können den eigentlichen Lichtbogen nicht vermeiden.In the systems, only inadequate arrangements for arc protection are usually made. There are now improved connectors and junction boxes. The measures are essentially aimed at reducing the probability of default at the contact points such. B. optimized plug contacts and the prevention of water ingress as well as a reduction in the arc consequences such. B. Junction boxes made of aluminum ( Elektroprofi 2/2008, p. 43-45 ). There are also special UV-resistant solar cables and cable ties. In addition, the isolation of solar cables from an arc-inhibiting material, for. B. from irradiated polyamide 66 consist. If an arc occurs, the arc-inhibiting material will escape and / or evaporate partially. Thus, the arc plasma is deprived of energy and the arc extinguished. All these measures can not avoid the actual arc.

Ein Lichtbogen in der Anlage kann erkannt werden ( US 2006/0171085 A1 , US 6,259,996 B1 , US 6,633,824 B2 , speziell für Photovoltaik-Anlagen: WO 95/25374 A1 ), nur gibt es bis jetzt keine Möglichkeit, auf den Bogen in einer Photovoltaik-Anlage zu reagieren. Wie Schaltgeräte in Photovoltaik-Anlagen zur Reaktion auf einen Lichtbogen einzusetzen sind, ist in I. Müller: ”Störlichtbogenschutz im Gleichstromteil von Photovoltaik-Anlagen”, Wissenschaftsverlag Ilmenau, 2002, ISBN: 3-936404-02-X (im Folgenden: Müller02) beschrieben. Dort werden ganze Strings geschaltet. Außerdem wird in EP 1 709 504 B1 das in Müller02 beschriebene Verfahren an Solarquellen von Raumfahrzeugen eingesetzt.An arc in the system can be detected ( US 2006/0171085 A1 . US 6,259,996 B1 . US 6,633,824 B2 , especially for photovoltaic systems: WO 95/25374 A1 ), but until now there is no way to react to the arc in a photovoltaic system. How to use switchgear in photovoltaic systems to respond to an arc is in I. Müller: "Arc fault protection in the DC part of photovoltaic systems", Wissenschaftsverlag Ilmenau, 2002, ISBN: 3-936404-02-X (hereinafter: Müller02). There, whole strings are switched. In addition, in EP 1 709 504 B1 the method described in Müller02 used on solar sources of spacecraft.

Ein inhärent wirkendes Verfahren, das den Lichtbogen vermeiden kann, basiert auf dem Einsatz von Kondensatoren und ist in der WO 2004/010556 A3 beschrieben. Leider sind die dafür benötigten Kondensatoren aufgrund der hohen Temperaturen auf dem Dach bei Sonneneinstrahlung am Markt nicht mit einer ausreichenden Lebensdauer beschaffbar. Sie könnten aber entwickelt werden.An inherently effective method that can avoid the arc is based on the use of capacitors and is in the WO 2004/010556 A3 described. Unfortunately, due to the high temperatures on the roof when exposed to solar radiation, the capacitors required for this purpose can not be procured on the market with sufficient life expectancy. But they could be developed.

Der Photovoltaik-Generator ist durch DC-Lasttrennschalter nach DIN VDE 0100-712 , der üblicherweise nur am Wechselrichter vorhanden ist, abschaltbar. Die Module sind dann noch unter Spannung, so daß für in der Nähe der Anlage agierende Personen z. B. bei Montage oder Feuerwehr eine Gefährdung nicht ausgeschlossen werden kann.The photovoltaic generator is by DC switch disconnector after DIN VDE 0100-712 , which is usually present only on the inverter, can be switched off. The modules are then still under tension, so that for acting in the vicinity of the plant persons z. B. during assembly or fire a hazard can not be excluded.

Die US 2009/0114263 A1 offenbart schaltbare Module, die den Modulkontakt zur restlichen Anlage mittels eines in Serie eingesetzten Schaltgerätes (Kontakt oder elektronisch) auftrennen. So etwas ist bei höheren Stringspannungen nicht einsetzbar, weil der erste öffnende Kontakt immer die gesamte Stringspannung (ULL–UMPP; Leerlaufspannung-Spannung im Punkt maximaler Leistung; siehe UI-Kennlinie für Modul, 2) sieht, deshalb erheblich beansprucht wird und entsprechend bemessen sein muss.The US 2009/0114263 A1 discloses switchable modules that break the module contact to the rest of the system by means of a switching device used in series (contact or electronic). This can not be used at higher string voltages, because the first opening contact always contains the entire string voltage (U LL -U MPP ; open circuit voltage at the point of maximum power; see UI characteristic for module, 2 ) sees, therefore is claimed considerably and must be sized accordingly.

Üblicherweise weisen die Modulanschlussdosen ein Einzelvolumen auf, in das alle Kontaktstellen auf einer gemeinsamen Klemmleiste eingebettet sind.Usually, the module junction boxes have a single volume, in which all contact points are embedded on a common terminal block.

Solarkabel bestehen nur aus einer Einzelader.Solar cables only consist of a single core.

Üblicherweise sind die Solarzellen in EVA (Ethylenvienylacetat) eingebettet. Die Rückwand besteht aus einem mehr oder weniger brennbaren Kunststoff.Usually, the solar cells are embedded in EVA (ethylene-vinyl acetate). The rear wall consists of a more or less flammable plastic.

Es ist Aufgabe der Erfindung sichere Solarmodule, Modulschalter, sichere Solarkabel, sichere Sammelschienen und sichere Steckverbinder anzugeben.It is an object of the invention to provide safe solar modules, module switches, safe solar cables, secure busbars and secure connectors.

Diese Aufgabe wird durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche gelöst.This object is achieved by the teaching of the independent claims.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Preferred embodiments of the invention are subject of the dependent claims.

Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:In the following, a preferred embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Showing:

1 ein erfindungsgemäßes Solarmodul; 1 a solar module according to the invention;

2 die Kennlinien einer Einzelstringanordnung und unterschiedlich langer Lichtbögen; 2 the characteristics of a single string arrangement and different length arcing;

3 die Kennlinien eines Strings einer Multistringanordnung und unterschiedlich langer Lichtbögen; 3 the characteristics of a string of a multi-string arrangement and different length arcing;

4 und 5 erfindungsgemäße Solarmodule; 4 and 5 solar modules according to the invention;

6 und 7 den Aufbau von erfindungsgemäßen Photovoltaik-Anlagen; 6 and 7 the construction of photovoltaic systems according to the invention;

8 den Aufbau einer erfindungsgemäßen Photovoltaik-Anlage in Fischernetz-Topologie; 8th the construction of a photovoltaic system according to the invention in fishing net topology;

9 einen allgemeinen, erfindungsgemäßen Modulschalter; 9 a general, inventive module switch;

10 bis 14 verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Modulschalters, bei dem die galvanische Trennung und das Kurzschließen der Solarmodule durch Relais erfolgt; 10 to 14 various embodiments of a module switch according to the invention, in which the electrical isolation and the short-circuiting of the solar modules is effected by relays;

15 bis 18 verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Modulschalters, bei dem das Kurzschließen der Solarmodule durch einen npn-Transistor erfolgt; 15 to 18 various embodiments of a module switch according to the invention, in which the short-circuiting of the solar modules by an NPN transistor takes place;

19 bis 22 verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Modulschalters, bei dem das Kurzschließen der Solarmodule durch einen PMOS erfolgt; 19 to 22 various embodiments of a module switch according to the invention, in which the short-circuiting of the solar modules is performed by a PMOS;

23 eine Topologie, bei der zwei gegenphasige Steuersignale verwendet werden; 23 a topology in which two out of phase control signals are used;

24 und 25 Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Modulschalters für 2 gegenphasige Steuersignale; 24 and 25 Embodiments of a module switch according to the invention for 2 antiphase control signals;

26 und 27 erfindungsgemäße Solarkabel; 26 and 27 Solar cable according to the invention;

28 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Solarmodul; 28 a cross section through a solar module according to the invention;

29 ein Schaltbild einer herkömmlichen Photovoltaik-Anlage; 29 a circuit diagram of a conventional photovoltaic system;

30 ein Solarmodul mit mehreren Teilstrings; und 30 a solar module with several substrings; and

31 ein Schaltzeichen eines Solarmoduls. 31 a switching symbol of a solar module.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Solarmodul 24, das aus einem Solarzellenarray 22 und einer Modulanschlussdose 27 besteht. Das Solarzellenarray 22 umfasst die Solarzellen 21, die in einem eindimensionalen Feld von mehreren Teilstrings 25 zusammengeschaltet sind. Jeder Teilstring 25 besteht aus einer Serienschaltung mehrerer Solarzellen 21. Jeder Teilstring 25 weist einen Plusanschluss 30 und einen Minusanschluss 31 auf. Der Plusanschluss 30 ist gleichzeitig der Anodenanschluss der in 1 zu Oberst dargestellten Solarzelle des entsprechenden Teilstrings. Der Minusanschluss 31 ist der Katodenanschluss der in 1 zu unterst dargestellten Solarzelle des entsprechenden Teilstrings. Darüber hinaus kann jeder Teilstring 25 eine oder mehrere Anzapfungen 32 aufweisen, die den Teilstring 25 in Teilstringabschnitte unterteilen. Jeder Teilstringabschnitt in einem Solarzellenarray 22 enthält in einer Ausführungsform die gleiche Anzahl von Solarzellen 21. Zu jedem Teilstringabschnitt ist eine Bypass-Diode 28 antiparallel geschaltet. Darüber hinaus ist zu jedem Teilstringabschnitt ein Schaltelement 23 parallel geschaltet, das den Teilstringabschnitt kurzschließt, wenn das Schaltelement nicht durch ein Steuerelement 29 für den normalen Betrieb geöffnet wird. Die Schaltelemente 23 können also als ”normalerweise geschlossen” bezeichnet werden. Im Folgenden wird der offene hochohmige Zustand des Schaltelements 23 als Betriebszustand und der geschlossene Zustand als Grundzustand bezeichnet. 1 shows a solar module according to the invention 24 that made of a solar cell array 22 and a module junction box 27 consists. The solar cell array 22 includes the solar cells 21 that is in a one-dimensional array of multiple substrings 25 are interconnected. Each substring 25 consists of a series connection of several solar cells 21 , Each substring 25 has a positive connection 30 and a minus connection 31 on. The plus connection 30 is at the same time the anode connection of in 1 to Colonel represented solar cell of the corresponding substring. The negative connection 31 is the cathode terminal of in 1 at the bottom illustrated solar cell of the corresponding substring. In addition, each substring 25 one or more taps 32 have the substring 25 divide into substring sections. Each partial string section in a solar cell array 22 contains in one embodiment the same number of solar cells 21 , Each partial string section has a bypass diode 28 switched in anti-parallel. In addition, a switching element is for each Teilstringabschnitt 23 connected in parallel, which shorts the Teilstringabschnitt when the switching element is not controlled by a control 29 is opened for normal operation. The switching elements 23 can be called "normally closed". In the following, the open high-resistance state of the switching element 23 as the operating state and the closed state as the ground state.

In der in 1 dargestellten Ausführungsform sind alle Bypass-Dioden 28, alle Schaltelemente 23 sowie das Steuerelement 29 in der Modulanschlussdose 27 untergebracht. Hierdurch können existierende Solarmodule zumindest teilweise nachgerüstet werden. Hierzu ist es erforderlich, dass die Kontakte zwischen den Solarzellenarray 22 und der Modulanschlussdose 27 leicht trennbar, also beispielsweise steckbar über mehrere Stecker und entsprechende Buchsen realisiert sind, die miteinander mechanisch im Solarzellenarray und in der Modulanschlussdose verbunden sind. Andererseits erfordert dies, dass nicht nur die Plusanschlüsse 30 und die Minusanschlüsse 31 zur Modulanschlussdose 27 geführt werden müssen, was sowieso erforderlich ist, sondern auch alle Anzapfungen 32. In the in 1 illustrated embodiment, all bypass diodes 28 , all switching elements 23 as well as the control 29 in the module junction box 27 accommodated. As a result, existing solar modules can be retrofitted at least partially. For this it is necessary that the contacts between the solar cell array 22 and the module junction box 27 easily separable, so for example pluggable realized via a plurality of plugs and corresponding sockets, which are mechanically connected to each other in the solar cell array and in the module junction box. On the other hand, this requires that not only the positive terminals 30 and the minus connections 31 to the module junction box 27 need to be guided, which is required anyway, but also all taps 32 ,

Um eine bessere Wärmeableitung von den Bypass-Dioden 28 und den Schaltelementen 23 zu gewährleisten und auch um die Kabelführung im Solarmodul 24 zu vereinfachen, können in einer anderen Ausführungsform die Bypass-Dioden 28 und das Schaltelement 23 verteilt über das Solarmodul montiert sein. In dieser Ausführungsform können die Verbindungen zwischen dem Solarzellenarray 22 und der Modulanschlussdose 27 fest verdrahtet sein, was billiger und zuverlässiger sein dürfte.To get better heat dissipation from the bypass diodes 28 and the switching elements 23 and also to the cable management in the solar module 24 To simplify, in another embodiment, the bypass diodes 28 and the switching element 23 distributed over the solar module be mounted. In this embodiment, the connections between the solar cell array 22 and the module junction box 27 hardwired, which should be cheaper and more reliable.

In der Modulanschlussdose 27 sind ferner Seriendioden 26 untergebracht, wobei eine Seriendiode 26 in Serie zu jedem Teilstring 25 geschaltet ist. Die Seriendioden 26 sind lediglich bei einer in 8 dargestellten Fischernetz-Topologie erforderlich. An der Modulanschlussdose ist ein Plussolarkabel 33 und ein Minussolarkabel 34 angeschlossen. Auch die Verbindung zwischen den Solarkabeln 33 und 34 und der Modulanschlussdose 27 kann entweder fest oder lösbar sein. Im Fall einer lösbaren Verbindung kann jedes Solarmodul 24 mit zwei vormontierten Solarkabeln 33 und 34 geliefert werden. Jedes der Solarkabel 33 und 34 weist für jeden Teilstring 25 einen elektrischen Leiter 36 auf, der mit dem entsprechenden Teilstring 25 elektrisch verbunden ist. Jedes Solarkabel 33 und 34 weist an dem losen Ende, an dem es nicht mit der Modulanschlussdose 27 verbunden ist, eine Kontaktstelle auf, so dass das lose Ende eines Plussolarkabels 33 mit dem losen Ende eines Minussolarkabels 35 eines anderen Solarmoduls oder der Plus-Sammelschiene verbunden werden kann. Kontakt oder Kontaktstelle wird in diesem Dokument als Oberbegriff für Stecker und Buchse verwendet.In the module junction box 27 are also serial diodes 26 housed, with a series diode 26 in series with each substring 25 is switched. The series diodes 26 are only at an in 8th required fishing net topology required. There is a plussolar cable at the module junction box 33 and a mini solar cable 34 connected. Also the connection between the solar cables 33 and 34 and the module junction box 27 can be either solid or solvable. In the case of a detachable connection, each solar module 24 with two preassembled solar cables 33 and 34 to be delivered. Each of the solar cables 33 and 34 points for each substring 25 an electrical conductor 36 on that with the appropriate substring 25 electrically connected. Every solar cable 33 and 34 indicates the loose end where it is not connected to the module junction box 27 connected to a contact point, leaving the loose end of a plussolar cable 33 with the loose end of a minus solar cable 35 another solar module or the plus busbar can be connected. Contact or point of contact is used in this document as a generic term for plug and socket.

Wie man aus 29, 6, 7 und 8 erkennt, sind die Solarmodule 4 in Serie geschaltet und bilden so Strings 5. Dies erfolgt in herkömmlicher Weise, so dass bei der Montage eines Solarkabels das neu zu montierende Solarmodul mit einem Solarkabel des zuvor montierten Solarmoduls verbunden wird. Die erfindungsgemäßen Solarmodule 24 können also in vorteilhafter Weise genauso wie die herkömmlichen Solarmodule 4 montiert werden. Aus Gründen der besseren Wärmeableitung von den Schaltelementen und/oder Stringdioden und der besseren thermischen Stabilität ist es vorteilhaft, die Modulanschlussdosen 27 aus Metall, insbesondere Aluminium herauszustellen.How to get out 29 . 6 . 7 and 8th recognizes, are the solar modules 4 connected in series to form strings 5 , This is done in a conventional manner, so that when installing a solar cable the newly installed solar module is connected to a solar cable of the previously mounted solar module. The solar modules according to the invention 24 So can advantageously as well as the conventional solar modules 4 to be assembled. For reasons of better heat dissipation from the switching elements and / or string diodes and the better thermal stability, it is advantageous to the module junction boxes 27 made of metal, especially aluminum.

