DE102010004395A1 - Switch arrangement for protecting photovoltaic system, has switch device forming bypass to activate protection device lying in flow direction of short circuit current during activation drop of protection device - Google Patents

Switch arrangement for protecting photovoltaic system, has switch device forming bypass to activate protection device lying in flow direction of short circuit current during activation drop of protection device Download PDF

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Abstract

The arrangement has cells switched in series, and over-current protection devices (USS1-USS3, USS1'-USS3') are provided between module connector poles in energy flow direction for direct current output. Switch devices (S1-S3) e.g. mechanical switch, electro-mechanical or an electronic switch, are provided between the protection devices, in a Z-switch, and forms a bypass to activate the protection devices lying in flow direction of short circuit current during activation drop of the protection devices. The switch device is operated by a remote control unit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Schutz von Photovoltaikanlagen mit einer Vielzahl von zu einem Strang verschalteten Photovoltaikmodulen, wobei ein Modul mehrere in Serie geschaltete Zellen und jedes Modul zwei Modulanschlusspole aufweist, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie ein Schutzelement, insbesondere für die Verwendung in einer derartigen Schaltungsanordnung.The invention relates to a circuit arrangement for the protection of photovoltaic systems with a plurality of connected to a strand photovoltaic modules, wherein a module has a plurality of series-connected cells and each module has two module connection poles, according to the preamble of patent claim 1, and a protective element, in particular for use in one such circuitry.

Aus der DE 10 2005 018 173 A1 ist ein Verfahren zur Betriebsunterbrechung einer Photovoltaikanlage vorbekannt. Das dortige Verfahren zielt auf die Vermeidung von Sachschäden in gefährlichen Situationen, und zwar indem Photovoltaikanlagen in einen sicheren Arbeitspunkt geschaltet werden. Ausgangsseitig der Modulanordnung ist eine Baugruppe vorhanden, die über ein Steuersignal, welches manuell oder automatisch ausgelöst werden kann, das Photovoltaikgeneratorfeld kurzschließt. Die Schutzeinrichtung umfasst hierfür die Modulausgangspole überbrückend einen Thyristor. Dieser Thyristor ist im Gefahrenfall zündbar, geht in den leitfähigen Zustand über und übernimmt den Strom aus dem Solargenerator. Die eigentlichen Ausgangsklemmen bleiben dann strom- und spannungsfrei. Der Zündstrom des Thyristors wird aus der in einem Kondensator gespeicherten Energie abgeleitet, wobei der Kondensator über einen Widerstand aus der Spannung des Solargenerators aufladbar ist.From the DE 10 2005 018 173 A1 is a method for interrupting the operation of a photovoltaic system previously known. The local procedure aims to avoid property damage in dangerous situations by switching photovoltaic systems to a safe operating point. On the output side of the module arrangement, an assembly is present, which short-circuits the photovoltaic generator field via a control signal, which can be triggered manually or automatically. For this purpose, the protective device comprises the module output poles bridging a thyristor. This thyristor is ignitable in case of danger, changes to the conductive state and takes over the power from the solar generator. The actual output terminals then remain current and voltage-free. The ignition of the thyristor is derived from the energy stored in a capacitor, wherein the capacitor is charged via a resistor from the voltage of the solar generator.

Bei der DE 20 2007 002 077 U1 wird für eine Notabschaltung von Solarstromanlagen in der Nähe des Aufstellungsorts der Solarstrom-Module eine Schaltbox angebracht, die jeden einzelnen Strang elektrisch abtrennen kann. Die Abschaltung oder das Abtrennen erfolgt unter Einwirkung einer Steuerleitung, die aus der Netzanbindung herausgeführt ist.In the DE 20 2007 002 077 U1 In the event of an emergency shutdown of solar power systems near the site of the solar power modules, a switch box is installed which can electrically disconnect each individual strand. Shutdown or disconnection takes place under the influence of a control line which is led out of the network connection.

