BE1024328B1 - Multistrang-Photovoltaik-Anlage, Verfahren zum Betrieb einer solchen und Strangabschaltvorrichtung für eine solche - Google Patents

Multistrang-Photovoltaik-Anlage, Verfahren zum Betrieb einer solchen und Strangabschaltvorrichtung für eine solche Download PDF

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BE1024328B1
BE1024328B1 BE2017/5253A BE201705253A BE1024328B1 BE 1024328 B1 BE1024328 B1 BE 1024328B1 BE 2017/5253 A BE2017/5253 A BE 2017/5253A BE 201705253 A BE201705253 A BE 201705253A BE 1024328 B1 BE1024328 B1 BE 1024328B1
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Wolfgang Höft
Andreas Stefan Ende
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Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Multistrang-Photovoltaik-Anlage mit einer Strangabschaltvorrichtung, ein Verfahren zum Abschalten und Wiederanschalten eines einzelnen oder einzelner Photovoltaik-Stränge (10, 10‘) von bzw. an eine Parallelschaltung mit weiteren Photovoltaik- Strängen, insbesondere an einem gemeinsamen Wechselrichter sowie eine Strangabschaltvorrichtung hierfür. Die Multistrang-Photovoltaik-Anlage (1) umfasst: zwei oder mehr Photovoltaik-Stränge (10, 10‘), welche jeweils durch seriell geschaltete Photovoltaik-Module (12, 12‘) gebildet werden, einen zentralen Sammelpunkt (22a, 22b), an welchem die Photovoltaik-Stränge (10, 10‘) mittels Strangleitungen parallel zusammengeschaltet sind, um eine stromführende Verbindung zwischen den Photovoltaik-Strängen und dem zentralen Sammelpunkt herzustellen, wobei zumindest einer der Photovoltaik-Stränge (10, 10‘) in der zugehörigen Strangleitung zwischen den Photovoltaik-Modulen dieses Photovoltaik-Strangs und dem zentralen Sammelpunkt eine Strangabschaltvorrichtung (40) aufweist, mittels welcher die stromführende Verbindung zwischen dem zumindest einen Photovoltaik-Strang (10, 10‘) und dem zentralen Sammelpunkt (22a, 22b) benutzergesteuert trennbar ist, um den zumindest einen Photovoltaik-Strang gezielt einzeln von der Parallelschaltung abzuschalten, wobei zumindest einer der Photovoltaik-Stränge in Betrieb bleibt.

Description

(30) Prioritätsangaben :
(73) Inhaber :
PHOENIX CONTACT GmbH & Co. KG
32825, BLOMBERG
Deutschland (72) Erfinder :
HÖFT Wolfgang 32683 BARNTRUP Deutschland
ENDE Andreas Stefan 31860 EMMERTHAL Deutschland (54) Multistrang-Photovoltaik-Anlage, Verfahren zum Betrieb einer solchen und Strangabschaltvorrichtung für eine solche (57) Die Erfindung betrifft eine MultistrangPhotovoltaik-Anlage mit einer Strangabschaltvorrichtung, ein Verfahren zum Abschalten und Wiederanschalten eines einzelnen oder einzelner Photovoltaik-Stränge (10, 10‘) von bzw. an eine Parallelschaltung mit weiteren Photovoltaik- Strängen, insbesondere an einem gemeinsamen Wechselrichter sowie eine Strangabschaltvorrichtung hierfür. Die MultistrangPhotovoltaik-Anlage (1) umfasst: zwei oder mehr Photovoltaik-Stränge (10, 10‘), welche jeweils durch seriell geschaltete Photovoltaik-Module (12, 12‘) gebildet werden, einen zentralen Sammelpunkt (22a, 22b), an welchem die Photovoltaik-Stränge (10, 10‘) mittels Strangleitungen parallel zusammengeschaltet sind, um eine stromführende Verbindung zwischen den Photovoltaik-Strängen und dem zentralen Sammelpunkt herzustellen, wobei zumindest einer der Photovoltaik-Stränge (10, 10‘) in der zugehörigen Strangleitung zwischen den Photovoltaik-Modulen dieses Photovoltaik-Strangs und dem zentralen Sammelpunkt eine Strangabschaltvorrichtung (40) aufweist, mittels welcher die stromführende Verbindung zwischen dem zumindest einen Photovoltaik-Strang (10, 10‘) und dem zentralen Sammelpunkt (22a, 22b) benutzergesteuert trennbar ist, um den zumindest einen Photovoltaik-Strang gezielt einzeln von der Parallelschaltung abzuschalten, wobei zumindest einer der Photovoltaik-Stränge in Betrieb bleibt.
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BELGISCHES ERFINDUNGSPATENT
FÖD Wirtschaft, K.M.B., Mittelstand & Nummer der Veröffentlichung : 1024328 Energie Einreichungsnummer : BE2017/5253
Amt für Geistiges Eigentum Internat. Klassifikation : H02S 50/00
Datum der Erteilung am : 25/01/2018
Der Minister für Unternehmen,
Aufgrund des Pariser Vertrags vom 20. März 1883 zum Schutz des Gewerbliches Eigentums ;
Aufgrund des Gezetzes vom 28. März 1984 über Erfindungspatente, Artikel 22, für die Anträgen vor dem 22. September 2014 eingeführt;
Aufgrund des Titels I “Erfindungspatente” des Buches XI des Wirtschaftsgesetzbuches, Artikel XI.24, für die Anträgen ab 22. September 2014 eingeführt ;
Aufgrund des königlichen Erlasses vom 2. Dezember 1986 über die Anmeldung, die Erteilung und die Aufrechterhaltung von Erfindungspatenten, Artikel 28;
Aufgrund des Protokolls aufgenommen am 11/04/2017 beim Amt für Geistiges Eigentum.
In Erwägung, dass für Patentanmeldungen, die unter den Anwendungsbereich des Titels 1, Buch XI, des Wirtschaftgesetzbuches fallen, in Übereinstimmung mit Artikel XI.19, § 4, zweiter Absatz, des Wirtschaftsgesetzbuches, wenn die Patentanmeldung Gegenstand eines Recherchenberichts ist, in dem eine mangelnde Einheitlichkeit der Erfindung im Sinne des Paragraphen 1 erwähnt wird, und wenn der Anmelder seine Anmeldung nicht beschränkt und keine Teilanmeldung einreicht in Übereinstimmung des Recherchenberichts, das erteilte Patent beschränkt sein wird auf die Patentansprüche wofür der Recherchenbericht erstellt wurde.
BESCHLIEßT :
Artikel 1. - Es wird ein Erfindungspatent erteilt an :
PHOENIX CONTACT GmbH & Co. KG, Flachsmarktstraße 8, 32825 BLOMBERG Deutschland;
vertreten von :
für die Dauer von 20 Jahren, vorbehaltlich der Zahlung der Patentjahresgebühren erwähnt in Artikel XI.48, §1 des Wirtschaftsgesetzbuches, für : Multistrang-Photovoltaik-Anlage, Verfahren zum Betrieb einer solchen und Strangabschaltvorrichtung für eine solche.
ERFINDER :
HÖFT Wolfgang, Breslauer Ring 9, 32683, BARNTRUP;
ENDE Andreas Stefan, Ländert 31, 31860, EMMERTHAL;
PRIORITÄT(EN) :
ABSPALTUNG :
Teilantrag des früheren Antrags : Anmeldetag des früheren Antrags :
Artikel 2. - Dieses Patent wird erteilt ohne jede vorherige Prüfung der Patentfähigkeit der Erfindung, ohne Garantie des Verdienstes der Erfindung oder der Genauigkeit derer Beschreibung und auf eigene Gefahr des Patentanmelders/der Patentanmelder.
Brüssel, den 25/01/2018, In besonderer Vertretung :
BE2017/5253
Multistrang-Photovoltaik-Anlage, Verfahren zum Betrieb einer solchen und Strangabschaltvorrichtung für eine solche
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Multistrang-Photovoltaik-Anlage mit einer Strangabschaltvorrichtung, ein Verfahren zum Abschalten und Wiederanschalten eines einzelnen oder mehrerer einzelner Photovoltaik-Stränge von bzw. an eine Parallelschaltung aus den Photovoltaik-Strängen, insbesondere an einem gemeinsamen Wechselrichter sowie eine Strangabschaltvorrichtung hierfür.
Hintergrund der Erfindung
Eine Photovoltaik-Anlage umfasst typischerweise eine Vielzahl von PhotovoltaikModulen, welche zu Strängen, manchmal auch als „Strings“ bezeichnet, in Serie geschaltet sind, um eine nominelle Photovoltaik-Generatorgleichspannung von typischerweise derzeit bis zu 1000 Volt oder sogar 1500 Volt zu erreichen. Ferner werden je nach Anzahl der zusammen geschalteten Photovoltaik-Module und deren Einzelspannung wiederum ggf. mehrere der Photovoltaik-Stränge parallel geschaltet, von denen jeder Photovoltaik-Strang beispielsweise einen nominellen Strom von 10 A erzeugen kann. Wenn mehrere Stränge parallel geschaltet werden, wird dies auch als Multistrang- oder Multistringverschaltung bezeichnet.
Aufgrund der hohen Spannung und der hohen Ströme im Gleichspannungsteil der Photovoltaik-Anlage, besteht bei Wartung oder bei Störfällen, wie z.B. bei einem Brand, die Gefahr, dass Personen lebensgefährlichen Spannungen ausgesetzt sein könnten.
Zwar weist eine Photovoltaik-Anlage typischerweise im sogenannten Generatoranschlusskasten einen Haupttrennschalter auf, allerdings lässt sich hiermit, z.B. bei Schäden durch Feuer, Wasser, Hagel etc. an den Solarpaneelen oder an den Anschlussleitungen nicht der Bereich vor dem Generatoranschlusskasten freischalten. Ferner ist hiermit eine selektive Freischaltung einzelner Photovoltaik-Module ebenfalls nicht möglich.
Daher wurden Photovoltaik-Modul-Schutzschaltungen entwickelt, mit welchen die Photovoltaik-Module einzeln abgeschaltet werden können (vgl. WO2013/026539 A1 sowie das Produkt SCK-RSD-100 der Anmelderin). Ferner wurden Startboxen entwickelt, mit welchen solche „intelligenten“ Photovoltaik-Module wieder aktiviert werden können (vgl.
WO2014/122325 A1 sowie die Produkte SCK-RSD-400 und SCK-RSD-600 der Anmelderin).
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Sogenannte Optimizer und Micro-Inverter können nur in Einzel-Strang-Verschaltung einen Photovoltaik-Strang abschalten, indem die strangseitige Impedanz so weit gesenkt wird, dass ein Kurzschluss und somit keine Spannung mehr am Strang ansteht. Dieser Kurzschluss ermöglicht bei einer Multistrangverschaltung einen Stromfluss der parallel verschalteten Strangs in den kurzgeschlossenen Strang. Mit dieser Technik lassen sich jedoch nicht einzelne Stränge in einer Multistrangverschaltung schalten.
In der DE 10 2016 117 049 (nicht vorveröffentlicht) ist eine Rückstromschutzschaltung beschrieben, mittels welcher es möglich ist, einen Strang vom zentralen Sammelpunkt zu trennen, um Querströme zu verhindern. Die Zielsetzung der DE 10 2016 117 049 ist es, mittels der Rückstromschutzschaltung automatisch einen Stromfluss entgegen der Flussrichtung des in dem jeweiligen Strang photovoltaisch erzeugten Stroms aus den anderen Photovoltaik-Strängen (Querstrom oder Rückstrom) zu verhindern. Die vorliegende Erfindung baut hierauf auf, weshalb der Offenbarungsgehalt der DE 10 2016 117 049 hiermit durch Referenz inkorporiert wird, und stellt die Möglichkeit einer auf Benutzeranforderung aktiv getriggerten Einzel-Strangabschaltung für Multistrang-Photovoltaik-Anlagen zur Verfügung.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Multistrang-PhotovoltaikAnlage bereit zu stellen, die hohe Sicherheitsanforderungen und einen hohen Ertrag miteinander in Einklang bringen kann. Eine weiterer Aspekt der Erfindung ist es, eine MultistrangPhotovoltaik-Anlage bereit zu stellen, die wartungs- und reparaturfreundlich ist und es dem Benutzer ermöglicht, nach eigenem Wunsch, gezielt einzelne Photovoltaik-Stränge der Multistrang-Photovoltai k-Anlage abzuschalten, insbesondere ohne die Multistrang-PhotovoltaikAnlage als Ganzes abschalten zu müssen.