Wichtig für einen Aspekt der Erfindung ist, dass alle Teilstrings 25 eines Solarmoduls gegeneinander elektrisch isoliert, also galvanisch getrennt sind. Sogar nach der Montage aller erfindungsgemäßen Solarmodule 24 eines Photovoltaik-Generators 2 sind in einer Ausführungsform der Erfindung die Teilstrings 25 lediglich auf den. Sammelschienen 8 und 9 parallel verbunden.Important for one aspect of the invention is that all substrings 25 of a solar module against each other electrically isolated, so are electrically isolated. Even after the assembly of all solar modules according to the invention 24 a photovoltaic generator 2 In one embodiment of the invention, the partial strings are 25 only on the. busbars 8th and 9 connected in parallel.

Bypass-Dioden 18 sind auf Solarmodulebene bekannt, wie in 25 dargestellt. Das Vorsehen einer Bypass-Diode 28 für jeden Teilstringabschnitt ergibt günstigeres Verhalten bei Teil-Verschattung des Moduls, weil nur die tatsächlich (teilweise) verschatten Teilstringsabschnitte ausfallen und nicht mehr das gesamte Modul. Insofern ist die Aufteilung eines Moduls in Teilstrings oder Teilstringabschnitte die Voraussetzung für eine bessere Leistung bei Teil-Verschattung. Als Bypass-Dioden 28 und/oder Seriendioden 26 können in vorteilhafter Weise Schottky-Dioden aufgrund der geringeren Durchlassspannung eingesetzt werden. Die geringere Durchlassspannung verringert die Anforderungen an die Wärmeableitung und erhöht gleichzeitig den Wirkungsgrad.Bypass diodes 18 are known at the solar module level, as in 25 shown. The provision of a bypass diode 28 For each partial string section results in more favorable behavior with partial shading of the module, because only the actual (partially) shaded partial string sections fail and no longer the entire module. In this respect, the division of a module into partial strings or partial string sections is the prerequisite for better performance with partial shading. As bypass diodes 28 and / or series diodes 26 For example, Schottky diodes can be advantageously used because of the lower forward voltage. The lower forward voltage reduces the heat dissipation requirements while increasing efficiency.

Ziel der Aufteilung in Teilstrings ist die Reduktion der Ströme in den stromführenden Leitern und vorgesehenen und nicht vorgesehenen Kontaktstellen. Vorgesehene Kontaktstellen können beispielsweise Steckverbinder sein. Nicht vorgesehene Kontaktstellen sind Fehlerstellen, also beispielsweise schlechte, korrodierte Kontakte oder Leitungsbrüche. Wie aus Müller02 bekannt ist, verschlechtern sich die Existenzbedingungen für einen Lichtbogen, wenn der Strom in einem String oder Teilstring sinkt. Bei einem Strom < 2 A brennt der Lichtbogen bereits deutlich instabiler als bei 5 A oder 8 A, unterhalb von 0,5 A kann er nicht mehr existieren, weil die erzeugte Menge von Ladungsträgern nicht mehr zur Aufrechterhaltung einer Bogenentladung ausreicht. Zweckmäßigerweise wählt man einen Teilstringstrom < 1 A als Kompromiß zwischen Verschlechterung der Existenzbedingungen und Kosten.The aim of the division into substrings is to reduce the currents in the live conductors and provided and not provided contact points. Provided contact points may be, for example, connectors. Unintended contact points are fault locations, that is, for example, bad, corroded contacts or wire breaks. As is known from Müller02, the conditions of existence for an arc deteriorate when the current in a string or substring decreases. At a current <2 A, the arc already burns significantly more unstable than at 5 A or 8 A, below 0.5 A, it can no longer exist because the amount of charge carriers generated is no longer sufficient to maintain an arc discharge. Conveniently, one chooses a partial current <1 A as a compromise between deterioration of the conditions of existence and costs.

Gegenüber der Einzelstring-Anordnung sind bei der Multi-String-Anordnung mit gleicher Nennleistung, wenn überhaupt, nur noch wesentlich kleinere Lichtbogenlängen mit wesentlich kleinerer Leistung über der Fehlerstelle möglich.Compared to the single-string arrangement, in the case of the multi-string arrangement with the same nominal power, only significantly smaller arc lengths with significantly smaller power over the fault location are possible, if at all.

Als zusätzliche Maßnahme gegen Querfehler ist in 1 jeder Kontakt zu einer Ader des Plus- und Minussolarkabels in einer eigenen Kammer 38 untergebracht. So ist eine hinreichende Isolierung der Kontakte eher gegeben, auch wenn die Kabelisolierung brüchig wird oder sich Kontaktstellen lösen. As an additional measure against transverse defects is in 1 each contact to a vein of the plus and minus solar cable in a separate chamber 38 accommodated. Thus, a sufficient insulation of the contacts is more likely, even if the cable insulation is brittle or loose contact points.

Am Beispiel von 2 und 3 ist das Wirkprinzip für eine Aufsplittung auf 8 Teilstrings mit insgesamt gleicher Leistung und identischer Nennspannung verdeutlicht. In den 2 und 3 ist nach oben die String- beziehungsweise Teilstringspannung und nach rechts der String- beziehungsweise Teilstringstrom eingezeichnet. In den 2 und 3 sind drei Kennlinien 42, 43 und 44 von Lichtbögen für unterschiedliche Bogenlängen l1, l2 beziehungsweise l3 eingetragen. In 2 ist ferner eine Kennlinie 41 eines herkömmlichen Solarmoduls mit einem Einzelstring und etwa 5 A Strom beim Punkt maximaler Leistung 45 eingetragen, bei dem das Solarmodul normalerweise betrieben wird, was etwa 8 A Kurzschlussstrom lk entspricht. Aus 2 kann man ablesen, dass ein Lichtbogen der Länge l1 mit einem stabilen Arbeitspunkt 46 existieren kann. Da auch die Kennlinien 43 und 44 die Kennlinien 41 schneiden, können auch Lichtbögen mit einer größeren Länge l2 oder l3 existieren.On the example of 2 and 3 the operating principle for a split into 8 partial strings with a total of the same power and identical rated voltage is clarified. In the 2 and 3 is up the string or substring voltage and drawn to the right of the string or Teilstringstrom. In the 2 and 3 are three characteristics 42 . 43 and 44 of arcs for different arc lengths l 1 , l 2 and l 3 registered. In 2 is also a characteristic 41 a conventional solar module with a single string and about 5 A current at the point of maximum power 45 in which the solar module is normally operated, which corresponds to about 8 A short-circuit current l k . Out 2 It can be seen that an arc of length l 1 with a stable operating point 46 can exist. As well as the characteristics 43 and 44 the characteristics 41 also arcs with a longer length l 2 or l 3 may exist.

In 3 ist die Kennlinie 51 für einen Teilstring eingezeichnet, der lediglich ein Achtel des Stroms des Einzelstrings liefert, dessen Kennlinie 41 in 2 dargestellt ist. Der Punkt maximaler Leistung 55 liegt bei der gleichen Spannung UMPP wie der Punkt 45, aber nur bei einem Achtel des Stroms. Der Kurzschlussstrom des Teilstrings in 3 beträgt etwa 1 A. Ein Lichtbogen der Länge l1 kann nur in dem kleinen Bereich oberhalb des Punkts 56 existieren. Lichtbögen der Längen l2 und l3 können mangels eines Schnittpunkts der Kennlinien 43 und 44 mit der Kennlinie 51 nicht existieren. Würde man die Anzahl der Teilstrings von 8 auf 9 erhöhen und damit den Strom um weitere etwa 11% abzusenken, wären auch keine Lichtbögen der Länge l1 mehr möglich. Gegenüber der herkömmlichen Einzelstring-Anordnung in 2 sind bei den Multi-String-Anordnungen, wenn überhaupt, nur noch wesentlich kleinere Lichtbogenlängen mit wesentlich kleinerer Leistung über der Fehlerstelle möglich.In 3 is the characteristic 51 drawn for a substring, which provides only one-eighth of the stream of the single string whose characteristic 41 in 2 is shown. The point of maximum power 55 is at the same voltage U MPP as the point 45 but only at one-eighth of the current. The short-circuit current of the substring in 3 is about 1 A. An arc of length l 1 can only in the small area above the point 56 exist. Arcs of length l 2 and l 3 may lack of an intersection of the characteristics 43 and 44 with the characteristic 51 does not exist. If one were the number of substrings of 8th on 9 increase and thus reduce the current by about 11%, no arcs of length l 1 would be possible. Compared to the conventional single-string arrangement in 2 With the multi-string arrangements, if at all, only considerably smaller arc lengths with significantly smaller power over the fault location are possible.

4 zeigt ein Solarmodul 64, das dem in 1 dargestellten Solarmodul 24 ähnlich ist. Im Wesentlichen wurden die Teilstrings 25, die in 1 durch die in Serie geschaltete Solarzellen 21 dargestellt sind, durch Schaltzeichen für Solarmodule 65 ersetzt. Jeder Teilstring 65 kann insgesamt über ein Schaltelement 63 kurz geschlossen werden, da er nur aus einem Abschnitt besteht. Die Schaltelemente 63 werden von einem Steuerelement 29 gesteuert. Auch die Seriendioden 26 sind explizit dargestellt. Bypassdioden können Teil der Teilstrings 65 sein. Alle Anschlüsse zu einem Plussolarkabel und alle Anschlüsse zu einem Minussolarkabel sind in 2 getrennten Kammern 69 bzw. 68 untergebracht. 4 shows a solar module 64 that the in 1 illustrated solar module 24 is similar. In essence, the substrings were 25 , in the 1 through the series-connected solar cells 21 are represented by circuit diagram for solar modules 65 replaced. Each substring 65 can total about a switching element 63 be closed briefly, since it consists of only one section. The switching elements 63 be from a control 29 controlled. Also the series diodes 26 are shown explicitly. Bypass diodes can be part of the substrings 65 be. All connections to a plussolar cable and all connections to a mini solar cable are in 2 separate chambers 69 respectively. 68 accommodated.

5 zeigt ein neues Schaltzeichen für ein erfindungsgemäßes Solarmodul 74. Das Solarmodul enthält H Teilstrings 75, die unter Kontrolle des Steuerelements 29 kurz geschlossen werden können. Dabei ist nicht spezifiziert, ob wie in 1 einzelne Teilstringabschnitte durch Schaltelemente 23 kurz geschlossen werden können oder ob wie in 4 jeder Teilstring durch ein entsprechendes Schaltelement 63 kurz geschlossen werden kann. 5 shows a new circuit diagram for a solar module according to the invention 74 , The solar module contains H substrings 75 that are under control of the control 29 can be closed for a short time. It is not specified whether as in 1 individual Teilstringabschnitte by switching elements 23 can be closed briefly or if as in 4 each partial string through a corresponding switching element 63 can be closed for a short time.

6 zeigt den Aufbau einer erfindungsgemäßen Photovoltaik-Anlage 81 mit einem erfindungsgemäßen Photovoltaik-Generator 82 und einem Wechselrichter 3. Im Unterschied zu einem herkömmlichen Photovoltaik-Generator 82 ist für jeden Teilstring eine Seriendiode 86 sowie eine Sicherung 87 vorgesehen. Die einzelnen Teilstrings werden erst auf den Sammelschienen 8 und 9 elektrisch verbunden. 6 shows the structure of a photovoltaic system according to the invention 81 with a photovoltaic generator according to the invention 82 and an inverter 3 , Unlike a conventional photovoltaic generator 82 is a serial diode for each substring 86 as well as a fuse 87 intended. The individual substrings are first on the busbars 8th and 9 electrically connected.

Die in 6 dargestellten erfindungsgemäßen Solarmodule 84 weisen weder Schaltelemente zum Kurzschließen der Teilstrings oder Teilstringabschnitte noch ein Steuerelement auf. Zur einfachen Montage sollten die Sammelschienen 8 und 9 mit mehrpoligen Kontaktstellen 88, 89 für mehrpolige Solarkabel ausgerüstet sein.In the 6 illustrated solar modules according to the invention 84 have neither switching elements for shorting the substrings or Teilstringabschnitte nor a control. The busbars should be easy to install 8th and 9 with multipole contact points 88 . 89 be equipped for multi-pole solar cable.

7 zeigt den Aufbau einer erfindungsgemäßen Photovoltaik-Anlage 91 mit einem erfindungsgemäßen Photovoltaik-Generator 92 und einem Wechselrichter 3. Im Unterschied zu den in 6 dargestellten Solarmodulen weisen die Solarmodule 94 in 7 Schaltelemente und je ein Steuerelement 29 auf. Alle Steuereingänge der Steuerelemente 29 sind in Serie geschaltet. Darüber hinaus ist ein oder mehrere Notschalter 95 und eine Steuersignalquelle 96 vorgesehen, die im normalen Betrieb die Steuerelemente 29 mit elektrischer Energie versorgen, so dass die einzelnen Teilstrings oder Teilstringabschnitte der Solarmodule nicht kurz geschlossen werden. Bei einem Brand kann die Feuerwehr den Notschalter 95 öffnen oder eine Verbindung 97 trennen, wodurch die Teilstrings oder Teilstringabschnitte kurz geschlossen werden, so dass ein gefahrloser Löscheinsatz möglich wird. Der oder die Notschalter kann beziehungsweise können auch als Thermosicherung beziehungsweise Thermosicherungen ausgeführt sein, so dass die Solaranlage bei einer zu hohen Temperatur an einem Ort automatisch abgeschaltet wird. Die Steuersignalquelle 96 wird sinnvollerweise als Stromquelle ausgeführt, um Photovoltaik-Generatoren 92 mit einer unterschiedlichen. Anzahl von Solarmodulen 94 steuern zu können. 7 shows the structure of a photovoltaic system according to the invention 91 with a photovoltaic generator according to the invention 92 and an inverter 3 , Unlike the in 6 shown solar modules have the solar modules 94 in 7 Switching elements and one control each 29 on. All control inputs of the controls 29 are connected in series. In addition, one or more emergency switches 95 and a control signal source 96 provided in normal operation the controls 29 supply with electrical energy, so that the individual substrings or Teilstringabschnitte the solar modules are not shorted. In a fire, the fire department can emergency switch 95 open or connect 97 disconnect, whereby the substrings or partial string sections are closed briefly, so that a safe Löscheinsatz is possible. The emergency switch or switches can also be designed as thermal fuse or thermal fuses, so that the solar system is switched off automatically at too high a temperature in one place. The control signal source 96 is usefully executed as a power source to photovoltaic generators 92 with a different one. Number of solar modules 94 to be able to control.

Zur einfachen Montage sollten auch hier die Sammelschienen 8 und 9 mit Steckverbindern für mehrpolige Solarkabel ausgerüstet sein. Die Verkabelung in den Steckverbindern und zwischen den Sammelschienen ist aber etwas komplizierter als in 6, weil ja alle Steuerelemente 29 in Serie geschaltet werden sollen und damit auch elektrische Verbindungen 97 zwischen den an den Sammelschienen 8 und 9 angebrachten Steckverbindern nötig sind. For ease of installation, the busbars should also be here 8th and 9 be equipped with connectors for multi-pole solar cable. The wiring in the connectors and between the busbars is a bit more complicated than in 6 because yes all the controls 29 to be connected in series and thus also electrical connections 97 between the at the busbars 8th and 9 attached connectors are needed.