Gemäß der Lösung nach EP 1 720 241 A2 weist ein Photovoltaikgenerator einen Thermoschalter auf, der beim Ansprechen eine Reduzierung der Leistung des Photovoltaikgenerators bewirkt. Bei der dort vorgeschlagenen Ausführungsform bildet eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Photovoltaikzellen gemeinsam ein Photovoltaikmodul. Am Ende der Reihenschaltung sind zwei elektrische Modulanschlusspole vorhanden. Der Thermoschalter schließt beim Ansprechen die Modulanschlusspole kurz. Durch diese Maßnahme wird der Photovoltaikgenerator im Brandfall in einen für die Löschtruppen ungefährlichen Betriebszustand überführt.According to the solution EP 1 720 241 A2 a photovoltaic generator has a thermal switch, which causes a reduction in the power of the photovoltaic generator when responding. In the embodiment proposed there, a plurality of series-connected photovoltaic cells together form a photovoltaic module. At the end of the series connection there are two electrical module connection poles. The thermal switch closes the module connection poles briefly when responding. By this measure, the photovoltaic generator is converted in case of fire in a safe for the fire fighting operations.

Bei der Anordnung zum Betreiben von Solargeneratoren nach US 6,593,520 B2 wird in einer Reihengruppenschaltung hinter jeder ausgewählten Gruppe eine separate Schalteinrichtung angeordnet, wobei das Auslösen der Schalteinrichtungen gesteuert und nacheinander möglich ist.In the arrangement for operating solar generators after US 6,593,520 B2 is arranged in a series group circuit behind each selected group, a separate switching device, the triggering of the switching devices is controlled and successively possible.

Gemäß DE 20 2006 007 613 U1 wird von einer Photovoltaikanlage mit wenigstens einem Photovoltaikelement zur Dach- oder Freiflächenmontage und elektrischen Verbindungsleitungen ausgegangen. Die Verbindungsleitungen dienen der Übertragung von Gleichspannung zu einer elektrischen Übergabestelle bzw. zu einem Wechselrichter. Nach der dortigen Lehre ist mindestens eine thermische Sicherung in der elektrischen Verbindungsleitung zwischen dem wenigstens einen Photovoltaikelement und der elektrischen Übergabestelle vorhanden.According to DE 20 2006 007 613 U1 is assumed by a photovoltaic system with at least one photovoltaic element for roof or open space assembly and electrical connection lines. The connecting lines are used to transmit DC voltage to an electrical transfer point or to an inverter. According to the teaching there is at least one thermal fuse in the electrical connection line between the at least one photovoltaic element and the electrical transfer point available.

Es ist demnach die Thermosicherung als Unterbrechungskontakt oder Unterbrechungsschalter ausgebildet, der bei einer definierten Grenztemperatur einen Leitungskontakt dauerhaft trennt. Die Thermosicherung kann gemäß der vorbekannten Lösung als Schmelzsicherung ausgebildet sein. Löst hier eine der Schmelzsicherungen aus, ist grundsätzlich die gesamte Photovoltaikanlage außer Betrieb gesetzt, was bei Fehlerfällen, die auf ein einzelnes Modul zurückzuführen sind, einen nicht unerheblichen Nachteil darstellt.Accordingly, the thermal fuse is designed as an interrupt contact or interruption switch which permanently disconnects a line contact at a defined limit temperature. The thermal fuse may be formed according to the previously known solution as a fuse. If one of the fuses triggers here, the entire photovoltaic system is fundamentally put out of operation, which represents a not insignificant disadvantage in the event of faults that can be attributed to a single module.