Ein weiterer Aspekt der Aufgabe der Erfindung ist es, eine Strangabschaltvorrichtung für eine Multistrang-Photovoltaik-Anlage bereit zu stellen, welche zuverlässig, sicher und langlebig ist, sowie eine geringe Verlustleitung und Wärmeentwicklung aufweist, insbesondere um in übliche, ggf. sogar vorhandene Boxen in einer Photovoltaik-Anlage eingebaut werden zu können.
Ein weiterer Aspekt der Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb einer Multistrang-Photovoltaik-Anlage bereit zu stellen, das eine hohe Sicherheit und Flexibilität im Betrieb, bei der Wartung und bei Störfällen bietet.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Die erfindungsgemäße Multistrang-Photovoltaik-Anlage umfasst zwei oder mehr Photovoltaik-Stränge. Die Photovoltaik-Stränge werden jeweils von seriell geschalteten Photovoltaik-Modulen gebildet, wobei die Photovoltaik-Module mittels einer zweipoligen Strangleitung (Pluspol und Minuspol) in Serie geschaltet sind.
Die Multistrang-Photovoltaik-Anlage weist ferner einen zentralen Sammelpunkt auf, an welchem die Photovoltaik-Stränge parallel zusammengeschaltet sind, um eine stromführende Verbindung zwischen den Photovoltaik-Strängen und dem zentralen Sammelpunkt herzustellen. Mit anderen Worten bildet der zentrale Sammelpunkt einen Parallelschaltpunkt der PhotovoltaikStränge.
Die Multistrang-Photovoltaik-Anlage umfasst ferner vorzugsweise einen gemeinsamen Wechselrichter, manchmal auch als Solar-Inverter bezeichnet, für die zwei oder mehr Photovoltaik-Stränge, welcher die von den Photovoltaik-Modulen erzeugte Gleichspannung in Wechselspannung umwandelt. Der Wechselrichter ist demnach stromabwärts des zentralen Sammelpunktes angeschlossen. Die Multistrang-Photovoltaik-Anlage kann aber auch ohne Wechselrichter, z.B. an eine Ladeeinheit angeschlossen sein.
Der Wechselrichter umfasst einen Gleichstromeingang, an welchen die PhotovoltaikStränge angeschlossen und im Produktionsbetrieb elektrisch angeschaltet sind. Bei der Multistrang-Photovoltaik-Anlage sind also mehrere Photovoltaik-Stränge parallel an denselben Gleichstromeingang des Wechselrichters angeschlossen. Hierzu sind also die mehreren Photovoltaik-Stränge über den zentralen Sammelpunkt, welcher stromaufwärts des Gleichstromeingangs des Wechselrichters liegt, parallel zusammengeschaltet und anschließend an denselben Gleichstromeingang des Wechselrichters angeschlossen. Vorzugsweise werden die mehreren parallelen Photovoltaik-Stränge von demselben Leistungsoptimierer, typischerweise einem Maximum-Power-Point-Tracker (MPPT), gesteuert, um deren Leistung abhängig von der Bestrahlungssituation zu optimieren.
Zumindest einer der parallelen Photovoltaik-Stränge, vorzugsweise alle der parallelen Photovoltaik-Stränge, an dem zentralen Sammelpunkt bzw. an dem Wechselrichter weisen nun in ihrer jeweils zugehörigen Strangleitung, insbesondere zwischen den Photovoltaik-Modulen dieses jeweiligen Photovoltaik-Strangs und dem zentralen Sammelpunkt eine Strangabschaltvorrichtung
BE2017/5253 auf, mittels welcher die stromführende Verbindung zwischen diesem zugehörigen PhotovoltaikStrang und dem zentralen Sammelpunkt benutzergesteuert, also auf Anforderung des Benutzers selektiv trennbar ist, um den zumindest einen Photovoltaik-Strang, bzw. um einen beliebigen gewünschten Photovoltaik-Strang, gezielt und einzeln von der Parallelschaltung abzuschalten.
Mit anderen Worten ist jeweils eine eigene Strangabschaltvorrichtung je Photovoltaik-Strang vorgesehen. D.h. es kann ein einzelner öderes können mehrere einzelne Photovoltaik-Stränge gezielt abgeschaltet werden und die anderen Photovoltaik-Stränge der Parallelschaltung bleiben weiter in Betrieb und können weiter photovoltaisch erzeugten Strom überden zentralen Sammelpunkt, insbesondere in den Wechselrichter, einspeisen. Es handelt sich demnach um eine Strangabschaltvorrichtung zur benutzergesteuerten Einzelstrangabschaltung innerhalb der Parallelschaltung aus den Photovoltaik-Strängen.
In vorteilhafter Weise kann der Benutzer somit, z.B. zu Wartungszwecken, Reparatur oder bei örtlich begrenzten Fehlfunktionen gezielt einen oder mehrere der Photovoltaik-Stränge einzeln abschalten bzw. die stromführende Verbindung des oder der vom Benutzer gewünschten Photovoltaikstränge zu dem zentralen Sammelpunkt trennen, so dass diese keinen Strom mehr über den zentralen Sammelpunkt einspeisen. Es werden demnach ganze Photovoltaik-Stränge abgeschaltet (und nicht nur lediglich einzelne Photovoltaik-Module) bzw. die stromführende Verbindung eines oder mehrerer ganzer Photovoltaik-Stränge zu dem zentralen Sammelpunkt getrennt. Ein Vorteil liegt darin begründet, dass zwar einer oder mehrere Photovoltaik-Stränge einzeln kontrolliert abgeschaltet und gewartet werden können, die anderen Photovoltaik-Stränge aber weiter produktiv bleiben, d.h. dass die Multistrang-Photovoltaik-Anlage, zwar mit reduzierter Leistung, aber grundsätzlich weiterhin produktiv bleibt. Dadurch können einerseits Sicherheitsanforderungen erfüllt und andererseits trotzdem der Ertrag der MultistrangPhotovoltaik-Anlage soweit wie möglich aufrechterhalten werden.
Vorzugsweise umfasst die Strangabschaltvorrichtung zwischen den PhotovoltaikModulen des zugehörigen Photovoltaik-Strangs und dem zentralen Sammelpunkt eine Schaltereinrichtung in zumindest einem Ast der Strangleitung (Pluspol oder Minuspol) des zugehörigen Photovoltaik-Strangs und eine Steuereinrichtung zum Steuern der Schaltereinrichtung, welche zum Steuern der Schaltereinrichtung mit dieser funktionell gekoppelt ist.
Die Schaltereinrichtung definiert einen geschlossenen und einen geöffneten Zustand, und leitet in dem geschlossenen Zustand den photovoltaisch erzeugten Strom aus dem
BE2017/5253 zugehörigen Photovoltai k-Strang verlustarm zu dem zentralen Sammelpunkt durch. In dem geöffneten Zustand unterbricht die Schaltereinrichtung die Durchleitung des photovoltaisch erzeugten Stroms aus dem zugehörigen Photovoltai k-Strang zu dem zentralen Sammelpunkt. Mit anderen Worten trennt die Schaltereinrichtung die Verbindung des zugehörigen PhotovoltaikStrangs mit dem zentralen Sammelpunkt und zwar in Stromflussrichtung des von dem zugehörigen Photovoltai k-Strang photovoltaisch erzeugten Stroms.
Die Steuereinrichtung ist dazu ausgebildet, in Ansprechen auf eine Benutzereingabe die Schaltereinrichtung benutzergesteuert gezielt zu öffnen, um den zugehörigen Strang abzuschalten bzw. von dem zentralen Sammelpunkt derart zu trennen, dass der Fluss des photovoltaisch von dem zugehörigen Photovoltaikstrang erzeugten Stroms unterbrochen wird.
Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise auch dazu ausgebildet, die zugehörige Schaltereinrichtung nach Benutzereingabe wieder gezielt zu schließen, wobei das Schließen der zugehörigen Schaltereinrichtung noch von der Erfüllung von Prüfbedingungen abhängig sein kann, um in Ansprechen auf die Benutzereingabe und ggf. die Erfüllung der Prüfbedingungen den zugehörigen Photovoltai k-Strang wieder mit dem zentralen Sammelpunkt zu verbinden, wenn als beide Kriterien erfüllt sind.
So kann die Strangabschaltvorrichtung z.B. in einem Gehäuse einer dem jeweiligen Photovoltai k-Strang zugehörigen Startbox oder sonstigen dem jeweiligen Photovoltai k-Strang zugehörigen bzw. in den jeweiligen Strang geschalteten Strangbox, welche zwischen den seriell geschalteten Photovoltai k-Modulen des zugehörigen Photovoltai k-Strangs und den zentralen Sammelpunkt geschaltet ist, eingebaut sein. Der Benutzer kann dann an einem externen Schalter an der Photovoltaik-Modul-überbergreifenden Box den zugehörigen Strang abschalten oder der Benutzer sendet von einer zentralen Steuerung der Multistrang-Photovoltaik-Anlage selektiv an einen oder einzelne Strangboxen ein Abschalt-Triggersignal, wobei in Ansprechen hierauf die zugehörige Strangabschaltvorrichtung bzw. die zugehörige Strangabschaltvorrichtungen den bzw. die zugehörigen Photovoltai k-Stränge abschaltet bzw. abschalten.
Insoweit kann der Benutzer in vorteilhafter Weise lokal am zugehörigen PhotovoltaikStrang oder zentral Anlagenseitig, insbesondere aber Photovoltaik-Modul-überbergreifend gesteuert, gezielt den oder die gewünschten Photovoltai k-Stränge abschalten bzw. die stromführende Verbindung zu dem zentralen Sammelpunkt trennen.
Insbesondere ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, ein externes benutzergeneriertes Strangabschalt-Triggersignal zu empfangen und in Ansprechen auf das
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Strangabschalt-Triggersignal den zugehörigen Photovoltaik-Strang von der Parallelschaltung abzuschalten, indem die Steuereinrichtung die Schaltereinrichtung öffnet und damit die stromführende Verbindung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs, zumindest in der Flussrichtung des von diesem Photovoltaik-Strang photovoltaisch erzeugten Stroms, mit dem zentralen Sammelpunkt trennt. Die Strangabschaltvorrichtung ist demnach insbesondere eine aktiv schaltbare und/oder elektronisch gesteuerte Strangabschaltvorrichtung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Strangabschaltvorrichtung zusätzlich eine Rückstromschutzschaltung und/oder einen mit der Steuereinrichtung verbundenen Sensor zum Messen einer elektrischen Kenngröße an dem zugehörigen Photovoltaik-Strang umfassen, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, in Ansprechen auf die mit dem Sensor gemessene elektrische Kenngröße die Verbindung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs mit dem zentralen Sammelpunkt in Rückstromrichtung automatisch zu unterbrechen. Mit anderen Worten ist die Strangabschaltvorrichtung vorzugsweise mit der Rückstromschutzschaltung gemäß DE 10 2016 117 049 kombiniert.
Somit können die Vorteile der Rückstromverhinderung gemäß der in der DE 10 2016 117 049 beschriebenen Erfindung und der vorliegenden gezielten benutzergesteuerten Abschaltung einzelner Photovoltaik-Stränge synergistisch kombiniert werden. Die Strangabschaltvorrichtung und die Rückstromschutzschaltung können in vorteilhafter Weise im demselben Gehäuse bzw. in derselben einem bestimmten Photovoltaik-Strang zugehörigen Strangbox untergebracht sein und zumindest teilweise gemeinsame Bauteile aufweisen.
Vorzugsweise ist die Schaltereinrichtung nämlich dazu ausgebildet, in dem geöffneten Zustand den Stromfluss in beiden Richtungen zu unterbrechen, also den Fluss des von dem zugehörigen Photovoltaik-Strang photovoltaisch erzeugten Stroms als auch Quer- oder Rückströme aus den anderen parallel geschalteten Photovoltaik-Strängen in den zugehörigen Photovoltaik-Strang zu unterbrechen.
Damit kann die Schaltereinrichtung in vorteilhafter Weise eine synergistische Doppelfunktion erfüllen.