In einer anderen Ausführungsform können auch nur die Steuerelemente 29 eines Strings zu einem Steuerelementstring in Serie zusammengeschaltet werden. Alle Steuerelementstrings werden dann parallel geschaltet. In diesem Fall kann die Steuersignalquelle bei vorgegebener Anzahl von in Serie geschalteten Solarmodulen auch als Spannungsquelle ausgeführt sein oder man kann die von der Steuersignalquelle gelieferte Spannung schrittweise an die Anzahl der Solarmodule in einem String anpassen. Falls die Steuersignalquelle als Stromquelle arbeitet, kann man in dieser Ausführungsform auch die Höhe des Steuerstroms schrittweise an die Anzahl der Strings anpassen.In another embodiment, only the controls may be used 29 a string into a control string in series. All control strings are then switched in parallel. In this case, the control signal source for a given number of series-connected solar modules can also be designed as a voltage source or you can adjust the voltage supplied by the control signal source step by step to the number of solar modules in a string. If the control signal source operates as a current source, in this embodiment also the height of the control current can be adjusted stepwise to the number of strings.

Die Steuersignalquelle kann ihre Energie einerseits über die Leitungen 99 aus dem Stromnetz und damit auch aus dem Wechselrichter 3 beziehen. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuersignalquelle 96 auch mit dem DC-Leistungskreis der Photovoltaik-Anlage 91, also mit den Sammelschienen 8 und 9 über die Leitungen 98 verbunden sein. Wenn die Leitungen 99 fehlen, ergibt sich das Problem, dass die Solarmodule auch am Tag eine zu geringe Spannung liefern, wenn sich die Schaltausgänge 116 der Modulschalter im niederohmigen Zustand befinden, wenn sich also die Photovoltaik-Anlage 91 im Grundzustand befindet. Wenn man andererseits durch sinnvolle Auslegung der Schaltausgänge dafür sorgt, dass trotz Grundzustand an den Sammelschienen eine für Personen ungefährliche Spannung im Bereich von etwa 10 V anliegt, kann man beispielsweise durch einen DC-DC-Wandler mit weiteren Eingangsspannungsbereich aus dieser Restspannung ein ausreichend starkes Steuersignal erzeugen, so dass man durch Schließen des oder aller Notschalter 95 die Photovoltaik-Anlage 91 in dem Betriebszustand versetzen kann. Durch die Restspannung im Grundzustand wird die Photovoltaik-Anlage 91 autark.The control signal source can its energy on the one hand via the lines 99 from the power grid and thus also from the inverter 3 Respectively. Additionally or alternatively, the control signal source 96 also with the DC power circuit of the photovoltaic system 91 So with the busbars 8th and 9 over the wires 98 be connected. If the wires 99 lacking, there is the problem that the solar modules provide too low a voltage during the day when the switching outputs 116 the module switches are in low-impedance state, so if the photovoltaic system 91 is in the ground state. If, on the other hand, by meaningful design of the switching outputs ensures that, despite the ground state at the busbars for non-hazardous voltage in the range of about 10 V is applied, you can for example by a DC-DC converter with another input voltage range from this residual voltage, a sufficiently strong control signal generate, so by closing the or any emergency switch 95 the photovoltaic system 91 can put in the operating state. Due to the residual voltage in the ground state, the photovoltaic system 91 self-sufficient.

Der Notschalter 95 kann auch die Steuersignalquelle 96 eingebaut sein. Die Steuersignalquelle 96 kann eventuell zusammen mit einem Notschalter 95 auch in den Wechselrichter 3 oder einen Laderegler eingebaut sein. Letztere Integration ist auch deshalb vorteilhaft, weil der Wechselrichter 3 oder der Laderegler den Photovoltaik-Generator 92 auch dann abschalten können, wenn ein Defekt im Wechselrichter 3 oder Laderegler vorliegt oder diese Geräte überhitzen.The emergency switch 95 can also be the control signal source 96 be installed. The control signal source 96 May possibly together with an emergency switch 95 also in the inverter 3 or a charge controller. The latter integration is also advantageous because the inverter 3 or the charge controller the photovoltaic generator 92 can switch off even if a defect in the inverter 3 or charge controller or overheat these devices.

8 zeigt den Aufbau einer erfindungsgemäßen Photovoltaik-Anlage 101 mit einem erfindungsgemäßen Photovoltaik-Generator 102 in Fischernetz-Topologie und einem Wechselrichter 3. Im Unterschied zu der in 6 dargestellten Topologie sind zusätzliche Sammelschienen 108 als Querverbindungen zwischen den einzelnen Teilstrings vorgesehen. Damit kann erreicht werden, daß im gesamten Netzwerk kein Lichtbogen mehr brennt: Bei Begrenzung der Modulnennspannung auf Werte < 15 V kann bei einem Querfehler über einem Modul kein stabiler Lichtbogen mehr existieren, ein Lichtbogen bei einem Längsfehler ist bereits bei Modulnennspannungen < 55 V ausgeschlossen, da bei diesem Fehler die Differenz zwischen Leerlaufspannung und Spannung für maximale Leistung die maximal verfügbare Spannung für den Lichtbogen darstellt. Die Fischernetz-Topologie eignet sich auch für die bekannten Ausführungsformen von Solarmodulen. 8th shows the structure of a photovoltaic system according to the invention 101 with a photovoltaic generator according to the invention 102 in fishing net topology and an inverter 3 , Unlike the in 6 Topology shown are additional busbars 108 provided as cross connections between the individual substrings. With this, it is possible to ensure that no arc burns throughout the entire network. If the nominal module voltage is limited to values <15 V, a stable arc can no longer exist if there is a transverse fault across a module. An arc in the case of a longitudinal fault is already excluded for module rated voltages <55 V, because in this fault, the difference between open circuit voltage and maximum power voltage represents the maximum available voltage for the arc. The fishing net topology is also suitable for the known embodiments of solar modules.

9 zeigt einen allgemeinen Modulschalter 110 mit einem Steuerelement 29 und einem Schaltelement 113. Der Modulschalter 110 ist ein Vierpol mit einem zweipoligen Steuereingang 111 und einem zweipoligen Schaltausgang 116, der parallel zu einem String oder Teilstring geschaltet ist, der durch das Schaltelement 113 kurz geschlossen werden kann. Das Steuerelement 29 umfasst einen Signalempfangskreis 112 und eine Treiberstufe 114, wobei der Signalempfangskreis 112 und die Treiberstufe 114 galvanisch getrennt gekoppelt sind. Der Signalempfangskreis 112 ist mit dem Steuereingang 111 elektrisch verbunden. Die Treiberstufe 114 ist mit dem Schaltelement 113 gekoppelt. Bei den im Folgenden und in den 1021 dargestellten Ausführungsformen eines Modulschalters wird nicht mehr zwischen Teilstring und String unterschieden, sondern String als Oberbegriff für String und Teilstring verwendet. 9 shows a general module switch 110 with a control 29 and a switching element 113 , The module switch 110 is a quadrupole with a two-pole control input 111 and a two-pole switching output 116 , which is connected in parallel to a string or substring, by the switching element 113 can be closed for a short time. The control 29 includes a signal receiving circuit 112 and a driver stage 114 , where the signal receiving circuit 112 and the driver stage 114 are coupled galvanically isolated. The signal receiving circuit 112 is with the control input 111 electrically connected. The driver stage 114 is with the switching element 113 coupled. In the following and in the 10 - 21 illustrated embodiments of a module switch is no longer distinguished between substring and string, but string used as a generic term for string and substring.

Optional kann der Modulschalter 110 noch ein Anzeigeelement 117 enthalten, das in vorteilhafter Weise mit Solarenergie aus dem String versorgt wird. Optional kann das Anzeigeelement 117 einen Anzeigeausgang 118 aufweisen, über den der Zustand des Schaltelements auf eine entfernte Anzeigeeinrichtung drahtgebunden oder drahtlos übertragen und dort angezeigt wird. Die entfernte Anzeigeeinrichtung kann sich beispielsweise im Wechselrichter 3 befinden.

  • 1) Die galvanische Trennung kann realisiert sein: a) (elektro-)magnetisch durch – einen Magnetkreis mit Kontakten, nämlich einem elektromechanischen Relais, vorzugsweise einem Reed-Relais oder – einem Magnetkreis mit Hallelement oder b) optisch durch A) einen Optokoppler mit diskreten Bauelementen, nämlich. i) einem Sender, der beispielsweise aus einer Glühlampe, Leuchtdiode (LED) oder Gasentladungslampe bestehen kann und ii) einem Empfänger, der beispielsweise aus einem Fotothyristor, einem Fotowiderstand, einer Fotodiode oder einem Fototransistor bestehen kann oder B) als integriertes Bauelement, das Sender und Empfänger enthält. c) induktiv durch einen Transformator, auch einen mehrphasigen Transformator oder induktiv gekoppelte Resonanzkreise, die letztlich auch einen Transformator darstellen; d) kapazitiv mittels einer Kondensatoranordnung.
Optionally, the module switch 110 another display element 117 contained, which is advantageously supplied with solar energy from the string. Optionally, the display element 117 a display output 118 have over which the state of the switching element is wired or wirelessly transmitted to a remote display device and displayed there. The remote display device may be, for example, in the inverter 3 are located.
  • 1) The galvanic isolation can be realized: a) (electro) magnetic by - a magnetic circuit with contacts, namely an electromechanical relay, preferably a reed relay or - a magnetic circuit with Hall element or b) optically by A) an opto-coupler with discrete components, namely. i) a transmitter, which can consist of an incandescent lamp, light-emitting diode (LED) or gas discharge lamp, for example, and ii) a receiver, which can consist of a photothyristor, a photoresistor, a photodiode or a phototransistor, for example, or B) as an integrated component, the transmitter and receiver contains. c) inductively by a transformer, also a multi-phase transformer or inductively coupled resonant circuits, which ultimately represent a transformer; d) capacitively by means of a capacitor arrangement.

Daneben kommen Bauelemente in Frage, die bereits eine galvanische Trennung enthalten:

  • e) DC/DC-Wandler besonders, zur Ansteuerung von MOSFETs, aber auch Bipolar-Transistoren;
  • f) Isolationsverstärker;
  • g) Halbleiterrelais (Solid-State-Relais).
In addition, components are possible which already contain a galvanic separation:
  • e) DC / DC converter in particular, for driving MOSFETs, but also bipolar transistors;
  • f) isolation amplifier;
  • g) Solid state relay (solid state relay).

Schließlich kommen noch Spezialfälle in Betracht, bei denen es zu einer räumlichen Aufteilung der galvanischen Trennung kommt:

  • h) Ansteuerung mit optischem (Glasfaser-)Kabel;
  • i) Spulenanordnung mit/ohne Kern (z. B. Rahmenspule im Modul und Induktionsschleifen im Generator)
  • k) elektromagnetisches Feld (Funk) ohne oder mit Protokoll (z. B. Bluetooth, ZigBee, WLAN, RFID).
Finally, there are special cases in which there is a spatial division of the galvanic separation:
  • h) control with optical (fiber) cable;
  • i) Coil arrangement with / without core (eg frame coil in the module and induction loops in the generator)
  • k) electromagnetic field (radio) without or with protocol (eg Bluetooth, ZigBee, WLAN, RFID).

Reihen- und Parallelschaltungen im Signalempfangskreis des Steuerelementes eines Moduls, vorzugsweise bei Wicklungen (Relais) und Optokopplersendern sind möglich (vgl. 13). Aber auch im Ausgang der Treiberstufe, sofern mehrere Schaltelemente angesteuert werden sollen.Series and parallel circuits in the signal receiving circuit of the control of a module, preferably in windings (relays) and optocoupler transmitters are possible (see. 13 ). But also in the output of the driver stage, if several switching elements are to be controlled.

Der Steuerkreis kann mit Gleich- und/oder Wechselspannung betrieben werden. Bei Einsatz von Wechselspannung sind gegebenenfalls Gleichrichtung und Siebung erforderlich (vgl. 19). Die Übertragung des Steuersignals kann auch mit einem Übertragungsprotokoll (z. B. CAN-Bus) leitungsgebunden erfolgen. Das erfordert den Einsatz von sequenziellen Schaltungen oder gar Microcontrollern im Steuerelement. Auch beim Einsatz von Übertragungsprotokollen sollte geprüft werden, ob ein gültiges Protokoll anliegt. Ist das nicht der Fall (loss of signal), sollte der Modulschalter vorsichtshalber in den ungefährlichen Grundzustand wechseln. Dies entspricht, dem Vergleich mit einem Schwellenwert, falls der Modulschalter mit Gleich- und/oder Wechselspannung oder -strom gesteuert wird.The control circuit can be operated with DC and / or AC voltage. When alternating voltage is used, rectification and screening may be necessary (cf. 19 ). The transmission of the control signal can also be conducted with a transmission protocol (eg CAN bus). This requires the use of sequential circuits or even microcontrollers in the control. Even when using transmission protocols, it should be checked whether a valid protocol is available. If this is not the case (loss of signal), the module switch should, as a precaution, change to the non-hazardous basic state. This corresponds to the comparison with a threshold if the module switch is controlled with DC and / or AC voltage or current.

Die galvanische Trennung kann auch mit mehreren Trennstrecken in Kettenschaltung erfolgen, zum Beispiel durch die Kombination von Transformator und Optokoppler.The galvanic isolation can also be done with multiple isolation links in chain circuit, for example by the combination of transformer and optocoupler.

Ein DC/DC-Wandler mit Weitspannungseingangsbereich von z. B. 1–60 V, notfalls mit Extrastabilisierung, kann zur Eigenversorgung des Steuerelementes mit Hilfe der vom Modul selbst produzierten Leistung vorgesehen sein.A DC / DC converter with wide-voltage input range of z. B. 1-60 V, if necessary, with extra stabilization, can be provided for self-supply of the control using the power produced by the module itself.

Zweckmäßigerweise enthält das Steuerelement Schwellwertverhalten und Hysterese, damit das Schaltelement den sicheren Arbeitsbereich im Ausgangskennlinienfeld nicht verläßt.Conveniently, the control contains threshold behavior and hysteresis, so that the switching element does not leave the safe working area in the output characteristic field.

Als Schwellwertschalter und/oder Treiberstufe können Operationsverstärker eingesetzt werden.As a threshold and / or driver stage operational amplifier can be used.

Das Steuersignal und der Signalempfangskreis kann auch mehrphasig, insbesondere gegenphasig, ausgelegt sein. Damit läßt sich die Störsicherheit erhöhen.

  • 2) Das Schaltelement kann als elektrisch bedienbarer Kontakt oder steuerbarer Halbleiter ausgeführt sein, also beispielsweise a) ein Kontakt, der Teil eines Relais, vorzugsweise eines Reed-Relais, ist; b) ein Bipolartransistor; c) ein Feldeffektransistor, z. B. ein MOSFET selbstleitend oder selbstsperrend; d) ein IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor); e) ein Thyristor, beispielsweise mit Hilfskreis zur Löschung; f) ein Triac, beispielsweise mit Hilfskreis zur Löschung;
The control signal and the signal receiving circuit can also be multi-phase, in particular out of phase, designed. This can increase the noise immunity.
  • 2) The switching element may be embodied as an electrically operable contact or controllable semiconductor, that is, for example, a) a contact which is part of a relay, preferably a reed relay; b) a bipolar transistor; c) a field effect transistor, e.g. B. a MOSFET self-conducting or self-locking; d) an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor); e) a thyristor, for example, with auxiliary circuit for deletion; f) a triac, for example with auxiliary circuit for deletion;

Im Grundzustand (Sonneneinstrahlung auf Modul, kein Steuersignal) ist das Schaltelement geschlossen; entweder durch Ausführung als Ruhekontakt (Öffner) oder durch eine Selbsthalteschaltung. An den von außen zugänglichen Klemmen des Moduls liegt dann eine ungefährliche Spannung an, die deutlich geringer als die Nennspannung des Moduls ist, also 0 V bis wenige Volt. Realisierbar ist < 3 V über einem einzelnen Modulschalter. Der Vorteil des Kurzschließens im Gegensatz zu Patent US 2009/0114263 A1 mit Schaltkontakt in Reihe zum Modul ist, dass über der Schaltstrecke nichtwesentlich mehr als die Leerlaufspannung des Strings angelegt ist (vgl. 2, Kennlinie 41).In the basic state (solar radiation on module, no control signal), the switching element is closed; either by execution as a normally closed contact (normally closed) or by a self-holding circuit. At the externally accessible terminals of the module is then at a safe voltage, which is significantly lower than the rated voltage of the module, ie 0 V to a few volts. It is possible to realize <3 V over a single module switch. The advantage of short-circuiting unlike patent US 2009/0114263 A1 with switching contact in series with the module is that over the switching path is not applied substantially more than the open circuit voltage of the string (see. 2 , Curve 41 ).