Es ist weiterhin bekannt, Schutzeinrichtungen mit Schaltelementen üblicherweise in Energieflussrichtung in den jeweiligen Leitungszug einzubringen. Für Gleichspannungsanwendungen existieren Schaltungskonzepte mit Schutzeinrichtungen, die zwischen dem positiven und dem negativen Pol eingesetzt werden und damit eine Bypassverbindung zum Verbraucher aufbauen können. Hierdurch ist es vom Grundsatz her möglich, eine in Energieflussrichtung befindliche Schutzeinrichtung in die Lage zu versetzen, eine Anlage stromlos zu schalten, da bei aktiviertem Bypassgerät der gesamte Strom durch die Schutzeinrichtung fließt. Eine solche technische Lösung ist jedoch bei Photovoltaikanlagen nicht einsetzbar, da sowohl der abzuschaltende Photovoltaikteilbereich als auch der, wenn vorhanden, parallele Photovoltaikbereich sowie der Photovoltaikwechselrichter auf die vorerwähnte Schaltstelle einspeisen.It is also known to introduce protective devices with switching elements usually in the direction of energy flow in the respective cable run. For DC applications, there are circuit designs with protection devices that can be used between the positive and negative poles to establish a bypass connection to the load. As a result, it is possible in principle to enable a protective device located in the direction of energy flow to switch a system de-energized since the entire current flows through the protective device when the bypass device is activated. However, such a technical solution is not applicable to photovoltaic systems, since both the disconnected photovoltaic portion and the, if present, parallel photovoltaic and the photovoltaic inverter feed to the aforementioned switching point.

Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte Schaltungsanordnung zum Schutz von Photovoltaikanlagen mit mindestens einem oder einer Vielzahl von zu einem Strang verschalteten Photovoltaikmodulen anzugeben, welche über eine ausreichende Schutzfunktion unter Beachtung eines sehr einfachen Schaltungskonzepts verfügt, so dass möglichst modulnah für jedes Modul oder eine ausgewählte Modulgruppe eine entsprechende Anordnung vorgesehen werden kann. Weiterhin gilt es erfindungsgemäß, auf ansonsten notwendige zentrale Schutzeinrichtungen zu verzichten, so dass jeweils und selektiv möglicherweise fehlerbehaftete Teile aus einer Gesamtanlage sicher elektrisch herausgetrennt werden können.From the foregoing, it is therefore an object of the invention to provide a further developed circuit arrangement for the protection of photovoltaic systems with at least one or a plurality of connected to a strand photovoltaic modules, which has a sufficient protection function, taking into account a very simple circuit concept, so that as close to the module for each Module or a selected module group a corresponding arrangement can be provided. Furthermore, it is according to the invention to dispense with otherwise necessary central protection devices, so that each and selectively possibly faulty parts from an entire system can be safely separated electrically.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch eine Schaltungsanordnung gemäß der Merkmalskombination nach Patentanspruch 1 sowie durch ein Schutzelement, insbesondere für eine Verwendung in der erfindungsgemäß vorgestellten Schaltungsanordnung.The object of the invention is achieved by a circuit arrangement according to the combination of features according to claim 1 and by a protective element, in particular for use in the present invention proposed circuitry.

Es wird demnach von einer Schaltungsanordnung zum Schutz von Photovoltaikanlagen mit einer Vielzahl von Photovoltaikmodulen ausgegangen, wobei ein Modul mehrere in Serie geschaltete Zellen umfassen kann und und jedes Modul zwei Modulanschlusspole aufweist.It is therefore assumed that a circuit arrangement for the protection of photovoltaic systems with a plurality of photovoltaic modules, wherein a module may comprise a plurality of cells connected in series and each module has two module connection poles.

Erfindungsgemäß ist zwischen jedem Modulanschlusspol in Energieflussrichtung zum Gleichstromausgang hin mindestens eine Überstromschutzeinrichtung vorgesehen, wobei weiterhin in Z-Schaltung eine Schalteinrichtung zwischen den Überstromschutzeinrichtungen befindlich ist, welche im Aktivierungsfall einen Bypass bildet, um die in Stromflussrichtung des einsetzenden Kurzschlusstroms liegende jeweilige Überstromschutzeinrichtung auszulösen.According to the invention, at least one overcurrent protection device is provided between each module connection pole in the direction of energy flow toward the DC output, wherein a switching device between the overcurrent protection devices is still present in Z-circuit, which forms a bypass in the activation case in order to trigger the respective overcurrent protection device lying in the current flow direction of the onset short-circuit current.

Die Schalteinrichtung für das jeweilige Modul ist zwischen einem Pol des Gleichstromausgangs hinter der dort vorgesehenen Überstromschutzeinrichtung und dem gegenpoligen Modulanschluss vor der dort befindlichen Überstromschutzeinrichtung angeschlossen.The switching device for the respective module is connected between a pole of the DC output behind the overcurrent protection device provided there and the opposite polarity module connection in front of the overcurrent protection device located there.