Vorzugsweise umfasst die Strangabschaltvorrichtung bzw. die Schaltereinrichtung eine Back-to-Back-Schaltung aus zwei Halbleiterschaltern, z.B. zwei Transistoren, insbesondere eine Back-to-Back-Schaltung aus zwei Feldeffekt-Transistoren, insbesondere eine Back-to-BackSchaltung aus zwei MOSFETs welche seriell in die Strangleitung geschaltet ist. Eine Back-to7
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Back-Schaltung aus zwei Halbleiterschaltern hat den Vorteil, dass wenn beide Halbleiterschalter geöffnet sind, die stromführende Verbindung in beiden Richtungen getrennt bzw. der Stromfluss in beiden Richtung unterbrochen ist.
Weiter vorzugsweise umfasst die Strangabschaltvorrichtung bzw. die
Schaltereinrichtung ein Relais, welches seriell in die Strangleitung geschaltet ist.
Besonders bevorzugt umfasst die Strangabschaltvorrichtung bzw. die Schaltereinrichtung eine Parallelschaltung aus dem Relais und der Back-to-Back-Schaltung aus zwei Halbleiterschaltern, insbesondere eine Parallelschaltung aus dem Relais und der Back-toBack-Schaltung aus zwei (MOSFET-)Transistoren, wobei diese Parallelschaltung seriell in die Strangleitung geschaltet ist. Ein Vorteil dieser Parallelschaltung ist, dass kein Hochstromrelais verwendet werden muss, sondern ein einfaches kleines Standard-Relais verwendet werden kann.
Beim Abschalten wird vorzugsweise zunächst das Relais geöffnet und erst nach einer zeitlichen Verzögerung nach dem Öffnen des Relais wird der parallele Halbleiterschalter geöffnet.
Beim (Wieder-)Anschalten wird zunächst der Halbleiterschalter geschlossen und erst nach einer zeitlichen Verzögerung wird das parallele Relais geschlossen.
Dadurch braucht das Relais lediglich eine geringe Spannung im Bereich von einem Volt zu schalten, wodurch Funkenbildung am Relais vermieden werden kann. Dies trägt zur Langlebigkeit der Schaltung bei.
Mit anderen Worten ist die Strangabschaltvorrichtung dazu ausgebildet, beim Verbinden des zugehörigen Photovoltaik-Strangs mit dem zentralen Sammelpunkt zunächst die Halbleiterschalter, insbesondere die MOSFET-Transistoren, zu schließen und erst nach einer zeitlichen Verzögerung danach das Relais zu schließen. Dadurch kann in vorteilhafter Weise insbesondere beim Anschalten eine Vielzahl der Schaltvorgänge zunächst durch die Halbleiterschalter, z.B. die Back-to-Back-MOSFET-Schaltung durchgeführt werden. Einerseits kann so die Anzahl der Schaltvorgänge des Relais niedrig gehalten werden und andererseits wird das Relais beim Schaltvorgang durch den parallelen Halbleiterschalter entlastet. Im Produktionsbetrieb entlastet das Relais hingegen die Halbleiterschalter. Trotzdem kann bei geöffneter Schaltereinrichtung, also wenn sowohl die Halbleiterschalter als auch das Relais geöffnet sind, eine bidirektionale Trennung der elektrischen Verbindung erreicht werden, d.h. der Stromfluss in beiden Richtungen unterbrochen werden. Dadurch können die Vorzüge der individuellen Strangabschaltung und der Rückstromverhinderung in einfacher Weise miteinander kombiniert werden. Ferner kann das Relais geschont werden, was der Langlebigkeit der
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Strangabschaltvorrichtung dienlich ist und wodurch Sicherheit, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit gewährleistet werden können.
Ferner bevorzugt kann die Strangabschaltvorrichtung dazu ausgebildet sein, vor dem Wiederanschalten des zugehörigen Photovoltaik-Strangs in einer Prüfroutine elektrische Kenngrößen des zugehörigen Photovoltaik-Strangs zu prüfen und bei Einhalten vordefinierter Schwellenwerte für die elektrischen Kenngrößen und nach Benutzerfreigabe die Schaltereinrichtung zu schließen. D.h. das Schließen der Schaltereinrichtung erfolgt erst dann wenn beides vorliegt, d.h. wenn sowohl die Prüfbedingungen für die elektrischen Kenngrößen erfüllt sind, als auch die Benutzerfreigabe für das (Wieder-)Anschalten vorliegt. Erst dann wird der zugehörige Photovoltaik-Strang wieder an den zentralen Sammelpunkt angeschaltet.
Insbesondere können die Halbleiterschalter zunächst testweise geschlossen und bei noch offenem Relais elektrische Kenngrößen, insbesondere der Strangstrom gemessen werden.
Dieser Vorgang kann mehrmals wiederholt werden, bevor auch das Relais geschlossen wird, wodurch das Relais geschont werden kann.
Insbesondere umfasst die Strangabschaltvorrichtung einen Stromsensor, welcher den photovoltaisch erzeugten Stromfluss durch die zugehörige Strangleitung misst. Die Strangabschaltvorrichtung schließt das Relais vorzugsweise nur dann, wenn der durch die Strangleitung fließende photovoltaisch erzeugte Strom einen vordefinierten Schwellenwert überschreitet. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der zugehörige Photovoltaik-Strang erst in Betrieb genommen wird, wenn er vollständig betriebsbereit ist.
Bevorzugt weist die Strangabschaltvorrichtung bzw. die Schaltereinrichtung eine Verlustleistung im Produktionsbetrieb des zugehörigen Photovoltaik-Strangs von kleiner als 1 W, beispielsweise bei 1000 Volt und 10 Ampere pro Photovoltaik-Strang auf.
Die Strangabschaltvorrichtung bzw. die Schaltereinrichtung kann demnach auch Halbleiterschalter umfassen, vorzugsweise weist die Strangabschaltvorrichtung bzw. die Schaltereinrichtung aber nicht ausschließlich Halbleiterbauelemente, sondern zumindest einen nicht-Halbleiter-basierten Schalter, insbesondere das Relais auf. Vorzugsweise fließt also zumindest zeitweise, insbesondere im dauerhaften Produktionsbetrieb des Photovoltaik-Strangs der photovoltaisch erzeugte Strom in dem Teil des Photovoltaik-Strangs, in dem die volle nominelle Spannung der mehreren seriellen Photovoltaik-Module oder des gesamten Photovoltaik-Strangs (typ. >500 Volt) anliegt, vorzugsweise ausschließlich, durch metallische Leiter, z.B. Metallkabel, Metallsteckverbinder und/oder Relais und zumindest nicht dauerhaft
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Vorzugsweise weist jeder parallele Photovoltaik-Strang vor dem zentralen Sammelpunkt eine solche Strangabschaltvorrichtung auf. Die Strangabschaltvorrichtungen sind Photovoltaik-Modul-übergreifend, d.h. sind jeweils für den gesamten Photovoltaik-Strang mit mehreren seriell verschalteten Photovoltaik-Modulen zuständig.
Die Strangabschaltvorrichtungen weisen eingangsseitig (also sträng- oder PhotovoltaikModul-seitig) einen Pluspoleingang und einen Minuspoleingang zum Anschließen des Pluspols bzw. Minuspols der Strangleitung sowie ausgangsseitig (also sammelpunktseitig) einen Pluspolausgang und einen Minuspolausgang zum Anschließen des Pluspols bzw. Minuspols einer Fortsetzung der Strangleitung bis zu dem zentralen Sammelpunkt der Photovoltaik-Stränge bzw. bis zum Gleichstromeingang des Wechselrichters auf. Es liegt demnach insbesondere die gesamte Strangspannung an der Strangabschaltvorrichtung an und/oder der gesamte Strangstrom fließt durch die Strangabschaltvorrichtung hindurch, um stromabwärts in Richtung des Wechselrichters an dem zentralen Sammelpunkt mit den Strömen der anderen parallelen Photovoltaik-Stränge parallel vereinigt zu werden. Somit sind die Pluspolausgänge und der Minuspolausgänge der parallelen Photovoltaik-Stränge mit dem Pluspol bzw. Minuspol des zentralen Sammelpunkts bzw. über den zentralen Sammelpunkt mit dem Pluspol bzw. dem Minuspol des Gleichstromeingangs des Wechselrichters verbunden. Die
Strangabschaltvorrichtung bewirkt nun eine individuelle Abschaltmöglichkeit des jeweils zugehörigen Photovoltaik-Strangs.
Wie vorstehend bereits ausgeführt wurde, entfaltet die vorliegende Erfindung besondere Vorteile in Kombination mit dem Rückstromschutz gemäß der DE 10 2016 117 049.
Wenn also die Strangabschaltvorrichtung auch als Rückstromschutzvorrichtung wirkt, verhindert diese auch, dass ein Querstrom so groß wird, dass sich die Richtung des Stromflusses in dem zugehörigen Photovoltaik-Strang umkehrt, d.h. ein negativer Strom zurück in den zugehörigen Photovoltaik-Strang fließt. In vorteilhafter Weise können also unerwünschte Rückströme verhindert werden, welche ansonsten entstehen könnten, wenn der zugehörige Photovoltaik-Strang niederimpedanter sein sollte als der Wechselrichter oder entsprechende Stromabnehmer stromabwärts des zentralen Sammelpunkts. Dies kann einen positiven Einfluss auf die Lebensdauer der zugehörigen Photovoltaik-Module haben. Je nach
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Sicherheitsausrüstung der Photovoltaik-Anlage kann die Rückstromschutzfunktion auch die Sicherheit der Anlage erhöhen, insbesondere beim Abschalten einzelner Photovoltaik-Stränge oder der Photovoltaik-Anlage, z.B. aufgrund nicht mehr hinreichender Bestrahlung, Wartungsarbeiten oder bei einer Gefahrenabschaltung, insbesondere in dem die Rückstromschutzfunktion verhindert, dass die Abschaltung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs aufgrund eines Rückstroms verhindert wird.
Vorzugsweise ist die Strangabschaltvorrichtung in ein elektrisch isolierendes Gehäuse eingebaut, welches am strangseitigen Eingang einen Pluspol-Anschluss für den Pluspol der Strangleitung und einen Minuspol-Anschluss für den Minuspol der Strangleitung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs aufweist. Ferner vorzugsweise weist die Strangabschaltvorrichtung am sammelpunktseitigen Ausgang einen Pluspol-Anschluss für den Pluspol und einen MinuspolAnschluss für den Minuspol der Verlängerung der Strangleitung, die zu dem zentralen Sammelpunkt führt, auf. Die Anschlüsse an dem Gehäuse sind vorzugsweise als PhotovoltaikSteckverbinder, z.B. gemäß dem SUNCLIX®-System der Anmelderin/Inhaberin ausgebildet. Das Gehäuse mit der Strangabschaltvorrichtung, welches mit den Steckverbindern in die beiden Leitungen der Strangleitung des zugehörigen Photovoltaik-Moduls eingefügt werden können, kann demnach eine separat steckbare Einheit in Form einer Strangabschaltbox bilden, die auch als Nachrüstlösung noch in vorhandene Strangleitungen zwischen die Photovoltaik-Module jeweils eines Photovoltaik-Strangs und den zentralen Sammelpunkt bzw. den gemeinsamen Wechselrichter eingefügt werden kann, um eine vorhandene Multistrang-Photovoltaik-Anlage nachzurüsten.
Vorzugsweise enthält die Strangabschaltvorrichtung einen mit der Steuereinrichtung verbundenen Sensor zum Messen einer elektrischen Kenngröße an dem zugehörigen Photovoltaik-Strang. In Ansprechen auf die mit dem Sensor gemessene elektrische Kenngröße kann die Steuereinrichtung die Schaltereinrichtung schalten, ggf. aber nur dann wenn auch eine Benutzerfreigabe vorliegt. Insbesondere verhindert die Steuereinrichtung in Ansprechen auf die mit dem Sensor gemessene elektrische Kenngröße das Schließen der Schaltereinrichtung und/oder zumindest des Relais, z.B. wenn die gemessene elektrische Kenngröße außerhalb einer für das Wieder-Anschalten maßgeblichen Sicherheitsbedingung für die erste elektrische Kenngröße liegt.
Der Sensor ist vorzugsweise ein Stromsensor oder ein Spannungssensor, welcher zumindest eine der folgenden elektrischen Kenngrößen misst:
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- Eingangsspannung am strangseitigen Eingang der Strangabschaltvorrichtung,
- Ausgangsspannung am sammelpunktseitigen bzw. wechselrichterseitigen Ausgang der Strangabschaltvorrichtung,
- Strangstrom des zugehörigen Photovoltaik-Strangs bzw. durch die Strangabschaltvorrichtung oder Strangbox,
- negativer Stromfluss.