Das Schaltelement kann auch durch Zusammenfassung mehrerer Schaltelemente in Form einer Reihen- oder Parallelschaltung oder durch Gegentakt- oder Brückenschaltung realisiert werden. Die Bereitstellung der entsprechend notwendigen Spannungspotentiale und Steuerströme wird von der Treiberstufe gewährleistet.

  • 3) Das optionale Anzeigelement zur Anzeige des Betriebszustandes eines Strings kann eines oder mehrere der folgenden Bauteile umfassen: a) eine LED b) eine Glühlampe c) ein Gasentladungselement d) ein Koppelelement (z. B. Optokoppler) zur Übertragung des Zustandes an eine entfernte Anzeige oder Auswerteeinheit.
The switching element can also be realized by combining several switching elements in the form of a series or parallel connection or by push-pull or bridge circuit. The provision of the corresponding necessary voltage potentials and control currents is ensured by the driver stage.
  • 3) The optional display element for indicating the operating state of a string can comprise one or more of the following components: a) an LED b) an incandescent lamp c) a gas discharge element d) a coupling element (eg optocoupler) for transmitting the state to a remote one Display or evaluation unit.

Das Anzeigeelement kann an Steuersignalkreis, Treiberstufe und/oder Schaltelement angekoppelt sein und Strom und/oder Spannungswerte anzeigen.The display element may be coupled to control signal circuit, driver stage and / or switching element and display current and / or voltage values.

Anzeige für den Schaltzustand vorzugsweise auf Sonnenseite des Modules, kann aber auch Montage an/in Anschlußdose erfolgen. Zum Beispiel mit Extra-Bohrungen für LED oder transluzente Gehäuse(bau)teile der Anschlußdose wie z. B. den Dosendeckel.Display for the switching state preferably on the sunny side of the module, but can also be mounted on / in junction box. For example, with extra holes for LED or translucent housing (construction) parts of the junction box such. B. the can lid.

Das Anzeigeelement kann auch Fensterdiskriminatorverhalten, z. B. Anzeige eines Spannungswertes von 1,5 V bis 3 V, aufweisen.The display element can also Fensterdiskriminatorverhalten, z. B. display a voltage value of 1.5 V to 3 V, have.

Falls man bestehende Solarmodule aus Sicherheitsgründen mit Modulschaltern nachrüsten will, sollten die Modulschalter für diese Aufgabe vorbereitet sein. Dies kann man in einfacher Weise dadurch erreichen, dass die beiden Pole des Schaltausgangs 116 jeweils doppelt ausgeführt werden, so dass an jedem Pol ein Anschluss für einen String aus Solarzellen und ein Solarkabel zur Verfügung steht.If you want to retrofit existing solar modules with modular switches for safety reasons, the module switches should be prepared for this task. This can be achieved in a simple manner in that the two poles of the switching output 116 be carried out twice, so that at each pole, a connection for a string of solar cells and a solar cable is available.

10 zeigt eine Ausführungsform des Modulschalters 120, bei der das Steuerelement 122 und das Schaltelement durch ein Relais mit Relaisspule 131 und Ruhekontakt 123 gebildet werden. Eine Diode 132 schließt Induktionsspannungen kurz, wie beim Abschalten des Stroms durch die Relaisspule 131 auftreten. Im Grundzustand ist der Ruhekontakt 123 geschlossen, d. h. die Modulspannung ist nahe 0 V, also < 3 V. Über den Shuntwiderstand 133 (0,47 Ω) fällt eine geringe Spannung ab, um über den Serienwiderstand 135 (27 Ω) die LED 134 mit Strom zu versorgen und damit leuchten zu lassen. Aber auch der Betriebszustand kann über die LED 138 angezeigt werden, die über die Zehnerdiode 136 und den Serienwiderstand 137 (2,2 k Ω) mit Strom versorgt wird. Die Durchbruchspannung der Zenerdiode 136 ist größer als die Spannung am String 115 im Grundzustand, also > 3 V, damit im Grundzustand sicher kein Strom über die LED 138 fließt und damit die LED 138 sicher nicht leuchtet. 10 shows an embodiment of the module switch 120 in which the control 122 and the switching element through a relay with relay coil 131 and normally closed contact 123 be formed. A diode 132 short-circuits induction voltages, as when switching off the current through the relay coil 131 occur. In the ground state is the normally closed contact 123 closed, ie the module voltage is near 0 V, ie <3 V. About the shunt resistor 133 (0.47 Ω), a low voltage drops to exceed the series resistance 135 (27 Ω) the LED 134 be supplied with electricity and let it shine. But the operating state can also be via the LED 138 are displayed, which via the tens diode 136 and the series resistance 137 (2.2 k Ω) is powered. The breakdown voltage of the Zener diode 136 is greater than the tension on the string 115 in the ground state, ie> 3 V, so that in the ground state certainly no current through the LED 138 flows and with it the LED 138 certainly not lit.

Es ist sicherer, nur einen gefährlichen Zustand explizit anzuzeigen, weil eine Anzeigevorrichtung auch defekt sein kann. Wenn nichts angezeigt wird, ist somit immer von einer Gefährdung auszugehen, wie sie auch beim Einsatz der bislang eingesetzten Module auftritt. Wenn also nur eine LED eingesetzt werden soll, ist der LED 134 der Vorzug zu geben. Wenn die Feuerwehr bei dieser Ausführungsform die Modulanzeigen leuchten sieht, kann sie im Falle eines Brandes bedenkenlos mit Wasser löschen Vor diesem Hintergrund sollte die LED 134 für den Grundzustand grün und die LED 138 für den Betriebszustand rot sein. Die Farben kann man in anderen Ausführungsformen aber auch anders vergeben. Das Licht der LEDs kann auch über Glasfaserkabel zu einer entfernten Anzeige, beispielsweise im oder beim Laderegler, übertragen werden.It is safer to explicitly display only a dangerous condition because a display device may also be defective. If nothing is displayed, it is always assumed that there is a danger, as it also occurs when using the previously used modules. So if only one LED is to be used, the LED is 134 to give preference. If the fire brigade sees in this embodiment, the module lights up, they can in the event of a fire without hesitating to delete water Against this background, the LED 134 green for the ground state and the LED 138 be red for the operating state. The colors can be awarded in other embodiments but also different. The light of the LEDs can also be transmitted via fiber optic cable to a remote display, for example in or at the charge controller.

Relais haben gegenüber rein elektronischen Lösungen zwei Vorteile:

  • a) sie gestatten verblüffend einfache und kostengünstige Lösungen mit großem Störabstand (Sicherheitsrelevantes Bauelement)
  • b) es tritt nur eine relativ geringe Verlustleistung in der Anschlussdose durch die ohmschen Verluste der Relaiswicklung auf. Auf eine zusätzliche Kühlung kann dadurch meist verzichtet werden.
Relays have two advantages over purely electronic solutions:
  • a) they allow astonishingly simple and cost-effective solutions with a large signal-to-noise ratio (safety-relevant component)
  • b) there is only a relatively low power loss in the junction box by the resistive losses of the relay coil. An additional cooling can be dispensed with mostly.

Der durch die mechanischen Teile und die Kontakte bedingte Verschleiß ist bei den wenigen zu erwartenden Schalthandlungen von untergeordneter Bedeutung.The wear caused by the mechanical parts and the contacts is of minor importance in the few expected switching operations.

Die Bauelemente im Anzeigeelement 127 können auch weggelassen werden. Dann kann der Shuntwiderstand 133 durch einen Leiter ersetzt werden. Dadurch verringert sich die in der Modulanschlussdose auftretende Verlustleistung.The components in the display element 127 can also be omitted. Then the shunt resistor 133 be replaced by a ladder. This reduces the power loss occurring in the module junction box.

11 zeigt einen Modulschalter 140, der sich vom Modulschalter 120 lediglich durch die Optokoppler 141 und 142 (beide beispielsweise MB104C) unterscheidet. Die LEDs 134 und 138 sind im Modulschalter 140 Teil der Optokoppler 141 und 142. Der Fototransistor jedes der beiden Optokoppler 141 und 142 bildet einen Anzeigeausgang 143 bzw. 144. Entsprechende Anzeigeausgänge der Modulschalter mehrerer Solarmodule können in Serie geschaltet werden, so dass der tatsächliche Zustand der mehreren Solarmodule zusammengefasst wird und auf einer entfernten Anzeige dargestellt wird. Die entfernte Anzeige kann in vorteilhafter Weise beim Wechselrichter 3 angebracht oder in das Gehäuse des Wechselrichter 3 integriert sein. Je mehr Kabel von den Anzeigeausgängen der Solarmodule einer Fotovoltaikanlage zur Anzeige zurückgeführt werden, desto genauer kann ein fehlerhaftes Solarmodul bestimmt werden. Vorteilhaft ist es insbesondere, alle entsprechenden Anzeigeausgänge der der Modulschalter eines Strings oder eines Teilstrings oder eines Teilstringabschnitts in Serie zu schalten und getrennt zur Anzeige zurückzuführen. 11 shows a module switch 140 that is different from the module switch 120 only through the optocouplers 141 and 142 (both for example MB104C) differs. The LEDs 134 and 138 are in the module switch 140 Part of the optocoupler 141 and 142 , The phototransistor of each of the two optocouplers 141 and 142 forms a display output 143 respectively. 144 , Corresponding display outputs of the module switches of several solar modules can be connected in series, so that the actual state of the several solar modules is summarized and displayed on a remote display. The remote display can advantageously be at the inverter 3 attached or in the housing of the inverter 3 be integrated. The more cables are returned from the display outputs of the solar modules of a photovoltaic system to the display, the more accurately a faulty solar module can be determined. It is advantageous, in particular, to connect all the corresponding display outputs of the module switches of a string or of a substring or of a substring section in series and to feed them back separately for display.

Eine Anzeige für den Zustand der Anlage ist durch die Überwachung der Spannung an den Sammelschienen möglich. Diese wird durch den Wechselrichter ohnehin ausgewertet und gegebenfalls angezeigt. In einer anderen Ausführungsform kann die Spannung an den Sammelschienen auch mit einem Schwellwert verglichen werden. Wenn im Betriebszustand die Spannung an den Sammelschienen über dem Schwellwert liegt, kann eine rote Lampe am Wechselrichter eingeschaltet sein. Falls die Spannung an den Sammelschienen unter dem Schwellwert liegt, kann eine grüne Lampe am Wechselrichter eingeschaltet sein. An indication of the condition of the system is possible by monitoring the voltage at the busbars. This is evaluated by the inverter anyway and displayed if necessary. In another embodiment, the voltage at the busbars may also be compared to a threshold value. If, in the operating state, the voltage at the busbars is above the threshold value, a red lamp on the inverter may be switched on. If the voltage on the busbars is below the threshold, a green lamp on the inverter may be on.

Allerdings besteht bei der Auswertung der Spannung an den Sammelschienen die Gefahr, dass diese auch durch Anlagenfehler, wie z. B. Leitungsunterbrechung bei einer Teilzerstörung der Anlage, sehr gering werden kann. Es würde dann fehlerhaft ein sicherer Zustand der Anlage angezeigt, obwohl Anlagenteile noch unter Spannung stehen. Insofern besitzt die Anzeige des sicheren Zustandes mittels der Anzeigeelemente deutliche Vorteile hinsichtlich der Sicherheit, weil diese nur dann erfolgt, wenn tatsächlich Spannungsfreiheit vorliegt.However, in the evaluation of the voltage at the busbars there is a risk that they are also affected by system errors such. B. line interruption in a partial destruction of the system, can be very low. It would then erroneously displayed a safe state of the system, although system parts are still under tension. In this respect, the display of the safe state by means of the display elements has significant advantages in terms of safety, because this only takes place when there is actually no voltage.

12 zeigt einen Modulschalter 147 mit einem Relais, das eine Relaisspule 131 und drei gegeneinander galvanisch isolierte Ruhekontakte 123 zum Kurzschließen von drei Strings 115 aufweist. Ein Anzeigeelement und ein Shuntwiderstand fehlen bei dieser Ausführungsform. Bei entsprechender Dimensionierung der Solarzellen in den Strings 115 und des Magnetkreises lässt sich hierfür vorteilhaft ein Reed-Relais verwenden. 12 shows a module switch 147 with a relay that has a relay coil 131 and three against each other galvanically isolated normally closed contacts 123 for shorting three strings 115 having. A display element and a shunt resistor are absent in this embodiment. With appropriate dimensioning of the solar cells in the strings 115 and the magnetic circuit can be advantageously used for this purpose a reed relay.

Sind für ein Modul mehrere Schaltelemente erforderlich, kann die Ansteuerung der Kontakte mit einem gemeinsamen Magnetkreis, also einem Relais mit mehreren Kontakten oder aber, wie in 13 anhand von Modulschalter 150 gezeigt, mit mehreren Einzelrelais 151, 152, 153 erreicht werden. Der Vorteil liegt in der einfacheren Beschaffbarkeit: es gibt als Katalogware nur einige wenige Reed-Relais mit Kontakten für Ströme ≥ 1 A, aber das sind immer nur Einzelkontakte.If a plurality of switching elements are required for a module, the control of the contacts with a common magnetic circuit, so a relay with multiple contacts or, as in 13 using modular switches 150 shown, with several single relays 151 . 152 . 153 be achieved. The advantage lies in the easier procurement: there are only a few reed relays with contacts for currents ≥ 1 A as catalog goods, but these are always only individual contacts.

Durch Auslegung des Magnetkreises mit mehreren Wicklungen kann ein Relais auch mit Schließer-Kontakt 164 in Selbsthalteschaltung betrieben werden, wie das bei Modulschalter 160 in 14 dargestellt ist. Mit dem Ansteigen der Modulspannung über einen Schwellwert zieht das Relais über den Einschaltstrom IE durch die Einschaltwicklung 162 und den Haltestrom IH über die Haltewicklung 163 an und bleibt angezogen. Ein Ausschalten kann über den gegenphasig zu IE und IH eingespeisten Steuerstrom IS in der Steuerwicklung 161 erfolgen, der die Felder im Magnetkreis entsprechend kompensiert und den Anker abfallen lässt. Die Windungszahlen der Haltewicklung nH, Einschaltwicklung nE und Steuerwicklung nS sind entsprechend auszulegen: nH < nE < nS (1) By designing the magnetic circuit with multiple windings, a relay can also with NO contact 164 be operated in self-holding circuit, as with the module switch 160 in 14 is shown. As the module voltage rises above a threshold value, the relay pulls across the inrush current I E through the switch-on winding 162 and the holding current I H via the holding winding 163 and stays dressed. Switching off can be done via the control current I S in the control winding, which is fed in phase opposition to I E and I H 161 take place, which compensates for the fields in the magnetic circuit and drop the anchor. The number of turns of the holding winding n H , turn-on winding n E and control winding n S are to be interpreted accordingly: n H <n E <n S (1)

15 zeigt einen Modulschalter 170, bei dem das eigentliche Schaltelement durch einen Darlingtontransistor 173 (BDV65) gebildet wird. In Serie zum Emitter des Darlingtontransistors 173 ist ein Emitterwiderstand 174 (0,1 Ω) geschaltet. Der Widerstand 175 (1,2 kΩ) sorgt dafür, dass der Transistor 173 leitend wird, wenn der Schließer-Kontakt 176 eines Relais im Grundzustand offen ist. Im Betriebszustand ist der Schließer-Kontakt 176 geschlossen und leitet den vom Widerstand 175 gelieferten Strom zu einem Potenzial ab, das aufgrund des Widerstands 174 noch unter dem Emitter-Potenzial des Transistors 173 liegt, so dass der Transistor 173 nichtleitend wird. 15 shows a module switch 170 in which the actual switching element through a Darlington transistor 173 (BDV65) is formed. In series with the emitter of the Darlington transistor 173 is an emitter resistor 174 (0.1 Ω) switched. The resistance 175 (1.2 kΩ) ensures that the transistor 173 becomes conductive when the make contact 176 a relay in the ground state is open. In the operating state is the NO contact 176 closed and directs the resistance 175 delivered electricity to a potential, due to the resistance 174 still below the emitter potential of the transistor 173 lies, so the transistor 173 becomes non-conductive.