Erfindungsgemäß ist die Schalteinrichtung bezüglich ihres Ausschaltvermögens lediglich auf den Nennbetriebsstrom des jeweiligen Moduls ausgelegt, so dass eine kostengünstige Umsetzung des vorgeschlagenen Schaltungskonzepts erfolgen kann.According to the invention, the switching device is designed with respect to its breaking capacity only to the rated operating current of the respective module, so that a cost-effective implementation of the proposed circuit concept can be carried out.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann die Schalteinrichtung mittels einer Fernwirkanordnung betätigt werden. Es besteht hier die Möglichkeit, die Schalteinrichtung z. B. über Funk, über eine sogenannte Power-Line-Verbindung oder aber auch diskret verdrahtet zu aktivieren. Auch kann die Schalteinrichtung einen thermisch aktivierbaren Schalter umfassen, so dass eine automatische Auslösung im Gefahrenfall, z. B. im Brandfall gegeben ist.In one embodiment of the invention, the switching device can be actuated by means of a telecontrol arrangement. There is the possibility here, the switching device z. B. via radio, via a so-called power-line connection or even discretely wired to activate. Also, the switching device may include a thermally activated switch, so that an automatic triggering in case of danger, z. B. is given in case of fire.

Die Schalteinrichtung ist grundsätzlich als mechanischer, elektromechanischer oder elektronischer Schalter ausbildbar.The switching device can basically be designed as a mechanical, electromechanical or electronic switch.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist jedem Photovoltaikmodul zugeordnet und damit dezentral ausgebildet. Es können bei großen Photovoltaikmodulfeldern einzelne, ausgefallene, beschädigte oder sonstige gefährdete Module abgetrennt werden, ohne dass die gesamte Anlage stromlos wird und ein Betriebsausfall eintritt.The circuit arrangement according to the invention is assigned to each photovoltaic module and thus designed to be decentralized. In the case of large photovoltaic module fields, individual, failed, damaged or other modules at risk can be disconnected without the entire system being de-energized and an operational failure occurring.

Erfindungsgemäß ist darüber hinaus ein Schutzelement, insbesondere für eine Verwendung in einer Schaltungsanordnung wie vorstehend erläutert.Moreover, according to the invention a protective element, in particular for use in a circuit arrangement as explained above.

Dieses Schutzelement umfasst als kleinste realisierbare Baueinheit zwei Gleichspannungseingänge für ein Photovoltaikmodul sowie zwei Gleichspannungsausgänge. Zwischen den polgleichen Ein- und Ausgängen ist jeweils mindestens eine Überstromschutzeinrichtung geschaltet. Zwischen einem Ausgangspol mit erster Polarität sowie einem Eingangspol mit zweiter Polarität ist die bereits erwähnte Schalteinrichtung befindlich.This protective element comprises as the smallest realizable unit two DC voltage inputs for a photovoltaic module and two DC voltage outputs. At least one overcurrent protection device is connected in each case between the pole-like inputs and outputs. Between a Ausgangspol with first polarity and an input pole with a second polarity, the aforementioned switching device is located.

Dieses Schutzelement kann nahe der jeweiligen Module aufdach angeordnet werden und sich auch im oder in der Nähe des Modulanschlusskastens befinden.This protective element can be placed close to the respective modules and also located in or near the junction box.

Bei einer Ausführungsform ist das Schutzelement so weitergebildet, dass dieses eine Vielzahl von Gleichspannungseingängen für den Anschluss einer Vielzahl von Photovoltaikmodulen besitzt, wobei eine Schaltung der Photovoltaikmodule auf gemeinsame Ausgangspole erfolgt, jedoch für jedes Photovoltaikmodul der Schaltung die Überstromschutzeinrichtungen und die in Z-Anordnung verschaltete Schalteinrichtung ausgebildet ist.In one embodiment, the protection element is configured so that it has a plurality of DC inputs for connecting a plurality of photovoltaic modules, wherein a switching of the photovoltaic modules takes place on common output poles, but for each photovoltaic module of the circuit, the overcurrent protection devices and the switching device connected in Z-arrangement is trained.