Ein negativer Stromfluss bedeutet, dass der Strom in dem Photovoltaik-Strang entgegen der Flussrichtung des im Betrieb photovoltaisch erzeugten Stroms durch die Strangabschaltvorrichtung fließt. D.h. der Stromsensor ist insbesondere dazu ausgebildet, auch einen negativen Stromfluss messen zu können.
Wenn zusätzlich zu der benutzergesteuerten Strangabschaltung auch eine Rückstromstromschutzfunktion gewünscht ist, öffnet die kombinierte Strangabschalt- und Rückstromschutzvorrichtung in Ansprechen auf eine oder mehrere dieser mit dem oder den Sensoren gemessenen elektrischen Kenngrößen die Schaltereinrichtung und unterbricht die Verbindung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs zu der Parallelschaltung mit den anderen Photovoltaik-Strängen und damit zu dem Gleichstromeingang des Wechselrichters. Die Strangabschalt- und/oder Rückstromschutzvorrichtung enthält daher vorzugsweise einen Stromsensor, der auch negative Ströme messen kann und/oder einen Eingangsspannungssensor und/oder einen Ausgangsspannungssensor.
In vorteilhafter Weise kann hiermit auf einfache Weise separat an jedem PhotovoltaikStrang kontinuierlich festgestellt werden, ob ein Zustand des zugehörigen Photovoltaik-Strangs vorliegt, welcher außerhalb der gewünschten Betriebs- und Sicherheitsparameter liegt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Sensor demnach ein Stromsensor, welcher den Stromfluss, ggf. auch einen negativen Stromfluss durch die Strangabschalt- und Rückstromschutzvorrichtung messen kann. Die Strangabschalt- und Rückstromschutzvorrichtung kann die Verbindung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs zu dem zentralen Sammelpunkt, d.h. zu der Parallelschaltung mit den anderen Photovoltaik-Strängen und zu dem Gleichstromeingang des Wechselrichters unterbrechen, zumindest wenn der Strom in dem zugehörigen Photovoltaik-Strang negativ ist und/oder einen vordefinierten Schwellenwert für den Betrag des negativen Stroms überschreitet. Ein negativer Strom ist allerdings keine notwendige Voraussetzung für das Trennen. Je nachdem welche Betriebs- und Sicherheitsparameter vorgegeben sind, kann die Strangabschalt- und
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Rückstromschutzvorrichtung die Unterbrechung auch bereits dann durchführen, wenn der Strom zwar noch positiv ist, aber unterhalb eines vordefinierten Sicherheits-Schwellwertes liegt. Dies kann z.B. dann Vorkommen, wenn die Photovoltaik-Module des zugehörigen PhotovoltaikStrangs erheblich stärker abgeschattet sind als die Photovoltaik-Module der anderen Photovoltaik-Stränge. In diesem Fall sorgen die Querströme möglicherweise noch nicht für einen negativen Gesamt-Stromfluss in dem zugehörigen Photovoltaik-Strang, reduzieren aber den von den von den zugehörigen Photovoltaik-Strang photovoltaisch erzeugten Strom ggf. bereits so weit, dass der Produktionsbetrieb dieses zugehörigen Photovoltaik-Strangs wirtschaftlich nicht mehr sinnvoll ist, so dass es besser ist, die Verbindung dieses zugehörigen Photovoltaik-Strangs zu der Parallelschaltung mit den anderen Photovoltai k-Strängen und zu dem gemeinsamen Wechselrichter zu unterbrechen. Dies kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn der von der Strangabschalt- und Rückstromschutzvorrichtung gemessene Strom zwar noch positiv ist, aber erheblich unter dem Maximalstrom des Photovoltaik-Strangs, z.B. kleiner als 10% des Maximalstroms des Photovoltaik-Strangs ist. Mit anderen Worten ist die Steuereinrichtung vorzugsweise dazu ausgebildet, die Schaltereinrichtung automatisch zu schalten, bzw. die Verbindung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs zu der Parallelschaltung und zu dem Wechselrichterzu unterbrechen, wenn die Bedingung eintritt, dass der Strangstrom I kleiner wird als ein vordefinierter Schwellenwert IO. Der vordefinierte Schwellenwert IO kann zwischen positiv und erheblich kleiner als der Maximalstrom des zugehörigen Photovoltaik-Strangs und einem negativen Sicherheitswert für den Stromfluss ausgewählt werden. Mathematisch ausgedrückt kann die Schaltbedingung definiert werden als l<IO, wobei IO ausgewählt wird aus einem Intervall [11,12], wobei 11 ein negativer Sicherheitswert ist, bei welchem der zugehörige PhotovoltaikStrang beschädigt werden könnte und I2 ein positiver Wert ist, unterhalb dessen ein wirtschaftlicher Betrieb nicht mehr sinnvoll erscheint.
Insbesondere schaltet die Steuereinrichtung der Strangabschalt- und Rückstromschutzvorrichtung den zugehörigen Photovoltaik-Strang auch wieder elektrisch an die Parallelschaltung mit den anderen Photovoltai k-Strängen und an den gemeinsamen Wechselrichter elektrisch an, wenn die Betriebs- und Sicherheitsparameter dies erlauben und die Benutzerfreigabe, z.B. in Form eines Triggersignals, z.B. durch einen geschlossenen Schalter vorliegt. Hierzu ist die Steuereinrichtung mit einer Sensoreinrichtung zum Messen zumindest einer elektrischen Kenngröße verbunden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Sensoreinrichtung einen Eingangsspannungssensor, welcher die strangseitige Eingangsspannung an der Strangabschaltvorrichtung misst und/oder einen Ausgangsspannungssensor, welcher die sammelpunktseitige bzw. wechselrichterseitige Ausgangsspannung an der Strangabschaltvorrichtung misst. In Ansprechen auf die gemessene strangseitige Eingangsspannung und/oder auf die gemessene sammelpunktseitige bzw. wechselrichterseitige Ausgangsspannung schaltet die Steuereinrichtung den zugehörigen Photovoltai k-Strang, dessen Verbindung zu dem zentralen Sammelpunkt unterbrochen ist, wieder an den zentralen Sammelpunkt mit den anderen parallelen Photovoltaik-Strängen und damit an den Gleichstromeingang des Wechselrichters elektrisch an, wenn die Benutzerfreigabe vorliegt.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Eingangsspannung mit der Ausgangsspannung verglichen und die Steuereinrichtung schaltet in Ansprechen auf den Vergleich der gemessenen strangseitigen Eingangsspannung und der gemessenen sammelpunktseitigen bzw. wechselrichterseitigen Ausgangsspannung Schaltereinrichtung, insbesondere dahingehend, dass der zugehörige Photovoltai k-Strang, dessen Verbindung zu dem zentralen Sammelpunkt unterbrochen ist, wieder an die anderen parallelen Photovoltai k-Stränge und an den Gleichstromeingang des Wechselrichters angeschaltet wird, wenn die Benutzerfreigabe vorliegt. Durch den Spannungsvergleich kann gewährleistet werden, dass nach dem elektrischen Wiederanschalten des zugehörigen Photovoltai k-Strangs die erwünschten Betriebs- und Sicherheitsparameter erfüllt sind, z.B. dass kein negativer Strom zurück in den zugehörigen Photovoltai k-Strang fließt bzw. der positive Produktionsstrom einen Mindestwert übersteigt, indem der zugehörige Photovoltai k-Strang nur dann elektrisch wieder angeschaltet wird, wenn die Differenz aus Ausgangsspannung U2 minus Eingangsspannung U1 kleiner ist, als ein vordefinierter Schwellenwert U0. Wenn U0=0 gilt, bedeutet das, dass die Ausgangsspannung U2 kleiner ist als die Eingangsspannung U1. Hierbei kann eine gewisse Toleranz vorhanden sein, insbesondere kann der Effekt ausgenutzt werden, dass die Eingangsspannung des zugehörigen Photovoltai k-Strangs, dessen Verbindung zu dem zentralen Sammelpunkt unterbrochen ist, die Leerlaufspannung ist, wohingegen die Ausgangsspannung, welche die von den anderen parallelen Photovoltaik-Modulen erzeugte Spannung darstellt, bereits eine Lastspannung darstellt, welche typischerweise um etwa 20% niedriger ist als die Leerlaufspannung, weil der Wechselrichter bereits arbeitet. Demnach kann die Steuereinrichtung in Ansprechen auf den Vergleich der Leerlaufspannung des zugehörigen
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Photovoltaik-Strangs mit der Lastspannung der anderen Photovoltaik-Stränge den zugehörigen
Photovoltaik-Strang, dessen Verbindung zu dem zentralen Sammelpunkt unterbrochen ist, wieder an den zentralen Sammelpunkt mit den anderen parallelen Photovoltaik-Strängen und damit an den Gleichstromeingang des Wechselrichters anschalten, wenn die Benutzerfreigabe vorliegt.
Zusätzlich zu dem Spannungsvergleich kann noch geprüft werden, ob die Spannung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs einen vordefinierten Schwellenwert U_min übersteigt, z.B. um zu gewährleisten, dass der zugehörige Photovoltaik-Strang zu diesem Zeitpunkt eine hinreichende Leistung erzeugen kann.
Die kombinierte Strangabschalt- und Rückstromschutzvorrichtung umfasst demnach vorzugsweise eine Schaltereinrichtung, welche im geschlossenen Zustand den zugehörigen Photovoltaik-Strang parallel mit den anderen Photovoltaik-Strängen elektrisch verbindet und im offenen Zustand die stromführende Verbindung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs zu dem zentralen Sammelpunkt bzw. zu dem Wechselrichter innerhalb der Strangleitung bidirektional unterbricht.
Dabei sollte die Schaltereinrichtung für eine Trennspannung von mindestens 500 Volt, besser mindestens 1000 Volt und/oder für einen Durchgangsstrom von mindestens 5 Ampere, besser mindestens 10 Ampere ausgelegt sein. Es soll nämlich insbesondere die Gesamtspannung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs von der Schaltereinrichtung unterbrochen bzw. geschaltet werden und/oder der gesamte Produktionsstrom des zugehörigen Photovoltaik-Strangs im Produktionsbetrieb des Photovoltaik-Strangs durch die Schaltereinrichtung, fließen.
Vorzugsweise sind die hierfür vorzugsweise verwendeten Halbleiterschalter und/oder das Relais als Schließer (Normal-Off) ausgebildet. Dies könnte zwar auf den ersten Blick nachteilig erscheinen, da für das Halten des On-Zustandes elektrische Leistung benötigt wird.
Dies wird aber in Kauf genommen, um die damit verbundene Sicherheit zu erzielen, nämlich dass die Verbindung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs im Normalzustand der Schaltereinrichtung zu der Parallelschaltung mit den anderen Photovoltaik-Strängen und zu dem Gleichstromeingang des Wechselrichters unterbrochen ist.
In vorteilhafter Weise können Halbleiterschalter, z.B. MOS-FETs verwendet werden, welche einen RDS-On (Resistance-Drain-Source-On, auf Deutsch auch als Einschaltwiderstand bezeichnet) von z.B. mindestens 50 mOhm, ggf. sogar mehreren 100 mOhm oder mehr aufweisen. Dies erzeugt zwar eine relativ große Verlustleitung von ggf. einem Watt, einigen Watt
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Die vorliegend offenbarte Erfindung ist insbesondere vorteilhaft einzusetzen in Photovoltaik-Anlagen, bei welchen die seriell geschalteten Photovoltaik-Module in zumindest einem der Photovoltaik-Stränge, vorzugsweise in allen Photovoltaik-Strängen, jeweils Schutzschaltungen aufweisen, mittels welchen die Photovoltaik-Module einzeln von dem zugehörigen Strang abgeschaltet werden können, und wobei die Schutzschaltungen der einzelnen Photovoltaik-Module den Ausgang des jeweiligen Photovoltaik-Moduls an den Anschlusspunkten für die Strangleitung kurzschließt, um einen niederohmigen Bypass für das jeweilige Photovoltaik-Modul zu erzeugen. Solche Schutzschaltungen für die Photovoltaik-Module sind in der WO2013/026539 A1 genauer beschrieben, auf welche hiermit Bezug genommen und welche diesbezüglich hiermit durch Referenz inkorporiert wird. Ferner ist die vorliegend offenbarte Erfindung insbesondere vorteilhaft einzusetzen in Photovoltaik-Anlagen, bei welchen der zugehörige Photovoltaik-Strang eine Startschaltung aufweist, welche dazu ausgebildet ist, solche oder andere Schutzschaltungen der einzelnen Photovoltaik-Module des zugehörigen Photovoltaik-Strangs wieder zu aktivieren. Solche Startschaltungen für die Photovoltaik-Stränge sind in der WO2014/122325 A1 genauer beschrieben, auf welche hiermit Bezug genommen und welche diesbezüglich hiermit durch Referenz inkorporiert wird.