Der Emitterwiderstand 174 dient im allgemeinen zur Strombegrenzung. Bei Einsatz mehrerer parallelgeschalteter Transistoren anstelle von Transistor 173 kann über mehrere Emitterwiderstände eine Kennlinienscherung erreicht werden. Mit der Auslegung des Emitterwiderstands 174 kann ferner die zur Selbstversorgung des Modulschalters erforderliche Spannung (ca. 1–3 V) festgelegt werden.The emitter resistor 174 is generally used to limit the current. When using several parallel-connected transistors instead of transistor 173 can be achieved over several emitter resistors a characteristic shear. With the design of the emitter resistor 174 Furthermore, the voltage required for self-supply of the module switch (about 1-3 V) can be set.

Diese Lösung ist einfach und kostengünstig und funktioniert in einem weiten Temperaturbereich. Sie kommt mit billigen, sehr gut verfügbaren Bauelementen aus. Die Schaltleistung wird vom Relais ferngehalten. Der Kontakt 176 des Relais muss selbst bei sehr leistungsfähigen Solarmodulen nur wenige mA Steuerstrom ableiten. Bei Einsatz eines Silium-NPN-Transistors anstelle des Darlingtontransistors und Ersetzen des Widerstands 174 durch einen Leiter (0 Ω) lassen sich Modulspannungen im Kurzschlußfall von unter 0,8 V/Modul erreichen. Damit kann man dann auch in Anlagen mit sehr hohen Modulzahlen in einem String ungefährliche Stringspannungen erreichen. Außerdem wird der Leistungstransistor weniger warm und es kann ggf. auf Zusatzkühlung verzichtet werden.This solution is simple and inexpensive and works over a wide temperature range. It comes with cheap, very well available components. The switching capacity is kept away from the relay. The contact 176 The relay must dissipate only a few mA of control current, even with very powerful solar modules. When using a silicon NPN transistor instead of the Darlington transistor and replacing the resistor 174 a conductor (0 Ω) can be used to achieve module voltages of less than 0.8 V / module in the event of a short circuit. In this way you can achieve harmless string voltages even in systems with very high module numbers in a string. In addition, the power transistor is less warm and it may be possible to dispense with additional cooling.

16 zeigt einen Modulschalter 180, bei dem die galvanische Trennung zwischen Steuereingang 111 und Schaltelement durch einen Optokoppler 186 erreicht wird. Das Schaltelement besteht wie in 15 aus einem Darlingtontransistor 173 und einem Serienwiderstand 174. Zwischen dem Fototransistor des Optokopplers 186 und dem Darlingtontransistor 173 ist noch eine invertierende Treiberstufe aus einem pnp-Transistor 181 (KF517B) und den Widerständen 182 (18 kΩ) und 183 (82 kΩ) geschaltet. Im Grundzustand liefert der Fototransistor des Optokopplers 186 keinen Strom. Deshalb schaltet der Strom über den Widerstand 183 den Transistor 181 leitend, der wiederum den Transistor 173 leitend schaltet. 16 shows a module switch 180 in which the galvanic isolation between control input 111 and switching element by an optocoupler 186 is reached. The switching element consists as in 15 from a Darlington transistor 173 and a series resistor 174 , Between the phototransistor of the opto-coupler 186 and the Darlington transistor 173 is still an inverting driver stage of a pnp transistor 181 (KF517B) and the resistors 182 (18 kΩ) and 183 (82 kΩ) switched. In the ground state, the phototransistor of the opto-coupler provides 186 no power. Therefore, the current switches over the resistor 183 the transistor 181 conducting, in turn, the transistor 173 conductive switches.

17 zeigt einen Modulschalter 190, bei dem zwischen dem Fototransistor des Optokopplers 186 und der Basis des Transistors 181 ein Schmitt-Trigger als Schwellwertschalter eingebaut ist. Die Bauteile 173, 174, 181, 182 und 186 und deren Funktionen wurden bereits im Zusammenhang mit 16 erläutert. Die Versorgungsspannung des Schwellwertschalters wird mittels der LED 203 (VQA13) und des Widerstands 202 stabilisiert. Die LED vom Typ VQA13 leuchtet bei einem Strom von ca 2 mA (= 40 V/20 kΩ) kaum. 17 shows a module switch 190 in which between the phototransistor of the optocoupler 186 and the base of the transistor 181 a Schmitt trigger is installed as a threshold value switch. The components 173 . 174 . 181 . 182 and 186 and their functions have already been linked with 16 explained. The supply voltage of the threshold switch is via the LED 203 (VQA13) and resistance 202 stabilized. The LED of type VQA13 hardly lights up at a current of approx. 2 mA (= 40 V / 20 kΩ).

Die npn-Transistoren 197 und 198 (beide SC237D) zusammen mit den Widerständen 201 (470 Ω), 192 (8,2 kΩ) und 193 (22 kΩ) bilden einen Differenzverstärker mit einem Ausgang am Kollektor des Transistors 198, einen invertierten Ausgang am Kollektor des Transistors 197, einen nicht-invertierenden Eingang an der Basis des Transistors 197 und einen invertierenden Eingang an der Basis des Transistors 198. Der Widerstand 195 (8,2 kΩ) sorgt für eine positive Rückkopplung und damit für eine Schalthysterese, die für einen Schmitt-Trigger typisch ist. Der Fototransistor das Optokopplers 186 erzeugt zusammen mit den Widerständen 191 (27 kΩ) und 199 (100 kΩ) das Eingangsignal für den Schmitt-Trigger. Der Widerstand 200 (100 kΩ) zusammen mit dem Widerstand 195 legen den Arbeitspunkt für den Transistor 198 fest. Der Widerstand 194 (4,7 kΩ) begrenzt den Strom in die Basis vom Transistor 181. Der Kondensator 196 (100 nF) unterdrückt hochfrequente Störsignale am Steuereingang und verhindert allzu schnelles Schalten des Schmitt-Triggers.The npn transistors 197 and 198 (both SC237D) together with the resistors 201 (470 Ω), 192 (8.2 kΩ) and 193 (22 kΩ) form a differential amplifier with an output at the collector of the transistor 198 , an inverted output at the collector of the transistor 197 , a non-inverting input at the base of the transistor 197 and an inverting input at the base of the transistor 198 , The resistance 195 (8.2 kΩ) provides a positive feedback and thus a switching hysteresis, which is typical for a Schmitt trigger. The phototransistor the optocoupler 186 generated together with the resistors 191 (27 kΩ) and 199 (100 kΩ) the input signal for the Schmitt trigger. The resistance 200 (100 kΩ) together with the resistor 195 set the operating point for the transistor 198 firmly. The resistance 194 (4.7 kΩ) limits the current in the base of the transistor 181 , The capacitor 196 (100 nF) suppresses high-frequency noise at the control input and prevents too fast switching of the Schmitt trigger.

Anstelle der Widerstände 201 und 202 können auch Stromquellen zum Einsatz kommen.Instead of the resistors 201 and 202 Power sources can also be used.

18 zeigt einen Modulschalter 210, der dem Modulschalter 190 aus 17 ähnelt, wobei aber der Fototransistor des Optokopplers 186 den Transistor 197 des Schmitt-Triggers ersetzt. Die. Widerstände 212 (4,7 kΩ), 213 (82 Ω), 214 (1 kΩ), 215 (4,7 kΩ), 220 (39 kΩ), 221 (270 Ω) und 222 (4,7 kΩ) im Modulschalter 210 entsprechen in ihrer Funktion den Widerständen 192, 193, 194, 195, 200, 201 bzw. 202 im Modulschalter 190, haben aber geringfügig unterschiedliche Widerstandswerte. Über die Dioden 224 und 225 wird das Basispotential von Optokoppler 186 definiert. Der Kondensator 223 (4,7 μF) stabilisiert zusätzlich zur LED 203 die Betriebsspannung für den Schmitt-Trigger. 18 shows a module switch 210 , the module switch 190 out 17 similar, but with the phototransistor of the optocoupler 186 the transistor 197 replaced by the Schmitt trigger. The. resistors 212 (4,7 kΩ), 213 (82 Ω), 214 (1 kΩ), 215 (4,7 kΩ), 220 (39 kΩ), 221 (270 Ω) and 222 (4.7 kΩ) in the module switch 210 correspond in their function to the resistors 192 . 193 . 194 . 195 . 200 . 201 respectively. 202 in the module switch 190 , but have slightly different resistance values. About the diodes 224 and 225 becomes the base potential of optocouplers 186 Are defined. The capacitor 223 (4.7 μF) stabilizes in addition to the LED 203 the operating voltage for the Schmitt trigger.

Bei den Ausführungsformen im 16 bis 18, 22 sowie 25 können die Optokoppler durch Glasfaserkabel gewissermaßen aufgeteilt werden. Die LED kann dann statt im Optokoppler in der Steuersignalquelle 96 untergebracht werden. Das Steuersignal wird dann über eine oder mehrere Glasfasern zu den Steuerelementen 29 übertragen. Die Steuerelemente weisen dann einen optischen Steuereingang auf, an dem durch einen Fototransistor oder eine Fotodiode die elektrische Leistung typischerweise in einem elektrischen Strom umgewandelt wird.In the embodiments in 16 to 18 . 22 such as 25 The optocouplers can be divided up to a certain extent by fiber optic cables. The LED can then instead of the optocoupler in the control signal source 96 be housed. The control signal is then transmitted to the controls via one or more optical fibers 29 transfer. The control elements then have an optical control input, at which the electric power is typically converted into an electric current by a phototransistor or a photodiode.

19 zeigt einen Modulschalter 230, bei dem als Schaltelement ein normal leitender p-Kanal MOSFET (metal oxide semiconductor field-effect transistor) eingesetzt wird, der auch als PMOS-Verarmungstyp bezeichnet wird. Wenn am Steuereingang 111 eine ausreichend hohe Wechselspannung angelegt wird, wird über den. Transformator 237 und den Brückengleichrichter 235 das Gate des PMOS 231 gegenüber dem Source des PMOS 231 positiv vorgespannt, so dass bei ausreichend hoher Vorspannung der PMOS 231 schließlich sperrt, so dass sich der Modulschalter 230 im Betriebszustand befindet. Die beiden Kondensatoren 238 und 236 bilden zusammen mit dem korrespondierenden Wicklungen des Transformators 237 Schwingkreise. Hierdurch wird ein Frequenzbereich für den Steuereingang 111 definiert. Frequenzanteile außerhalb des Frequenzbereichs werden stark gedämpft. Der Frequenzbereich kann in einen Bereich des Frequenzspektrums gelegt werden, in dem es normalerweise wenig Störungen gibt. Deshalb ist der Bereich um die Netzfrequenz von 50 oder 60 Hz herum als Frequenzbereich für den Steuereingang 111 ungeeignet. Außerdem kann durch eine hohe Güte der Schwingkreise die Breite des Frequenzbereichs und damit die Störempfindlichkeit reduziert werden. Der Kondensator 234 glättet die vom Brückengleichrichter 235 gelieferte pulsierende Gleichspannung. Die Zenerdiode 233 und der Widerstand 232 (18 kΩ) bilden einen Spannungsteiler, wobei die Sperrspannung der Zenerdiode als Schwellenspannung wirkt, die überschritten sein muss, damit über dem Widerstand 232 eine nennenswerte Source-Gate-Spannung abfällt. Die Zenerdiode 233 ist optional. 19 shows a module switch 230 in which a normally-conducting p-channel MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor), which is also referred to as a PMOS depletion type, is used as the switching element. When at the control input 111 a sufficiently high AC voltage is applied is via the. transformer 237 and the bridge rectifier 235 the gate of the PMOS 231 opposite the source of the PMOS 231 positively biased, so that at sufficiently high bias the PMOS 231 finally locks, so that the module switch 230 in the operating state. The two capacitors 238 and 236 form together with the corresponding windings of the transformer 237 Resonant circuits. This will create a frequency range for the control input 111 Are defined. Frequency components outside the frequency range are strongly attenuated. The frequency range can be placed in an area of the frequency spectrum where there is usually little interference. Therefore, the range around the line frequency of 50 or 60 Hz is the frequency range for the control input 111 not suitable. In addition, the width of the frequency range and thus the sensitivity to interference can be reduced by a high quality of the resonant circuits. The capacitor 234 smooths out the bridge rectifier 235 delivered pulsating DC voltage. The zener diode 233 and the resistance 232 (18 kΩ) form a voltage divider, with the blocking voltage of the zener diode acting as a threshold voltage that must be exceeded, so that over the resistor 232 a significant source-gate voltage drops. The zener diode 233 is optional.

Der Betrag der Spannung zwischen Gate und Source, die zum vollständigen Sperren des PMOS 231 erforderlich ist, beträgt einige Volt, oft mehr als 5 V. Mit der Ansteuerung des PMOS über eine Spannungsquelle, die im Wesentlichen aus dem Transformator 237, dem Brückengleichrichter 235 und dem Kondensator 234 gebildet wird, lässt sich der volle Aussteuerbereich des MOSFET nutzen.The amount of voltage between the gate and source, which is to completely block the PMOS 231 is required, is a few volts, often more than 5 V. With the driving of the PMOS via a voltage source, which essentially consists of the transformer 237 , the bridge rectifier 235 and the capacitor 234 is formed, the full modulation range of the MOSFET can be used.

Der Widerstand 239 in Drain-Kreis des MOSFETs 231 sorgt für einen Mindestspannungsabfall am Schaltausgang und kann in vorteilhafter Weise durch eine oder mehrere Dioden in Flussrichtung ersetzt werden. Der Widerstand 239 ist in den 19, 20 und 21 nicht notwendig.The resistance 239 in drain circuit of the MOSFET 231 ensures a minimum voltage drop at the switching output and can be advantageously replaced by one or more diodes in the flow direction. The resistance 239 is in the 19 . 20 and 21 unnecessary.

20 zeigt einen ähnlichen Modulschalter 250, bei dem im Unterschied zu dem Modulschalter 230 die galvanische Trennung zwischen Steuereingang 111 und Schaltelement durch die beiden Kondensatoren 256 und 257 realisiert wird. 20 shows a similar module switch 250 in which, unlike the module switch 230 the galvanic isolation between control input 111 and switching element through the two capacitors 256 and 257 is realized.

21 zeigt einen ähnlichen Modulschalter 270, bei dem die Sperrspannung für den PMOS 231 durch einen DC/DC-Wandler 271 erzeugt wird. Der DC/DC-Wandler 271 muss auch für die galvanische Trennung sorgen. 21 shows a similar module switch 270 in which the reverse voltage for the PMOS 231 through a DC / DC converter 271 is produced. The DC / DC converter 271 must also provide for the galvanic isolation.

Wie in 22 dargestellt, kann anstelle des normal leitenden PMOS 231 auch ein selbstsperrender n-Kanal MOSFET 281 eingesetzt werden. Problematisch ist aber, dass die Spannung zum Leitendschalten eines typischen n-Kanal MOSFETs > 5 V sein muss. Sie lässt sich nicht unmittelbar aus dem String 115 gewinnen, weil der Leistungsumsatz zu hoch wäre. Außerdem wird dann die Gesamtspannung in der Anlage im Grundzustand zu hoch.As in 22 can be shown instead of the normally conductive PMOS 231 also a self-locking n-channel MOSFET 281 be used. However, the problem is that the voltage for conducting a typical n-channel MOSFET must be> 5V. It can not be directly out of the string 115 win, because the power turnover would be too high. In addition, then the total voltage in the system in the ground state is too high.