Auch bei diesem Schutzelement besteht die Möglichkeit, die Schalteinrichtung beim Erreichen oder Überschreiten einer vorgegebenen Umgebungstemperatur automatisch in den Schließzustand zu überführen, um eine Abschaltung des jeweiligen Photovoltaikmoduls durch Auslösen der jeweiligen Überstromschutz einrichtung zu erreichen.Also with this protective element, it is possible to automatically convert the switching device when reaching or exceeding a predetermined ambient temperature in the closed state to achieve a shutdown of the respective photovoltaic module by triggering the respective overcurrent protection device.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.The invention will be explained below with reference to an embodiment and with the aid of figures.

Hierbei zeigen:Hereby show:

1a eine prinzipielle Darstellung parallel geschalteter Photovoltaikmodule mit der vorgesehenen Schaltungsanordnung und 1a a schematic representation of parallel-connected photovoltaic modules with the proposed circuit arrangement and

1b ein Schaltbild eines, auch nachrüstbaren, Schutzelements für den erläuterten erfindungsgemäßen Einsatz. 1b a diagram of a retrofittable, protective element for the illustrated inventive use.

Wie bereits erläutert, besteht ein Grundgedanke der Erfindung darin, eine Schutzeinrichtung als Bypass zu installieren in der Art und Weise, dass dieser Stromkreis vor bzw. nach den in Energieflussrichtung liegenden Überstromschutzeinrichtungen abgezweigt wird, und zwar über eine sogenannte Z-Installation, wie dies die 1a und 1b illustrieren.As already explained, a basic idea of the invention is to install a protective device as a bypass in such a way that this circuit before or after the lying in the direction of energy flow overcurrent protection devices is branched off, via a so-called Z-installation, as the 1a and 1b illustrate.

Die jeweiligen Überstromschutzeinrichtungen ÜSS 1' bis 3', die als Sicherung, z. B. für einen Maximalstrom von 10 A ausgelegt sein können, und die zwischen diesen in Z-Form angeordneten Schalteinrichtungen S1, S2, S3 befinden sich zwischen mindestens zwei Stromquellen gleicher oder unterschiedlicher maximaler Leistung, d. h. den Photovoltaikmodulen P1, P2, P3.The respective overcurrent protection ÜSS 1 'to 3', as a backup, z. B. can be designed for a maximum current of 10 A, and between these arranged in Z-shape switching devices S1, S2, S3 are located between at least two power sources of the same or different maximum power, d. H. the photovoltaic modules P1, P2, P3.

Die unterschiedlichen Leistungen können sich aus dem Betriebszustand der einzelnen parallel geschalteten PV-Stromquellen ergeben, aber auch aus möglichen Fehlerzuständen dieser.The different powers may result from the operating state of the individual PV power sources connected in parallel, but also from possible fault states of these.

Damit wird sowohl der normale Betriebszustand des Systems als auch das Eintreten möglicher Fehlerzustände berücksichtigt. Es gelingt hierdurch Schutzeinrichtungen vorzusehen, die im Fehlerfall die Anlage schützen, aber auch im Fall eines Brandes relativ einfach von den Brandabwehrkräften zur Abschaltung des Photovoltaikgesamtmoduls genutzt werden können.This takes into account both the normal operating state of the system and the occurrence of possible fault conditions. This makes it possible to provide protective devices that protect the system in the event of a fault, but can also be used in the case of a fire relatively easily by the fire fighting forces to shut down the photovoltaic module.

Durch die Anordnung der Schalteinrichtungen S1...S3 in Z-Form zwischen den in Energieflussrichtung angeordneten Überstromschutzeinrichtungen ÜSS ergibt sich, dass im Fall eines Auslösens bzw. Betätigen des Schaltelements S1 der Schutzeinrichtung ein Stromfluss, von der leistungsstärkeren Stromquelle herrührend, einsetzt. Damit wird das in Stromflussrichtung des nunmehr fließenden Kurzschlussstroms angeordnete Überstromschutzelement ÜSS zur Auslösung gebracht und somit die leistungsschwächere der Stromquellen, die eventuell fehlerbehaftet ist, vom Gesamtsystem getrennt.The arrangement of the switching devices S1... S3 in Z-shape between the overcurrent protection devices ÜSS arranged in the energy flow direction means that in the case of tripping or actuation of the switching element S1 of the protective device, a current flow originating from the more powerful current source is used. In this way, the overcurrent protection element USS arranged in the current flow direction of the now-flowing short-circuit current is tripped and thus the less powerful one of the current sources, which is possibly faulty, is disconnected from the overall system.