Bevorzugt können eine solche Startschaltung zum Starten des zugehörigen Photovoltaik-Strangs und die Strangabschaltvorrichtung für den zugehörigen Photovoltaik-Strang in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht werden, so dass eine Strangbox mit kombinierter Start-und individueller Strangabschaltfunktion für den zugehörigen Photovoltaik-Strang entsteht. Die Strangbox wird mit Pluspol- und Minuspol-Anschlüssen am Eingang und Pluspol- und Minuspol-Anschlüssen am Ausgang der Strangbox zwischen die Serie aus Photovoltaik-Modulen des zugehörigen Photovoltaik-Strangs und den zentralen Sammelpunkt mit den anderen Photovoltaik-Strängen in den zugehörigen Photovoltaik-Strangs geschaltet, wo sie beide Funktionen - Strangabschaltung und Starten des zugehörigen Photovoltaik-Strangs und ggf. noch Rückstromschutz für denselben Photovoltaik-Strang erfüllen kann. Hierdurch können überflüssige Komponenten, insbesondere Steckverbindungen eingespart werden, was sich positiv auf Kosten, Lebensdauer und Verlustleitung der Photovoltaik-Anlage auswirken kann. Die Verlustleistung der Strangabschaltvorrichtung ist im Produktionsbetrieb, insbesondere bei geschlossenem Relais so niedrig, dass die thermische Belastung akzeptabel ist.
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Vorzugsweise ist jeder Photovoltaik-Strang der Parallelschaltung an dem zentralen
Sammelpunkt bzw. dem Gleichstromeingang desselben Wechselrichters mit der beschriebenen
Photovoltaik-Modul-übergreifenden Strangabschaltvorrichtung bzw. Strangbox ausgerüstet.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum benutzergesteuerten oder benutzergetriggerten Abschalten und (Wieder-)Anschalten eines vom Benutzer selektierten einzelnen Photovoltai k-Strangs einer wie vorstehend beschriebenen Multistrang-PhotovoltaikAnlage von bzw. an den zentralen Sammelpunkt bzw. an den Gleichstromeingang des Wechselrichters . Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
Gezieltes Triggern der Strangabschaltvorrichtung des zugehörigen Photovoltaikstrangs durch den Benutzer, um den zugehörigen Photovoltaik-Strang von dem zentralen Sammelpunkt abzuschalten bzw. die stromführende Verbindung zu dem zentralen Sammelpunkt zu trennen. Hierbei bleibt insbesondere zumindest ein anderer Photovoltaik-Strang an den zentralen Sammelpunkt angeschaltet und speist weiter Strom über den zentralen Sammelpunkt ein, so dass die Multistrang-Photovoltaik-Anlage grundsätzlich noch produktiv bleibt.
Gezieltes Triggern der Strangabschaltvorrichtung des zugehörigen PhotovoltaikStrangs durch den Benutzer, um den zugehörigen Photovoltaik-Strang wieder an den zentralen Sammelpunkt anzuschalten bzw. mit dem zentralen Sammelpunkt stromführend zu verbinden, insbesondere wenn weitere Prüfbedingungen in Bezug auf elektrische Kenngrößen erfüllt sind.
Gegenstand der Erfindung ist ferner die Strangabschaltvorrichtung für einen Photovoltaik-Strang einer Multistrang-Photovoltaik-Anlage zum benutzergesteuerten gezielten Abschalten des zugehörigen Photovoltai k-Strangs von anderen parallel an den zentralen Sammelpunkt angeschlossenen Photovoltai k-Strängen der Multistrang-Photovoltaik-Anlage.
Die Strangabschaltvorrichtung umfasst eine Schaltereinrichtung, welche im geschlossenen Zustand den zugehörigen Photovoltaik-Strang über einen zentralen Sammelpunkt parallel mit den anderen Photovoltai k-Strängen stromführend verbindet und im offenen Zustand die stromführende Verbindung des zugehörigen Photovoltai k-Strangs zu dem zentralen Sammelpunkt unterbricht.
Die Strangabschaltvorrichtung umfasst ferner eine Steuereinrichtung welche dazu ausgebildet ist, in Ansprechen auf ein von einem Benutzer getriggertes Steuersignal die Schaltereinrichtung aus dem geschlossenen Zustand in den offenen Zustand zu schalten, um den zugehörigen Photovoltaik-Strang benutzergetriggert von dem zentralen Sammelpunkt zu trennen.
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Die Strangabschaltvorrichtung umfasst insbesondere eine Parallelschaltung aus einer
Halbleiterschalter-Back-to-Back-Schaltung und einem Relais, also einem elektromechanischen
Schalter.
Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass die Erfindung zwar besonders vorteilhaft für Photovoltaik-Anlagen verwendbar, jedoch prinzipiell auch für andere DC-Generatoren einsetzbar ist, insbesondere wenn diese eine Parallelverschaltung an einem zentralen Sammelpunkt bzw. an einem gemeinsamen Wechselrichter aufweisen. Diese sollen nicht ausgeschlossen sein.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente teilweise mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale der verschiedenen
Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können.
Kurzbeschreibunq der Figuren
Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Photovoltaik-Anlage mit parallelen Photovoltaik-Strängen,
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Schutzschaltung für ein Photovoltaik-Modul,
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Startbox mit Strangabschaltvorrichtung und
Rückstromschutzfunktion,
Fig. 4 ein detaillierteres Blockschaltbild der Schaltereinrichtung S1, und
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm für das Starten, Prüfen und Abschalten des zugehörigen
Photovoltaik-Strangs.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Bezug nehmend auf Fig. 1 umfasst die Multistrang-Photovoltaik-Anlage 1 eine Mehrzahl von parallel geschalteten Photovoltaik-Strängen, von denen der Einfachheit halber lediglich zwei Photovoltaik-Stränge 10,10‘ dargestellt sind.
Jeder Photovoltaik-Strang umfasst eine Mehrzahl von Photovoltaik-Modulen oder Photovoltaik-Paneelen 12,12‘, welche jeweils mit einer Schutzschaltung 14,14‘ ausgerüstet sind, z.B. wie sie in der WO 2013/026539 A1 beschrieben sind. Die Schutzschaltungen 14,14’ sind jeweils einem Photovoltaik-Modul 12,12‘ zugeordnet und die jeweilige Strangleitung 16,16‘ führt durch die dem Photovoltaik-Strang 10,10‘ zugehörige Schutzschaltung 14,14‘ zweipolig hindurch.
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Bezug nehmend auf Fig. 2 enthält jede Schutzschaltung 14,14‘ einen Kurzschlussschalter S3 zum strangseitigen Kurzschließen des zugehörigen Photovoltaik-Moduls 12,12‘ sowie einen seriellen Trennschalter S4, mit welchem das zugehörige Photovoltaik-Modul 12,12‘ vom Photovoltaik-Strang 10,10‘ getrennt werden kann. Bei Beschattung oder Ausfall eines Photovoltaik-Moduls 12,12‘ schließt der Kurzschlussschalter S3 und der serielle Trennschalter S4 öffnet, so dass das jeweilige Photovoltaik-Modul 12,12‘ vom Strang getrennt wird, leerläuft und der Photovoltaik-Strang 10,10‘ trotzdem geschlossen bleibt, so dass weiterhin der photovoltaisch erzeugte Strom der übrigen Photovoltaik-Module dieses Photovoltaik-Strangs 10,10‘ durch die auch in diesem Schutzzustand geschlossene Strangleitung 16,16‘ fließen kann. Für weitere Details der beispielhaften Schutzschaltung 14,14‘ wird auf die WO 2013/026539 verwiesen, welche diesbezüglich hiermit durch Referenz zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht wird.
Wieder Bezug nehmend auf Fig. 1 ist in jeden Strang 10,10‘ eine Startbox 20,20‘ eingefügt, durch welche beide Strangleitungen 16,16‘ hindurch gehen. Wechselrichterseitig der Startboxen 20,20‘ sind Fortsetzungen 17,17‘ der Strangleitungen 16,16‘ an dem zentralen Sammelpunkt 22a, 22b bzw. dessen Plus- und Minuspol parallel zusammen geschaltet, um die photovoltaisch erzeugte Leistung der mehreren Photovoltaik-Stränge 10,10‘ etc. parallel geschaltet in den Gleichstromeingang 24a, 24b des gemeinsamen Wechselrichters 26 einzuspeisen. Am Wechselstromausgang 28 des Wechselrichters 26 wird der Wechselstrom zum Einspeisen in ein Versorgungsnetz bereitgestellt.
Die Startboxen 20,20‘ werden in diesem Beispiel von einem externen 24-Volt Netzteil 32 versorgt, um die gewünschten Schaltvorgänge auszuführen. Die Versorgung kann allerdings auch durch ein Start-Photovoltaik-Modul erfolgen, welches keine Schutzschaltung 14,14‘ aufweist und somit bei Lichteinfall automatisch den jeweiligen Photovoltaik-Strang 10,10‘ und damit auch die zugehörige Startbox 20,20‘ mit elektrischer Leistung versorgt. Für weitere Details hierzu wird auf die WO 2014/122325 A1 verwiesen, welche diesbezüglich hiermit durch Referenz zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht wird.
Bezug nehmend auf Fig. 3 ist nun ein Photovoltaik-Strang 10 aus der Mehrzahl von parallelen Photovoltaik-Strängen dargestellt. Alle übrigen parallel geschalteten PhotovoltaikStränge 10,10‘ etc. sind gleich aufgebaut, so dass diesbezüglich auf eine entsprechende Wiederholung verzichtet werden kann.
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Die Photovoltaik-Module 12 mit angeschlossener Schutzschaltung 14, welche in der Fig. 3 der Einfachhalt halber nicht separat dargestellt ist, bilden in serieller Schaltung den Photovoltaik-Strang 10. Der Pluspol 16a und der Minuspol 16b der Strangleitung 16 sind an einen Pluspoleingang 34a bzw. einen Minuspoleingang 34b der Startbox 20 angeschlossen, um in die Startbox 20 eingespeist zu werden. An einen Pluspolausgang 36a bzw. einen Minuspolausgang 36b sind entsprechende Fortsetzungen 17 der Strangleitung 16 an den Pluspol 24a bzw. an den Minuspol 24b des Gleichstromeingangs 24 des Wechselrichters 26 angeschlossen. Der von den Photovoltaik-Modulen 12 des Photovoltaik-Strangs 10 photovoltaisch erzeugte Strom fließt demnach im Produktionsbetrieb durch die Startbox 20 hindurch. An den Eingängen und Ausgängen 34a, 34b; 36a, 36b sind die modulseitigen und sammelpunktseitigen Abschnitte 16, der Strangleitung, vorzugsweise mit Steckverbindern (nicht dargestellt) angeschlossen. Der parallel geschaltete zweite Photovoltaik-Strang 10‘ bzw. weitere parallele Photovoltaik-Stränge sind durch die gestrichelten Linien, welche zu den beiden Polen des zentralen Sammelpunkts 22a, 22b führen, symbolisiert.
Die Startbox 20 enthält nun eine Strangabschaltvorrichtung 40, welche in das Gehäuse 21 der Startbox integriert ist. Die Strangabschaltvorrichtung 40 umfasst eine Schaltereinrichtung S1, welche seriell in den Photovoltaik-Strang 10, in diesem Beispiel in einen Ast der Strangleitung (in diesem Beispiel der Pluspol) geschaltet ist. Mit der seriellen Schaltereinrichtung S1 kann die stromführende Verbindung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs 10 zu dem Wechselrichter 26 benutzergesteuert unterbrochen werden. Eine Steuereinrichtung 42 in Form eines Mikrocontrollers steuert die serielle Trenn-Schaltereinrichtung S1 und überwacht einen Stromsensor 44, einen Eingangsspannungssensor 46, einen Ausgangsspannungssensor 48 und einen Triggersignal-Sensor 49, um elektrische Kenngrößen zu gewinnen.