Das Problem einer zu hohen Spannung im Grundzustand kann dadurch gelöst werden, dass ein DC-DC-Wandler 286 mit einer geringen Eingangspannung von < 2 V auf seiner Sekundärseite die zum vollständigen Durchsteuern des n-Kanal MOSFETs erforderliche Gate-Source-Spannung bereitstellt. Die Behandlung des Steuersignals erfolgt dann wie beim Bipolartransistor (vgl. 15 bis 18), eventuell noch mit Pegelwandlung. Der Schmitt-Trigger aus den Bauelementen 186, 212, 213, 215 und 220, 221, 223 bis 225 wurde bereits im Zusammenhang mit 18 erläutert. Der Spannungsteiler aus dem Widerstand 283 (2,2 k) und der Zenerdiode 284 (SZ600) begrenzt die Spannung auf der Primärseite des DC-DC-Wandlers 286. Der Kondensator 285 (4,7 μF) stabilisiert die Spannung auf der Primärseite des DC-DC-Wandlers 286.The problem of excessive ground state voltage can be solved by using a DC-DC converter 286 with a low input voltage of <2V on its secondary side provides the gate-source voltage required to fully drive the n-channel MOSFET. The treatment of the control signal then takes place as in the bipolar transistor (see. 15 to 18 ), possibly with level conversion. The Schmitt trigger from the components 186 . 212 . 213 . 215 and 220 . 221 . 223 to 225 was already related to 18 explained. The voltage divider from the resistor 283 (2.2k) and the Zener diode 284 (SZ600) limits the voltage on the primary side of the DC-DC converter 286 , The capacitor 285 (4.7 μF) stabilizes the voltage on the primary side of the DC-DC converter 286 ,

Mit der vom DC-DC-Wandler 286 gelieferten Sekundärspannung kann auch ein Funkempfänger beispielsweise für Bluetooth, ZigBee, WLAN, RFID betrieben werden. Hierdurch vereinfacht sich die Installation, weil die Solarkabel keine Signalleiter enthalten müssen.With the DC-DC converter 286 delivered secondary voltage can also be a radio receiver for example for Bluetooth, ZigBee, WLAN, RFID operated. This simplifies the installation because the solar cables do not need to contain signal conductors.

Im Stand der Technik ist bekannt, dass sich bei symmetrischer Signalübertragung Signale auch bei längeren Übertragungswegen störungstolerant übermitteln lassen.It is known in the prior art that with symmetrical signal transmission signals can be transmitted disturbance-tolerant even with longer transmission paths.

Da sich bei der in 7 dargestellten Topologie die elektrischen Verbindungen 97 für das Steuersignal über eine große Fläche des Photovoltaik-Generators 92 erstrecken, ist die Einkopplung von Störsignalen entsprechend groß. Deshalb ist in 23 eine Topologie 300 dargestellt, bei der zwei Steuersignalquellen 301 und 302 zwei Steuerschleifen 305 beziehungsweise 306 mit zwei gegenphasigen Steuersignalen versorgen. Die Solarmodule 304 weisen Steuerelemente 309 mit je einem vierpoligen Steuereingang mit einem zweipoligen Steuereingang 311 und einem zweipoligen Steuereingang 312 auf. Die Ströme durch die beiden Steuereingänge 311 und 312 werden addiert. Dadurch, dass der positive Eingang des Steuereingangs 311 in 23 unten und der positive Eingang des Steuereingang 312 in 23 oben ist, werden die gegenphasigen Steuersignale betragsmäßig addiert und gleichphasige Störungen in den beiden Steuerschleifen 305 und 306 voneinander subtrahiert, so dass sich gleichphasige Störungen auslöschen.Since at the in 7 presented topology the electrical connections 97 for the control signal over a large area of the photovoltaic generator 92 extend, the coupling of interference signals is correspondingly large. That is why in 23 a topology 300 shown in the two control signal sources 301 and 302 two control loops 305 respectively 306 supply with two out of phase control signals. The solar modules 304 have controls 309 each with a four-pole control input with a two-pole control input 311 and a two-pole control input 312 on. The currents through the two control inputs 311 and 312 be added. In that the positive input of the control input 311 in 23 below and the positive input of the control input 312 in 23 is above, the antiphase control signals are added in magnitude and in-phase noise in the two control loops 305 and 306 subtracted from each other, so that cancel in-phase interference.

In der Regel werden die Leitungen der beiden Steuerschleifen 305 und 306 verdrillt, damit die von beiden Steuerschleifen eingeschlossene Fläche möglichst ähnlich und gleich groß ist, damit Wechselfelder tatsächlich in beiden Steuerschleifen möglichst gleich einkoppeln.As a rule, the lines of the two control loops 305 and 306 twisted so that the area enclosed by both control loops is as similar and equal as possible, so that alternating fields actually couple as equally as possible in both control loops.

Die in 23 dargestellte Topologie 300 kann dadurch vereinfacht werden, dass beispielsweise die beiden unteren Steuereingänge 313 des in 23 zu unterst dargestellten Steuerelementes 309 leitend verbunden werden und eine einzige Steuersignalquelle verwendet wird, die über die in 23 oben dargestellten Leitungen der Schleifen 305 und 306 die in 23 zuoberst dargestellen Seuereingänge 314 speist. Die in 23 unten dargestellten Leitungen der Schleifen 305 und 306 können entfallen. Hierdurch entsteht eine einzige, n-förmige Schleife, die nur eine sehr geringe Fläche einschließt und damit relativ geringe Einstreuungen aufsammelt, wobei bei verdrillten Leitungen einzelne Flächen positive und negative Beiträge liefern, die sich weit gehend kompensieren.In the 23 illustrated topology 300 can be simplified by, for example, the two lower control inputs 313 of in 23 at the bottom of the illustrated control 309 be connected conductively and a single control signal source is used, which over the in 23 above shown lines of the loops 305 and 306 in the 23 At the top of the picture are entrances 314 fed. In the 23 shown below lines of the loops 305 and 306 can be omitted. This results in a single, n-shaped loop, which includes only a very small area and thus collects relatively low interference, with twisted lines individual areas provide positive and negative contributions that largely compensate.

24 zeigt einen Modulschalter 320 mit einem Steuereingang 312 und einem Steuereingang 311. Die Addition der beiden Ströme durch die beiden Steuereingänge 312 und 311 erfolgt in Transformator 321. Wichtig ist, dass der Transformator 321 zwei galvanisch getrennte Primärspulen aufweist. Obwohl der Transformator 321 auch auf der Sekundärseite zwei galvanisch getrennte Spulen aufweist, wäre eine Sekundärspule ausreichend. Die Kondensatoren 322 und 323 bilden zusammen mit ihrer Primärwicklung Schwingkreise. Die weitere Schaltung mit den Bauelementen 115, 231 bis 236 sowie 239 wurde bereits unter Bezugnahme auf 19 beschrieben. 24 shows a module switch 320 with a control input 312 and a control input 311 , The addition of the two currents through the two control inputs 312 and 311 takes place in transformer 321 , The important thing is that the transformer 321 has two galvanically isolated primary coils. Although the transformer 321 Also has two galvanically isolated coils on the secondary side, a secondary coil would be sufficient. The capacitors 322 and 323 together with their primary winding form oscillating circuits. The further circuit with the components 115 . 231 to 236 such as 239 was already referring to 19 described.

25 zeigt einen Modulschalter 340, der ebenfalls zwei Steuereingänge 311 und 312 aufweist. Die Steuereingänge 311 und 312 sind mit einer Leuchtdiode der Optokoppler 341 beziehungsweise 342 (MB104C) verbunden. Diese Leuchtdioden werden durch die Dioden 343 beziehungsweise 344 (SAY17) gegen Verpolung geschützt. Die beiden Fototransistoren der beiden Optokoppler 341 und 342 sind in Serie geschaltet. Hierdurch wird eine Und-Verknüpfung statt einer Addition zwischen den beiden Steuersignalen erreicht. Nur wenn beide Steuersignale an den Steuereingängen 311 und 312 anliegen, sind beide Fototransistoren leitend. Liefern andererseits die beiden Steuersignalquellen 301 und 302 keinen Strom, sind aber in den Steuerschleifen 305 und 306 starke, gleichphasige Störsignale eingekoppelt, wird bestenfalls einer der Fototransistoren leitend, so dass der Modulschalter im ungefährlichen Grundzustand verbleibt. 25 shows a module switch 340 , which also has two control inputs 311 and 312 having. The control inputs 311 and 312 are with a light emitting diode of optocouplers 341 respectively 342 (MB104C). These LEDs are through the diodes 343 respectively 344 (SAY17) protected against reverse polarity. The two phototransistors of the two optocouplers 341 and 342 are connected in series. This achieves an AND operation instead of an addition between the two control signals. Only if both control signals at the control inputs 311 and 312 abut, both phototransistors are conductive. On the other hand deliver the two control signal sources 301 and 302 no electricity, but are in the control loops 305 and 306 strong, in-phase noise coupled, is at best one of the phototransistors conductive, so that the module switch remains in harmless ground state.

Die anderen Bauelemente 115, 173, 174, 181, 182, 191 bis 195 sowie 197 bis 203 wurden bereits unter Bezugnahme auf 17 erläutert.The other components 115 . 173 . 174 . 181 . 182 . 191 to 195 such as 197 to 203 were already referring to 17 explained.

Der Kondensator 345 entspricht in 17 dem Kondensator 196, wurde jedoch zehnmal so groß, nämlich 1 μF gewählt. Falls die beiden Steuersignalquellen 301 und 302 einen Steuerstrom liefern und gleichzeitig starke gleichphasige Störsignale in die beiden Steuerschleifen 305 unter 306 eingekoppelt werden, kann es vorkommen, dass einer der beiden Fototransistoren kurzzeitig nicht leitend wird. Da andererseits verhindert werden muss, dass der Transistor 173 zu oft aus- und eingeschaltet wird, weil beim Aus- und Einschalten besonders viel Leistung im Transistor 173 umgesetzt wird, wird der Tiefpass aus dem Kondensator 345 und dem Widerstand 199 mit einer größeren Zeitkonstante von 100 ms versehen. Hierdurch werden sogar Störungen aus dem Eisenbahnnetz mit einer Frequenz von 16 2/3 Hz und erst recht alle höhenfrequenten Störungen beispielsweise aus dem Stromnetz nennenswert gedämpft.The capacitor 345 corresponds to 17 the capacitor 196 , however, has been chosen ten times as large, namely 1 μF. If the two control signal sources 301 and 302 provide a control current and simultaneously strong in-phase noise in the two control loops 305 under 306 can be coupled, it may happen that one of the two phototransistors becomes temporarily non-conductive. On the other hand, it must be prevented that the transistor 173 Too often off and on, because when switching off and on particularly high power in the transistor 173 is implemented, the low pass from the capacitor 345 and the resistance 199 provided with a larger time constant of 100 ms. As a result, even disturbances from the railway network with a frequency of 16 2/3 Hz and certainly all high-frequency disturbances, for example, from the power grid are significantly attenuated.

Verschiedene Kombinationen von Steuerelement und Schalterelement sind denkbar. Angegebene Schaltungsvarianten sind nur Beispiele. Die Modulschalter oder Teile davon können auch als integrierte Schaltung ausgeführt sein.Various combinations of control and switch element are conceivable. Specified circuit variants are only examples. The module switches or parts thereof can also be designed as an integrated circuit.

Im Falle eines mehrkanaligen Aufbaus für Multistring-Module können aktive Bauelemente gleicher Funktion auch in einem gemeinsamen Gehäuse integriert sein wie z. B. Transistorarrays, Mehrfachoptokoppler, Relais mit mehreren Wicklungen und/oder Schaltkontakten. Bei Einsatz von Modulschaltern in mehreren Einzelstrings innerhalb eines Moduls sind die Modulschalter untereinander galvanisch getrennt.In the case of a multi-channel structure for multi-string modules active components of the same function can also be integrated in a common housing such. B. transistor arrays, multiple optocouplers, relays with multiple windings and / or switching contacts. When using module switches in several individual strings within a module, the module switches are galvanically isolated from each other.

Die Widerstände 133, 174, 239 und 282 dienen zur Aufrechterhaltung eines Mindestspannungsabfalles zur Selbstspannungsversorgung und können auch außerhalb der Anschlußdose sein, weil die durch den Widerstand umgesetzte Verlustleistung recht groß werden kann. Diese hochbelasteten Widerstände können in vorteilhafter Weise auf der Modulfläche beispielsweise durch Aufdampfen untergebracht werdenThe resistors 133 . 174 . 239 and 282 serve to maintain a minimum voltage drop for self-voltage supply and can also be outside the junction box, because the converted by the resistance power loss can be quite large. These highly stressed resistors can advantageously be accommodated on the module surface, for example by vapor deposition

26 zeigt ein erfindungsgemäßes Solarkabel 360, das besonders gut für die Verbindung zwischen den einzelnen Solarmodulen 94 sowie den Solarmodulen 94 und den Sammelschienen 8 und 9 geeignet ist (vergleiche 7). Das Solarkabel 360 weist insgesamt sechs Energieleiter 361 auf, wobei jeder Energieleiter seine eigene Adernumhüllung 362 aufweist. Jedes der Solarmodule 94 darf also maximal sechs Teilstrings aufweisen. Ferner weist das Solarkabel einen Signalleiter 363 zur seriellen Verbindung der Steuereingänge der Steuerelemente 29 auf. Der Signalleiter 363 hat ebenfalls eine eigene Adernumhüllung 364 und hat einen geringeren Querschnitt als die Energieleiter 361. Die Adernumhüllungen 362 und 364 sind in einen Kabelmantel 365 eingebettet. Der Querschnitt des Kabelmantels 365 ist kreisförmig, weil man einen kreisförmigen Querschnitt besonders gut gegen Regenwasser abdichten kann. 26 shows a solar cable according to the invention 360 which is particularly good for the connection between the individual solar modules 94 as well as the solar modules 94 and the busbars 8th and 9 is suitable (see 7 ). The solar cable 360 has a total of six energy ladders 361 on, with each energy ladder its own vein cladding 362 having. Each of the solar modules 94 may therefore have a maximum of six substrings. Furthermore, the solar cable has a signal conductor 363 for the serial connection of the control inputs of the controls 29 on. The signal conductor 363 also has its own wire wrap 364 and has a smaller cross section than the power conductors 361 , The veins shrouds 362 and 364 are in a cable sheath 365 embedded. The cross-section of the cable sheath 365 is circular, because you can seal a circular cross section particularly well against rainwater.

27 zeigt ein anderes erfindungsgemäßes Solarkabel 370 mit drei Energieleitern 371 und vier Signalleitern 373. Sowohl die Energieleiter 371 wie auch die Signalleiter 373 sind von Adernumhüllungen 372 beziehungsweise 374 umgeben. Der Kabelmantel 375 hat wieder einen kreisförmigen Querschnitt. Dieses Solarkabel eignet sich für Solarmodule mit bis zu drei Teilstrings, symmetrische Steuersignale (vergleiche 23) und zwei Anzeigeausgänge (vergleiche 11). 27 shows another solar cable according to the invention 370 with three energy directors 371 and four signal conductors 373 , Both the energy ladder 371 as well as the signal conductors 373 are of veins 372 respectively 374 surround. The cable sheath 375 again has a circular cross-section. This solar cable is suitable for solar modules with up to three partial strings, symmetrical control signals (cf. 23 ) and two display outputs (cf. 11 ).

28 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Solarmodul 400. Wie bei herkömmlichen Solarmodulen befindet sich auf der der Sonne zugewandten Seite eine Glasscheibe 401. Darunter befindet sich eine durchgehende EVA-Folie 402. Darunter befinden sich die Solarzellen 403 in einer zugeschnittenen EVA-Folie 404. Darunter befindet sich eine Rückseitenisolation 405, die beispielsweise aus Polyvinylflourid (Tedlar) besteht. Darunter befindet sich erfindungsgemäß eine metallene Rückwand 406, die zusätzlich Kühlrippen 407 aufweisen kann. Die metallene Rückwand 406 kann beispielsweise aus Aluminium bestehen. Ein Rahmen 408 hält die verschiedenen Schichten der Solarmoduls 400 zusammen. Der Rahmen 408 besteht meist aus Aluminium. 28 shows a further inventive solar module 400 , As with conventional solar modules, there is a pane of glass on the side facing the sun 401 , Underneath is a continuous EVA foil 402 , Underneath are the solar cells 403 in a cut EVA film 404 , Underneath is a backside insulation 405 , which consists for example of polyvinyl fluoride (Tedlar). Below is a metal rear wall according to the invention 406 , in addition to cooling fins 407 can have. The metal back wall 406 may for example consist of aluminum. A frame 408 Holds the different layers of the solar module 400 together. The frame 408 usually consists of aluminum.