Die leistungsschwächere Stromquelle befindet sich dann bis zum Öffnen des kurzgeschlossenen Stromkreises durch das jeweilige Schaltelement, z. B. S1, selbst im Kurzschluss. Dieser Kurzschluss stellt aber einen sicheren Zustand dar, da keine Gefahr, z. B. ein Störlichtbogen, Brand oder dergleichen vom fehlerhaften Modul ausgehen kann.The less powerful power source is then until the opening of the short-circuit through the respective switching element, z. B. S1, even in short circuit. This short circuit, however, represents a safe state, since no danger, eg. B. an arc, fire or the like can start from the faulty module.

Wesentlich ist, dass das zwischen den Leitungsadern mit positivem und negativem Potential installierte Schaltelement in Z-Form zu den in Energieflussrichtung eingesetzten Überstromschutzeinrichtungen angeordnet ist.It is essential that the switching element installed between the line conductors with positive and negative potential is arranged in Z-shape to the overcurrent protection devices used in the energy flow direction.

Es besteht die Möglichkeit, grundsätzlich jeder potentiellen Fehlerquelle, d. h. jedem Photovoltaikmodul eine Schutzeinrichtung zuzuordnen, wodurch erreicht wird, dass nur der jeweils fehlerbehaftete Zweig aus der Gesamtanlage abgetrennt wird.It is possible, in principle, any potential source of error, d. H. assign each photovoltaic module a protective device, which ensures that only the respective faulty branch is separated from the entire system.

Nach dem Öffnen des Schaltelements S kann der nicht fehlerbehaftete Teil der Anlage weiter betrieben werden.After opening the switching element S, the non-faulty part of the system can continue to operate.

Die Schaltelemente S1...S3 der Schutzeinrichtung sind jeweils nur bezüglich ihres Ausschaltvermögens hinsichtlich des Nennbetriebsstroms zu dimensionieren und kann daher kostengünstig ausgeführt werden.The switching elements S1... S3 of the protective device are each dimensioned only with regard to their breaking capacity with regard to the nominal operating current and can therefore be designed cost-effectively.

Die Schaltelemente S1...S3 können manuell, aber auch durch eine Fernwirkeinrichtung aktiviert werden.The switching elements S1 ... S3 can be activated manually, but also by a remote control device.

Prinzipiell besteht die Möglichkeit, die jeweiligen Schaltelemente S1...S3 zwischen den Leitungsadern zwischen jeweils zwei oder mehreren, in Reihe geschalteten Überstromschutzeinrichtungen anzuordnen, wobei hier das Prinzip der vorab erläuterten Z-Schaltungsform erhalten bleibt.In principle, it is possible to arrange the respective switching elements S1... S3 between the line conductors between in each case two or more series-connected overcurrent protection devices, the principle of the previously explained Z circuit form being retained here.

Aufgrund der einfachen schaltungstechnischen Realisierung besteht die Möglichkeit, ein Schutzelement wie erfindungsgemäß erläutert jedem Photovoltaikmodul zuzuordnen, so dass zentrale Schutzeinrichtungen, wie aus dem Stand der Technik bekannt, vermieden werden können.Due to the simple circuit realization, it is possible to assign a protective element as explained according to the invention to each photovoltaic module, so that central protective devices, as known from the prior art, can be avoided.

In der 1a ist mit PV-Modul eine Zusammenfassung mehrerer Einzelmodule bezeichnet, die wiederum eine Vielzahl von in Serie geschalteten Einzelzellen umfassen können.In the 1a PV module is a summary of several individual modules, which in turn can include a large number of single cells connected in series.