Der Eingangsspannungssensor 46 ist parallel zu den Eingangsanschlüssen 34a, 34b der Startbox 20 geschaltet, um die Eingangsspannung U1 zu messen, welche die Strangspannung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs 10 ist. Der Ausgangsspannungssensor 48 ist parallel zu den Ausgangsanschlüssen 36a, 36b der Startbox 20 geschaltet, um die Ausgangsspannung U2 zu messen, welches diejenige Spannung ist, die am Wechselrichter 26 anliegt, d.h. welches diejenige Spannung ist, die von der Parallelschaltung aller anderen Photovoltaik-Stränge an den Wechselrichter 26 angelegt wird. Der Stromsensor 44 misst im Produktionsbetrieb den Strangstrom, welcher bei Stromproduktion des Photovoltaik-Strangs 10 in der normalen Richtung, welche hier als positiv bezeichnet wird, durch die Strangleitung 16, die
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Startbox 20, die Fortsetzung der Strangleitung 17 und den Wechselrichter 26 fließt, um richtigpolig in den Wechselrichter eingespeist zu werden. Der Stromsensor 44 ist allerdings vorzugsweise auch dazu ausgelegt, einen Stromfluss in der umgekehrten Richtung, d.h. einen in Bezug auf die normale Stromrichtung der Produktion des Photovoltaik-Strangs 10 negativen Strom (also umgekehrtpolig zu den Gleichstromeingängen 24a, 24b des Wechselrichters) zu messen. Alternativ können aber auch zwei getrennte Stromsensoren, einer für den positiven Stromfluss und einen für den negativen Stromfluss vorgesehen sein (nicht dargestellt). Die Strangabschaltvorrichtung 40 ist demnach dazu ausgebildet, positiven und/oder negativen Stromfluss zu messen. Der Triggersignal-Sensor 49 ist in diesem Beispiel ein Spannungssensor, welcher die Betriebsspannung an einem Startstromwandler 33 misst. Das Triggersignal wird von der Steuereinrichtung 42 überwacht, um die Strangabschaltung auszulösen. Das Triggersignal kann aber auch ein anderes Triggersignal sein, welches die Steuereinrichtung 42 zum Auslösen der Strangabschaltung triggert.
Die Startbox 20 enthält ferner einen Kurzschlussschalter S2, welcher ebenfalls von der Steuereinrichtung 42 gesteuert wird und einen Startstrom in den zugehörigen Photovoltaik-Strang 10 einprägen kann, um die Schutzschaltungen 14, z.B. nach Sonnenaufgang zu starten. Nachts, bei einer Wartung oder im Störungsfall befinden sich die Schutzschaltungen 14 im Sicherheitszustand, wodurch jedes Photovoltaik-Modul 12 einzeln vom zugehörigen Strang 10 getrennt und die Strangleitung 16 kurzgeschlossen ist. Hierzu ist der Schalter S3 geschlossen und der Schalter S4 geöffnet. In der zugehörigen Grundstellung der Startbox 20 bzw. der Strangabschaltvorrichtung 40 sind die serielle Schaltereinrichtung S1 und der
Kurzschlussschalter S2 beide offen und befinden sich in Ihrem Normalzustand (Normal Open). Eine Hauptfunktion der seriellen Schaltereinrichtung S1 ist es, die stromführende Verbindung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs 10 zu dem Wechselrichter 26 und zu den weiteren parallelen Photovoltaik-Strängen zu unterbrechen. Der Kurzschlussschalter S2 wird dazu benutzt, strangseitige Kurzschlüsse in dem zugehörigen Photovoltaik-Strang 10 auszulösen und die Photovoltaik-Module 12 des zugehörigen Photovoltaik-Strangs 10 übereinen eingeprägten Startstrom, welcher in diesem Beispiel von dem externen Netzteil 32 und dem internen Startstromwandler 33 erzeugt wird, zu aktivieren. Nach dem Senden des Startimpulses werden die Strangspannung U1 und die Wechselrichterspannung U2 gemessen und verglichen, um in Ansprechen auf den Spannungsvergleich den zugehörigen Photovoltaik-Strang an die Parallelschaltung und den Wechselrichter 26 elektrisch wieder anzuschalten, wenn eine
BE2017/5253 entsprechende Benutzerfreigabe vorliegt. Die serielle Schaltereinrichtung S1 wird in Ansprechen auf einen Vergleich der Strangspannung U1 und der Wechselrichterspannung U2 geschlossen, d.h. die Schaltbedingung für den Anschaltvorgang der seriellen Schaltereinrichtung S1 hängt von einem Vergleich der Strangspannung U1 und der Wechselrichterspannung U2 ab. Die serielle Schaltereinrichtung S1 wird insbesondere nur dann geschlossen, wenn die Strangspannung U1 des zugehörigen Photovoltaik-Strangs 10 entweder größer ist als die Wechselrichterspannung U2 oder nur um einen vorbestimmten Schwellenwert U0 (geringfügig) kleiner ist als die Wechselrichterspannung U2. Mit anderen Worten ist eine Schaltbedingung für die serielle Schaltereinrichtung S1 zum elektrischen Anschalten des Photovoltaik-Strangs 10 an die Parallelschaltung und an den Wechselrichter 26: U1 >=U2-U0, wobei U0 ein vordefinierter Wert für die maximal zulässige Spannungsdifferenz für das sichere Anschalten des zugehörigen Photovoltaik-Strangs 10 an den Wechselrichter ist. Der vordefinierte und in dem Mikrocontroller hinterlegte Schaltwert U0 ist demnach (deutlich) kleiner als die maximal mögliche Spannung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs 10. Erst wenn eine solche Schaltbedingung, welche elektrischen Kenngrößen des zugehörigen Photovoltaik-Strangs 10 und den anderen Photovoltaiksträngen abhängt, erfüllt ist, steuert die Steuereinrichtung 42 die serielle Schaltereinrichtung S1 derart, dass die Schaltereinrichtung S1 geschlossen wird und damit den zugehörigen Photovoltaik-Strang 10 an den Wechselrichter 26 anschaltet. Somit ist ein Systemstart des zugehörigen Photovoltaik-Strangs 10 ohne die Gefahr des Auftretens von unerwünschten Rückströmen möglich.
Um unerwünschte Rückströme von den anderen Photovoltaik-Strängen in den zugehörigen Photovoltaik-Strang 10 im Produktionsbetrieb zu erfassen, in welchem die serielle Schaltereinrichtung S1 geschlossen ist, wird während des Produktionsbetriebs der Stromfluss durch die Rückstromschutzschaltung überwacht. Hierfür wird dauerhafteine Strommessung mit dem Stromsensor 44 durchgeführt. Mittels des Stromsensors 44 wird demnach eine dauerhafte Überwachung des Strangstroms durchgeführt, einschließlich des Vorzeichens des Strangstroms, also dahingehend ob der Strangstrom negativ wird. Falls der Strangstrom negativ werden sollte oder ein Zustand erreicht wird, der dem nahe kommt, steuert der Mikrocontroller 42 die serielle Schaltereinrichtung S1 dahingehend, dass diese öffnet und die stromführende Verbindung des Photovoltaik-Strangs 10 zu dem zentralen Sammelpunkt 22a, 22b und zu dem Wechselrichter 26 unterbricht.
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Damit alle Startboxen den jeweils zugehörigen Photovoltaik-Strang 10 sauber vom
Wechselrichter 26 trennen, wenn die gesamte Photovoltaik-Anlage 1 herunterfährt, werden die seriellen Schaltereinrichtungen S1 aller Strangabschaltvorrichtungen 40 aller PhotovoltaikStränge ebenfalls geöffnet, sobald die Wechselrichterspannung U2 unterhalb einer vordefinierten
Mindestspannung U_min liegt, wobei U_min z.B. im Bereich von etwa 30 Volt liegen kann.
Bezug nehmend auf Fig. 4 umfasst die Schaltereinrichtung S1 eine Parallelschaltung einer Back-to-Back-Schaltung 50 zweier Halbleiterschalter, in diesem Beispiel zweier MOS-FETs 52, und eines Relais 54. Die Halbleiterschalter und/oder das Relais sind für die volle nominelle Strangspannung und den vollen nominellen Strangstrom des zugehörigen Photovoltaik-Strangs 10 ausgelegt, welche typischerweise bis zu 1000 Volt oder sogar 1500 Volt sowie z.B. 10A betragen können. Derartige MOS-FETs 52 weisen allerdings einen typischen
Einschaltwiderstand, den sogenannten Resistance-Drain-Source-On oder kurz RDS-on, von mehreren 100 mOhm auf. Dadurch entsteht bei einem typischen Photovoltaik-Strang 10 an den MOS-FETs 52 eine Verlustleistung im Bereich von einigen Watt. Da eine solche Verlustleistung vor allem zum Einbau in vorhandene Gehäuse, wie z.B. in das der vorliegenden Startbox 20, unerwünscht ist, entlastet das Relais 54 die Back-to-Back-Schaltung 50 aus den beiden MOS-FETs 52 im Dauerbetrieb. D.h. der Einschaltvorgang wird zunächst von der Back-to-BackSchaltung aus den beiden MOS-FETs 52 ausgeführt und wenn der zugehörige PhotovoltaikStrang 10 für eine gewisse Mindestzeit im Produktionsbetrieb ist, wird das parallele Relais 54 geschlossen, um die MOS-FETs 52 zu entlasten. Dadurch wird einerseits die dauerhafte Erzeugung von hoher Verlustleistung an den MOS-FETs 52 vermieden und andererseits wird das Relais 54 geschont.
Mit einer solchen Back-to-Back-Schaltung 50 aus zwei Halbleiterschaltern kann nun auch die gewünschte Einzel-Strangabschaltung erfolgen, indem die Strangabschaltvorrichtung 40 benutzergesteuert die Schaltereinrichtung S1, d.h. sowohl die Back-to-Back-Schaltung 50 als auch das Relais 54 öffnet und damit selektiert und benutzergesteuert den zugehörigen Photovoltaik-Strang 10 abschaltet. Hierzu wird mittels der Schaltereinrichtung S1 die stromführende Verbindung zwischen dem zugehörigen Photovoltaik-Strang 10 bzw. dem DCGenerator und dem zentralen Sammelpunkt 22a, 22b bzw. dem Wechselrichter 26 bidirektional getrennt, d.h. es wird ein möglicher Stromfluss in beiden Richtungen unterbrochen. Hierzu dienen im Halbleiterschaltteil der Schaltereinrichtung S1 die beiden MOS-FETs 52, welche in Back-toBack-Schaltung 50 verbaut sind.
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Dadurch, dass der Photovoltaik-Strang 10 für beide Stromflussrichtungen getrennt werden kann, kann jeder Photovoltaik-Strang sicher einzeln geschaltet werden. Die
Schaltereinrichtung S1 trennt die Verbindung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs 10 bzw. des zugehörigem DC-Generators mittels der Back-to-Back-Schaltung 50 aus zwei MOSFETs 52 gegen einen Stromfluss in beide Richtungen.
Die interne Firmware der Strangabschaltvorrichtung 40 bzw. der Startbox 20 ist in diesem Beispiel so hergerichtet, dass der Versorgungseingang 35 des Startstromwandlers 33 für das Triggersignal genutzt wird, um die Strangabschaltvorrichtung 40 benutzergetriggert gezielt anzusteuern. Wenn der Benutzer den Schalter S5 an dem externen Versorgungsnetzteil 32 öffnet, bewirkt die Steuereinrichtung 42 in Ansprechen auf die Messung der wegfallenden Versorgungsspannung U3 die Triggerung des Abschaltvorgangs. Hierzu ist ein TriggersignalSensor 49 in Form eines Spannungssensors in die Startbox 20 eingebaut, welcher die Versorgungsspannung U3 an dem Startstromwandler 33 misst. Wenn die Versorgungsspannung U3 an der Startstromwandler 33 unter einen vordefinierten Schwellenwert fällt, was hier mit der Prüfbedingung „U ext. Start = Off1 bezeichnet wird, repräsentiert dies beispielhaft das Triggersignal für die Steuereinrichtung 42, woraufhin die Steuereinrichtung 42 automatisch die Schaltereinrichtung S1 öffnet. D.h., der Benutzer braucht zum benutzergesteuerten Triggern der Strangabschaltung lediglich den Schalter S5 an der Startbox 20 zu öffnen. Im vorliegenden Beispiel wird zur Strangabschaltung zunächst das Relais 54 und mit einer Zeitverzögerung danach die Back-to-Back-Schaltung 50 geöffnet, um den zugehörigen Photovoltaik-Strang 10 von dem zentralen Sammelpunkt 22a, 22b zu trennen. Durch die Trennung und die damit verbundene Unterbrechung des Stromflusses aus dem zugehörigen Photovoltaik-Strang 10 schalten wiederum die Schutzschaltungen 14 der Photovoltaik-Module 12 automatisch in den Sicherheitszustand, in dem sie kurzgeschlossen sind und keine Spannung mehr an den Photovoltaik-Strang 10 anlegen. Damit ist der zugehörige Photovoltaik-Strang 10 vom zentralen Sammelpunkt 22a, 22b getrennt und sicher abgeschaltet.