Sollte sich in dem Solarmodul 400 ein Lichtbogen bilden, so ist es unwahrscheinlich, dass flüssiges Metall durch die metallene Rückwand hindurch beispielsweise auf darunterliegende Dachziegel, Dachlatten, Dachsparren oder Gras tropft und einen Brand verursacht. Die Kühlrippen 407 verbessern durch Kühlung der Solarzellen 403 den Wirkungsgrad der Solarzellen 403. Statt der Kühlrippen 407 kam das Solarmodul 400 auch in einem thermischen Sonnenkollektor eingebaut werden und durch die Flüssigkeit im Sonnenkollektor gekühlt werden.Should be in the solar module 400 arc, it is unlikely that molten metal drips through the metal back wall, for example, on underlying roof tiles, roof battens, rafters or grass and causes a fire. The cooling fins 407 improve by cooling the solar cells 403 the efficiency of the solar cells 403 , Instead of cooling fins 407 came the solar module 400 can also be installed in a solar thermal collector and cooled by the liquid in the solar collector.

Die Erfindung wurde zuvor anhand von bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert. Für einen Fachmann ist jedoch offensichtlich, dass verschiedene Abwandlungen und Modifikationen gemacht werden können, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Deshalb wird der Schutzbereich durch die nachfolgenden Ansprüche und ihre Äquivalente festgelegt. The invention has been explained in detail above with reference to preferred embodiments. However, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and changes can be made without departing from the spirit of the invention. Therefore, the scope of protection is defined by the following claims and their equivalents.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Photovoltaik-AnlagePhotovoltaic system
22
Photovoltaik-GeneratorPhotovoltaic Generator
33
Wechselrichterinverter
44
Solarmodulesolar Panels
55
Stringstring
66
Seriendiodeseries diode
77
Sicherungfuse
8, 98, 9
Sammelschienebus
1111
Solarzellensolar cells
1414
Solarmodulsolar module
1515
Teilstringsubstring
1717
Anschlussdosejunction box
1818
Bypass-DiodeBypass diode
2121
Solarzellensolar cells
2222
Solarzellenarraysolar cell array
2323
Schaltelementswitching element
2424
Solarmodulsolar module
2525
Teilstringsubstring
2626
Seriendiodenseries diodes
2727
ModulanschlussdoseModule Wall Outlet
2828
Bypass-DiodeBypass diode
2929
Steuerelementcontrol
3030
Plusanschlussplus connection
3131
Minusanschlussnegative connection
3232
Anzapfungentaps
3333
PlussolarkabelPlus solar cables
34, 3534, 35
MinussolarkabelMinus Solar Cable
3636
elektrischer Leiterelectrical conductor
3838
Kammerchamber
4141
Kennliniecurve
42, 43, 4442, 43, 44
Kennliniencharacteristics
4444
Solarmodulsolar module
4545
Punkt maximaler LeistungPoint of maximum power
4646
stabiler Arbeitspunktstable operating point
5151
Kennliniecurve
5555
Punkt maximaler Leistung,Point of maximum power,
5656
stabiler Arbeitspunktstable operating point
6363
Schaltelementswitching element
6464
Solarmodulsolar module
6565
Schaltzeichen für SolarmoduleCircuit symbol for solar modules
7474
Solarmodulsolar module
7575
Teilstringsubstring
8181
Photovoltaik-AnlagePhotovoltaic system
8282
Photovoltaik-GeneratorPhotovoltaic Generator
8484
Solarmodulsolar module
8686
Seriendiodeseries diode
8787
Sicherungfuse
88, 8988, 89
mehrpolige Kontaktstellemultipolar contact point
9191
Photovoltaik-AnlagePhotovoltaic system
9292
Photovoltaik-GeneratorPhotovoltaic Generator
9494
Solarmodulsolar module
9595
NotschalterEmergency switch
9696
SteuersignalquelleControl signal source
9797
elektrische Verbindungenelectrical connections
98, 9998, 99
Leitungmanagement
101101
Photovoltaik-AnlagePhotovoltaic system
102102
Photovoltaik-GeneratorPhotovoltaic Generator
108108
Sammelschienenbusbars
110110
allgemeine Modulschaltergeneral module switch
111111
Steuereingangcontrol input
112112
SignalempfangskreisSignal receiving circuit
113113
Schaltelementswitching element
114114
Treiberstufedriver stage
115115
Stringstring
116116
Schaltausgangswitching output
117117
Anzeigeelementdisplay element
120120
Modulschaltermodule switch
122122
Steuerelementcontrol
123123
RuhekontaktNormally Closed
127127
Anzeigeelementdisplay element
131131
Relaisspulerelay coil
132132
Diodediode
133133
Shuntwiderstandshunt resistor
134134
LEDLED
136136
ZenerdiodeZener diode
137137
Serienwiderstandseries resistance
138138
LEDLED
140140
Modulschaltermodule switch
141, 142141, 142
Optokoppleroptocoupler
143, 144143, 144
Anzeigeausgangdisplay output
147147
Modulschaltermodule switch
150150
Modulschaltermodule switch
151, 152, 153151, 152, 153
EinzelrelaisSingle relay
161161
Steuerwicklungcontrol winding
162162
EinschaltwicklungEinschaltwicklung
164164
Schließer-KontaktNO contact
170170
Modulschaltermodule switch
173173
DarlingtontransistorDarlington
174174
Emitterwiderstandemitter resistor
175175
Widerstandresistance
180180
Modulschaltermodule switch
181181
pnp-TransistorPNP transistor
182, 183182, 183
Widerstandresistance
186186
Optokoppleroptocoupler
190190
Modulschaltermodule switch
191, 192, 193, 194, 195, 199, 200, 201, 202191, 192, 193, 194, 195, 199, 200, 201, 202
Widerstandresistance
197, 198197, 198
Transistortransistor
203203
LEDLED
210 210
Modulschaltermodule switch
212, 213, 214, 215, 220, 221, 222212, 213, 214, 215, 220, 221, 222
Widerstandresistance
223223
Kondensatorcapacitor
224, 225224, 225
Diodendiodes
230230
Modulschaltermodule switch
231231
PMOSPMOS
232, 239232, 239
Widerstandresistance
233233
ZenerdiodeZener diode
234, 235, 236, 238, 256, 257234, 235, 236, 238, 256, 257
Kondensatorcapacitor
235235
BrückengleichrichterBridge rectifier
237237
Transformatortransformer
250, 270250, 270
Modulschaltermodule switch
271271
DC/DC-WandlerDC / DC converter
286286
DC-DC-WandlerDC-DC converter
282, 283282, 283
Widerstandresistance
284284
ZenerdiodeZener diode
285285
Kondensatorcapacitor
300300
Topologietopology
301, 302301, 302
SteuersignalquellenControl signal sources
304304
Solarmodulsolar module
305, 306305, 306
Steuerschleifencontrol loops
309309
Steuerelementcontrol
311, 312, 313, 314311, 312, 313, 314
Steuereingangcontrol input
320320
Modulschaltermodule switch
321321
Transformatortransformer
322, 323322, 323
Kondensatorencapacitors
340340
Modulschaltermodule switch
341, 342341, 342
Optokoppleroptocoupler
343, 344343, 344
Diodendiodes
345345
Kondensatorcapacitor
360360
Solarkabelsolar cable
361361
Energieleiterenergy conductor
362, 364362, 364
AdernumhüllungInner covering
363363
Signalleitersignal conductor
365365
Kabelmantelcable sheath
370370
Solarkabelsolar cable
371371
Energieleiterenergy conductor
373373
Signalleitersignal conductor
372, 374372, 374
AdernumhüllungInner covering
375375
Kabelmantelcable sheath
400400
Solarmodulsolar module
401401
Glasscheibepane
402402
EVA-FolieEVA film
403403
Solarzellensolar cells
404404
EVA-FolieEVA film
405405
RückseitenisolationBack insulation
406406
metallene Rückwandmetal back wall
407407
Kühlrippencooling fins
408408
Rahmenframe

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

  • US 2006/0171085 A1 [0007] US 2006/0171085 A1 [0007]
  • US 6259996 B1 [0007] US 6259996 B1 [0007]
  • US 6633824 B2 [0007] US 6633824 B2 [0007]
  • WO 95/25374 A1 [0007] WO 95/25374 A1 [0007]
  • EP 1709504 B1 [0007] EP 1709504 B1 [0007]
  • WO 2004/010556 A3 [0008] WO 2004/010556 A3 [0008]
  • US 2009/0114263 A1 [0010, 0068] US 2009/0114263 A1 [0010, 0068]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Elektroprofi 2/2008, S. 43–45 [0006] Elektroprofi 2/2008, pp. 43-45 [0006]
  • I. Müller: ”Störlichtbogenschutz im Gleichstromteil von Photovoltaik-Anlagen”, Wissenschaftsverlag Ilmenau, 2002, ISBN: 3-936404-02-X [0007] I. Müller: "Arc Fault Protection in the DC Part of Photovoltaic Systems", Wissenschaftsverlag Ilmenau, 2002, ISBN: 3-936404-02-X [0007]
  • DIN VDE 0100-712 [0009] DIN VDE 0100-712 [0009]

Claims (20)

Solarmodul (24, 64, 74, 84, 94) mit: mindestens zwei Strings (25, 65, 75), wobei jeder String eine Vielzahl von Solarzellen (21) umfasst, die in Serie geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeder String gegenüber den anderen Strings galvanisch isoliert ist.Solar module ( 24 . 64 . 74 . 84 . 94 ) with: at least two strings ( 25 . 65 . 75 ), each string containing a plurality of solar cells ( 21 ), which are connected in series, characterized in that each string is galvanically isolated from the other strings. Solarmodul gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Solarmodul ferner eine Modulanschlussdose (27) aufweist, wobei sich in der Modulanschlussdose für jeden String zwei Kontaktstellen befinden.Solar module according to claim 1, characterized in that the solar module further comprises a module junction box ( 27 ), wherein there are two contact points in the module junction box for each string. Solarmodul insbesondere gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Solarmodul mindestens einen String (25, 65, 75) aufweist, wobei das Solarmodul eine Seriendiode (26), beispielsweise eine Schottky-Diode, umfasst, die in Serie zu den Solarzellen des Strings geschaltet ist, so dass die von den Solarzellen gelieferte Spannung die Seriendiode in Flussrichtung polt.Solar module in particular according to claim 1, characterized in that the solar module at least one string ( 25 . 65 . 75 ), wherein the solar module is a series diode ( 26 ), for example a Schottky diode, which is connected in series with the solar cells of the string so that the voltage supplied by the solar cells poles the series diode in the direction of flow. Solarmodul (24, 64, 74, 84, 94) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Plusanschluss des Strings eine Kammer (69) in der Modulanschlussdose (27) und für den Minusanschluss des Strings eine andere Kammer (69) in der Modulanschlussdose (27) vorgesehen ist.Solar module ( 24 . 64 . 74 . 84 . 94 ) according to one of the preceding claims, characterized in that for the positive connection of the string a chamber ( 69 ) in the module junction box ( 27 ) and for the minus connection of the string another chamber ( 69 ) in the module junction box ( 27 ) is provided. Solarmodul insbesondere gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückwand (406) des Solarmoduls (400) aus einem metallischen Material, beispielsweise Aluminium hergestellt ist.Solar module in particular according to one of the preceding claims, characterized in that the rear wall ( 406 ) of the solar module ( 400 ) is made of a metallic material, such as aluminum. Solarmodul gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückwand des Solarmoduls mit einem Profil (407) versehen ist.Solar module according to claim 5, characterized in that the rear wall of the solar module with a profile ( 407 ) is provided. Modulschalter für einen String eines Solarmoduls, wobei der String eine Vielzahl von Solarzellen (21) umfasst, die in Serie geschaltet sind, mit: einem Steuereingang (111); und einem Schaltausgang (116) mit zwei elektrischen Anschlüssen, wobei die beiden elektrischen Anschlüsse hochohmig oder elektrisch getrennt sind, wenn am Steuereingang (111) ein Signal oberhalb eines Schwellenwerts anliegt und die beiden elektrischen Anschlüsse des Schaltausgangs (116) niederohmig miteinander verbunden sind, wenn am Steuereingang (111) ein Signal unterhalb des Schwellenwerts anliegt.Module switch for a string of a solar module, wherein the string is a plurality of solar cells ( 21 ) connected in series, comprising: a control input ( 111 ); and a switching output ( 116 ) with two electrical connections, wherein the two electrical connections are high-impedance or electrically isolated, if at the control input ( 111 ) a signal is present above a threshold value and the two electrical connections of the switching output ( 116 ) are connected to each other at low resistance, when at the control input ( 111 ) a signal below the threshold is applied. Modulschalter gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuereingang (111) zwei elektrische Anschlüsse und der Modulschalter ferner eine Antenne aufweist, die mit den beiden elektrischen Anschlüssen des Steuereingangs (111) verbunden ist.Modular switch according to claim 7, characterized in that the control input ( 111 ) has two electrical connections and the module switch further comprises an antenna which is connected to the two electrical terminals of the control input ( 111 ) connected is. Modulschalter gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuereingang (111) und der Schaltausgang (116) voneinander galvanisch getrennt (131, 123; 151, 152, 153; 161, 162, 163, 164; 176; 186; 237; 256, 257; 271) sind.Modular switch according to claim 7, characterized in that the control input ( 111 ) and the switching output ( 116 ) are electrically isolated from each other ( 131 . 123 ; 151 . 152 . 153 ; 161 . 162 . 163 . 164 ; 176 ; 186 ; 237 ; 256 . 257 ; 271 ) are. Modulschalter gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulschalter ferner ein oder mehrere Anzeigeelemente (134, 138) aufweist, die den hochohmigen und/oder niederohmigen Zustand anzeigen.Module switch according to one of claims 7 to 9, characterized in that the module switch further comprises one or more display elements ( 134 . 138 ), which indicate the high-resistance and / or low-resistance state. Modulschalter gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulschalter beim Umschalten vom niederohmigen in den hochohmigen Zustand und umgekehrt eine Hysterese aufweist.Module switch according to one of claims 7 to 10, characterized in that the module switch when switching from low-impedance to high-resistance state and vice versa has a hysteresis. Modulschalter gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulschalter zwei Steuereingänge (311, 312) für 2 gegenphasige Steuersignale aufweist.Module switch according to one of claims 7 to 11, characterized in that the module switch two control inputs ( 311 . 312 ) for 2 out of phase control signals. Modulschalter gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltausgang (116) je zwei Kontaktstellen an jedem der zwei elektrischen Anschlüsse aufweist.Modular switch according to one of claims 7 to 12, characterized in that the switching output ( 116 ) has two contact points on each of the two electrical connections. Solarmodul, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Solarmodul mindestens einen String (25, 65, 75) aufweist, der eine Vielzahl von Solarzellen (21) umfasst, die in Serie geschaltet sind, gekennzeichnet durch: einen Modulschalter gemäß einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei der Schaltausgang (116) des Modulschalters parallel zu dem String geschaltet ist.Solar module, in particular according to one of claims 1 to 6, wherein the solar module at least one string ( 25 . 65 . 75 ) comprising a plurality of solar cells ( 21 connected in series, characterized by: a module switch according to one of claims 7 to 13, wherein the switching output ( 116 ) of the module switch is connected in parallel to the string. Solarkabel (33, 34, 35), dadurch gekennzeichnet, dass das Solarkabel mehrere, gegeneinander isolierte, elektrische Leiter aufweist, wobei die Adernumhüllung des elektrischen Leiters aus einem lichtbogenhemmenden Material besteht.Solar cable ( 33 . 34 . 35 ), characterized in that the solar cable has a plurality of mutually insulated electrical conductors, wherein the wire sheath of the electrical conductor consists of an arc-inhibiting material. Solarkabel gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass einer der mehreren elektrischen Leiter einen geringeren Querschnitt als der oder die anderen elektrischen Leiter aufweist.Solar cable according to claim 15, characterized in that one of the plurality of electrical conductors has a smaller cross section than the one or more other electrical conductors. Sammelschiene (8, 9) für Solaranlagen, dadurch gekennzeichnet, das die Sammelschiene mehrpolige Kontaktstellen (88, 89) für Solarkabel (33, 34, 35) mit mehreren elektrischen Leitern aufweist.Busbar ( 8th . 9 ) for solar systems, characterized in that the busbar multi-pole contact points ( 88 . 89 ) for solar cable ( 33 . 34 . 35 ) having a plurality of electrical conductors. Ein Gerät (96) zur Erzeugung eines Steuersignals für Solarmodule (94) gemäß Anspruch 14, wobei die Solarmodule (94) Teil einer Photovoltaik-Anlage (91) sind, mit: einem Ausgang zur Abgabe eines Signals an die Modulschalter der Solarmodule; einem Eingang zur Verbindung mit Sammelschienen (8, 9) der Photovoltaik-Anlage, wobei das Gerät bestimmt und geeignet ist, aus der geringen Spannung an den Sammelschienden (8, 9), wenn sich die Modulschalter der Solarmodule im niederohmigen Zustand befinden, ein Signal am Ausgang zu erzeugen, das die Modulschalter in den hochohmigen Zustand schaltet, und das Gerät durch die höhere Spannung an den Sammelschienen, wenn sich die Modulschalter im hochohmigen Zustand befinden, nicht zerstört wird.A machine ( 96 ) for generating a control signal for solar modules ( 94 ) according to claim 14, whereby the solar modules ( 94 ) Part of a photovoltaic system ( 91 ), comprising: an output for outputting a signal to the module switches of the solar modules; an input for connection to busbars ( 8th . 9 ) of the photovoltaic system, whereby the device is intended and suitable, from the low voltage at the 8th . 9 ), when the module switches of the solar modules are in the low-resistance state, to generate a signal at the output, which switches the module switch in the high-resistance state, and the device by the higher voltage at the busbars, when the module switches are in the high-resistance state, not gets destroyed. Gerät gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät einen Schalter (95) mit zwei Stellungen aufweist, wobei das Gerät bestimmt und geeignet ist, in der ersten Stellung des Schalters ein Signal am Ausgang zu erzeugen, das die Modulschalter der Solarmodule in den hochohmigen Zustand schaltet, wenn sich die Modulschalter im niederohmigen Zustand befinden oder die Modulschalter im hochohmigen Zustand hält, wenn sich die Modulschalter im hochohmigen Zustand befinden und in der zweiten Stellung des Schalters kein Signal am Ausgang erzeugt.Device according to claim 18, characterized in that the device has a switch ( 95 ) with two positions, wherein the device is intended and suitable to generate in the first position of the switch, a signal at the output, which switches the module switches of the solar modules in the high - resistance state, when the module switches are in the low - impedance state or the module switches in high-resistance state holds when the module switch in the high-impedance state and in the second position of the switch generates no signal at the output. Gerät gemäß einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Gerät um einen Wechselrichter (3) oder Laderegler handelt.Device according to one of claims 18 or 19, characterized in that the device is an inverter ( 3 ) or charge controller.
DE102009044695A 2009-11-27 2009-11-27 Solar module, modular switch, solar cable, busbar, multi-contact connector Withdrawn DE102009044695A1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009044695A DE102009044695A1 (en) 2009-11-27 2009-11-27 Solar module, modular switch, solar cable, busbar, multi-contact connector
PCT/DE2010/050085 WO2011063803A2 (en) 2009-11-27 2010-11-26 Module switch, solar module, solar cable, busbar, and device
DE112010004570T DE112010004570A5 (en) 2009-11-27 2010-11-26 MODULE SWITCH, SOLAR MODULE, SOLAR CABLE, BUSBAR AND DEVICE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009044695A DE102009044695A1 (en) 2009-11-27 2009-11-27 Solar module, modular switch, solar cable, busbar, multi-contact connector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009044695A1 true DE102009044695A1 (en) 2011-06-01