Jedes der Photovoltaikeinzelmodule P1, P2, P3 (bis zu Pn – nicht gezeigt) weist für jeden Pol zugehörige Überstromschutzeinrichtungen ÜSS 1 und ÜSS 1' bzw. ÜSS 2, ÜSS 2' oder ÜSS 3 und ÜSS 3' auf.Each of the individual photovoltaic modules P1, P2, P3 (up to Pn - not shown) has for each pole associated overcurrent protection devices ÜSS 1 and ÜSS 1 'or ÜSS 2, ÜSS 2' or ÜSS 3 and ÜSS 3 '.

Die jeweiligen Schalteinrichtungen S1 bis S3 stellen schaltungstechnisch eine Verbindung zwischen dem Ausgang im gemeinsamen Anschlusskasten (GAK) und einen unmittelbaren Anschlusspunkt vor der jeweiligen Überstromschutzeinrichtung dar.The respective switching devices S1 to S3 represent a circuit connection between the output in the common terminal box (GAK) and an immediate connection point before the respective overcurrent protection device.

Aus der gezeigten Schaltungsanordnung nach 1a ist ersichtlich, dass zwischen jedem Modulanschlusspol des jeweiligen Moduls P1, P2, P3 in Energieflussrichtung zum Gleichstromausgang + oder – mindestens eine Überstromschutzeinrichtung ÜSS vorgesehen ist, wobei weiterhin in Z-Schaltung die jeweilige Schalteinrichtung S1 bis S3 zwischen den Überstromschutzeinrichtungen ÜSS befindlich ist, welche im Aktivierungsfall einen Bypass bildet, um die in Stromflussrichtung des einsetzenden Kurzschlusstroms liegende betreffene Überstromschutzeinrichtung ÜSS auszulösen.From the circuit arrangement shown 1a It can be seen that between each module connection pole of the respective module P1, P2, P3 in the direction of energy flow to the DC output + or - at least one overcurrent protection device ÜSS is provided, further in Z-circuit, the respective switching device S1 to S3 is located between the overcurrent protection devices ÜSS, which in Activation case forms a bypass to trigger the relevant overcurrent protection device ÜSS lying in the current flow direction of the incipient short-circuit current.

Das Schutzelement nach 1b als, auch nachrüstbare, Einzelbaugruppe umfasst eine Eingangsseite E und eine Ausgangsseite A. Die Eingangsseite E steht mit jeweils einem Photovoltaikmodul in Verbindung bzw. ist mit einem solchen verbindbar. An der Ausgangsseite A ist ein positiver und ein negativer Anschluss vorhanden. The protective element after 1b as, also retrofittable, single module comprises an input side E and an output side A. The input side E is connected to a photovoltaic module in each case or can be connected to such. On the output side A there is a positive and a negative connection.

Zwischen den polgleichen Ein- und Ausgängen ist jeweils mindestens eine Überstromschutzeinrichtung in Form von z. B. einer Sicherung mit einer Stromtragfähigkeit von 10 A geschaltet. Zwischen einem Ausgangspol mit erster Polarität + sowie einem Eingangspol auf der Eingangsseite E mit zweiter Polarität ist gemäß der Darstellung nach 1b eine Schalteinrichtung S1 befindlich. Die Wirkungsweise des Schutzelements im verschalteten Zustand entspricht derjenigen wie voranstehend zur Gesamtschaltungsanordnung erläutert.Between the pole-like inputs and outputs at least one overcurrent protection device in the form of z. B. a fuse with a current carrying capacity of 10 A connected. Between a first polarity + output pole and an input pole on the second polarity input side E, as shown in FIG 1b a switching device S1 is located. The mode of operation of the protective element in the connected state corresponds to that explained above for the overall circuit arrangement.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • DE 202006007613 U1 [0006] DE 202006007613 U1 [0006]