Bezug nehmend auf Fig. 5 läuft die Start- und Abschaltsequenz der Strangabschaltvorrichtung 40 beispielweise wie folgt ab.
Zum Systemstart bei 102 ist die Schaltereinrichtung S1 im Schritt 104 offen. In einer Abfrage im Schritt 106 wird geprüft, ob die Eingangsspannung U1 eine Mindestspannung U_min1 unterschreitet. Falls die Bedingung U1 <U_min1, wobei im vorliegenden Beispiel
U_min1 = 30 V DC ist, erfüllt ist und die Benutzerfreigabe zum Starten (U ext. Start = on) vorliegt,
BE2017/5253 in diesem Beispiel also die Bedingung, dass der Schalter S5 geschlossen ist und damit die
Versorgungsspannung am Startstromwandler 33 vorliegt (U ext. Start = on), werden in dem
Schritt 108 mit dem Kurzschlussschalter S2 die Startimpulse ausgelöst, um den zugehörigen
Photovoltaik-Strang 10 zu starten. Die serielle Schaltereinrichtung S1 bleibt weiterhin offen und der Loop geht zurück zum Schritt 104.
Wenn nun durch die Startimpulse der zugehörige Photovoltaik-Strang 10 gestartet ist, indem die zugehörigen Schutzschaltungen 14 die zugehörigen Photovoltaik-Module 12 an den Photovoltaik-Strang 10 elektrisch angeschaltet haben, sollte die Strangspannung U1 deutlich über dem vordefinierten Mindestwert U_min1 liegen - sofern kein Fehler vorliegt - und der zugehörige Photovoltaik-Strang 10 nicht total beschattet ist. Nachdem also im Schritt 106 die Bedingung U1<U_min1 bei normaler Einstrahlung und ohne Störung nicht mehr erfüllt ist und weiterhin die Benutzerfreigabe zum Starten (U ext. Start = on) vorliegt, erfolgt eine weitere Abfrage im Schritt 110 dahingehend, ob die Eingangsspannung U1 des zugehörigen Photovoltaik-Strangs 10 größer oder gleich der Ausgangsspannung U2 des zugehörigen Photovoltaik-Strangs 10 minus einem vordefinierten Schwellenwert U0 beträgt (U1 >=U2-U0), wobei U0 in diesem Beispiel 20 V DC beträgt, aber auch null sein könnte. Diese Bedingung soll vorzugsweise für eine vordefinierte Mindest-Zeit tO erfüllt sein, welche in diesem Fall tO = 1s beträgt. Ferner wird nochmals geprüft, ob die Spannung U1 größer oder gleich einem Mindestwert U_min2 ist, um sicherzustellen, dass der zugehörige Photovoltaik-Strang 10 noch immer elektrisch angeschaltet ist, wobei in diesem Beispiel U_min2 = 150 V DC beträgt. Ferner wird wieder geprüft, ob die Benutzerfreigabe (U ext. Start = on) vorliegt. Wenn mindestens eine dieser drei Prüfbedingungen in dem Abfrageschritt 110 nicht erfüllt ist, geht der Loop zurück zum Schritt 104 und zur Abfrage 106.
Sind jedoch alle diese drei Prüfbedingungen in der Abfrage 110 erfüllt, wird in Schritt 111 geprüft, ob der Strangstrom I größer ist, als ein vordefinierter Schwellenwert l_min, wobei l_min in diesem Beispiel 500 mA (in positiver Richtung) beträgt. Ist diese Prüfbedingung nicht erfüllt, steuert der Mikrocontroller 42 im Schritt 112a die serielle Schaltereinrichtung S1, derart, dass nur die Back-to-Back-Schaltung 50 schließt. Ist diese Prüfbedingung I > l_min erfüllt, steuert der Mikrocontroller 42 im Schritt 112b die serielle Schaltereinrichtung S1, derart, dass die Backto-Back-Schaltung 50 und das Relais 54 schließen. In beiden Fällen 112a, 112b wird der zugehörige Photovoltaik-Strang 10 an den zentralen Sammelpunkt 22a, 22b bzw. den Wechselrichter 26 angeschaltet und der zugehörige Photovoltaik-Strang 10 speist elektrische
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Leistung in den zentralen Sammelpunkt 22a, 22b bzw. den Wechselrichter 26 ein, wobei die Schaltereinrichtung S1 aber erst nach dem Schließen des Relais 54 im Schritt 112b, d.h. im Zustand für den Dauer-Produktionsbetrieb, besonders verlustarm arbeitet. Dadurch dass die Back-to-Back-Schaltung 50 alleine bereits im Schritt 112a geschlossen wird, bewirkt diese Routine im Schritt 112b ein zeitlich versetztes Schließen des Relais 54 erst nach einer Verzögerung nach dem Schließen der Halbleiterschalter-Back-to-Back-Schaltung 50 im Schritt 112a. Durch diese Routine übernimmt das Relais 54 den Stromfluss erst ab I > 500 mA und braucht nur eine geringe Spannung von typischerweise 1 Volt zu schalten.
Während des Produktionsbetriebs wird dann in einem Prüfschritt 114 dauerhaft oder regelmäßig geprüft, a) ob ein negativer Strom größer oder gleich einem vordefinierten Mindestwert LReverse vorliegt, und zwar über eine vordefinierte Mindest-Zeit t1 (t1 = 1s), oder b) ob die Eingangsspannung U1 einen vordefinierten Mindestwert U_min3 (hier U1_min3 = 150V) unterschreitet oder c) ob die Benutzerfreigabe nicht vorliegt (U ext. Start = Off). Der Mindestwert LReverse für den negativen Strom liegt typischerweise im Milli-Ampere-Bereich. In diesem Beispiel ist daher die entsprechende Prüfbedingung, ob einer negativer Strom von mindestens 20 mA vorliegt (l_Reverse<=-20mA). Solange alle drei Prüfergebnisse a), b), c) negativ sind, d.h. logisch a) OR b) OR c) = NO, wird die Schaltereinrichtung S1 geschlossen gehalten.
Anschließend wird ein weiterer Prüfschritt 116 durchgeführt, indem in einer Fehlerüberwachung abgefragt wird, ob die Temperatur < 130°C beträgt und ob die Differenzspannung zwischen U1 und U2 größer als 2V beträgt. Falls auch diese Fehlerprüfung negativ ausfällt wird der Loop zum Prüfschritt 111 geschlossen. Die Schritte 111-116 bilden demnach einen dauerhaften beziehungsweise kontinuierlichen Überwachungskreis für den zugehörigen Photovoltaik-Strang 10 daraufhin, dass auch im Produktionsbetrieb keine unerwünschten Werte der überwachten elektrischen Kenngrößen auftreten.
Falls die Abfrage in dem Schritt 114 ergibt, dass eine der drei genannten Prüfbedingungen positiv ist, d.h. logisch a) OR b) OR c) = YES, z.B. wenn ein unerwünscht hoher negativer Rückstrom vorliegt, weil z.B. der zugehörige Photovoltaik-Strang 10 erheblich stärker abgeschattet ist als die anderen Photovoltaik-Stränge, oder weil der zugehörige PhotovoltaikStrang 10 soweit an Strangspannung verloren hat, dass die Schwellenbedingung U1<U_min3 erfüllt ist, oder weil die benutzergesteuerte Abschaltanforderung vorliegt, indem der Benutzer den Schalter S5 geöffnet hat (U ext. Start = Off), geht der Loop zurück zum Schritt 104, d.h. die Schaltereinrichtung S1 öffnet wie vorstehend beschrieben. Vorzugsweise ist die
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Schaltereinrichtung S1 bzw. sowohl die MOSFETs 52 als auch das Relais 54 als Schließer (Normal Open) ausgebildet, so dass S1 automatisch in den geöffneten Zustand fällt, wenn sie nicht von der Steuereinrichtung 42 in dem geschlossenen Zustand (Loop 111-116) gehalten wird.
Der Loop 111-116 repräsentiert demnach den Produktionsbetrieb des zugehörigen PhotovoltaikStrangs 10.
Der Benutzer kann also in dem Schritt 114 durch Triggern der Bedingung U ext. Start = Off, hier durch Öffnen des Schalters S5, nach Wunsch in den Loop 111-116 eingreifen, um die stromführende Verbindung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs 10 benutzergesteuert vom zentralen Sammelpunkt zu trennen bzw. den zugehörigen PhotovoltaikStrang 10 benutzergesteuert abzuschalten. Wenn so benutzergesteuert durch Triggern der Bedingung U ext. Start = Off die Abfrage in dem Schritt 114 auf „ja“ gesetzt wird, wird der Loop 111-116 unterbrochen und der Pfad der Prüf-/Steuerroutine geht zum Schritt 104, in welchem die Schaltereinrichtung S1 öffnet, selbst dann wenn alle elektrischen Kenngrößen die vordefinierten Prüfbedingungen erfüllen. Der Benutzer hat hiermit also die Möglichkeit die Abschaltung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs 10 benutzergesteuert nach eigenem Ermessen zu triggern bzw. auszulösen.
Wenn die Fehlerüberwachung im Schritt 116 ein positives Ergebnis ergibt, d.h. wenn eine der beiden genannten Fehlerbedingungen zutrifft, wird in einem Schritt 118 die Schaltereinrichtung S1 wie im Schritt 114 geöffnet und zusätzlich der Meldeausgang getoggelt, der eine Fehlermeldung für den Benutzer abgibt. Anschließend wird der Zyklus mit dem Schritt 120 beendet. Dies signalisiert typischerweise eine Störung.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, jeden mit einer solchen Strangabschaltvorrichtung 40 ausgerüsteten gestarteten bzw. im Produktionsbetrieb befindlichen Photovoltaik-Strang 10 benutzergesteuert kontrolliert abzuschalten. Dies kann mittels der Schaltereinrichtung S1 aus einer Parallelschaltung aus einer MOSFET-Back-to-Back-Schaltung 50 und einem Relais 54 und einer entsprechenden Steuerung z.B. gemäß Fig. 5 erreicht werden. Die in der Startbox verbaute Schaltereinrichtung S1 ist in der Lage den Photovoltaik-Strang aufzutrennen und den Stromfluss zu unterbinden. Dies veranlasst die in dem vorliegenden Beispiel an den Photovoltaik-Modulen 12 verbauten Schutzschaltungen 14 (z.B. Phoenixcontact SCK-RSD-100) ebenfalls abzuschalten. Mit anderen Worten deaktivieren sich also in dem vorliegenden Beispiel dann automatisch die an den Photovoltaik-Modulen 12 verbauten Schutzschaltungen 14 und schalten die einzelnen Photovoltaik-Module 12 ab, so dass der
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2017/5253 gesamte Photovoltaik-Strang 10 nicht nur elektrisch von dem zentralen Sammelpunkt 22a, 22b getrennt wird, sondern auch keine berührgefährliche Spannung mehr führt.
Das System ist in vorteilhafter Weise Herstellerunabhängig. Es können auch
Abschalteinheiten anderer Hersteller aus dem Multistrangverbund getrennt werden. Der
Abschaltvorgang wird von dem in der Strangabschaltvorrichtung 40 verbauten Mikrokontroller eingeleitet oder vom Benutzer oder Kunden über den externen Eingang 35 aktiv ausgelöst.
Zum Starten des Photovoltaik-Strangs 10 werden über die Strangleitung 16 Startimpulse an die Schutzschaltungen 14 der Photovoltaik-Module 12 des zugehörigen Photovoltaik-Strangs 10 gesendet (Schritt 108), um den unbelasteten Photovoltaik-Strang 10 wieder zu aktivieren, aber noch nicht unmittelbar an den zentralen Sammelpunkt 22a, 22b anzuschließen. Danach wird die Prüfroutine mit Schritten 110-116 gemäß Fig. 5 durchgeführt.