Family

ID=43926940

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009044695A Withdrawn DE102009044695A1 (en) 2009-11-27 2009-11-27 Solar module, modular switch, solar cable, busbar, multi-contact connector
DE112010004570T Withdrawn DE112010004570A5 (en) 2009-11-27 2010-11-26 MODULE SWITCH, SOLAR MODULE, SOLAR CABLE, BUSBAR AND DEVICE

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112010004570T Withdrawn DE112010004570A5 (en) 2009-11-27 2010-11-26 MODULE SWITCH, SOLAR MODULE, SOLAR CABLE, BUSBAR AND DEVICE

Country Status (2)

Country Link
DE (2) DE102009044695A1 (en)
WO (1) WO2011063803A2 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010047077B3 (en) * 2010-10-01 2012-02-09 Karl Swiontek Device for safe disconnection of photovoltaic plant, has pressure chamber opened under certain environmental conditions in building such that pressure value of print medium is fallen below and short circuit switch is changed into idle state
DE202011109688U1 (en) 2011-12-31 2012-03-01 Raik Stiebert Safety-related design and activation of photovoltaic systems and safety-related grounding of extinguishing equipment
DE102010046436A1 (en) * 2010-09-24 2012-03-29 Mossau-Energy-Gmbh Power supply device for photovoltaic module installed in roof of e.g. residential building, has short-circuit backup unit assigned to photovoltaic module in region of electrical testing components, under influence of trigger current
DE102010052009A1 (en) * 2010-11-19 2012-05-24 Kostal Industrie Elektrik Gmbh Photovoltaic system and photovoltaic module
DE102011107297A1 (en) * 2011-07-15 2013-01-17 Kostal Industrie Elektrik Gmbh Photovoltaic module and photovoltaic system
ITTO20110997A1 (en) * 2011-11-02 2013-05-03 Ghisalba Spa SAFETY AND PROTECTIVE EQUIPMENT FOR CURRENT SYSTEMS AND PROTECTION DEVICE FOR SUCH EQUIPMENT
WO2013034336A3 (en) * 2011-09-06 2014-05-01 Robert Bosch Gmbh Protective switching device, photovoltaic system and method for operating same
WO2018114716A1 (en) * 2016-12-21 2018-06-28 Sma Solar Technology Ag Circuit for voltage limitation in a photovoltaic field, photovoltaic field and method for voltage limitation
CN108988777A (en) * 2018-08-24 2018-12-11 天津六0九电缆有限公司 A kind of photovoltaic plant back-to-back component and production method

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995025374A1 (en) 1994-03-16 1995-09-21 Alpha Real Ag Method of protecting electrical equipment, in particular direct current equipment, e.g. photo-voltaic equipment, and a detection unit for said equipment
US6259996B1 (en) 1998-02-19 2001-07-10 Square D Company Arc fault detection system
DE10227159A1 (en) * 2001-06-18 2003-01-09 Sumitomo Wiring Systems Method and device for connecting solar battery modules
US6633824B2 (en) 2001-03-29 2003-10-14 Siemens Energy & Automation, Inc. Direct current electrical system arc detection apparatus and method
WO2004010556A2 (en) 2002-07-20 2004-01-29 Technische Universität Ilmenau Arrangement providing inherent protection against internal arcs in photovoltaic installations
DE10136147B4 (en) * 2001-07-25 2004-11-04 Kolm, Hendrik, Dipl.-Ing. Photovoltaic alternator
US20060171085A1 (en) 2005-01-21 2006-08-03 Thomas Keating Arc fault detection
DE102005018173A1 (en) * 2005-04-19 2006-10-26 Aixcon Elektrotechnik Gmbh Photovoltaic device safe interruption method, involves attaching switching device in direct proximity to generator field within or outside structure, where device switches field on demand into low-energy operating point by control line
EP1709504B1 (en) 2004-01-26 2008-03-05 European Space Agency Arc quenching device for a solar array
DE102007032605A1 (en) * 2007-07-11 2009-02-05 Robert Maier Fotovoltaikanlage
US20090114263A1 (en) 2007-11-02 2009-05-07 Tigo Energy, Inc. Apparatuses and Methods to Reduce Safety Risks Associated with Photovoltaic Systems
DE202009007766U1 (en) * 2009-06-02 2009-09-17 Alrack B.V. Junction box and die for producing such a junction box

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1158596B (en) * 1962-03-24 1963-12-05 Hackethal Draht & Kabelwerk Ag Electric power cable with fire-extinguishing components arranged in its cross-section
JP2006120456A (en) * 2004-10-21 2006-05-11 Fujikura Ltd Tape and fireproof cable
EP1849189B9 (en) * 2005-01-26 2012-12-26 Günther Spelsberg GmbH & Co. KG Protective circuit with current bypass for solar cell module
WO2009131120A1 (en) * 2008-04-23 2009-10-29 シャープ株式会社 Power lines for solar power generation system, solar power generation system using the power lines, and method for inspecting malfunction of the solar power generation system
AT506684A1 (en) * 2008-05-05 2009-11-15 Mario Paul Stojec PHOTOVOLTAIC MODULE

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995025374A1 (en) 1994-03-16 1995-09-21 Alpha Real Ag Method of protecting electrical equipment, in particular direct current equipment, e.g. photo-voltaic equipment, and a detection unit for said equipment
US6259996B1 (en) 1998-02-19 2001-07-10 Square D Company Arc fault detection system
US6633824B2 (en) 2001-03-29 2003-10-14 Siemens Energy & Automation, Inc. Direct current electrical system arc detection apparatus and method
DE10227159A1 (en) * 2001-06-18 2003-01-09 Sumitomo Wiring Systems Method and device for connecting solar battery modules
DE10136147B4 (en) * 2001-07-25 2004-11-04 Kolm, Hendrik, Dipl.-Ing. Photovoltaic alternator
WO2004010556A2 (en) 2002-07-20 2004-01-29 Technische Universität Ilmenau Arrangement providing inherent protection against internal arcs in photovoltaic installations
EP1709504B1 (en) 2004-01-26 2008-03-05 European Space Agency Arc quenching device for a solar array
US20060171085A1 (en) 2005-01-21 2006-08-03 Thomas Keating Arc fault detection
DE102005018173A1 (en) * 2005-04-19 2006-10-26 Aixcon Elektrotechnik Gmbh Photovoltaic device safe interruption method, involves attaching switching device in direct proximity to generator field within or outside structure, where device switches field on demand into low-energy operating point by control line
DE102007032605A1 (en) * 2007-07-11 2009-02-05 Robert Maier Fotovoltaikanlage
US20090114263A1 (en) 2007-11-02 2009-05-07 Tigo Energy, Inc. Apparatuses and Methods to Reduce Safety Risks Associated with Photovoltaic Systems
DE202009007766U1 (en) * 2009-06-02 2009-09-17 Alrack B.V. Junction box and die for producing such a junction box

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DIN VDE 0100-712
Elektroprofi 2/2008, S. 43-45
I. Müller: "Störlichtbogenschutz im Gleichstromteil von Photovoltaik-Anlagen", Wissenschaftsverlag Ilmenau, 2002, ISBN: 3-936404-02-X

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010046436A1 (en) * 2010-09-24 2012-03-29 Mossau-Energy-Gmbh Power supply device for photovoltaic module installed in roof of e.g. residential building, has short-circuit backup unit assigned to photovoltaic module in region of electrical testing components, under influence of trigger current
DE102010047077B3 (en) * 2010-10-01 2012-02-09 Karl Swiontek Device for safe disconnection of photovoltaic plant, has pressure chamber opened under certain environmental conditions in building such that pressure value of print medium is fallen below and short circuit switch is changed into idle state
DE102010052009A1 (en) * 2010-11-19 2012-05-24 Kostal Industrie Elektrik Gmbh Photovoltaic system and photovoltaic module
DE102011107297A1 (en) * 2011-07-15 2013-01-17 Kostal Industrie Elektrik Gmbh Photovoltaic module and photovoltaic system
WO2013010925A3 (en) * 2011-07-15 2013-12-12 Kostal Industrie Elektrik Gmbh Photovoltaic module and photovoltaic installation
WO2013034336A3 (en) * 2011-09-06 2014-05-01 Robert Bosch Gmbh Protective switching device, photovoltaic system and method for operating same
ITTO20110997A1 (en) * 2011-11-02 2013-05-03 Ghisalba Spa SAFETY AND PROTECTIVE EQUIPMENT FOR CURRENT SYSTEMS AND PROTECTION DEVICE FOR SUCH EQUIPMENT
DE202011109688U1 (en) 2011-12-31 2012-03-01 Raik Stiebert Safety-related design and activation of photovoltaic systems and safety-related grounding of extinguishing equipment
WO2018114716A1 (en) * 2016-12-21 2018-06-28 Sma Solar Technology Ag Circuit for voltage limitation in a photovoltaic field, photovoltaic field and method for voltage limitation
US10615606B2 (en) 2016-12-21 2020-04-07 Sma Solar Technology Ag Circuit for voltage limitation in a photovoltaic field, photovoltaic field, and method for voltage limitation
CN108988777A (en) * 2018-08-24 2018-12-11 天津六0九电缆有限公司 A kind of photovoltaic plant back-to-back component and production method
CN108988777B (en) * 2018-08-24 2024-03-15 天津六0九电缆有限公司 Back-to-back assembly for photovoltaic power station and manufacturing method

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011063803A3 (en) 2012-06-07
WO2011063803A2 (en) 2011-06-03
DE112010004570A5 (en) 2012-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009044695A1 (en) Solar module, modular switch, solar cable, busbar, multi-contact connector
EP3406029B1 (en) Isolator apparatus for a photovoltaic string, solar installation and operating method for a solar installation with a photovoltaic string
DE102010023549B4 (en) Photovoltaic generator with circuit system and method for protecting photovoltaic modules
EP2256823B1 (en) Solar panel and use of the solar panel
EP2745327B1 (en) Socket for a solar panel with a protective circuit
EP2671256B1 (en) Protective device for a photovoltaic system
WO2018046653A1 (en) Photovoltaic system, direct current hybrid switching device, use and method for switching a photovoltaic string on and off
EP2168173A2 (en) Photovoltaic system
DE202009004198U1 (en) Isolation switch for galvanic DC interruption
AT506780A1 (en) SAFETY-RELATED COMMUNICATION METHOD ON ENERGY SUPPLY LINES AND A RELATED NETWORK
DE102016117049A1 (en) Multi-strand photovoltaic system, method for operating such and reverse current protection circuit for such
DE102010060463B4 (en) Circuit arrangement for potential adjustment of a photovoltaic generator and photovoltaic system
DE102011079074A1 (en) Control system for a voltage-safe photovoltaic system
DE102014110481A1 (en) Protective device for electrical energy supply networks, energy source, power supply network and use of such a protective device
DE112011103867B4 (en) Photovoltaic generator with circuit system for the protection of photovoltaic modules
EP2960945A2 (en) Generator connection cabinet connected with a central inverter for arc free switching of PV-modules
WO1988007283A1 (en) Overcurrent protection device for power generating plants for residential and industrial buildings and similar buildings
DE102017011373A1 (en) Measuring and control electronics for low-voltage switchgear
DE102011000737B4 (en) Protective device for a photovoltaic system, photovoltaic module with such a protective device and operating method for such a protective device
DE102017107801A1 (en) Photovoltaic system, DC hybrid switching device, use and method for turning on and off a photovoltaic string
WO2019162254A1 (en) Arrangement of solar elements and method for interconnecting solar elements
DE102009050203B4 (en) Device with a suppression circuit of a residual light
DE102010052009A1 (en) Photovoltaic system and photovoltaic module
DE102015115284B3 (en) Protective device for an electrical power supply device and electrical power supply device with such a protective device
EP1545164B1 (en) Circuit arrangement for operating electric lamps

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20120601