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Schaltungsanordnung zum Schutz von Photovoltaikanlagen mit mindestens einem Photovoltaikmodul, wobei ein Modul mehrere in Serie geschaltete Zellen und jedes Modul zwei Modulanschlusspole aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jedem Modulanschlusspol in Energieflussrichtung zum Gleichstromausgang mindestens eine Überstromschutzeinrichtung vorgesehen ist, wobei weiterhin in Z-Schaltung eine Schalteinrichtung zwischen den Überstromschutzeinrichtungen befindlich ist, welche im Aktivierungsfall einen Bypass bildet, um die in Stromflussrichtung des einsetzenden Kurzschlussstroms liegende Überstromschutzeinrichtung auszulösen.Circuit arrangement for the protection of photovoltaic systems with at least one photovoltaic module, wherein one module has a plurality of series-connected cells and each module has two module connection poles, characterized in that between each module terminal pole in the direction of energy flow to the DC output at least one overcurrent protection device is provided, further in Z-circuit, a switching device is located between the overcurrent protection devices, which forms a bypass in the case of activation in order to trigger the overcurrent protection device lying in the current flow direction of the onset of short-circuit current. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung für das jeweilige Modul zwischen einem Pol des Gleichstromausgangs hinter der dort vorgesehenen Überstromschutzeinrichtung und dem gegenpoligen Modulanschlusspol vor der dort befindlichen Überstromschutzeinrichtung angeschlossen ist.Circuit arrangement according to Claim 1, characterized in that the switching device for the respective module is connected between a pole of the DC output behind the overcurrent protection device provided there and the opposite-pole module connection pole in front of the overcurrent protection device located there. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung bezüglich ihres Ausschaltvermögens lediglich auf den Nennbetriebsstrom des jeweiligen Moduls ausgelegt ist.Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the switching device is designed with respect to its breaking capacity only to the rated operating current of the respective module. Schaltungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung mittels Fernwirkmittel betätigbar ist.Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the switching device can be actuated by remote control means. Schaltungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung als mechanischer, elektromechanischer oder elektronischer Schalter ausgebildet ist.Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the switching device is designed as a mechanical, electromechanical or electronic switch. Schaltungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese jedem Photovoltaikmodul zugeordnet und damit dezentral ausgebildet ist.Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that it is associated with each photovoltaic module and thus formed decentralized. Schutzelement, insbesondere für eine Verwendung in einer Schaltungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als kleinste Baueinheit zwei Gleichspannungseingänge für ein Photovoltaikmodul sowie zwei Gleichspannungsausgänge aufweist, wobei zwischen den polgleichen Ein- und Ausgängen mindestens eine Überstromschutzeinrichtung geschaltet und zwischen einem Ausgangspol mit erster Polarität sowie einem Eingangspol mit zweiter Polarität eine Schalteinrichtung befindlich ist.Protection element, in particular for use in a circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that it has as the smallest unit two DC voltage inputs for a photovoltaic module and two DC voltage outputs, with at least one overcurrent protection device connected between the pole inputs and outputs and between a Ausgangspol with first polarity and an input pole with a second polarity is a switching device is located. Schutzelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine Vielzahl von Gleichspannungseingängen für den Anschluss einer Vielzahl von Photovoltaikmodulen besitzt, wobei eine Parallelschaltung der Photovoltaikmodule auf gemeinsame Ausgangspole erfolgt, jedoch für jedes Photovoltaikmodul der Parallelschaltung die Überstromschutzeinrichtungen und die in Z-Anordnung verschaltete Schalteinrichtung ausgebildet ist.Protection element according to claim 7, characterized in that it has a plurality of DC voltage inputs for the connection of a plurality of photovoltaic modules, wherein a parallel connection of the photovoltaic modules takes place on common output poles, however, formed for each photovoltaic module of the parallel circuit, the overcurrent protection devices and the interconnected in Z-arrangement switching device is. Schutzelement nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung beim Erreichen oder Überschreiten einer vorgegebenen Umgebungstemperatur automatisch schließt, um eine Abschaltung des jeweiligen Photovoltaikmoduls durch Auslösen der jeweiligen Überstromschutzeinrichtung zu erreichen.Protection element according to claim 7 or 8, characterized in that the switching device automatically closes when reaching or exceeding a predetermined ambient temperature to achieve a shutdown of the respective photovoltaic module by triggering the respective overcurrent protection device.
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