Zusammenfassend ermöglicht die vorliegende Erfindung eine Einzel-Strangabschaltung über eine übergeordnete Steuereinheit und stellt eine vorteilhafte Funktion für den Kunden dar, um nicht nur im Notfall, sondern auch z.B. zu Wartungszwecken einzelne Photovoltai k-Stränge abzuschalten.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne den Schutzbereich der Ansprüche zu verlassen. Ferner ist ersichtlich, dass die Merkmale unabhängig davon, ob sie in der
Beschreibung, den Ansprüchen, den Figuren oder anderweitig offenbart sind, auch einzeln wesentliche Bestandteile der Erfindung definieren, selbst wenn sie zusammen mit anderen Merkmalen gemeinsam beschrieben sind.
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Claims (15)

  1. Patentansprüche:
    1. Multistrang-Photovoltaik-Anlage (1) mit Strangabschaltung, umfassend:
    zwei oder mehr Photovoltaik-Stränge (10,10j, welche jeweils durch seriell geschaltete Photovoltaik-Module (12,12j gebildet werden, einen zentralen Sammelpunkt (22a, 22b), an welchem die Photovoltaik-Stränge (10,10j mittels Strangleitungen (16,17) parallel zusammengeschaltet sind, um eine stromführende Verbindung zwischen den Photovoltaik-Strängen (10,10j und dem zentralen Sammelpunkt (22a, 22b) herzustellen, wobei zumindest einer der Photovoltaik-Stränge (10,10 j eine Strangabschaltvorrichtung (40) aufweist, mittels welcher die stromführende Verbindung zwischen dem zumindest einen Photovoltaik-Strang (10,10j und dem zentralen Sammelpunkt benutzergesteuert trennbar ist, um den zumindest einen Photovoltaik-Strang (10,10j abzuschalten.
  2. 2. Multistrang-Photovoltaik-Anläge (1 ) nach Anspruch 1, wobei die Strangabschaltvorrichtung (40) eine Schaltereinrichtung (S1) in der Strangleitung (16,17) des zumindest einen Photovoltaik-Strangs und eine Steuereinrichtung (42) zum Steuern der Schaltereinrichtung (S1) umfasst, wobei die Schaltereinrichtung (S1) einen geschlossenen und einen geöffneten Zustand definiert und in dem geschlossenen Zustand photovoltaisch erzeugten Strom aus dem zumindest einen Photovoltaik-Strang (10,10j zu dem zentralen Sammelpunkt (22a, 22b) durchleitet und in dem geöffneten Zustand die Durchleitung von photovoltaisch erzeugtem Strom aus dem zumindest einen Photovoltaik-Strang (10,10 j unterbricht, und wobei die Steuereinrichtung (42) dazu ausgebildet ist, in Ansprechen auf eine Benutzereingabe die Schaltereinrichtung (S1) benutzergesteuert zu öffnen.
  3. 3. M ultistrang-Photovoltai k-An läge (1 ) nach Anspruch 2, wobei die Steuereinrichtung (42) dazu ausgebildet ist, ein externes Strangabschalt-Triggersignal (U ext. Start = Off) zu empfangen und in Ansprechen auf das Strangabschalt-Triggersignal (U ext. Start = Off) den zumindest einen Photovoltaik-Strang (10,10j abzuschalten, indem die Steuereinrichtung (42) die Schaltereinrichtung (S1) öffnet
    BE2017/5253 und damit den zumindest einen Photovoltai k-Strang (10,10j zumindest einseitig von dem zentralen Sammelpunkt (22a, 22b) trennt.
  4. 4. Multistrang-Photovoltaik-Anläge (1 ) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Schaltereinrichtung (S1) dazu ausgebildet ist, in dem geöffneten Zustand den Stromfluss in beiden Richtungen zu unterbrechen.
  5. 5. M ultistrang-Photovoltai k-An läge (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Strangabschaltvorrichtung (40) eine Back-to-Back-Schaltung (50) aus zwei Halbleiterschaltern, insbesondere eine Back-to-Back-Schaltung aus zwei MOSFETTransistoren (52), umfasst.
  6. 6. M ultistrang-Photovoltai k-An läge (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Strangabschaltvorrichtung (40) ein Relais (54) umfasst.
  7. 7. M ultistrang-Photovoltai k-An läge (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Strangabschaltvorrichtung (40) eine Parallelschaltung aus einem Relais (54) und einer Back-to-Back-Schaltung (50) aus zwei Halbleiterschaltern, insbesondere eine Parallelschaltung aus einem Relais (54) und einer Back-to-BackSchaltung (50) aus zwei MOSFET-Transistoren (52), umfasst.
  8. 8. M ultistrang-Photovoltai k-An läge (1 ) nach einem der Ansprüche 6-7, wobei die Strangabschaltvorrichtung (40) dazu ausgebildet ist, beim Abschalten des zugehörigen Photovoltai k-Strangs (10,10 j von dem zentralen Sammelpunkt (22a,
    22b) zunächst das Relais (54) zu öffnen und erst nach einer zeitlichen Verzögerung danach die Halbleiterschalter, insbesondere die MOSFET-Transistoren (52), zu öffnen.
  9. 9. M ultistrang-Photovoltai k-An läge (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Strangabschaltvorrichtung (40) dazu ausgebildet ist, vor dem Wiederanschalten des zugehörigen Photovoltai k-Strangs (10,10 j eine Prüfroutine (102120) durchzuführen, in der Prüfroutine (102-120) zumindest eine elektrische Kenngröße (U1, U2,1) des zugehörigen Photovoltai k-Strangs (10,10j zu prüfen und bei Einhalten
    BE2017/5253 eines vordefinierten Schwellenwerts für die zumindest eine elektrische Kenngröße den zumindest einen Photovoltai k-Strang (10,10j anzuschalten, wenn eine Benutzerfreigabe vorliegt.
  10. 10. Multistrang-Photovoltaik-Anläge (1 ) nach einem der Ansprüche 6-9, wobei die Strangabschaltvorrichtung (40) dazu ausgebildet ist, beim Verbinden des zugehörigen Photovoltai k-Strangs (10,10j mit dem zentralen Sammelpunkt (22a, 22b) zunächst die Halbleiterschalter, insbesondere die MOSFET-Transistoren (52), zu schließen und erst nach einer zeitlichen Verzögerung danach das Relais (54) zu schließen.
  11. 11. Multistrang-Photovoltaik-Anlage (1) nach Anspruch 10, wobei die Strangabschaltvorrichtung (40) dazu ausgebildet ist, den photovoltaisch erzeugten Stromfluss durch die zugehörige Strangleitung (16,17) zu messen und das Relais (54) erst dann zu schließen, wenn der durch die Strangleitung (16, 17) fließende photovoltaisch erzeugte Strom (I) einen vordefinierten Schwellenwert (l_min) überschreitet.
  12. 12. M ultistrang-Photovoltai k-An läge (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Strangabschaltvorrichtung (40) eine Steuereinrichtung (42) und eine mit der Steuereinrichtung (42) verbundene Sensoreinrichtung (46,48) zum Messen zumindest einer elektrischen Kenngröße (U1, U2) an dem zugehörigen PhotovoltaikStrang (10,10j enthält, wobei die Steuereinrichtung (42) dazu ausgebildet ist, in Ansprechen auf die mit der Sensoreinrichtung (46,48) gemessene zumindest eine elektrische Kenngröße (U1, U2) den zugehörigen Photovoltai k-Strang (10,10jan den zentralen Sammelpunkt (22a,b) elektrisch anzuschalten, wenn eine Benutzerfreigabe vorliegt, wobei die Sensoreinrichtung insbesondere umfasst:
    einen Eingangsspannungssensor (46), welcher die strangseitige Eingangsspannung (U1) an der Strangabschaltvorrichtung (40) misst und/oder einen Ausgangsspannungssensor (48), welcher die sammelpunktseitige Ausgangsspannung (U2) an der Strangabschaltvorrichtung (40) misst, und wobei die Steuereinrichtung (42) dazu ausgebildet ist, in Ansprechen auf die gemessene strangseitige Eingangsspannung (U1) und/oder auf die gemessene
    BE2017/5253 sammelpunktseitige Ausgangsspannung (U2) den zugehörigen Photovoltaik-Strang (10,
    10jan den zentralen Sammelpunkt (22a,b) elektrisch anzuschalten, wenn eine
    Benutzerfreigabe vorliegt.
  13. 13. Multistrang-Photovoltaik-Anläge (1 ), insbesondere gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend:
    zwei oder mehr Photovoltaik-Stränge (10,10j, welche jeweils durch seriell geschaltete Photovoltaik-Module (12,12j gebildet werden, einen zentralen Sammelpunkt (22a, 22b), an welchem die Photovoltaik-Stränge (10,10j mittels Strangleitungen (16,17) parallel zusammengeschaltet sind, um eine stromführende Verbindung zwischen den Photovoltaik-Strängen (10,10j und dem zentralen Sammelpunkt (22a, 22b) herzustellen, wobei zumindest einer der Photovoltaik-Stränge (10,10 j eine Strangabschaltvorrichtung (40) aufweist, bei welcher eine Parallelschaltung aus einer Halbleiterschalter-Back-to-Back-Schaltung (50) und einem Relais (54) seriell in die Strangleitung (16,17) geschaltet ist.
  14. 14. Verfahren zum benutzergesteuerten Abschalten und Wiederanschalten eines selektierten Photovoltaik-Strangs (10,10j einer Multistrang-Photovoltaik-Anlage (1), insbesondere gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, von anderen parallel an einen zentralen Sammelpunkt (22a, 22b) angeschlossenen Photovoltai k-Strängen (10,10 j der MultistrangPhotovoltaik-Anlage (1), umfassend folgende Schritte:
    gezieltes Triggern (U ext. Start = Off) einer Strangabschaltvorrichtung (40) des zugehörigen Photovoltaikstrangs (10,10j durch einen Benutzer, um den zugehörigen Photovoltaik-Strang (10,10j von dem zentralen Sammelpunkt (22a, 22b) abzuschalten, gezieltes Triggern (U ext. Start = On) der Strangabschaltvorrichtung (40) des zugehörigen Photovoltaik-Strangs (10,10j durch den Benutzer, um den zugehörigen Photovoltaik-Strang (10,10j wieder an den zentralen Sammelpunkt (22a, 22b) anzuschalten, ggf. in Ansprechen auf die Erfüllung weiterer Prüfbedingungen.
  15. 15. Strangabschaltvorrichtung (40) für einen Photovoltaik-Strang (10,10 j einer MultistrangPhotovoltaik-Anlage (1), insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, zum
    2017/5253
    BE2017/5253 benutzergesteuerten gezielten Abschalten des zugehörigen Photovoltaik-Strangs (10,10‘) von anderen parallel an einen zentralen Sammelpunkt (22a, 22b) angeschlossenen Photovoltaik-Strängen (10,10‘) der Multistrang-Photovoltaik-Anlage (1), umfassend:
    eine Schaltereinrichtung (S1), welche im geschlossenen Zustand den 5 zugehörigen Photovoltaik-Strang (10,10‘) über den zentralen Sammelpunkt (22a, 22b) parallel mit den anderen Photovoltaik-Strängen (10,10‘) stromführend verbindet und im offenen Zustand die stromführende Verbindung des zugehörigen Photovoltaik-Strangs (10,
    10‘) zu dem zentralen Sammelpunkt (22a, 22b) unterbricht, eine Steuereinrichtung (42), wobei die Steuereinrichtung (42) dazu ausgebildet 10 ist, in Ansprechen auf ein von einem Benutzer getriggertes Steuersignal (U ext. Start = Off) die Schaltereinrichtung (S1) aus dem geschlossenen Zustand in den offenen Zustand zu schalten, um den zugehörigen Photovoltaik-Strang (10,10‘) benutzergesteuert von dem zentralen Sammelpunkt (22a, 22b) zu trennen.
BE2017/5253A 2016-09-12 2017-04-11 Multistrang-Photovoltaik-Anlage, Verfahren zum Betrieb einer solchen und Strangabschaltvorrichtung für eine solche BE1024328B1 (de)

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BE2017/5253A BE1024328B1 (de) 2016-09-12 2017-04-11 Multistrang-Photovoltaik-Anlage, Verfahren zum Betrieb einer solchen und Strangabschaltvorrichtung für eine solche

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140266288A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Control Techniques Limited Electrical Fault Detection
US20160091554A1 (en) * 2013-12-18 2016-03-31 Enphase Energy, Inc. Method and apparatus for ground fault detection

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